INFORME DE LA PRCTICA 001

MEDICION DE CAUDALES-METODO VOLUMETRICO.

I. RESUMEN.-

La seleccin eficaz de un medidor de caudal exige un conocimiento prctico de la tecnologa del medidor, adems de un profundo conocimiento del proceso y del fluido que se quiere medir.

Cuando la medida del caudal se utiliza con el propsito de facturar un consumo, deber ser lo ms precisa posible, teniendo en cuenta el valor econmico del fluido que pasa a travs del medidor, y la legislacin obligatoria aplicable en cada caso.

En este estudio se examinan los conceptos bsicos de la medida de caudal y las caractersticas de los instrumentos de medida.

Aunque los medidores de tipo msico no se abordan, ya que la ponencia trata de medidores de caudal de tipo volumtrico, en ocasiones es ms importante conocer el caudal msico que el caudal volumtrico.

Se indican tambin las ventajas e inconvenientes de emplear uno u otro tipo de medidor de caudal, tanto tcnica como econmicamente.

Al final del estudio, se incluye una lista de referencias bibliogrficas sobre los temas tratados.

Aunque se hace referencia a diferentes tipos de medidores de caudal, es obvio que no todos estn contemplados en este estudio, dada la amplia variedad de los mismos.

El caudal es la cantidad de agua que fluye por unidad de tiempo por un conducto abierto o cerrado como un ro, riachuelo, acequia, una canal o una tubera.

II. INTRODUCCION.-

El rgimen de caudales de una corriente de agua durante un perodo determinado, es el nico trmino del balance hidrolgico de una cuenca que puede ser medido directamente con una buena precisin. Los otros elementos de ese balance, como las precipitaciones, la evaporacin, etc, no pueden ser sino estimados a partir de mediciones observadas en distintos puntos de la cuenca o deducidos de frmulas hidrolgicas, los cuales son siempre estimativos muy aproximados. El rgimen de caudales es un dato bsico, indispensable, para todos los diseos hidrulicos y para muchas obras civiles en los que ellos son parte importante como las carreteras, puentes, acueductos, presas, etc. El objeto de toda estacin de aforo es poder establecer la curva de caudales contra el tiempo, as la instalacin de muchas "estaciones de aforo" que permitan observar, en una serie de aos tan larga, como sea posible, los caudales escurridos en puntos caractersticos del ro principal y, si fuere oportuno, de sus diversos afluentes, es el principio de todo estudio hidrulico de una cuenca. Sin embargo en pases como el nuestro las estaciones de aforo de caudales son inexistentes en muchos sitios, lo que ha obligado a recurrir a mtodos aproximados para la estimacin de los caudales de diseo, como son los mtodos de regionalizacin. Sin embargo jams debe olvidarse que ningn mtodo por bueno que sea reemplaza la medida directa de la variable.

III. OBJETIVOS.-

3.1.-Generales:

Medir el caudal Utilizando el mtodo Volumtrico.

3.2.-Especficos:

Tener mayor conocimiento del caudal de diferentes zonas.

Obtener un mayor conocimiento en relacin con medicin de caudales.

Realizar ensayos de medicin de caudales.

IV. UBICACIN DE AFORO.-

Ubicacin

Este

Norte

Cota

PUNO

389909.00

8249234.00

3847

La prctica de medicin de caudal se encuentra ubicado en el departamento de Puno, lugar AV.CARLOS RUBINA BURGOS, con las siguientes coordenadas geogrficas UTM.

A continuacin se muestra una imagen de la zona Donde se Realiz la prueba.

V. MARCO TEORICO.-

5.1.- CAUDAL

El caudal corresponde a una cantidad de agua que pasa por un lugar (canal, tubera, entre otros) en una cierta cantidad de tiempo, o sea, corresponde a un volumen de agua (Litros, Metros Cbicos, etc.), por unidad de tiempo (Segundos, Minutos. Horas, etc.).

Es la cuantificacin del caudal de agua que pasa por la seccin transversal de un conducto (ro, riachuelo, canal, tubera) de agua; tambin se le conoce como aforo caudal de agua.

