procedimientos hidrometricos

5/27/2018 procedimientos hidrometricos

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CORPORACION AUTONOMA REGIONAL

DEL VALLE DEL CAUCA

CARACTERIZACION Y MODELACION MATEMATICA

DEL RIO CAUCA - PMC FASE II

Convenio Interadministrativo 0168 de Noviembre 27 de 2002

UNIVERSIDAD DEL VALLE

FACULTAD DE INGENIERIAESCUELA DE INGENIERIA DE RECURSOS

NATURALES Y DEL AMBIENTE

Santiago de Cali, mayo de 2005

MANUAL DE PROCEDIMIENTOS HIDROMETRICOS

VOLUMEN XIII

E I D E N A R


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CORPORACION AUTONOMA REGIONAL DEL VALLE DEL CAUCASUBDIRECCION DE CONOCIMIENTO AMBIENTAL TERRITORIAL

Convenio Interadministrativo 0168 de Noviembre 27 de 2002entre la CVC y la Universidad del Valle

PROYECTO DE MODELACION DEL RIO CAUCA PMC FASE II

MANUAL DE PROCEDIMIENTOS HIDROMTRICOS

VOLUMEN XIII

UNIVERSIDAD DEL VALLEFACULTAD DE INGENIERIAESCUELA DE INGENIERIA

DE RECURSOS NATURALES Y DEL AMBIENTE

Santiago de Cali, Mayo De 2005


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El presente documento fue realizado en desarrollo del Proyecto de Modelacin Matemticadel Ro Cauca, Proyecto PMC Fase II, dentro del Convenio Interadministrativo 0168 deNoviembre 27 de 2002 suscrito entre la Corporacin Autnoma Regional del Valle delCauca CVC y la Universidad del Valle.

Este informe fue elaborado por la Escuela de Ingeniera de Recursos Naturales y delAmbiente de la Facultad de Ingeniera de la Universidad del Valle. Participaron en eldesarrollo del informe los siguientes profesionales:

Ing. Carlos Alberto Ramrez Callejas Director del ProyectoIng. Jos Luis Garca Vlez Subdirector del ProyectoIng. Yesid Carvajal E. Ingeniero del Grupo de HidrodinmicaIng. Oscar Ramrez Benjumea Ingeniero del Grupo de HidrodinmicaIng. Ricardo A Bocanegra V. Ingeniero del Grupo de Hidrodinmica

Ing. Juan Carlos Loaiza Quintero Ingeniero del Grupo de HidrodinmicaIng. Juan Carlos Escobar Ingeniero del Grupo de Hidrodinmica

Personal Auxiliar:

Participaron durante la elaboracin del presente informe los siguientes estudiantes deltimo semestre de Ingeniera:

ngela Cabal, Laura Duarte, Jhon Alexander Prada O, Diego Parra

Debe destacarse la colaboracin de los profesionales y tcnicos de la CVC quienes

participaron durante el desarrollo del mismo, desde el suministro de informacin hasta larevisin y ajuste del informe final.

El Comit de Seguimiento de CVC estuvo integrado principalmente por:

Ing. Mara Clemencia Sandoval Coordinadora GeneralIng. Jos Antonio Sierra Asesor TcnicoIng. Omar Azcntar Asesor TcnicoIng. Luisa Marina Baena Asesor TcnicoIng. Amparo Duque Asesor TcnicoIng. Jos Alberto Riascos Asesor Tcnico

Ing. Hctor Fabio Aristizbal Asesor TcnicoIng. Claudia Yiselly Soto Asesor TcnicoIng. Mary Loly Bastidas Ingeniera Interventora CVC

Los tcnicos operativos

Tec. Arturo Guerrero Tec. Albeiro Rojas Tec. Ersan VelascoTec. Heyner Agudelo Tec. Henry Marn Tec. Felipe BonillaTec. Cesar Rivas


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Manual de Procedimientos Hidromtricos Contenido

Corporacin Autnoma Regional del Valle del Cauca - CVC Universidad del Valle

CONTENIDO

Pg.

1 INTRODUCCION 1.1

2 ASPECTOS GENERALES DE LOS PROCEDIMIENTOS HIDROMETRICOS 2.1

2.1 DEFINICION DE AFORO 2.1

2.1.1 Aforo Lquido 2.1

2.1.2 Aforo Slido 2.2

2.2 REQUERIMIENTOS PARA LA SELECCION DE LA SECCION DE AFORO 2.2

2.3 DEMARCACION DE LA SECCION DE AFORO SELECCIONADA 2.3

2.4 ESTACIONES HIDROMETRICAS 2.4

2.4.1 Tipo de Medicin 2.4

2.4.2 Tipo de Instrumentacin 2.4

2.4.3 Frecuencia de Operacin 2.5

2.5 EQUIPOS DE MEDICION 2.5

2.5.1 Medidores de la Velocidad del Agua 2.52.5.2 Contadores 2.6

2.5.3 Limnmetros 2.7

2.5.4 Limngrafos 2.7

2.5.5 Malacates 2.7

2.5.6 Equipos para Medicin del Ancho 2.8

2.5.7 Equipos de Telemetra 2.9

2.6 TIPOS DE AFORO 2.9

2.6.1 Aforo por Suspensin 2.10

2.6.2 Aforo por Vadeo 2.11

2.6.3 Aforo por Flotadores 2.12

2.6.4 Aforo Volumtrico 2.12

2.6.5 Aforo por el Mtodo de Dilucin 2.13

2.6.6 Aforo con Bote en Movimiento 2.13


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2.6.7 Aforo desde Bote Esttico 2.16

2.6.8 Aforo Mediante Estructuras Hidrulicas 2.17

2.6.8.1 Aforo Mediante Vertedero 2.18

2.6.8.2 Aforo Mediante Canaletas 2.19

2.7 PARAMETROS BASICOS DE LA SECCION TRANSVERSAL DE AFORO 2.21

2.7.1 Nmero de Verticales 2.21

2.7.2 Ancho 2.22

2.7.3 Profundidad 2.22

2.8 VELOCIDAD MEDIA EN LA VERTICAL 2.23

2.8.1 Mtodo de Distribucin de Velocidad 2.23

2.8.2 Mtodo de Puntos Reducidos 2.23

2.8.2.1 Mtodo de un Punto 2.23

2.8.2.2 Mtodo de Dos Puntos 2.23

2.8.2.3 Mtodo de Tres Puntos 2.24

2.8.2.4 Mtodo de Cinco Puntos 2.24

2.8.2.5 Mtodo de Seis Puntos 2.24

2.8.3 Mtodo de Integracin 2.24

2.8.4 Mtodo Superficial 2.25

2.8.5 Errores en la Determinacin de la Velocidad Media 2.26

3 PROCEDIMIENTOS DE AFOROS LIQUIDOS 3.1

3.1 AFORO POR SUSPENSION 3.1

3.2 AFORO POR VADEO 3.14

3.3 AFORO POR FLOTADORES 3.17

3.4 AFORO MEDIANTE ESTRUCTURAS HIDRAULICAS 3.194 PROCEDIMIENTOS DE AFOROS SOLIDOS 4.1

4.1 METODOS DE AFORO DE LA CARGA TOTAL EN SUSPENSION 4.1

4.1.1 Muestreo puntual 4.1

4.1.2 Muestreo integrado 4.2

4.2 MEDICION DEL TRANSPORTE O CARGA DE FONDO 4.4

4.3 CARACTERIZACION DEL MATERIAL DEL LECHO 4.5


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4.3.1 Muestreo Denso 4.5

4.3.2 Muestreo en Estaciones Hidromtricas 4.7

5 MEDICION DE LA PENDIENTE HIDRAULICA 5.1

6 CONSIDERACIONES GENERALES SOBRE BATIMETRIAS 6.1

6.1 EJECUCION DE BATIMETRIA CON INSTRUMENTOS TRADICIONALES 6.1

6.2 EJECUCION DE BATIMETRIA CON INSTRUMENTOS DE ULTIMA

TECNOLOGIA 6.2

7 ASPECTOS DE SEGURIDAD EN LOS PROCEDIMIENTOS

HIDROMETRICOS 7.1

7.1 PRECAUCIONES CUANDO SE TRABAJA DESDE PUENTES 7.1

7.1.1 Riesgos debidos al Trfico de Vehculos 7.1

7.1.2 Riesgos debidos al Equipo Suspendido 7.2

7.2 PRECAUCIONES DURANTE EL VADEO 7.2

7.2.1 Evaluacin de la Situacin 7.2

7.2.2 Uso de Chalecos Salvavidas 7.2

7.2.3 Lneas de Seguridad y Lneas Indicadoras 7.2

7.2.4 Tcnica de Vadeo 7.27.2.5 En caso de Accidente 7.3

7.2.6 Responsabilidad 7.3

7.3 PRECAUCIONES CUANDO SE UTILIZA UNA TARABITA 7.4

7.4 OTROS RIESGOS 7.4

8 ASPECTOS GENERALES A CONSIDERAR EN LOS PROCEDIMIENTOS

HIDROMETRICOS 8.1

9 DESCRIPCION DEL SECTOR Y LA SECCION TRANSVERSAL DE CADA

UNA DE LAS ESTACIONES HIDROMETRICAS 9.1

9.1 ESTACION PAN DE AZCAR 9.2

9.2 ESTACION SUREZ 9.3

9.3 ESTACION LA BALSA 9.4

9.4 ESTACION TABLANCA 9.5


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9.5 ESTACION LA BOLSA 9.6

9.6 ESTACION HORMIGUERO 9.7

9.7 ESTACION JUANCHITO 9.8

9.8 ESTACION PASO DE LA TORRE 9.9

9.9 ESTACION MEDIACANOA 9.10

9.10 ESTACION GUAYABAL 9.11

9.11 ESTACION LA VICTORIA 9.12

9.12 ESTACION ANACARO 9.13

10 RECOMENDACIONES 10.1

10.1 ASPECTOS RELACIONADOS CON LOS INSTRUMENTOS DE

MEDICION

10.1

10.2 ASPECTOS RELACIONADOS CON LOS PROCEDIMIENTOS DE

CAMPO

10.1

10.3 OTRAS RECOMENDACIONES

LISTADO DE CUADROS

LISTADO DE FIGURAS

LISTADO DE FOTOGRAFIAS

BIBLIOGRAFIA

GLOSARIO

10.7

ANEXO No. 1 FORMATOS DE REGISTRO DE DATOS A1.1

ANEXO No. 2 CONSIDERACIONES GENERALES SOBRE EL

MANTENIMIENTO DE ESTACIONES HIDROMETRICAS A2.1

ANEXO No. 3 METODOS GRAFICOS PARA EL CALCULO DEL CAUDAL

LIQUIDO

A3.1


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ANEXO No. 4 EJEMPLO DE CALCULO DEL CAUDAL MEDIANTE UN

VERTEDERO

A4.1

ANEXO No. 5 TABLAS MUESTREADORES INTEGRADORES A5.1

ANEXO No. 6 APROXIMACION AL CALCULO DEL ERROR EN LA

DETERMINACION DEL CAUDAL EN LAS ESTACIONES

HIDROMETRICAS DEL RIO CAUCA

A6.1


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Manual de Procedimientos Hidromtricos Listado de Cuadros


LISTADO DE CUADROS

Captulo 2 Pg.

