4 to Informe Hidrologial

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA FACULTAD DE INGENIERA ESCUELA ACADMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVILTRABAJO: AFORO DE UN RIO POR EL METODO DEL TUBO DE PITOTALUMNOS: MENDOZA RAMOS, Silas MICHA BUENO, MoissPESANTES LEON, Henrry SILVA DIAZ, Franklin Slim VASQUEZ BENAVIDEZ, CarlosCURSO: Hidrologa SuperficialDOCENTE: Ing. LUIS DE FRANCECSH ORTIZ

CAJAMARCA, JULIO DEL 2014

AFORO DEL RIO CHONTA EN LA CUENCA DEL RIO CAJAMARQUINOUSANDO EL TUBO DE PITOT

I. INTRODUCCION:

Por lo general ha existido cierta dificultad para saber cunta agua atraviesa una seccin, ya sea de algn rio o canal, es necesario saber el flujo de agua de cauces naturales u otros, pues nos da una idea de la cantidad de lquido por unidad de tiempo que atraviesa una seccin.

En base a esto, hoy en da existen diversos mtodos para calcular el caudal de un cauce, est el mtodo de la capacidad bastante conocido y muy prctico, otro mtodo es el del flotador, el de los vertederos, del lquido diluido, del tubo de Pitot, en fin, estos son algunos y los ms conocidos. Es este ltimo mtodo el que se ha practicado en el Aforo del Rio Ronquillo el domingo pasado.

Para esto se ha construido un tubo de pitot casero, con una manguera de maestro de aproximadamente 1 m, un soporte del fragmento de una escoba y algo de alambre, el dimetro de la manguera no debe ser inferior a 5 mm, para evitar la influencia de la capilaridad.Se sabe, por el fenmeno de los vasos comunicantes, que no importa el grosor de las tuberas conectadas llenas de agua siempre van a ejercer la misma presin en el fondo de estas a la misma altura, y tambin cuando de agua se trata los niveles superficiales estn a la misma altura si es que las tuberas estn libres a la atmosfera y si el dimetro de estas son mayores a 5 mm, esto ocurra cuando no hay movimiento del fluido. E aqu una ilustracin.

II. OBJETIVOS:

GENERALES:

Calcular el Caudal del Rio Ronquillo usando el Tubo de Pitot Calcular la Velocidad Media y el rea de la seccin del rio a aforar.

ESPECIFICOS:

Determinar la profundidad de los tramos, a, b, c, d,.. para luego determinar el rea total. Determinar la altura hasta la que asciende el agua a las profundidades del 20 % y el 80 % del . Determinar las velocidades parciales de cada tramo a, b, c, d, Determinar los caudales parciales para luego sumarlas y obtener el Caudal promedio del rio en el tramo escogido

III. MARCO TEORICO: AFORAMIENTO DE RIO Es la determinacin del gasto o caudal del curso de agua en lugares especificados de ros o canales.La cantidad de agua que pasa por una seccin determinada en un tiempo dado viene a ser el caudalEl caudal esta dado por el producto de los factores los cuales son: la superficie de la seccin atravesada por la corriente y la velocidad media del agua en esta seccin.Tubo PitotEl tubo de Pitot es quiz la forma ms antigua de medir la presin diferencial y tambin conocer la velocidad de circulacin de un fluido en una tubera. En la figura se muestra, en su forma ms sencilla, un pequeo tubo con la entrada orientada en contra del sentido de la corriente del fluido. La velocidad del fluido en la entrada del tubo se hace nula, al ser un punto de estancamiento, convirtiendo su energa cintica en energa de presin, lo que da lugar a un aumento de presin dentro del tubo de Pitot.

Los tubos de Pitot son instrumentos sencillos, econmicos y disponibles en un amplio margen de tamaos. Si se utilizan adecuadamente pueden conseguirse precisiones moderadas y, aunque su uso habitual sea para la medida de la velocidad del aire, se usan tambin, con la ayuda de una tcnica de integracin, para indicar el caudal total en grandes conductos y, prcticamente, con cualquier fluido.Probablemente la principal desventaja sea su dificultad para medir bajas velocidades del aire. Para lquidos quizs el principal problema sea la rotura de la sonda.

TEOREMA DE BERNOULLI:

Donde:

En estas bases tericas, se considera que el fluido siempre es ideal, pero las partculas chocan y rozan unas con otras.

En este proceso la velocidad de las partculas disminuye y la energa del sistema se transforma en calor.

Se considera que H es la prdida de presin entre las dos secciones:

P es la perdida potencial

Con esto, se considera la ecuacin de Bernoulli como:

Demostracin del tubo de Pitot: En primer lugar, se considera un obstculo fijo en el fluido en movimiento

De la ecuacin:

V1=V (Velocidad de Partculas); V2=0

Tubos de Pitot modificadosCuando se trabaja en atmsferas con un alto contenido en partculas no es adecuado el uso de tubos de Pitot convencionales por el riesgo de obturacin que presentan. Dos modificaciones de los tubos de Pitot de ms uso son los Tipo-S (Staubscheid) y los Tipo-L. Estos tubos resuelven en gran medida el problema de las partculas en suspensin en el fluido aunque presentan el inconveniente de tener que calibrarse para las condiciones especficas de operacin en las que van a ser utilizados.El tubo de Pitot multi-punto contiene tres o ms aberturas en un tubo situadas en el centro de circunferencias de igual rea inscritas en la seccin transversal del conducto. Las aberturas enfrentadas a la direccin del caudal miden la presin total, mientras que las no enfrentadas miden la presin esttica. Un tabique en el centro del tubo separa unas y otras aberturas. Estos tubos deben construirse especialmente para cada instalacin puesto que las posiciones de los orificios son funcin del dimetro del conducto. Poseen la ventaja de proporcionar directamente ms de una lectura por seccin transversal, y por lo tanto evita tener que colocar el tubo de Pitot convencional en distintos puntos del conducto, operacin que puede resultar algo tediosa.

