aforo de corrientes- metodo area, velocidad

índice 1 Objetivo de la práctica: 2 1 . 1. – Objetivo general 2 1. 2. – Objetivos específicos 2 2. – Fundamento teórico: 2 2. 1. – Consideraciones preliminares: Metodo Area – velocidad [1] 2 2. 2. – Método Área – velocidad [1] 3 2. 3. – Determinación de la velocidad media en la vertical [1] 5 2. 4. – Distribución de velocidades [2]5 2. 5. – Determinación de cálculos que se aplicaran para métodos Flotador – Molinete [3] 9 2. 6. – Características del micro molinete hidráulico del laboratorio [4] 13 PACE 1 ori? 3. – Aparatos, instrum to to View nut*ge 3. 1 Aparatos 14 3. 2. Instrumentos 1 3. 3. – Materiales 17 os: 14 4. – Procedimiento del experimento. Datos, observaciones y cálculos: 18 4. 1. – Procedimiento del experimento 18 4. 2. – Datos 20 4. 2. 1. – Método Sección — Velocidad (Continuidad)20 4. 2. 2.. Método Flotador 20 4. 3. – Cálculos 22 4. 3. 1. – Método Sección – Velocidad (Continuidad)22 4. 3. 2. – Método Flotador 20 5. – Análisis de resultados: 29 6. – Conclusiones y recomendaciones: 30 6. 1. – Concluslones 30 6. 2. – Recomendaciones30 Bibliografía: 31

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Referencia bibliográfica: 31 como instrumento de medición de velocidades.

Estudiar la distribución de velocidades que se producen dentro de a sección transversal de un rio o corriente natural. Aplicar los conocimientos adquiridos en la teoría respecto al aforo de corrientes Conocer la metodología de medición de áreas transversales en un rio. 2. – Fundamento teórico: 2. 1. – Consideraciones preliminares: Método área- velocidad [1] Para el cálculo del gasto por el método de área de velocidades, es necesario conocer la distribución de velocidades en la sección transversal que sirve de sección de aforo.

La distribución de velocidades en un canal no es uniforme, debido principalmente a los siguientes factores. Rugosidad del fondo y las paredes Forma del canal Presencia de una superficie libre Curvaturas. En la figura 1 se muestra la distribución de velocidades, en un canal de sección transversal rectangular. En la misma se observa que la velocidad máxima se encuentra ubicada ligeramente por debajo de la superficie libre (0. 05 a 0. 25 de la profundidad) y sobre todo el vertical ubicada al centro del canal. ara canales de sección no prismática (cauces naturales, figura 2), la velocidad máxima no siempre queda localizada en la parte central, con frecuencia se encuentra sobre la vertical de mayor profundidad. Otro aspecto de interés es que la velocidad mínima se localiza en la proximidad de las paredes y que la distribución de las velocidades aumenta su curvatura a medida que se va acercando a la pared. Esto se debe al efecto de la rugosidad y de la superficie libre. En las horizontales se ob Esto se debe al efecto de la rugosidad y de la superficie libre.

En las horizontales se observa que la mayor curvatura se tiene en la proximidad de la superficie libre, debido a que a medida que los puntos están más distantes de las paredes, el efecto de la rugosidad es menor, dando así una mayor variación en la elocidad. 2. 2. – Método Área-Velocidad [1] En este método se utiliza la ecuación de continuidad. El caudal en una sección transversal de área A está dado por: En donde la integral se aproxima sumando los caudales incrementales calculados para cada medicion i, = 1 de velocidad Vi y profundidad Di.

Las mediciones representan valores promedio a lo largo de un ancho wi del cauce, luego el caudal se calcula como: Por su parte, la velocidad Vi, en un punto, se puede medir, por ejemplo, con alguno de los siguientes dispositivos: flotador y reloj, molinetes y sensores de inducción magnética. Con el flotador y el reloj se toman lecturas del tiempo que recorre un cuerpo que avanza flotando sobre el agua. El molinete registra el número de vueltas que impone el efecto dinámico del agua y se relaciona esta frecuencia de giro con la velocidad.

El sensor de inducción magnética basa su funcionamiento en la ley de Faraday que dice que si un medio electro conductor se desplaza en un campo magnético, una tensión inducirá dicho conductor; por lo tanto la tensión es proporcionalmente lineal a la velocidad del conductor eléctrico (corriente de agua). Al usar uno u otro aparato de medición es necesario tener iempre presente la posibilidad de generar err usar uno u otro aparato de medición es necesario tener siempre presente la posibilidad de generar errores en las mediciones, debido a que un pequeño error inicial se puede propagar y repercutir en el dato final.