Cuadro No. 2.1 Nmero de Verticales en funcin del Ancho del Canal 2.22

Captulo 3

Cuadro No. 3.1 Factores de Correccin A y B para valores dados del ngulo Vertical 3.10

Cuadro No. 3.2 Valores de la constante C (m) 3.11

Cuadro No 3.3 Valores del Coeficiente de Correccin de la Velocidad Media para el

Mtodo de Flotador 3.18

Captulo 10

Cuadro No. 10.1 Normas vs Procedimientos CVC. Recomendaciones 10.3


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Manual de Procedimientos Hidromtricos Listado de Figuras


LISTADO DE FIGURAS

Captulo 2 Pg.

Figura No. 2.1 Representacin aforo por bote en movimiento 2.14

Figura No. 2.2 Representacin de velocidades 2.14

Figura No. 2.3 Determinacin de la posicin en la seccin transversal. Mtodo de la

estada 2.17

Figura No. 2.4 Determinacin de la posicin en la seccin transversal. Mtodo angular 2.17

Figura No. 2.5 Tipos de vertederos 2.20

Figura No. 2.6 Planta y seccin longitudinal de una canaleta Parshall 2.21

Captulo 3

Figura No. 3.1 Clculo del caudal y nivel medio del agua cuando la fluctuacin del

nivel del agua es superior de 5 cm o menor del 5% de la profundidad

media 3.3

Figura No. 3.2 Nivel de fondo real y calculado para una seccin transversal 3.4

Figura No. 3.3 Representacin de las abscisas en las que se encuentra el nivel del agua

en las mrgenes de un cauce 3.6

Figura No. 3.4 Relacin entre la profundidad de Flujo Real, PFy la profundidad nocorregida, PT

3.9

Figura No. 3.5 Mtodo de la seccin media para el clculo del caudal 3.12

Figura No. 3.6 Mtodo de la semiseccin para el clculo del caudal 3.13

Figura No. 3.7 Perfilmetro para medicin de secciones transversales 3.18

Figura No. 3.8 Seleccin del tramo para instalacin de una estructura 3.20

Figura No. 3.9 Instalacin de un vertedero en una corriente 3.20

Figura No. 3.10 Instalacin de la reglilla de medicin 3.21

Figura No. 3.11 Ejecucin de un aforo mediante estructuras 3.22

Captulo 4

Figura No. 4.1 Muestreador integrador en profundidad de sedimento en suspensin

tipo USDH 49 4.3


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Manual de Procedimientos Hidromtricos Listado de Figuras


Figura No. 4.2 Muestreador integrador en profundidad de sedimento en suspensin

tipo USDH 48 4.3

Figura No. 4.3 Rtulo para identificacin de muestras 4.8

Captulo 5

Figura No. 5.1 Ubicacin de los limnmetros para la medicin de la pendiente

hidrulica 5.1

Figura No. 5.2 Medicin de la pendiente hidrulica en una corriente 5.2

Figura No. 5.3 Diferencia de nivel entre dos limnmetros 5.3

Captulo 6

Figura No. 6.1 Ubicacin en planta de secciones transversales y poligonales de apoyo 6.3

Figura No. 6.2 Esquema de isbatas en planta y en 3D 6.5

Captulo 7

Figura No. 7.1 Esquema de canastilla de tarabita de movimiento horizontal 7.4

Captulo 10

Figura No. 10.1 Seccin transversal calculada con el nivel en cada vertical 10.8


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Manual de Procedimientos Hidromtricos Listado de Fotos


LISTADO DE FOTOS

Captulo 2 Pg.

Foto No. 2.1 Molinete de eje horizontal acoplado a varilla de soporte para aforo por

vadeo2.6

Foto No. 2.2 Contador de revoluciones 2.6

Foto No. 2.3 Limnmetro Estacin Pan de Azcar, Ro Cauca 2.7

Foto No. 2.4 Limngrafo marca Stevens de larga duracin, Estacin Surez, Ro Cauca 2.8

Foto No. 2.5 Malacate para operacin del molinete y medicin de profundidades 2.8

Foto No. 2.6 Aforo desde tarabita, Estacin Tablanca, Ro Cauca 2.10

Foto No. 2.7 Molinete y lastre acoplados 2.11

Foto No. 2.8 Aforo por vadeo en el Ro Jamund, Valle del Cauca 2.11

Foto No. 2.9 Aforo desde bote esttico 2.16

Foto No. 2.10 Aforo mediante vertedero 2.19

Captulo 3

Foto No. 3.1 Ro con niveles y caudales altos 3.1

Foto No. 3.2 Limnmetro Estacin La Victoria, Ro Cauca 3.2

Foto No. 3.3 Armado del equipo hidromtrico 3.4

Foto No. 3.4 Representacin de la lnea de aire 3.5

Foto No. 3.5 Medicin de la altura de suspensin 3.6

Foto No. 3.6 Transportador para medir ngulo de arrastre 3.7

Foto No. 3.7 Medicin del ngulo de arrastre en la Estacn Surez Ro Cauca 3.9

Foto No. 3.8 Medicin del ancho de un ro 3.14

Foto No. 3.9 Punto fijo de amarre de la cinta mtrica 3.15

Foto No. 3.10 Traslado del equipo hidromtrico 3.16

Foto No. 3.11 Medicin de velocidades 3.16

Captulo 4

Foto No. 4.1 Draga Pettersen 4.6

Foto No. 4.2 Tubo Cilndrico de Boca Cnica 4.6


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Manual de Procedimientos Hidromtricos Listado de Fotos


Foto No. 4.3 Extraccin de muestra con la draga Pettersen 4.7

Foto No. 4.4 Identificacin de muestras 4.7

Foto No. 4.5 Empaque de muestras 4.7

Foto No. 4.6 Muestreo con draga tipo Pettersen desde puente 4.8

Foto No. 4.7 Muestreo con tubo cilndrico de boca cnica desde orilla 4.9

Captulo 6

Foto No. 6.1 Mediciones en zona hmeda con instrumentos topogrficos 6.2

Foto No. 6.2 Ubicacin de equipos en el bote 6.4

Captulo 7

Foto No. 7.1 Riesgo debido al trnsito de vehculos en estacin de aforo 7.1

Foto No. 7.2 Inspeccin del ro previa a la ejecucin de un aforo por vadeo 7.3

Foto No. 7.3 Mecanismo de desplazamiento de una tarabita 7.5


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CAPITULO 1

INTRODUCCIN


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Manual de Procedimientos Hidromtricos Captulo 1, Introduccin

Corporacin Autnoma Regional del Valle del Cauca - CVC Universidad del Valle1.1

1 INTRODUCCIN

La hidrometra es la parte de la hidrologa que se encarga de tomar y proveer datos

relacionados con la distribucin espacial y temporal del agua sobre la tierra. Esta informacin

es un insumo fundamental para proyectos de planeamiento y manejo de los recursos hdricos,para los cuales es de vital importancia conocer las variaciones hidrulicas (caudales, niveles,

velocidades, etc.) de cada una de las corrientes y cuerpos de agua.

La calidad de los anlisis hidrolgicos depende de la calidad de los datos obtenidos por medio

de los procedimientos de medicin llevados a cabo en las estaciones hidromtricas y de su

procesamiento inicial. Por lo tanto, es necesario normalizar estos procedimientos con elpropsito de minimizar los errores que puedan presentarse.

La Corporacin Autnoma Regional del Valle del Cauca, CVC, viene realizando desde hace

ms de 40 aos programas hidromtricos que han permitido generar una base de datosimportante de niveles y caudales de las diferentes corrientes de la regin. Considerando que es

necesario revisar y actualizar peridicamente los diferentes procedimientos hidromtricos de

campo, con el fin de ajustarlos a la normatividad y los estndares de calidad ms recientespropuestos por organismos internacionales como la Organizacin Meteorolgica Mundial

(OMM) y nacionales como el Instituto de Hidrologa, Meteorologa y Estudios Ambientales

(IDEAM), se ha elaborado el presente manual. El objetivo fundamental es brindar losconceptos y procedimientos bsicos para la realizacin de aforos lquidos de tal manera que

estos se encuentren ajustados a la normatividad nacional e internacional existente. Tambin se

incluyen los aspectos bsicos de los procedimientos de campo para la medicin de otros

parmetros tales como el transporte o carga total en suspensin, la batimetra del fondo delcauce y la pendiente hidrulica de un ro.

El manual est dirigido a personal operativo de campo y oficina encargado de llevar a cabo el

procesamiento inicial de la informacin. Se hace especial nfasis en la determinacin delcaudal por el mtodo rea velocidad, debido a que es el mtodo comnmente empleado por

el personal de la CVC.

El Captulo 2 de este manual presenta los aspectos generales de las mediciones hidromtricas

relacionados con tipos de aforo, seleccin del sitio para la ubicacin de estaciones de

medicin, tipos de estaciones, equipos de medicin, mtodos de determinacin de velocidadesmedias y clculo del caudal, etc.

Los procedimientos de campo para la ejecucin de los aforos lquidos y el clculo del caudal

por los mtodos de suspensin, vadeo, flotadores y estructuras hidrulicas se describen en elCaptulo 3.

Los mtodos de aforo del transporte total de sedimentos en suspensin, sedimentos de lecho ymuestreo del material de fondo se tratan en el Captulo 4. El Captulo 5 presenta el

procedimiento para la obtencin de la pendiente hidrulica de una corriente.