Q = A x V (1)

Donde:

Q = Caudal o Gasto (m3/s)

A = rea de la seccin transversal (m2)

V = Velocidad media del agua en la seccin hidrulica (m/s)

5.2.- METODOS PARA MEDICION DE CAUDALES:

Entre los mtodos ms utilizados para medir caudales de agua se encuentran los siguientes:

5.2.1.-Mtodo del flotador

5.2.2.-Mtodo del correntmetro

5.2.3.-Mtodo volumtrico

5.2.4.-Mtodo de la trayectoria

Aqu desarrollaremos los dos primeros mtodos ya que fueron estos lo empleados en la prctica:

5.2.1.-METODO DEL FLOTADOR.-

El mtodo del flotador se utiliza en los canales y acequias y da solo una medida aproximada de los caudales. Su uso es limitado debido a que los valores que se obtienen son los estimados de caudal siendo necesario el uso de otros mtodos cuando se requiere una mayor precisin. En este mtodo, de igual manera, se utilizan los valores promedio de las variables determinadas. (FIG. N1)

FIG.N1Medicin de caudal mtodo flotador.

Luego se calcula el rea para cada tramo, usando el mtodo del trapecio: (FIG. N2)

(FIG.2)

Con los datos obtenidos se procede a calcular el caudal del ro, QR, con base en la siguiente ecuacin:

QR (m3/s) = K x Velocidad (m/s) x Area (m2)

Donde K es un factor de correccin relacionado con la velocidad. El valor de K se debe seleccionar de acuerdo al tipo de ro o canal y a la profundidad del mismo, de conformidad con la tabla:

5.2.2.-METODO DEL CORRENTOMETRO.-

En este mtodo, la velocidad del agua se mide por medio de un instrumento llamado correntmetro que mide la velocidad en un punto dado de la masa de agua. Un tipo bien conocido es el denominado molinete de Woltmann.

Existen varios tipos de correntmetros, siendo los ms empleados los de hlice de los cuales hay de varios tamaos; cuanto ms grandes sean los caudales o ms altas sean las velocidades, mayor debe ser tambin el tamao del aparato. Cada correntmetro debe tener un certificado de calibracin en el que figura la frmula necesaria para calcular la velocidad del agua sabiendo el nmero de vueltas o revoluciones de la hlice por segundo. Estos correntmetros se calibran en laboratorios de hidrulica; una frmula de calibracin, como la empleada en nuestro estudio, es la siguiente:

v = a n + b

Donde:

v = velocidad del agua, expresada en m/s.

n = nmero de vueltas de la hlice por segundo.

a = paso real de la hlice en metros.

b =llamada velocidad de frotamiento en m/s.

5.2.3.-METODO VOLUMETRICO.-

La forma ms sencilla de calcular los caudales pequeos es la medicin directa del tiempo que se tarda en llenar un recipiente de volumen conocido. La corriente se desva hacia un canal o tubera que descarga en un recipiente adecuado y el tiempo que demora su llenado se mide por medio de un cronmetro. Para los caudales de ms de 4 l/s, es adecuado un recipiente de 10 litros de capacidad que se llenar en segundos (Ver FIG. N3). Para caudales mayores, un recipiente de200 litros (Turriles) puede servir para corrientes de hasta 50 1/s. El tiempo que se tarda en llenarlo se medir con precisin, especialmente cuando sea de slo unos pocos segundos.

El caudal resulta de dividir el volumen de agua que se recoge en el recipiente entre el tiempo que transcurre en colectar dicho volumen. Esto es:

Q = V/T , donde:

Q = caudal en m3/s.

V = volumen en m3.

T=tiempo en segundos.

(FIG. N3) Medicin de caudal mtodo voluemtrico.

5.2.3.-METODO DE LA TRAYECTORIA.-

Este mtodo es de gran utilidad para el aforo de tuberas o de caudales proporcionados por bombas de riego. La energa del agua que fluye por una tubera se manifiesta por la trayectoria que describe al salir por su extremo libre. La trayectoria tiene dos componentes X e Y, con ellos es posible obtener una aproximacin aceptable cuando se usa en forma adecuada. La ventaja que presenta es su fcil y rpida operacin, como se indica en (FIG. N4)

Donde:

D = Dimetro de la tubera (mm):

X = Trayectoria horizontal (cm)

Y = Trayectoria vertical (cm)

(FIG. N4) Medicin de caudal en una tubera llena en posicin horizontal.

TABLA N1

CAUDAL L/seg.

PARA VARIOS

DIAMETROS

DE TUBERIAS.

VI. PROCEDIMIENTO DEL AFORO.-

Fase campo.-

Esta ensayo se realiz a las 6.48 am. En inmediaciones de jr.Carlos Rubina Burgos.