Método del molinete: El molinete es un instrumento que tiene una hélice o rueda de cazoletas, que gira al introducirla en una corriente de agua. El de tipo de taza cónica gira sobre un eje vertical y el de tipo hélice gira sobre un eje horizontal. En ambos casos la velocidad de rotacion es proporcional a la velocidad de la corriente; se cuenta l número de revoluciones en un tiempo dado. Los molinetes pueden ir montados en soportes o suspendidos de cables. Antes de ser usados en el campo, deben ser calibrados por el fabricante para determinar la relación entre la velocidad de rotación de la hélice y la velocidad del agua.

La sección elegida para la medida con el molinete debe estar situada en un tramo recto y de una sección lo más homogénea posible a lo largo de dicho tramo. a) Tipo taza cónica b) Tipo hélice Un molinete mide la velocidad en un único punto, es por esto que, para calcular el caudal total se deben realizar varias ediciones. Según sea el grado de precisión que se quiera obtener en el aforo, se tomarán mayor o menor numero de puntos de medida en la sección. Cuando se pretende obtener una alta precisión, se elegirán mayor número de verticales en la sección y se calculará la velocidad media en cada vertical.

Para cada sección entre dos verticales de medida, el área se calcula como el cada vertical. Para cada sección entre dos verticales de medida, el área se calcula como el producto del promedio del alto por el ancho, y la velocidad media como el promedio de las velocidades medas en las verticales. El caudal de cada sección resulta directamente como el producto del área y la velocidad media, mientras que el caudal total se calcula como la suma de los caudales entre verticales. 2. 3. Determinación de la velocidad media en la vertical [1 La velocidad media del agua en cada vertical puede determinarse mediante los siguientes métodos, dependiendo del tiempo disponible y teniendo en consideración el ancho, la profundidad del agua, las condiciones del lecho, los cambios de nivel, así como la precisión con que se desea operar: a) Método de los puntos: Se deben realizar distintas bservaciones de velocidad en cada vertical dependiendo de la profundidad del curso del agua.

Para secciones de poca profundidad (menores a 60 cm) se realizan observaciones en cada vertical colocando el molinete a 0,6 de la profundidad total por debajo de la superficie libre. Para profundidades superiores, generalmente, se mide la velocidad a 0,2 y luego a 0,8 de la profundidad de la superficie libre y se usa el promedio de las dos medidas como la velocidad media en la vertical. En la Tabla se resumen los antecedentes necesarios para el cálculo de la velocidad media de acuerdo a la profundidad del cauce:

Tabla 1: Método de los puntos b) Método de múltiples puntos: consiste en medir velocidades en muchas posiciones de la vertical para definir el perfil de velocidad bast consiste en medir velocidades en muchas posiciones de la vertical para definir el perfil de velocidad bastante bien y así calcular una velocidad media lo suficientemente exacta. El método es muy preciso, dependiendo del número de puntos de referencia medidos para el perfi , pero requiere de mucho tiempo. ) Método superficial: implica medir la velocidad cerca de la superficie libre y después multiplicarla por un coeficiente que a desde 0,85 a 0,95, dependiendo de la profundidad del agua, de la velocidad, y de la naturaleza del río o canal. La dificultad de determinar el coeficiente exacto limita la utilidad y la exactitud de este método. En general, se utiliza para medir la velocidad en crecidas, en donde no se recomienda efectuar un aforo convencional, para proteger los equipos hidrométricos. d) Método de integración: En este método el molinete es sumergido y elevado a lo largo de toda la vertical a una velocidad uniforme.

La velocidad de ascenso o descenso del molinete no deberá ser superior al 5% de la velocidad media del flujo en toda a sección transversal y en todo caso deberá estar comprendida entre 0. 04 y 0. 10 m/s. Se determina el número de revoluciones por segundo. En cada vertical se realizan dos ciclos completos y, si los resultados difieren de más de 10%, se repite la medición. e) Cumas Isotéquicas: Consiste en trazar líneas de igual velocidad en el perfil del cauce y obtener la velocidad media de la sección por integración directa. . 4. – Distribución de velocidades [2] Debido a la presencia de la superficie libre y a la fricción a lo larg velocidades [2] Debido a la presencia de la superficie libre y a la fricción a lo largo e las paredes del canal, las velocidades no están uniformemente distribuidas en su sección. para el estudio de la distribución de las velocidades se consideran dos secciones: a) Seccion transversal: La resistencia ofrecida por las paredes y por el fondo del canal, reduce la velocidad.