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Manual de Procedimientos Hidromtricos Captulo 1, Introduccin


En el Captulo 6 se indican algunas consideraciones generales sobre la realizacin de

batimetras. El Captulo 7 brinda recomendaciones generales relacionadas con los aspectos deseguridad que se deben tener en cuenta cuando se realizan procedimientos hidromtricos.

Las recomendaciones generales sobre operacin de equipos y procedimientos se hacen en el

Captulo 8. En el Captulo 9 se hace una descripcin de los sectores y secciones transversalesde aforo en las estaciones hidromtricas y de las condiciones locales que afectan la medicin

del caudal.

En el Captulo 10 se presentan sugerencias para ajustar algunos de los procedimientosimplementados por CVC a las normas vigentes.

Con el propsito de facilitar al lector la comprensin del manual se incluyen anexos queexplican algunos conceptos involucrados y se presenta un glosario de trminos.


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CAPITULO 2

ASPECTOS GENERALES DE LOSPROCEDIMIENTOS HIDROMTRICOS


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Manual de Procedimientos Hidromtricos Captulo 2, Generalidades Procedimientos Hidromtricos


2 ASPECTOS GENERALES DE LOS PROCEDIMIENTOS

HIDROMETRICOS

La base sobre la cual se apoyan los estudios para el manejo y aprovechamiento de los recursoshdricos son las mediciones de cada una de las variables que involucra el ciclo hidrolgico.Cualquiera que sea el mtodo de anlisis su precisin se ver limitada por dichas mediciones.Son muchos los factores que pueden originar inexactitudes en una medicin hidromtrica; poresto, para la recoleccin de esta informacin se requiere del concurso de tcnicos capacitadosen cada uno de los diferentes procesos y actividades que forman parte del amplio campo de lahidrologa, la cual comprende ramas como la hidrometeorologa, hidrometra ysedimentologa. En cada una de ellas son numerosas las labores que deben ejecutarse paraproducir, al final, la informacin hidromtrica veraz, adecuada, confiable y oportuna.

La mayor parte de la informacin hidrolgica directa se obtiene en puntos de observacin ymedicin, ubicados en ros y/o cuerpos de agua, denominados estaciones hidromtricas, elconjunto de estos puntos constituye una red.

En las estaciones hidromtricas se toma informacin del cuerpo de agua relativa a nivel,caudal y sedimentos. Para las mediciones del nivel del agua se utilizan dos tipos deinstrumentos: los de lectura directa (mira limnimtrica, limnicontacto y maxmetro) y losregistradores continuos (limngrafos). Para la medicin de las velocidades de las corrientes seemplean los correntmetros o molinetes que peden ser de eje vertical u horizontal; en ciertoscasos se usan flotadores y trazadores como sales, colorantes y radioistopos, entre otros.

Durante la ejecucin de los aforos (lquidos o slidos) se utilizan diversos equipos yaccesorios, como malacates, varillas de vadeo, contadores, escandallos o tocadores de fondo,muestreadores de sedimentos, molinetes, adems de los instrumentos especficos detopografa.

2.1 DEFINICION DE AFORO

2.1.1 Aforo Lquido

Es un procedimiento que consiste en realizar una serie de mediciones en campo que permitenposteriormente calcular el caudal de una corriente. Este caudal debe estar asociado a un niveldel agua.

El caudal puede medirse por diferentes mtodos. La eleccin del mtodo de aforo depende delas condiciones especficas de cada sitio; la mayora de estos mtodos estn basados en lamedicin de la velocidad y el rea en una seccin transversal determinada.

Generalmente se efectan aforos peridicos para determinar la relacin entre el nivel del aguay el caudal en la estacin hidromtrica, con estos datos se construye la curva de gastos o curvade calibracin nivel de agua caudal con la cual es posible determinar el flujo cuando slo secuenta con el dato de nivel.


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Se define el caudal como el volumen de agua que pasa a travs de una seccin transversal deuna corriente en la unidad de tiempo; generalmente se expresa en metros cbicos por segundo(m3/s) o litros por segundo (l/s).

2.1.2 Aforo Slido

0El aforo slido es el procedimiento de campo que permite determinar la cantidad desedimentos en suspensin, asociados a un caudal lquido, que transporta una corriente en uninstante determinado.

Los sedimentos son transportados por las corrientes de agua de diferentes maneras. Laspartculas granulares que constituyen el sedimento se pueden trasladar por saltos, rodadura,deslizamiento sobre el fondo o cerca de l o pueden ser arrastrados fuera de su lugar y quedar

en suspensin. El tipo de movimiento experimentado por las partculas depende de lascaractersticas fsicas (tamao, forma, peso especfico, etc.), de la composicin granular delsedimento y de las condiciones de la corriente (velocidad, profundidad, pendiente de lassuperficies, etc.). Las diferentes fases del transporte de sedimentos ocurren simultneamenteen las corrientes naturales y no hay una separacin neta entre ellas. Por conveniencia, el caudalde sedimento se divide en dos categoras: caudal o transporte de sedimentos en suspensin ycaudal o transporte de sedimentos de fondo. Este ltimo consiste en el salto, rodamiento odeslizamiento de las partculas en el lecho o cerca de l.

Numerosas mediciones de los caudales lquidos y slidos sirven para la obtencin derelaciones entre estas dos variables, de tal manera que se pueda estimar el peso de los

sedimentos que por unidad de tiempo puede estar transportando el cuerpo de agua.

El caudal slido se puede expresar en las mismas unidades que el caudal lquido o en unidadesde masa por unidad de tiempo: kilogramos por segundo (kg/s), toneladas por mes (ton/mes),toneladas por ao (ton/ao), etc.

2.2 REQUERIMIENTOS PARA LA SELECCION DE LA SECCION DE AFORO

El sitio seleccionado para efectuar los aforos deber cumplir, tanto como sea posible, con lossiguientes requerimientos:

a) El canal en el sitio de medicin debe ser recto y tener seccin transversal uniforme y unapendiente que minimice las distribuciones anormales de velocidad.

Nota:cuando la longitud del tramo recto del ro es limitada, para hacer las mediciones conmolinetes u otros mtodos de determinacin de velocidad se debe ubicar la seccin de talmanera que la longitud aguas arriba sea por lo menos dos veces la de aguas abajo.

b) Las direcciones de flujo para todos los puntos en cualquier vertical a travs del ancho delcauce deben ser paralelas unas a otras y perpendiculares a la seccin transversal. Los sitiosque presenten vrtices, flujo reversible o zonas muertas deben ser rechazados.


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c) El lecho y las mrgenes del ro deben ser estables y bien definidas para todas lascondiciones del flujo, de tal manera que se pueda hacer una medicin precisa del rea de laseccin transversal.

d) Las curvas de distribucin de velocidades deben ser regulares en los planos verticales yhorizontales de medicin.

e) Las condiciones de la seccin y de su entorno no deben ocasionar cambios en ladistribucin de la velocidad durante la medicin.

f) La seccin de medicin debe ser claramente visible a travs del ancho y no debe presentarobstrucciones como rboles, plantas acuticas u otros. Cuando se afora desde un puentecon varios estribos que dividen la seccin transversal cada subseccin del canal debe sertratada individualmente.

g) La profundidad del agua en la seccin debe ser suficiente para proveer una inmersinefectiva del molinete en cualquier punto en que se mida.

h) El sitio debe tener fcil acceso en todo momento y contar con los equipos necesarios demedicin.

i) La seccin debe estar ubicada lejos de estaciones de bombeo y vertimientos. Si stosoperan durante las mediciones, probablemente crearn condiciones inconsistentes con larelacin natural Nivel Caudal que se tiene para la estacin.

j) Los sitios donde hay convergencia o divergencia de flujo deben descartarse.

k) En donde sea necesario hacer mediciones en cercanas de un puente, es preferible que elsitio de aforo est ubicado aguas arriba del mismo.

l) En ciertas ocasiones es necesario verificar datos haciendo aforos en secciones diferentes ala seleccionada para la estacin. Esto se puede hacer siempre y cuando no haya cambiossustanciales por prdidas o ganancias de caudal ocasionados por intervenciones y cuandolas mediciones se relacionen con los niveles registrados en la seccin principal.

Nota: si el sitio ha sido estabilizado para una estacin permanente o para ser usado en

futuras mediciones, debe estar provisto de medios para demarcacin de la seccintransversal y para determinacin de los niveles, de tal forma que sea fcilmenteidentificable en otras mediciones y los datos tomados sean comparables con datosanteriores.

2.3 DEMARCACION DE LA SECCION DE AFORO SELECCIONADACuando se ha seleccionado una seccin idnea para el aforo y sobre sta se inicie un programade medicin peridico, bien sea permanente o transitorio, la seccin se debe demarcar as:


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a) Debe definirse en las dos bancas con marcas claramente visibles y fcilmenteidentificables la posicin de la seccin transversal, normal a la direccin de flujo.

b) Los niveles durante la medicin deben leerse en una mira (limnmetro), cuyo dtum o cerodebe estar asociado a un sistema de referencia comn a nivel nacional o regional (sistemaaltimtrico del IGAC).

c) Cuando se considere que existen diferencias de nivel de agua que sean importantes entrelas dos bancas del ro, debe instalarse una referencia auxiliar en la banca opuesta. Estotoma importancia particular en el caso de ros muy anchos.

2.4 ESTACIONES HIDROMETRICAS

Una estacin hidromtrica es un lugar fijo en una seccin transversal del ro donde se realizaun conjunto de operaciones que permiten determinar el caudal que fluye en un tiempodeterminado.

Las estaciones hidromtricas se pueden clasificar de acuerdo con:

El tipo de mediciones hidromtricas El tipo de instrumentacin La frecuencia de operacin

2.4.1 Tipo de Medicin

- Registro de nivel de agua: son aquellas estaciones en las cuales slo se toman datos denivel de agua y no se realizan aforos, por lo tanto no es posible definir una curva decalibracin Nivel Caudal. La frecuencia de medicin en ellas depende de las necesidadesde informacin. En el Valle del Cauca se realizan tres lecturas diarias de nivel de agua(6:00, 12:00, 18:00) (ver Anexo No. 1, Formatos para la toma de datos hidromtricosempleados por la CVC).