IV. MATERIALES:

1 Tubo de Pitot, elaborado por los integrantes del grupo. Wincha de 5 m. pues la seccin solo tiene 2.3 m Cordel 2 estacas Escalmetro Cmara fotogrfica Cronometro.

V. DESARROLLO:

Datos generales:Ubicacin:Departamento: CajamarcaProvincia: Cajamarca.Distrito: Baos del Inca.Lugar: Tartar chicoCaractersticas del lugar: El Chonta, ubicado al este de la ciudad de Cajamarca en la Cuenca del mismo nombre, el ro Urubamba y tres ros, clima templado a una altitud promedio de 2800 msnm.

CaptacinLugar de Aforo

Cuenca del rio Chonta y el lugar de Aforo. Fuente: Propia

Rio: Rio Chonta.Accesibilidad: Al lugar de aforo se accede por una autopista angosta. Procedimiento:

El rio tiene demasiados quiebres, es muy difcil hallar tramos rectos mayores a 10 m. Luego de la infatigable bsqueda de un tramo recto y de seccin uniforme, seleccionamos esta:

Lugar de Aforo

Teniendo ya la seccin de Aforo, construimos nuestro Tubo de Pitot:

Construccin del Tubo de Pitot.Usamos una manguera de maestro, escalimetro, alambre, y un alicate:

Tubo de Pitot.listo para ser utilizado

Se inicia con el estacado a ambos extremos del cauce, para la colocacin del cordel, y su seccionamiento en tramos cada 30 cm:

Ubicacin de las estacas.

Colocacin de la wincha

Midiendo las profundidades de cada tramo hi, se obtuvieron 10 tramos de 20 y 30 cm, lo cual da el ancho de la seccin del rio de mas de 2.3 m metros.

La profundidadeshi, no pasaron de 35 cm:

Medicin de las alturas hi de cada tramo. .Una vez obtenidas la profundidades del 20% y el 80%, iniciamos con la medida de la altura Hi de la que asciende el agua por efecto de la velocidad que posee el cauce:Hi

Toma de Medidas

Clculos:La siguiente tabla se elaboro con los datos de campo obtenidas:AFORO "RIO CHONTA"

PuntoD cmhi0.2hi0.8hihVelocidadViAiQi

hhV0.2 hiV0.8 hi

Estaca

0

1071.45.600000.00

210153120.40.328.01424.24926.1311503919.72

330255200.70.537.05931.30534.18250017091.09

4602552010.544.29431.30537.80075028349.78

590306241.5154.24944.27249.26190044334.59

6120255201.5154.24944.27249.26175036945.49

7150316.224.82.72.572.78370.00071.39293066394.21

8180316.224.82.5270.03662.61066.32393061680.21

9210163.212.81.5154.24944.27249.26148023645.11

1023040.83.23276.72062.61069.665805573.21

Q

453.2755470287933.42

Fuente: Propia del ensayo

El caudal resultante en es: .El rea total es de: .La velocidad resultante es: Seccion:

VI. DISCUSIONES:El mtodo hemos notado que no nos garantiza un dato exacto del caudal pero si una buena aproximacin al caudal verdadero, adems el mtodo usado es lo bastante fcil y sencillo de ejecutar.Otra observacin hecha en campo es que el rio presentaba corrientes bastantemente suave debido a la poca pendiente as como la poca de estiaje. Por lo que segn la teora dice que el tubo de Pitot se debe aplicar a corrientes de agua moderadas a fuertes.Adems los dos mtodos usados para el clculo del caudal difieren lo que quiere decir que hubo una deficiente utilizacin del tubo de Pitot o en la toma de las lecturas.VII. CONCLUSIONES: Aprendimos en la prctica cmo funciona el tubo de Pitot, y que por medio de este podemos obtener la velocidad a un 20% y 80% en cada tramo, utilizando la frmula:

Dnde:

Hallamos el caudal (Q) del ro Chonta , para lo cual lo primero que determinamos fue: rea de la seccin transversal, que es la sumatoria de todas las pequeas reas utilizando la frmula (bxh), para lo cual obtuvimos un rea de m2 Luego para hallar el caudal total, sumamos todos los caudales hallados en cada tramo, el cual fue 0.287 m3/s

VIII. BIBLIOGRAFIA:

Separatas, Diapositivas y Apuntes de Clase. Dr. Ing Luis V. Reyes Carrasco, Hidrologa Bsica, Concytec, 1 Edicin, Lima- Per, 1992. Ing. Oswaldo Ortiz Vera, Separata Hidrologa de Superficie, Escuela de Postgrado, Cajamarca-Per, 1994.

HIDROLOGIA SUPERFICIAL 5