Métodos de aforo

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
SEDE REGIÓN CENTRAL JUIGALPA
Juigalpa, Abril 2014
Elaborado por:
Ing. Mario Francisco Castellón Zelaya
MÉTODOS DE AFORO DE FUENTES
SUPERFICIALES
MÉTODOS DE AFORO DE FUENTES
SUPERFICIALES

El tipo de fuente de abastecimiento influye directamente en las alternativas
tecnológicas viables. El rendimiento de la fuente de abastecimiento puede
condicionar el nivel de servicio a brindar. La operación y el mantenimiento de la
alternativa seleccionada deben estar de acuerdo a la capacidad de gestión de los
beneficiarios del proyecto, a costos compatibles con su perfil socio económico.
Las fuentes de abastecimiento de agua pueden ser:
•subterráneas: manantiales, pozos, nacientes;
•superficiales: lagos, ríos, canales, etc.; y
•pluviales: aguas de lluvia.
Para la selección de la fuente de abastecimiento deben ser considerados los
requerimientos de la población, la disponibilidad y la calidad de agua durante todo el
año, así como todos los costos involucrados en el sistema, tanto de inversión como
de operación y mantenimiento.

La captación de aguas subterráneas se
puede realizar a través de manantiales,
galerías filtrantes y pozos, excavados y
tubulares.
Las fuentes subterráneas protegidas
generalmente están libres de
microorganismos patógenos y presentan
una calidad compatible con los requisitos
para consumo humano. Sin embargo,
previamente a su utilización es fundamental
conocer las características del agua, para lo
cual se requiere realizar los análisis físico-
químicos y bacteriológicos
correspondientes.

Las aguas superficiales están constituidas por los ríos, lagos, embalses, arroyos,
etc.
La calidad del agua superficial puede estar comprometida por contaminaciones
provenientes de la descarga de desagües domésticos, residuos de actividades
mineras o industriales, uso de defensivos agrícolas, presencia de animales,
residuos sólidos, y otros.
En caso de la utilización de aguas superficiales
para abastecimiento, además de conocer las
características físico químicas y bacteriológicas
de la fuente, será preciso definir el tratamiento
requerido en caso que no atiendan a los
requerimientos de calidad para consumo
humano.

AFORO DE FUENTES
Es necesario medir la cantidad de agua de las fuentes, para saber la
cantidad de población para la que puede alcanzar. El aforo es la
operación de medición del volumen de agua en un tiempo
determinado. Esto es, el caudal que pasa por una sección de un curso
de agua.
El valor del caudal mínimo debe ser mayor que el consumo máximo
diario con la finalidad de cubrir la demanda de agua de la población
futura. Lo ideal sería que los aforos se efectúen en las temporadas
críticas de los meses de estiaje (los meses secos) y de lluvias, para
conocer caudales mínimos y máximos.

La sección de aforo debe de tener una
distribución pareja de velocidades, evitándose
aquellas en que existan sectores de altas
velocidades, aguas muertas, contracorrientes
o remolinos, tampoco es conveniente utilizar
secciones con lechos fangosos o con mucha
vegetación. Secciones próximas a curvas del
río deben de evitarse.
Conveniente que toda sección de aforo
quede aguas debajo de la entrada de
cualquier afluente al río, pues si se coloca
cerca de la desembocadura posiblemente lo
que encontraremos es un remanso.
SECCION DE AFORO

Debe de estar situada sobre un tramo recto del
río que cuente con una sección uniforme y una
pendiente constante a lo largo del curso. La
pendiente debe de ser tal que no ocasione
velocidades menores de 0.10 m/s o mayores de 6
m/s.
La dirección de la corriente en la estación debe
de ser paralela a la del río.
La sección de aforo en lo posible debe de ser
fácilmente accesible.
SECCION DE AFORO

Existen varios métodos para determinar el caudal de agua:
Mediciones con molinetes
Método volumétrico
Aforos con vertederos
Aforos con canales venturi
Aforos con dilución (químicos)
Aforos con flotadores.
Se recomienda preguntar a los pobladores de mayor edad acerca del
comportamiento y las variaciones del caudal que pueden existir en la fuente,
ya que ellos conocen con mayor certeza si la fuente de agua se seca o no o
la variación de los niveles.
METODOS DE AFORO

El método consiste en tomar el tiempo que
demora en llenarse un recipiente de
volumen conocido. Posteriormente se divide
el volumen en litros entre el tiempo
promedio en segundos, obteniéndose el
caudal en lts/seg.
Q= V/t Donde Q= caudal
V = volumen
t= tiempo
METODO VOLUMÉTRICO

Aforo con vertedero es otro método de
medición de caudal, útil en caudales
pequeños.
Se interrumpe el flujo del agua en la
canaleta y se produce una depresión del
nivel, se mide el tamaño de la lámina de
agua y su altura. El agua cae por un
vertedero durante cierto tiempo, se mide la
altura de la lámina y se calcula la cantidad
de agua que se vertió en ese tiempo.
METODO DEL VERTEDERO

Con este método se mide la velocidad del
agua superficial que discurre de la fuente
tomando el tiempo que demora un objeto
flotante en llegar de un punto a otro en una
sección uniforme.
Se toma un trecho de la corriente; se mide
el área de la sección; se lanza un cuerpo
que flote, aguas arriba de 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. El
resultado de la velocidad se ajusta a un
factor de 0.8 a 0.9
METODO DEL FLOTADOR