- Registro de nivel y caudal: en este tipo de estaciones, adicional a la frecuencia de lecturas

diarias de nivel, se realizan mediciones de las descargas asociadas a su respectivo nivel deagua instantneo. Con estos pares de datos se va construyendo y/o actualizando la relacinNivel Caudal para la estacin.

2.4.2 Tipo de Instrumentacin

- Manuales: son estaciones en las cuales la medicin o lectura la realiza de forma directa lapersona encargada, mediante el respectivo registro en los formatos destinados para ello; lafrecuencia de medicin est preestablecida, bien sea para datos diarios, horarios, as como,para intervalos de tiempo en el da.


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- Automticas: son estaciones que cuentan con equipos de registro continuo comolimngrafos. Estos son instrumentos que permiten obtener datos del nivel del agua con unafrecuencia alta. Este tipo de estaciones se clasifican en dos grupos:

Con registro anlogo: en donde los mecanismos que se encargan de transmitir elnivel del agua desde el pozo de aquietamiento al registrador lo hacen de formagrfica, es decir, se imprimen en una banda de papel.

Con registro digital: en donde, adems de contar con el registro anlogo, se tienenequipos que convierten el nivel transmitido por los mecanismos en una seal digitalque puede ser almacenada y en algunos casos transmitida a un centro de controllejos de la estacin. Estas se denominan estaciones telemtricas.

2.4.3 Frecuencia de Operacin

Anuales: son aquellas estaciones que por su difcil acceso no permiten una frecuenciamayor de operacin; por lo tanto, deben tener equipos especiales que permitan hacer unregistro continuo durante un perodo hidrolgico largo.

Estacionales: son aquellas en las que su operacin tiene en cuenta la recoleccin deinformacin para un perodo especfico de tiempo, en el cual se considera importanteobtener los datos; estos perodos pueden asociarse al registro de caudales extremos(mximos o mnimos).

Mixtas: son estaciones en las cuales su operacin se hace de manera continua y con unafrecuencia especfica en la cual se pueden medir datos extremos, bien sea mximos omnimos, de manera aleatoria y en donde la mayora de las mediciones corresponde asituaciones promedias.

En el Anexo No. 2 se indican algunas consideraciones generales sobre mantenimiento deestaciones hidromtricas.

2.5 EQUIPOS DE MEDICION

Los parmetros bsicos a determinar cuando se ejecuta un aforo lquido (exceptuando losmtodos de aforo por trazadores y volumtrico) son la profundidad y la velocidad de flujo enlas verticales, el nivel del agua y el ancho de la seccin transversal. La medicin de estasvariables se lleva a cabo mediante instrumentos apropiados, los cuales se seleccionan segn elmtodo de aforo empleado. A continuacin se describen este tipo de instrumentos.

2.5.1 Medidores de la Velocidad del Agua

La medicin de la velocidad del agua (para los mtodos de vadeo y suspensin) se haceutilizando un equipo denominado molinete o correntmetro (Foto No. 2.1). Los molinetes ms


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empleados son el de cazoletas (con eje vertical) y el de hlice (de eje horizontal). Lasrevoluciones efectuadas por la hlice del molinete se registran en un contador. Los molinetesse calibran para un rango de velocidades dado. La relacin entre la velocidad del flujo y lavelocidad del rotor se expresa, por lo general, en revoluciones por segundo (rev/s).

Foto No. 2.1 Molinete de Eje Horizontal acoplado a varilla de soporte para Aforo por

Vadeo

2.5.2 Contadores

Son equipos que se encargan de registrar el nmero de revoluciones dadas por la hlice de unmolinete en un tiempo determinado cuando se va a calcular velocidad de flujo en una corriente(Foto No. 2.2). El contador por cada giro de la hlice recibe un impulso elctrico y loconvierte en una seal anloga o digital, permitiendo as establecer el nmero de revoluciones.

Foto No. 2.2 Contador de revoluciones


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2.5.3 Limnmetros

El nivel del agua en una estacin se registra por medio de una mira o limnmetro (FotoNo.2.3), el cual consiste en una regla graduada que permite determinar la observacin de lasfluctuaciones de los niveles del cuerpo de agua. Se ubica en un punto fijo sobre la seccintransversal y permanece en contacto con la corriente. Cuando el talud de la seccin transversales muy tendido (de pendiente muy baja) y el nivel del agua en el cauce puede presentargrandes variaciones se suele instalar una serie de limnmetros, cada uno de los cualespermitirn registrar diferentes rangos de variacin de esta variable.

Foto No. 2.3 Limnmetro Estacin Pan de Azcar, Ro Cauca

2.5.4 Limngrafos

En lugares en donde el nivel de agua cambia con mucha frecuencia es necesario instalarequipos especiales de registro continuo llamados limngrafos (Foto No. 2.4) por medio de loscuales es posible obtener datos del nivel del agua en funcin del tiempo con una altafrecuencia. Estos equipos estn compuestos fundamentalmente por 3 dispositivos: el primerocorresponde al elemento sensible (flotador y contrapeso o manmetro), el segundo es elsistema que traduce a escala y registra los niveles del agua (eje helicoidal, poleas de escala ysistema inscriptor y de registro), y el tercero, basado en un mecanismo de relojera, alimentadomecnicamente (cuerda) o por medio de bateras (pilas de 6V), que proporciona una escala detiempo.

2.5.5 Malacates

Para la manipulacin del conjunto molinete-lastre en los aforos que se realizan por suspensines necesario contar con un equipo (malacate) que facilite su manejo teniendo en cuenta queste normalmente es pesado (entre 30 y 75 lb.) (Foto No. 2.5). Los malacates, adems depermitir manipular grandes pesos con relativa facilidad, estn provistos de mecanismos


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especiales (contador) para registrar la longitud desplegada del cable y de esta manera obtenerla medicin de la altura de suspensin y la profundidad de la corriente.

Foto No. 2.4 Limngrafo marca Stevens de larga duracin, Estacin Surez, Ro Cauca

Foto No. 2.5 Malacate para Operacin del Molinete y Medicin de Profundidades

2.5.6 Equipos para Medicin del Ancho

El ancho de la seccin transversal hmeda se mide utilizando una cinta mtrica convencional(cuando las condiciones as lo permiten) o equipos topogrficos. En estaciones de medicinpreestablecidas, el ancho se determina mediante el abscisado existente, el cual se encuentrareferenciado o marcado sobre la estructura (bien sea puente o tarabita).


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2.5.7 Equipos de Telemetra

Los equipos de telemetra consisten de tres elementos: un instrumento de deteccin sobre elterreno, un medio de comunicacin, como el telfono o enlaces de radiocomunicacin, y lasestaciones de recepcin. El equipo de deteccin sobre el terreno puede ser un registrador dedatos de varios parmetros, con un subsistema de almacenamiento y control. El registradordebe interactuar con otros factores exteriores, como el sistema de suministro de energaelctrica, el ambiente hidrolgico propiamente dicho, la pantalla de visualizacin de datos ylos operadores que dan inicio o ponen en funcionamiento de rutina el equipo.

La funcin de un equipo de medicin hidrolgica es captar una seal especfica del agua yconvertirla en un dato adecuado para ser visualizado, registrado o procesado. Por ejemplo, lamedicin mecnica del nivel del agua por medio de limngrafos se obtiene con un flotadorconectado a una plumilla que marca sobre una banda registradora, mientras que los sistemas

microelectrnicos generan una seal elctrica indispensable para la transmisin telemtrica.

En algunos modelos de estaciones telemtricas se ha previsto una comunicacin bidireccionalentre una estacin hidrolgica a distancia y una estacin central de recepcin. En otrosmodelos el sistema slo acepta una comunicacin unidireccional desde la estacin a distanciahasta la estacin central de recepcin. En el primer caso, la estacin se interroga y se le ordenatransmitir los datos. En el segundo caso, la estacin inicia una transmisin despus de untiempo determinado o cuando el dato hidrolgico excede una condicin lmite (caso CVC). Sepuede controlar la transmisin de manera que se produzca a intervalos fijos o aleatorios. Lasestaciones de CVC envan informacin por va satelital cada 4 horas al centro de control.

En la actualidad, los registradores automticos de datos de varios parmetros son pequeos yligeros en comparacin con los instrumentos tradicionales de recopilacin de datoshidrolgicos. Gracias a su tamao reducido y a las bajas exigencias de potencia elctrica confrecuencia funcionan con bateras y se pueden instalar en pequeas casetas protegidas de laintemperie. Muchos de ellos tienen una pantalla, lo que permite en las visitas de tcnicos ohidrlogos evaluar el estado de funcionamiento y revisar la calidad de los datos recopilados.

2.6 TIPOS DE AFORO

Existen diferentes tipos de aforo, cuya eleccin se realiza teniendo en cuenta las condiciones

especficas de la corriente, la precisin requerida en la medicin, la disponibilidad de recursos(equipos, personal, insumos (trazadores), transporte). Entre ellos se pueden mencionar:

Aforo por suspensin Aforo por vadeo Aforo por flotadores Aforo volumtrico Aforo por el mtodo de dilucin Aforo con bote en movimiento Aforo desde bote esttico


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Aforo mediante estructuras hidrulicas (vertederos y canaletas)

2.6.1 Aforo por Suspensin

El aforo por suspensin se realiza desde una estructura (generalmente un puente o unatarabita), sobre la cual se hace la medicin de profundidades y velocidades de flujo en cadauna de las verticales seleccionadas (Foto No. 2.6). La medicin de la velocidad del agua sehace utilizando un molinete o correntmetro.

Foto No.2.6 Aforo desde tarabita, Estacin Tablanca, Ro Cauca

El aforo por suspensin se realiza cuando:

La corriente a aforar es de magnitud considerable, de manera que no es posible aplicar elmtodo de vadeo.

Se dispone de un puente (o tarabita) en el cual la seccin transversal cumple con lascondiciones tcnicas requeridas para la realizacin del aforo.

En el mtodo de aforo por suspensin el equipo hidromtrico se suspende generalmente de uncable, el cual est acoplado a un malacate que permite medir la profundidad con ayuda de uncontador.

El equipo requerido para llevar a cabo un aforo por suspensin es el siguiente: malacate ytabla con polea, molinete completo incluido cola estabilizadora (Foto No. 2.7), contador,formato para registro de datos de campo, lastres de 30, 60 y 75 lb. Este tipo de aforo requierede dos personas (ver Captulo No. 3).