Se utiliz un depsito (balde) de volumen conocido en el cual se colecta el agua. (8 litros.) (Anexo FOTO N1)

Se procedi a llenar el depsito con agua de la pileta cronometrando el tiempo de llenado del depsito. (Anexo FOTO N2, FOTO N3)

Una vez el recipiente lleno se toma el tiempo. (Anexo FOTO N4)

Se realiza el procedimiento anterior por 10 veces cada 10 min aprox.

Fase post-campo.-

El procedimiento de clculo consiste en dividir el volumen de agua recogido en el depsito por el tiempo (en segundos) que demor llenarse. El resultado expresa el caudal medido en litros por segundo.

Q = V/T

Los datos obtenidos se mostrar en el tem VI.

N ENSAYO

HORA

TIEMPO (Seg.)

VOLUMEN

(Lts)

CAUDAL

Q Lt/seg.

1

6:48 AM.

29.1

8

0.275

2

6:59 AM.

28.4

8

0.282

3

7:08 AM.

28.5

8

0.281

4

7:18 AM.

28.9

8

0.277

5

7:27 AM

28.3

8

0.283

6

7:38 AM.

28.7

8

0.279

7

7:49 AM.

28.3

8

0.283

8

7:58 AM.

28.2

8

0.284

9

8:07 AM.

29.2

8

0.274

10

8:18 AM.

28.4

8

0.282

CUADRO N 1 (DATOS DE CAMPO)

GRAFICO N 1

Lnea de diferencia de caudales cada 10 min.

Del cuadro N1.

Realizamos calculamos la Media Aritmtica para el tiempo y volumen.

ENSAYO X

TIEMPO (Seg.) X

VOLUMEN

(Lts) X

CAUDAL

Q Lt/seg.

1

28.60

8

0.279

Q= 0.279 Lts/seg.

VII. RESULTADOS.-

Interpretacin de cada Cuadro y Grficos:

.

El caudal obtenido por el mtodo volumtrico es muy sencillo el tiempo que se tarda en llenar se mede con precisin, con unos pocos segundos de diferencia.

Para cada aforo obtenemos diferentes tiempos y diferentes caudales con poca diferencia entre ellos lo cual radica en las velocidades que operador capta.

El caudal promedio que circula por la tubera de la zona estudiada es de 0.279 lts/seg.

A menor tiempo de llenado al recipiente mayor es el caudal.

VIII. CONCLUSIN.-

Con el mtodo volumtrico se pueden obtener mediciones instantneas y ms reales, es mucho muy prctico, dado que el tiempo que demanda la determinacin del caudal con otros mtodos es menor con el segundo.

En conclusin he llegado que el aforamiento comprende todos los mtodos que se necesita para medir el caudal en una determina seccin.

IX. RECOMENDACIN.-

Recomendamos que para obtener datos ms precisos se realice varias mediciones.

Tener un recipiente con volumen fcil de calcular y obtener.

X. BIBLIOGRAFA.-

VILLN BJAR, Mximo. Hidrologa. Instituto Tecnolgico de Costa Rica, Escuela de Ingeniera Agrcola. Segunda edicin. Lima, Per.

CHOW, Ven Te; Hidrologa aplicada. Mc Graw Hill. Colombia, 1994.

MONSALVE, Germn; Hidrologa en la Ingeniera.

http://www.cvc.gov.co/web_cvc/Mosaic/dpdf2/volumen13/1-MPpag1-165.pdf

http://sisbib.unmsm.edu.pe/bibvirtualdata/Tesis/Ingenie/Vera_H_L/Cap3.pdf

http://www.ingenierocivilinfo.com/2010/05/clasificacion-de-los-metodos-de-aforo.html

http://www.siar.cl/docs/como_medir_agua_riego.pdf

XI. ANEXOS.-

FOTO N1Recipiente 8 LtsFOTO N2 Proceso de llenado

FOTO N3 apunto de llenar el recipiente FOTON4 recipiente lleno

CAUDALES "Q"

0.283333333333333330.290972222222222240.297222222222222220.304166666666666640.310416666666666670.318055555555555540.325694444444444450.331944444444444430.338194444444444460.345833333333333380.2749140893470790.281690140845070440.28070175438596490.276816608996539810.282685512367491180.278745644599303120.282685512367491180.283687943262411370.273972602739726010.28169014084507044

HORA "t"

CAUDALES "Q" Lts/seg

12

12

11

2

hh

AT

+

=