Medición de velocidades
Debido a las variaciones de la velocidad del escurrimiento dentro de la
sección elegida y a los efectos de facilitar las operaciones en el campo,
para la determinación del gasto necesitamos dividir dicha sección en varias
subsecciones. El criterio más generalizado para establecer el ancho de
cada subsección (o la cantidad de verticales donde medir velocidades), es
considerar dentro de cada subsección, como máximo, una variación del
gasto del 10 % con respecto al total.
AFORO CON MOLINETE

Método de los dos puntos
Con la hipótesis asumida en el método anterior también se puede demostrar
que la velocidad media en la vertical es muy bien estimada con el promedio
de las velocidades tomadas a una profundidad de 0,2 y 0,8 del tirante. Este
resultado también está avalado por experiencias de campo y es de mejor
calidad que el anterior.
U2 = ( V0,2h + V0,8h ) /2
AFORO CON MOLINETE

Aforo por Vadeo
Puede realizarse sólo en cauces poco
profundos. Se marca la sección transversal
elegida mediante el tendido de un cable para
guiar al aforador. Este se introduce en el
cauce con botas largas. Ubicando la barra del
molinete sobre la línea del cable en
coincidencia con las verticales elegidas y
posicionándose aguas abajo del mismo
mirando hacia una orilla para disminuir las
perturbaciones del flujo y determina las
velocidades en las distintas profundidades.
MÉTODOS DE AFORO CON MOLINETE

Aforo desde un bote
Es de aplicación en los cursos que no se
pueden vadear. Un cable tendido sobre la
sección elegida sirve para guiar al bote y
asegurar su permanencia en cada vertical de
medición; el molinete se hace descender por
la proa del mismo, orientada hacia aguas
arriba, mediante un cable, accionado por un
torno.

Aforo desde un puente
Consiste en hacer descender el velocímetro
mediante un cable accionado por un torno
para determinar las velocidades en los
puntos elegidos. El efecto del aire y de la
corriente sobre el cable induce a dos errores
en la medición de la profundidad. Existen
fórmulas y tablas empíricas, que permiten
corregir el error en la determinación del
tirante; aunque esto no soluciona
completamente el problema de evaluar las
profundidades parciales a las cuales se ha de
colocar el velocímetro.

Aforo desde un puente
Para practicarlo se construyen dos torres en las
orillas del curso, las cuales sostienen un cable
aéreo, sobre el cual se desliza un carro en el que
se autotraslada el aforador con su equipo y
desde donde desciende el molinete para efectuar
las mediciones.
También existe la posibilidad de que el aparato
sea dirigido desde la orilla mediante tornos y
equipos especiales. Esto evita el riesgo que
corre el aforador en las grandes crecidas. Este
sistema es utilizado en estaciones permanentes
pues su instalación demanda un costo elevado.

Cálculo de caudales
Existen varias maneras de determinar el gasto en función de los datos
obtenidos en campaña. Una de ellas consiste en tomar las subsecciones de
forma que la vertical en que se midió la velocidad quede centrada o sea que
se promedian las distancias entre verticales. El gasto queda expresado
como:
Q1 = Ui hi ( wi + wi+1 ) / 2

CUADRO 2.- AFORO Y CÁLCULO DE CAUDAL PUENTE JACKSON
Río: _Sconfra_ Cuenca:___N° 61______ Molinete N°: 601156 Tipo: SIAP BOLOGNA
Estación: Puente Jackson Fecha: 13/10/2013 Rotor: Hélices
Hora Inicial: 11:35 AM Hora Final: 12:15 AM Número del aforo desde la última calibración: ______
Nivel Inicial: __1.08_m__ Nivel Final: __1.06 m____ Ecuación de Calibración: V = 0.037+0.262N/T
Ancho Total: 3.30 m Ancho Útil: 2.65 m Método de Aforo: Vadeo
Velocidad Media: 0.14 m/s Caudal: 0.33 m3
/s
Área de sección: 2.18 m2

Distancia desde PR
(m)
X0 (m)
Profundidades (m) Revoluciones Velocidades (m/s) Sección
Caudal
Parcial
(m3
/s)PT (m) % PA N° T (seg) N/T VP VMV VM
PM
(m)
AP (m) SP (m2
)
0.93 0.98 20% 0.20 29 60 0.48 0.16
0.16 0.08 0.49 0.97 0.48 0.04
0.93 80% 0.78 26 60 0.43 0.15

1.93 1.06 20% 0.21 37 60 0.62 0.20
0.18 0.17 1.02 1.00 1.02 0.17
1 80% 0.85 27 60 0.45 0.15

2.93 0.96 20% 0.19 33 60 0.55 0.18
0.18 0.18 1.01 0.68 0.69 0.12
0.37 80% 0.77 32 60 0.53 0.18

3.30
OBSERVACIONES:
TOTAL
2.65 2.18 0.33
m m2
m3
/s
OPERADOR: Ing. Mario Castellón Zelaya CALCULADO POR: Ing. Mario Castellón Zelaya
REVISADO POR: Ing. Mario Castellón Zelaya

PR: Punto fijo de Referencia T: Tiempo de aforo VM: Velocidad Media
PT: Profundidad Total N/T: Revoluciones por minuto PM: Profundidad Media
PA: Profundidad de Aforo VP: Velocidad Puntual AP: Ancho Parcial
N: Número de revoluciones VMV: Velocidad Media Vertical SP: Sección Parcial

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