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En algunos casos, dependiendo de las condiciones de velocidad de la corriente, es necesariohacer correcciones (por ngulo de arrastre) a la profundidad medida. Este tema se tratar msadelante en el Captulo No. 3.

Foto No. 2.7 Molinete y Lastre Acoplados

2.6.2 Aforo por Vadeo

Se emplea cuando la corriente es poco profunda, pequea y de fondo resistente. Al igual que

en el mtodo de aforo por suspensin, es necesario tener un abscisado que permita determinarla posicin de las verticales sobre las cuales se hace la medicin de profundidades yvelocidades de flujo. Para medir estos parmetros, el tcnico entra al ro con el equipo demedicin, toma como referencia una cuerda abscisada o una cinta mtrica y efecta lasmediciones (Foto No. 2.8).

Foto No. 2.8 Aforo por vadeo en el Ro Jamund, Valle del Cauca


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El equipo requerido para ejecutar un aforo por vadeo consta de: cinta mtrica, varillas devadeo, contador, molinete, formato para registro de datos en campo. Se requieren dos tcnicosaforadores (ver Captulo No. 3).

2.6.3 Aforo por Flotadores

Este mtodo de aforo comnmente se utiliza cuando es difcil o peligroso implementar elmtodo de aforo por molinete o cuando la corriente es muy pequea y no brinda lascondiciones mnimas para la inmersin del mismo. Cuando esto ocurre, es necesario realizar elaforo por medio de flotadores para medir la velocidad superficial del flujo. En general sepuede utilizar cualquier elemento natural que est en condiciones de flotar.

Este mtodo se aplica en corrientes medianas y pequeas en un tramo que tenga forma recta, y

del cual se conozca su longitud (se recomiendan distancias mayores o iguales a 30 m). Debeusarse la mayor cantidad de flotadores posible, que cubran todo el ancho del ro en franjasproporcionales.

El equipo necesario para realizar un aforo de este tipo es el siguiente: flotadores, cinta mtrica,cronmetro, formato para registro de datos de campo, radios porttiles. Se requieren dostcnicos (ver Captulo No. 3).

2.6.4 Aforo Volumtrico

La medida volumtrica del caudal se aplica solamente a las corrientes muy pequeas, siendoste el mtodo ms exacto para medirlas. Se determina el tiempo requerido para llenar unrecipiente de capacidad conocida o el tiempo necesario para llenar parcialmente un recipientecalibrado a un volumen determinado.

Las medidas volumtricas se recomiendan en casos en los cuales se concentra el flujo en unacorriente estrecha, o donde ste se puede direccionar para captarlo en un recipiente. La medidase efecta tres o cuatro veces tratando de minimizar el error comparando los datos obtenidos(los resultados deben ser constantes).

El aforo volumtrico se aplica bajo circunstancias especiales en las cuales no es posible

emplear otros mtodos; por ejemplo, cuando el tirante es muy pequeo y no hay molinete quepueda utilizarse o cuando la velocidad es muy baja.

El procedimiento consiste en captar una cantidad de agua en un recipiente durante un tiempodeterminado. Luego se mide el volumen recogido y se divide su valor entre la magnitud deltiempo empleado para recogerlo.

El equipo requerido para ejecutar un aforo volumtrico es: canaleta, balde aforado en litros (l),cronmetro, formato para registro de datos de campo. Son necesarias dos personas, una paracaptar el agua en el balde y la otra para contabilizar el tiempo que tarda ste en llenarse.


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2.6.5 Aforo por el Mtodo de Dilucin

La existencia de corrientes con caractersticas especiales, tales como: rgimen torrencial, altapendiente, poca profundidad, lechos inestables y lneas de flujo desordenadas en las seccionesde aforo, hacen poco aplicable el mtodo convencional (con molinete) en cuyo caso se aplicael mtodo de aforo por dilucin (el mtodo puede emplearse tambin en ros concaractersticas normales cuando se quiere determinar el caudal con una mayor precisin que laque ofrecen los mtodos convencionales).

Los aforos con trazadores o aforos qumicos permiten calcular el caudal a partir de la variacinde la concentracin de una sustancia que es inyectada en el cauce. El procedimiento consisteen realizar aguas abajo, a una distancia lo suficientemente lejos del sitio de inyeccin deltrazador, mediciones de la concentracin y muestreos que permitan calcular el caudal; sinembargo existen equipos con los cuales es posible hacer la medicin en campo. En todo este

procedimiento no se requiere conocer el rea de la seccin transversal de medicin.

Puede definirse como trazador a toda sustancia que incorporada a un proceso fsico o qumicopermite estudiar su comportamiento y evolucin a lo largo de un tramo de la corriente. Entrelos trazadores ms empleados pueden citarse los slidos en suspensin, los trazadoresqumicos solubles en el agua, los colorantes y los elementos radioactivos.

La medicin del caudal mediante este mtodo est basada en la determinacin del grado dedilucin en el agua del ro de una solucin trazadora. Para las mediciones del caudal se puedenemplear principalmente dos mtodos en los que intervengan sustancias trazadoras; el primerobasado en la inyeccin de la sustancia a un ritmo constante y el segundo, aquel en que la

solucin se vierte en forma instantnea.

El equipo requerido para ejecutar un aforo por el mtodo de dilucin es: trazador,conductmetro, cronmetro, cinta mtrica, probetas, baldes graduados, frascos de 100 cm3,agua destilada, radios porttiles, formato para registro de datos de campo.

Esta metodologa es considerada una de las ms adecuadas. Sin embargo puede suceder que suejecucin sea difcil debido a la excesiva velocidad del agua o a la presencia de cuerposextraos que pongan en peligro la integridad fsica de los aforadores o la seguridad del equipohidromtrico empleado.

2.6.6 Aforo con Bote en Movimiento

Frecuentemente, en ros muy anchos y caudalosos, la aplicacin de los mtodosconvencionales de aforo no es posible debido a que no existe la infraestructura necesaria(puentes o tarabitas). El fundamento del mtodo de aforo con bote en movimiento es el mismodel procedimiento habitual de los aforos convencionales y se basa en la determinacin de reasparciales de subsecciones y las velocidades del agua para cada una de ellas. La diferenciaradica en la manera de tomar los datos, el aforador con su molinete viaja en un bote que setraslada de una orilla a la opuesta en forma continua y a una velocidad constante (ver FiguraNo. 2.1).


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Figura No. 2.1 Representacin aforo por Bote en Movimiento

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Para la ejecucin de este mtodo se debe contar con el siguiente equipo: un molinetedireccional el cual registra la velocidad combinada del bote y del ro, una ecosonda que midelas profundidades de la seccin transversal, equipos de posicionamiento como GPS queindican la trayectoria perpendicular al flujo que debe seguir la embarcacin, bote con motorfuera de borda, contador, soporte para fijacin del molinete, batera de 12 V, formato pararegistro de datos de campo, cronmetro.

La velocidad observada, vtot obtenida a partir del nmero de revoluciones dadas por elmolinete es el vector resultante de la velocidad del bote con relacin al fondo del canal, vy lavelocidad u perpendicular a la seccin transversal en el punto de muestreo (ver Figura No.2.2). La velocidad de flujo u requerida para la determinacin del caudal se puede calcular delas mediciones de vtot y , usando la ecuacin:

senvu tot= (2.1)

Figura No. 2.2 Representacin de velocidades

Si la distancia entre puntos de observacin no se determina con relacin al punto de referenciaen la banca, esta se puede calcular por medio de la ecuacin:

Bote

Inicio Final

vtot


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= dtvL tot cos (2.2)

Generalmente, la distancia entre dos puntos de observacin se toma constante.

Puede ser que la sumatoria de las distancias entre varios puntos de observacin sea diferente alancho real de seccin transversal. Por lo tanto para el clculo del caudal es necesariointroducir un factor KBdefinido por medio de la ecuacin:

calculadoAncho

realAnchoKB = (2.3)

Se debe introducir una correccin ya que la velocidad del flujo, la cual se mide en un punto aprofundidad constante, no representa la velocidad media en las verticales muestreadas.Idealmente, cada velocidad, udeterminada debe multiplicarse por un coeficiente para ajustarlaa la velocidad media en esa vertical. En vez de esto se emplea un factor Ku que puedecalcularse determinando la velocidad media en unas verticales seleccionadas por mtodosconvencionales y comparando este valor con las velocidades medidas en puntos aprofundidad constante. Por definicin:

=

=n

i i

i

uu

u

nK

1

1 (2.4)

donde:

iu = velocidad promedia en las n verticales (m/s)iu = velocidad de flujo observada en n verticales de profundidad constante (m/s)

Cuando no se dispone de equipos GPS se pueden utilizar banderolas de colores vivos paraindicar la direccin perpendicular al flujo que debe seguir el bote y un comps especial o giroque determine su posicionamiento con respecto a la orilla. Generalmente se realizan alrededorde 6 travesas en direcciones opuestas y se hace el promedio para obtener el caudal.

El caudal se calcula de manera similar al mtodo convencional de rea velocidad, es decir sesuman los productos de las reas de los segmentos y las velocidades medias (ver ecuacin No.2.5).

= iiiuB LhuKKQ (2.5)

donde:Q= caudal total (m3/s)hi= profundidad de flujo en la vertical i(m)

En ros grandes, el coeficiente Ku es generalmente uniforme a travs de la seccin. Lasmediciones efectuadas en varios ros han mostrado que Ku vara entre 0.90 y 0.95.


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2.6.7 Aforo desde Bote Esttico

Este tipo de aforo es muy similar al que se realiza con bote en movimiento, excepto que stese mantiene fijo en una vertical en la corriente mientras se realizan las mediciones deprofundidad y velocidad (Foto No. 2.9). La seguridad del personal es un factor limitante parael uso de lanchas en corrientes que presentan altas velocidades de flujo.

Foto No. 2.9 Aforo desde Bote Esttico. Fuente: Manual of Standard Operating, 1998

Se pueden utilizar cables de referencia anclados firmemente entre las dos orillas y sobre los

cuales se puede trasladar el bote el cual est equipado con mecanismos de freno paramantenerlo quieto al momento de hacer la medicin. Si existe trafico de otras embarcacionesen el ro, un auxiliar debe estar atento para dar las instrucciones respectivas.