En la superficie libre, la resistencia ofrecida por la atmósfera y por el viento (aunque este último tiene muy poco efecto) también influye sobre la velocidad. La velocidad máxima medida en canales será encontrada en la vertical (1 ) (central) Figura 2, por debajo de la superficie libre a una distancia de 0. 05 a 0. 5 de la profundidad. b) Sección longitudinal: En la Figura 3 se muestra la variación de la velocidad en las verticales (1), (2) y (3), indicadas anteriormente. Considerándose la velocidad media en determinada secclón como igual a 1. , se puede trazar el diagrama de variación de la velocidad con la profundidad (Figura 4). sección rectangular y las curvas de igual velocidad de la sección transversal. Los modelos generales para la distribución de velocidades en diferentes secciones de canal se muestran en la Figura 6. Flotador – Molinete [3] Calculo del área Este método consiste básicamente en medir en un área ransversal de la corriente, previamente determinada, las velocidades de flujo con las cuales se puede obtener luego el caudal.

El lugar elegido para hacer el aforo o medición debe cumplir los siguientes requisitos: La sección transversal debe estar bien definida y que en lo posible no se presente erosión o asentamientos en el lecho del Debe tener fácil acceso. Debe estar en un sitio recto, para evitar las sobre elevaciones y cambios en la profundidad producidos por curvas. El Sltio debe estar libre de efectos de controles aguas abajo, que puedan producir remansos que afecten luego los valores obtenidos con la curva de calibración. Uno de los procedimientos más comunes empleados en este método es el descrito a continuacion.

En el sitio que se decidió hacer el aforo, se hace un levantamiento topográfico completo de la sección transversal, el cual dependiendo de su ancho y profundidad, puede hacerse con una cinta métrica o con un equipo de topografía. La sección escogida se divide en tramos iguales tal como muestra la Figura 7. El ancho entre ellas no debe ser mayor que 1/15 a 1/20 del ancho total de la sección. El caudal que pasa por cada área de influencia Ai no debe ser mayor que el 10% del cau El caudal que pasa por cada área de influencia Ai no debe ser ayor que el 10% del caudal total.

La diferencia de velocidades entre verticales no debe sobrepasar un 20%. En cada vertical, de las vanas en que se divide la sección, se miden velocidades con el molinete a 0. 2, 0. 6 y 0. 8 de la profundidad total o con flotador. Cada vertical tiene su respectiva area de influencia (sombreado en la figura 7). Método 0. 2 – 0. 8 Consiste en medir la velocidad a 0. 2 y 0. 8 de profundidad a partir de la superficie, siendo Vmel promedio de ambas velocidades. Este método es el más usado en la práctica.

La velocidad media siguiente se utiliza en corrientes turbulentas or irregularidad del lecho: Y el caudal Qi correspondiente a la respectiva área de influencia, Ai, es: Y el caudal total, QT, será entonces: Cuando las profundidades de la sección son pequeñas, menores de 0. 6 m, solo se mide la velocidad a 0. 6 de la profundidad, velocidad que se considera representativa de la velocidad media de la vertical. Calculo de Velocidad con flotadores Son los más sencillos de realizar, pero también son los más imprecisos; por lo tanto, su uso queda limitado a situaciones donde no se requiera mayor precisión.

Con este método se pretende conocer la velocidad meda de la sección para ser ultiplicada por el área, y conocer el caudal, según la ecuación de continuidad. (4-3) Para la ejecución del aforo se procede de la siguiente forma. Se toma un trecho de la corri ud L; se mide el área A (como se indico en los req todo), de la sección, y se mide el área A (como se indico en los requisitos del método), de la sección, y se lanza un cuerpo que flote, aguas arriba del primer punto de control, y al paso del cuerpo por dicho punto se inicia la toma del tiempo que dura el viaje hasta el punto de control corriente abajo.

La velocidad superficial de la corriente, Vs, se toma igual a la elocidad del cuerpo flotante y se calcula mediante la relación entre el espacio recorrido L, y el tiempo de viaje t. Se considera que la velocidad media de la corriente, Vm, es del orden de 0. 75Vs a 0. 90 Vs, donde el valor mayor se aplica a las corrientes de aguas más profundas y rápidas (con velocidades mayores de 2 m,’s). Habitualmente, se usa la sguiente ecuacón para estimar la velocidad media de la corriente. Vm= 0. 85VS.

Si se divide el área de la sección transversal del flujo en varias secciones, de área Ai, para las cuales se miden velocidades superficiales, Vsi, y se calculan velocidades medias, Vmi, el caudal otal se podrá determinar como la sumatoria de los caudales parciales qi, de la siguiente manera: Calculo de Velocidad con molinete o correntómetro El principio de la medición de velocidad con molinete es el siguiente: Supóngase un molinete puesto en un punto de una corriente que tiene una velocidad V.

La longitud S, es el recorrido de una partícula fluida moviéndose a lo largo del contorno completo de la línea que determina una vuelta de la hélice. La situación es análoga al suponer quieta el agua y el molinete desplazándose a través de ésta con velocidad V. Para un desplazamiento S, la hélice también dar