Cuando no se utilizan cables de referencia el bote se puede mantener en el plano de la seccintransversal alinendose con banderas colocadas en cada extremo de la misma. Con lasbanderas ubicadas en una de las bancas es suficiente, aunque es mejor tenerlas en ambas. Laposicin del bote en la seccin transversal se puede determinar utilizando un teodolitomidiendo ngulos rectos entre una bandera colocada en la orilla y una barra gua sostenida enel bote (Figura No. 2.3). Otro mtodo para determinar la posicin de la embarcacin escolocando el teodolito en una banca a una distancia conveniente y en ngulo recto a la lnea de

la seccin transversal (Figura No. 2.4).

Un tercer mtodo para determinar la posicin se hace leyendo el ngulo con un sextante desdela embarcacin. Se posiciona una bandera en lnea con la seccin transversal y otra a unadistancia conocida perpendicular a la anterior. La posicin se puede calcular midiendo con unsextante o con un trnsito el ngulo formado entre la lnea que une esta ltima bandera conel bote y la lnea que une las dos banderas (ver figura No. 2.4)

A menos que sea conveniente el anclaje con cables, el motor puede mantener esttica la lanchamientras se realizan las mediciones de profundidades y velocidades.


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Figura No. 2.3 Determinacin de la posicin del bote en la Seccin Transversal, mtodo

de la Estada

Figura No. 2.4 Determinacin de la posicin del bote en la Seccin Transversal, Mtodo

Angular

Si la profundidad mxima en la seccin transversal es menor de 3 m y la velocidad lo permite,

se puede usar una barra para medir la profundidad y sostener el molinete. Para profundidadesmayores se usa un cable de suspensin con un carrete y un lastre.

Las mediciones desde bote esttico no se recomiendan para velocidades de flujo menores de0.3 m/s ( 1 pie/s), donde el bote est sujeto a la accin de las ondas en la corriente y elmovimiento de subida y bajada afecta seriamente las mediciones de velocidad.

2.6.8 Aforo Mediante Estructuras Hidrulicas

En algunos casos de corrientes pequeas es posible realizar el aforo utilizando un controlartificial (canaletas y vertederos) de tal manera que el caudal se pueda determinar directamente

Barra gua

Teodolito

Sextante

A B C D

Trnsito

E


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con la lectura del nivel en la estructura la cual ha sido precalibrada y por lo tanto cuenta conuna ecuacin para realizar el clculo. Existe una variedad de vertederos y canaletas que poseenuna relacin Nivel Caudal bien establecida. Sin embargo, slo en condiciones favorables delterreno se pueden utilizar con exactitud. En lo posible los vertederos y las canaletas deben sercalibrados previamente en un laboratorio de hidrulica, es decir, la relacin nivel Caudaldebe determinarse mediante ensayos en laboratorio.

Cuando se realizan aforos con estructuras se debe controlar cuidadosamente su construccin,de tal manera que se cumplan las condiciones fsicas para la implementacin de una frmulade clculo para el caudal en funcin del nivel ledo.

En condiciones menos favorables, es necesaria una calibracin sobre el terreno para establecerla importancia de las desviaciones con respecto a la frmula normalizada o para determinar lafuncin que relaciona el nivel con el caudal. Por consiguiente, es muy importante medir

peridicamente el caudal por otros mtodos con el propsito de detectar posibles variaciones.Los vertederos y las canaletas pueden ser de flujo libre o sumergido. En el primer caso, elcaudal es funcin de la altura del nivel de aguas arriba de la estructura y se pueden realizarcalibraciones de exactitud. En el segundo caso, el caudal es funcin de los niveles aguas arribay aguas debajo de la estructura, por lo que las calibraciones efectuadas en el laboratorio sonmenos exactas. En muchos sitios, los vertederos y las canaletas se usan solamente para medirlos caudales ms bajos (caudales de estiaje); para los caudales altos, la relacin Nivel Caudalse determina por mtodos directos.

2.6.8.1 Aforo Mediante Vertedero

El vertedero se usa cuando las profundidades y las velocidades del flujo son muy bajas de talmanera que no es posible aforar utilizando molinetes (Foto No.2.10). Es conveniente emplearun vertedero de cresta aguda en forma de V con ngulo de 90 cuando se requiere medircaudales bajos dada su gran sensibilidad y precisin.

El vertedero se hace de lminas de hierro galvanizado o cualquier otro material que asegure sudurabilidad.

Para instalar el vertedero, la lmina se empuja en el fondo del canal. Se puede utilizar una palapara quitar las piedras o las rocas que impiden su penetracin uniforme. Generalmente se

utiliza un nivel de mano para asegurar que la parte superior de la placa sea horizontal y que lascaras sean verticales.

La carga o altura de agua que pasa sobre la cresta del vertedero debe medirse a una distanciaaguas arriba tal que no sea afectada por la depresin de la superficie del agua que se produceal aproximarse a la cresta. Esto se consigue haciendo las mediciones del nivel del agua a unadistancia de por lo menos seis veces la carga (altura) mxima a la que puede llegar elvertedero.

La forma ms conveniente de realizar las mediciones es clavando una estaca en el fondo delcanal o acequia aguas arriba del vertedero sobre la cual se fija una reglilla graduada en


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centmetros, procurando que su origen (el cero de la reglilla), quede a la altura de la cresta delvertedero. Si el cero de la reglilla no coincide con el nivel del vrtice de la cresta del vertederose deber determinar la altura de dicho vrtice. La carga sobre el vertedero ser igual a ladiferencia de niveles entre la superficie libre del agua en el sitio de la reglilla y el vrtice delvertedero.

Foto No. 2.10 Aforo Mediante Vertedero. Fuente: Manual of Standard Operating, 1998

Existen diferentes tipos de vertederos siendo los ms comunes el triangular y el rectangular. Elvertedero rectangular es uno de los ms sencillos para construir y por este motivo, se emplea

con mucha frecuencia. La precisin de la lectura que ofrece est determinada por su nivel deerror, que flucta entre 3 y 5%. Dentro de los vertederos triangulares, el ms comnmenteutilizado es el que tiene 90 en su vrtice inferior, o sea, la escotadura forma un ngulo recto.Este tipo de vertederos es bastante eficiente, pero presenta una gran prdida de carga, motivopor el cual se recomienda especialmente para caudales pequeos (menores de 110 l/s), ya quepara estos caudales su precisin es mayor que la de otros tipos de vertederos.

Otro tipo de vertedero es el que tiene forma trapezoidal en su abertura, el cual tambin esconocido como vertedero Cipolletti. Esta estructura requiere que el talud de sus lados sea 1:4.Este vertedero es de construccin ms compleja que los otros dos y no ofrece ventajassignificativas que lo hagan destacar, razn por la que es menos usado que los anteriores. En la

Figura No.2.5 se observa un esquema de los tipos de vertederos descritos.

2.6.8.2 Aforo Mediante Canaletas

Las canaletas porttiles son otro tipo de dispositivos que comnmente se utilizan paradeterminar el caudal cuando las profundidades y las velocidades del flujo son demasiado bajaspara realizar mediciones con molinete. Existen diferentes tipos de canaletas como la Parshall(Figura No. 2.6). En general, una canaleta consta de las siguientes secciones:


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Figura No. 2.5 Tipos de Vertederos

90

h

a) Vertedero triangular

c) Vertedero rectangular

L

H

P >0.05m

B

b) Vertedero Cipolletti

L

H

1

4


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Seccin de entrada (aguas arriba) Seccin convergente Seccin de contraccin o cuello Seccin divergente o de expansin (aguas abajo)

Figura No. 2.6 Planta y Seccin Longitudinal de una Canaleta Parshall

2.7 PARAMETROS BASICOS DE LA SECCION TRANSVERSAL DE AFORO

2.7.1 Nmero de Verticales

La exactitud de las mediciones del caudal depende en gran parte del nmero de verticales enque se hagan observaciones de la profundidad y la velocidad. Las verticales de observacindeben localizarse de modo que se puedan definir adecuadamente los cambios del lecho de lacorriente y la variacin horizontal de la velocidad.

En general, el espacio entre dos verticales sucesivas no debe superar 1/20 del ancho total y elcaudal entre ellas no deber ser mayor al 10 % del caudal total.

El ancho del cauce y la distancia entre las verticales deben ser obtenidos por medicioneshechas a partir de un punto fijo de referencia (generalmente un punto inicial en la margen),que deber hallarse en el mismo plano de la seccin transversal. Normalmente la distanciaentre las verticales se determina con la ayuda de una cinta mtrica o de una cuerda que se

Garganta

SeccinConvergente

SeccinDivergente

PLANTA

SECCIN LONGITUDINAL


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tiende provisionalmente a travs del cauce o de marcas semipermanentes pintadas en elpasamanos de un puente o en un cable de suspensin (OMM, 1994).

La divisin de la seccin en verticales de medicin comienza siempre en un punto fijo deorigen establecido de manera definitiva para todos los aforos que se realicen sobre la seccintransversal. En lo posible se utilizan siempre las mismas verticales de medicin para hacercomparables unos aforos con otros.

Considerando un nmero n de verticales que pueden ser definidas para propsitos de medicindel flujo en una seccin, se puede aplicar el criterio que se indica en el Cuadro No. 2.1.

Cuadro No. 2.1 Nmero de Verticales en funcin del ancho del canal

Fuente: Norma ISO 748

Generalmente las verticales de medicin son equidistantes, pero en determinadascircunstancias se definen algunas de ellas ms prximas al eje de velocidades mximas, en

pilares de puentes y en orillas o mrgenes verticales (bancas).

2.7.2 Ancho

El ancho de la seccin transversal se obtiene mediante la sumatoria de los anchos parcialesexistentes entre las verticales utilizadas para el aforo, que como se haba mencionadoanteriormente, pueden obtenerse por medicin de la distancia horizontal desde o hasta el puntofijo de referencia el cual debe estar ubicado en el mismo plano de la seccin transversal en elsitio de medicin.

Cuando el canal es demasiado ancho para aplicar mtodos convencionales de medicin, ladistancia horizontal se puede determinar por distancimetros pticos, electrnicos o pormtodos planimtricos.

2.7.3 Profundidad

La profundidad total es la distancia en metros que existe en cada una de las verticales demedicin entre la superficie y el lecho de la corriente. Cuando se trata de aforos lquidos lasprofundidades del lecho y de medicin de velocidades se toman desde la superficie libre del

Ancho del canal (m) No. de verticales

0 0.5 3 a 40.5 1 4 a 51 3 5 a 83 5 8 a 105 10 10 a 20

Mas de 10 20 o ms


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agua hacia el fondo. Cuando la medicin se realiza por vadeo, se puede determinardirectamente la profundidad con una varilla graduada colocada en el lecho de la corriente.Si se utiliza para la medicin el sistema de malacate y molinete, el equipo se hace descenderhasta que el eje de la hlice quede rozando con la superficie libre del agua y a partir de all sehace la medicin.

2.8 VELOCIDAD MEDIA EN LA VERTICAL

La velocidad media del agua en cada vertical se puede determinar mediante alguno de lossiguientes mtodos:

a) Mtodo de distribucin de velocidadb) Mtodo de puntos reducidos

c) Mtodo de integracind) Mtodo de un punto superficial

La seleccin del mtodo apropiado de medicin de la velocidad depende del tiempo disponiblepara el aforo, el ancho de la seccin, la profundidad del agua, las condiciones del lecho, lasvariaciones del nivel del agua y la exactitud requerida.

2.8.1 Mtodo de Distribucin de Velocidad

Los valores de la velocidad se obtienen de observaciones en un nmero de puntos en cada

vertical entre la superficie libre del agua y el fondo del canal. El nmero y espaciamiento entrepuntos debe seleccionarse segn la distribucin de velocidad en cada vertical, la diferencia delecturas entre dos puntos adyacentes no debe ser mayor al 20% con respecto al valormayor(ISO 1088, 1985).

El mtodo no es conveniente para mediciones rutinarias de caudal por que el aumentoaparente en la precisin se puede perder por errores ocasionados por las variaciones del niveldel agua durante los largos perodos de tiempo que son necesarios para hacer este tipo deaforo (ISO 748 ,1997).

2.8.2 Mtodo de Puntos Reducidos

2.8.2.1 Mtodo de Un Punto

La velocidad se debe medir en cada vertical colocando el molinete al 60% de la profundidad apartir de la superficie libre del agua. El valor observado se considera como la velocidad mediaen la vertical. El mtodo de un punto se usa en aguas someras o poco profundas(profundidades menores a 60 cm).

2.8.2.2 Mtodo de Dos PuntosLas observaciones de velocidad se deben hacer en cada vertical colocando el molinete al 20%y 80% de la profundidad del agua a partir de la superficie libre del agua. El promedio de los


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dos valores puede considerarse como la velocidad media en la vertical. El mtodo de dospuntos se emplea cuando la distribucin de velocidades es regular y la profundidad del agua essuperior a 60 cm.

2.8.2.3 Mtodo de Tres Puntos

La velocidad se mide colocando el molinete en cada vertical al 20%, 60% y 80% de laprofundidad a partir de la superficie libre del agua. El promedio de los tres valores puede serconsiderado como la velocidad media en la vertical. El mtodo de tres puntos debe utilizarsepara mediciones en canales cubiertos por vegetacin acutica.

2.8.2.4 Mtodo de Cinco Puntos

El mtodo de cinco puntos puede utilizarse cuando el ro est libre de vegetacin acutica.Consiste en medir la velocidad en cada vertical al 20%, 60% y 80% de la profundidad a partirde la superficie y tan cerca como sea posible de la superficie (vsuperficie) y del lecho (vlecho). Lavelocidad media podr determinarse del grfico que represente el perfil de velocidades comose hace en el mtodo de distribucin de velocidades o a partir de la ecuacin No. 2.6:

)lechoerficiemedia vvvvvV ++++= 8.06.02.0sup 2331.0 (2.6)

El mtodo de cinco puntos se utiliza cuando la distribucin vertical de la velocidad es muy

irregular.

2.8.2.5 Mtodo de Seis Puntos

Este mtodo se puede utilizar en condiciones difciles, cuando por ejemplo hay vegetacinacutica. La velocidad se mide colocando el molinete en cada vertical al 20%, 40% 60% y80% de la profundidad a partir de la superficie libre del agua y tan cerca como sea posible dela superficie y del lecho. Los valores de la velocidad se trazan en un grfico y la velocidadmedia se determina como se hace en el mtodo de distribucin de velocidad o mediante laecuacin No. 2.7:

lecho8.06.04.02.0erficiesupmedia vv2v2v2v2v1.0V (2.7)La exactitud de un mtodo en particular debe determinarse al medir, si es posible, la velocidaden 6 a 10 puntos en cada vertical para las primeras mediciones del caudal efectuadas en unnuevo sitio.

2.8.3 Mtodo de Integracin

En este mtodo el molinete se baja y se sube a travs de toda la profundidad en cada vertical auna velocidad uniforme. La velocidad a la que se sube o se baja el molinete no debe ser


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superior al 5% de la velocidad media del flujo y en ningn momento debe ser superior a 0.04m/s. Se deben realizar dos ciclos completos de medicin en cada vertical y si los resultadosobtenidos difieren en ms del 10%, la operacin (dos ciclos completos) debe repetirse hastaque los resultados obtenidos estn dentro de este lmite.

El mtodo de integracin arroja buenos resultados si el tiempo de medicin es suficiente (60 a100 seg). Esta tcnica generalmente no se usa para corrientes con profundidades menores de 1m.

Con un molinete de hlices, la velocidad promedio se puede leer de la tabla de calibracin delinstrumento segn el nmero promedio de revoluciones (siendo calculada como el nmerototal de revoluciones dividido por el tiempo total empleado en la medicin en la vertical). Sedeben evitar las incertidumbres introducidas por el uso de molinetes que poseen ms de unaecuacin.

Cuando se usa una barra de sondeo o un lastre en cualquiera de los tipos de aforo no serposible medir la velocidad cerca de la superficie y del fondo del canal. Una estimacin delcaudal por unidad de ancho para esta zona se puede obtener de la ecuacin No. 2.8:

32 fmu

hVq

= (2.8)

Donde:qu= caudal por unidad de ancho sobre la zona de medicin (m

3/s)

vm= velocidad media para la parte medida de la vertical (m/s)hf = profundidad de la zona no medida (m)

De manera similar, el caudal por unidad de ancho para la zona no medida cercana a lasuperficie se obtiene de la ecuacin No. 2.9:

9.02 sms

hVq

= (2.9)

Donde:qs= caudal por unidad de ancho sobre la zona no medida (m

3/s*m)hs= profundidad de la zona no medida (m)En la medida de lo posible, los equipos de medicin se deben seleccionar adecuadamente paradisminuir la profundidad de las zonas no medidas.

2.8.4 Mtodo de un Punto Superficial

En condiciones especiales donde no es posible aplicar los otros mtodos, la profundidad delmolinete para la medicin de la velocidad puede ser uniforme en todas las verticales,asegurndose de que las observaciones no sean afectadas por olas producidas por el viento. La


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velocidad superficial se puede transformar en velocidad media en la vertical multiplicndolapor un coeficiente determinado especficamente para la seccin y el caudal.El coeficiente se puede calcular para las estaciones correlacionando la velocidad superficialcon la velocidad al 60% de la profundidad o, donde se requiera una mayor precisin con lavelocidad media obtenida por algn otro mtodo.

Si lo anterior no es posible de realizar, como gua general puede considerarse que elcoeficiente vara entre 0.84 y 0.90, dependiendo de la forma del perfil de velocidades. Valoresentre 0.88 y 0.90 se obtienen cuando la rugosidad del lecho del ro es baja.

Nota:el empleo de molinetes cerca de la superficie libre del agua, o del lecho del ro debeestar de acuerdo con las instrucciones de uso de los equipos dadas por los fabricantes.

2.8.5 Fuentes de Error en la Determinacin de la Velocidad Media

Cuando se miden velocidades por cualquiera de los mtodos descritos se cometen errores deorigen aleatorio o sistemtico. Por consiguiente es conveniente determinar un orden demagnitud de este error de tal manera que se pueda estimar la incertidumbre total de lamedicin.

Los errores pueden ser debidos a alguno(s) de los siguientes aspectos:

El flujo es inestable, es decir el nivel de agua cambia apreciablemente durante la medicin El material en suspensin interfiere el molinete, distorsionando el valor de velocidad La direccin del flujo no es paralela a la hlice del molinete Se usa un molinete para medir velocidades que se encuentran fuera de su rango de

calibracin (en algunos casos se mide con molinetes que poseen dos curvas de calibracin,y esta condicin no se tiene en cuenta al momento de medir)

Los equipos para la medicin (tales como barras de vadeo o cables de suspensin) sondiferentes a los usados durante la calibracin del molinete, en cuyo caso se introducenerrores sistemticos

Es significativa la perturbacin de la superficie libre del agua por accin del viento, ocualquier otra causa, cuando se va a medir la velocidad superficial

El molinete no es sostenido de manera estable en el lugar correcto durante la medicin.


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CAPITULO 3

PROCEDIMIENTOS DE AFOROSLQUIDOS


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Manual de Procedimientos Hidromtricos Captulo 3, Procedimientos de Aforos Lquidos


3 PROCEDIMIENTOS DE AFOROS LIQUIDOS

En el presente captulo se describen los procedimientos de campo para llevar a cabo aforoslquidos por los mtodos de suspensin, vadeo, flotadores y estructuras y la forma como secalcula el caudal para cada uno de ellos.

3.1 AFORO POR SUSPENSION

3.1.1 Ejecucin del Aforo

El procedimiento recomendado para la ejecucin de un aforo por suspensin consta de lassiguientes etapas:

1) Inspeccin de las condiciones generales del ro: se observan las condiciones de niveles yvelocidades que presenta la corriente para establecer si es posible llevar a cabo el aforo. Estoobedece a que cuando un ro presenta niveles y caudales altos (Foto No. 3.1) arrastramateriales como troncos, plantas, basuras, etc., que pueden poner en riesgo la integridad delos tcnicos aforadores y los equipos de medicin.

Foto No. 3.1 Ro con Niveles y Caudales Altos

2) Registro de datos e informacin general en el Formato A1: una vez ubicados los tcnicosaforadores en la estacin hidromtrica deben llenar los datos correspondientes al nombre de laestacin, el cdigo, la fecha, el nombre de los tcnicos, la hora inicial (en formato sinptico),la marca del molinete, el nmero de serie, el nmero de hlice empleada y su ecuacin y elmtodo de aforo utilizado. El Formato A1 se puede observar en el Anexo No. 1.

Nota: la hora sinptica est en escala de 0 a 24 horas. Por ejemplo, las 7:00 AM correspondea las 7:00 en hora sinptica, las 3:00 PM corresponde a las 15:00 en hora sinptica.


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3) Lectura del nivel del agua en la mira: luego de consignar los datos generales de la estaciny el equipo de medicin, la comisin de aforo debe leer la mira o limnmetro (Foto No. 3.2)para establecer el nivel de agua inicial que presenta el ro. El dato de nivel del agua se registraen el Formato A1 en el campo denominado m.ppal inicial. Si se presentan variacionesimportantes del nivel durante la ejecucin del aforo, se debe leer la mira cada vez que serealiza la medicin en una vertical. Este dato se anota en el Formato A1 en la columna NA(nivel del agua).

Foto No. 3.2 Limnmetro Estacin La Victoria, Ro Cauca

4) Armado del equipo hidromtrico:se debe ensamblar correctamente el equipo hidromtrico(Foto No. 3.3), que consta bsicamente de malacate, molinete y contador. Para ello esnecesario tener en cuenta las especificaciones tcnicas de estos aparatos, las cuales seencuentran consignadas en los catlogos. Una vez ensamblado el conjunto hidromtrico severifica que funcione adecuadamente; la hlice del molinete debe hacerse girar para asegurarque no est frenada ni presenta otro tipo de problemas, debe ensayarse el funcionamiento delcontador comprobando que exista continuidad y que las condiciones iniciales del tiempo demedicin sean las que se han determinado para el aforo.

5) Seleccin de la pesa o lastre a utilizar: dependiendo de las condiciones que presente lacorriente al momento de realizar el aforo, es posible que se requiera utilizar un lastre o pesa

para minimizar el ngulo de arrastre producido por el empuje del agua sobre el equipohidromtrico. El peso del lastre depende principalmente de la velocidad de la corriente. Noexiste un criterio que establezca la magnitud del peso a emplear, por tanto, este parmetro esdefinido por los tcnicos aforadores con base en su experiencia o por medio de ensayosrepetitivos hasta encontrar el peso adecuado.

6) Medicin de la lnea de aire: la constante de la lnea de aire corresponde a la distancia quehay entre la base de la pesa o lastre y el eje de la hlice del molinete (Foto No. 3.4). Estevalor se mide utilizando una cinta mtrica y debe tenerse en cuenta para el clculo del valorde profundidad de aforo.


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Foto No. 3.3 Armado del equipo hidromtrico

Foto No. 3.4 Representacin de la Lnea de Aire

7) Determinacin de la abscisa del punto de interseccin del nivel del agua con la banca omargen donde se inicia el aforo:la abscisa en la que se sita el nivel del agua corresponde ala distancia a la cual se encuentra el punto de interseccin de la superficie libre del agua conel contorno de la seccin transversal, con respecto a un sistema de referencia preestablecido.Para hallarla se baja el equipo hidromtrico hasta el punto de interseccin y se lee sobre labaranda del puente (o cable de la tarabita) la abscisa correspondiente utilizando una cintamtrica. Se toma como referencia la abscisa ms cercana (Figura No. 3.1), este valor seescribe en el formato A1 bajo el campo nivel inicial.

Lnea de Aire


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Figura No. 3.1 Representacin de las abscisas en las que se encuentra el Nivel del Agua enlas mrgenes de un cauce

8) Traslado de equipos: se traslada el equipo hidromtrico a la abscisa siguiente teniendocuidado de no afectarlo por golpes y rozamientos. Una vez se ha ubicado ste en la nueva

abscisa es importante mantener el eje del cable sobre la marca que la identifica. En lacolumna correspondiente a distancia desde el punto de referencia (DPR en el Formato A1), seindica la distancia (en metros) existente entre la vertical de medicin y el punto de referencia.El aforo se inicia por una orilla (se seala en el formato A1 cual de ellas es) y se termina en laorilla opuesta.

9) Medicin de la altura de suspensin:para medir la altura de suspensin, denominada AS enel formato A1, se coloca en ceros el contador del malacate y se hace descender el equipohidromtrico hasta que la parte inferior del lastre toque la superficie libre del agua (Foto No.3.5), se suma el valor de la lnea de aire a la longitud medida y su resultado se anota en elFormato A1 en el campo AS. Debe tenerse cuidado en el registro de las abscisas y la altura de

suspensin correspondiente a cada una de ellas.

10)Medicin de la Longitud del Cable Sumergido desde la Superficie Libre del Agua hastael Fondo del Ro: Para medir la longitud del cable sumergido, LS, se baja el equipohidromtrico hasta que el eje de la hlice toque la superficie libre del agua, se coloca en cerosel contador del malacate y se hace descender el lastre hasta que toque el lecho del ro, a estevalor se suma la lnea de aire. Debe tenerse cuidado en esta operacin: una vez la pesa toqueel fondo de la corriente se enrolla el cable unos 10 cm y vuelve a descenderse hasta que lotoque nuevamente. Esta operacin se repite hasta lograr una posicin estable del conjunto. Elvalor obtenido corresponde a la longitud del cable sumergido y se escribe en la columna LSdel Formato A1.

13510545 60 75 15012090

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

Abscisa iniciode aforo

Abscisa finalizacinde aforo

Abscisa del nivel inicial de agua

Abscisado marcadoen la estructura

Abscisa del nivel final de agua


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Foto No. 3.5 Medicin de la Altura de Suspensin

11)Determinacin de la Profundidad de Flujo no Corregida:Si el lastre no pesa lo suficientepara mantenerse perpendicular a la superficie del agua, el molinete es arrastrado por lacorriente. En tal situacin el cable se aleja de la posicin vertical normal formando un ngulode inclinacin , denominado ngulo de arrastre (ver Figura No. 3.2). Como consecuencia deesto las mediciones de profundidad del agua deben ser corregidas. La correccin debeaplicarse cuando el ngulo de arrastre es superior a 4, redondeando el resultado al grado msprximo.

Figura No. 3.2 Relacin entre la Profundidad de Flujo Real, PF,Y la Profundidad no Corregida, PT

PF

PT

AS

AS

C1*AS NA

LS

C


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Simultneamente a la medicin de la longitud del cable sumergido desde la superficie libredel agua hasta el fondo del ro, debe determinarse el ngulo de arrastre (se mide con untransportador el ngulo que forma el cable con la vertical, ver Fotos No. 3.6 y 3.7)consignndolo en la columna AA del formato A1. La profundidad de flujo no corregida(denominada PT en el formato A1) se determina restando de la longitud del cable sumergidoel producto del factor de correccin C1por la altura de suspensin AS, tal como se expresa enla ecuacin No. 3.1. El factor de correccin C1 se calcula de acuerdo con la expresinconsignada en la ecuacin No. 3.2 (ver Cuadro No. 3.1).

Foto No. 3.6 Medicin del ngulo de Arrastre en la Estacin Surez, Ro Cauca

Foto No. 3.7 Transportador para medir ngulo de Arrastre

Lnea de suspensindel molinete

Plomada de referencia


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ASCLSPT *1= (3.1)

1sec1 =C (3.2)donde:

C1= Factor de correccin por ngulo de arrastre (adimensional) = Angulo de arrastre ()PT = Profundidad no corregida (m)LS =Longituddelcablesumergidodesdelasuperficielibredelaguahastaelfondodelro(m)AS= Altura de Suspensin (m)

Cuadro No. 3.1 Factores de Correccin C1y C2

ngulo vertical ()

C1 C2

4 0.0024 0.00066 0.0055 0.00168 0.0098 0.003210 0.0154 0.0005012 0.0223 0.007214 0.0306 0.009816 0.0403 0.012818 0.0515 0.016420 0.0642 0.0204

22 0.0785 0.024824 0.0946 0.029626 0.1126 0.035028 0.1326 0.040830 0.1547 0.0472

Fuente: ISO 748, 1997.

12)Medicin de las velocidades del flujo: Con base en la profundidad de flujo no corregidamedida en la vertical y el mtodo empleado para la determinacin de la velocidad se estableceel nmero de puntos en los cuales se debe medir esta variable. Si la profundidad no corregidau observada es superior a 60 cm se emplea el mtodo de los dos puntos (descrito en el

numeral 2.8.2.2), en caso contrario se utiliza el mtodo de un punto (descrito en el numeral2.8.2.1).

De acuerdo al mtodo seleccionado se calcula la profundidad o las profundidades a las quedebera medirse la velocidad. Al valor o a los valores calculados se le suma el producto delfactor de correccin C1por la altura de suspensin AS. El resultado o los resultados de estaoperacin corresponden a las profundidades a las que debe colocarse el molinete para medirlas velocidades.

Para medir las velocidades se coloca en ceros el contador del malacate cuando el eje de lahlice del molinete coincide con la superficie libre del agua y luego se desciende el equipo a


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las profundidades halladas. Se toman las revoluciones del molinete por un tiempo mnimo de60 s (que se anota en la columna T del Formato A1) (OMM, 1994) y se escriben en lacolumna REV del Formato A1.

13)Determinacin de la Profundidad Real: Debido a la fuerza ejercida por la masa de agua enmovimiento el cable sumergido experimenta una curvatura (ver Figura No. 3.2), por lo cualpara determinar la profundidad de flujo real, PF, es necesario ajustar la profundidad de flujono corregida, PT, de acuerdo con las expresiones planteadas en las ecuaciones No. 3.3 y 3.4.Esta correccin se realiza cuando el ngulo de arrastre es superior a 4.

)1(* 2CPTPF = (3.3)

)1(*)*( 21 CASCLSPF = (3.4)donde :

PF = Profundidad de flujo real (m)PT = Profundidad de flujo no corregida (m)C1= Factor de correccin por ngulo de arrastre (adimensional)C2= Factor de correccin por curvatura (adimensional)LS =Longituddelcablesumergidodesdelasuperficielibredelaguahastaelfondodelro(m)AS= Altura de Suspensin (m)

Los valores de los factores C1 y C2 se indican en el Cuadro No. 3.1. Estos factores estnbasados en el supuesto de que la fuerza de arrastre ejercida sobre el lastre en la capa de aguarelativamente tranquila prxima al fondo puede despreciarse y que la lnea de

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