UNIVERSIDAD NACIONAL SAN CRISTOBAL DE HUAMANGAUNIVERSIDAD
NACIONAL SANCRISTOBAL DE HUAMANGAE.F.P.: INGENIERIA CIVIL2014
Asunto: AFORO DEL RIO HUATATAS
Asignatura: HIDRAULICA FLUVIAL IC - 426
Docente: Ing. LEON PALACIOS, Edward
INTEGRANTES: -ARCE ESPINOZA, Rossana-CONDORI OCHOA, Fredy-DIAZ
MEZA, Renan-MORALES CHAVEZ, Vetcy-PACHECO LAURA, Jorge
AFORO DEL RIO HUATAT
TABLA DE CONTENIDO
1.- INTRODUCCION52.- OBJETIVOS63.- FUNDAMENTO TERICO73.1.- AFORO
DE AGUAS73.1.1.- MTODOS DE AFORO DE UN RIO:83.1.1.1.- METODO
VOLUMETRICO83.1.1.2.- MTODO DEL FLOTADOR83.1.1.3.- MTODO DEL
VERTEDERO93.1.1.4.- MTODO DEL VERTEDERO93.1.2.- CORRECCION DE
VELOCIDAD (c)103.1.2.- UBICACIN DEL RIO HUATATAS103.1.2.1.-
UBICACIN APROXIMADA:103.1.2.2.- NACIMIENTO DEL RIO
HUATATAS113.1.2.3.- CUENCA DEL RIO HUATATAS133.1.2.4.- DELIMITACION
DE CUENCA DEL RIO HUATATAS153.1.2.5.- CARACTERIZACION DE LA CUENCA
PARAMETROS16FISICOS-MORFOMETRIA163.1.2.6.- SEGN TIPO DE
CUENCA:173.1.2.7.- SEGN EL REA DE LA CUENCA:173.1.2.8.- FORMA DE LA
CUENCA173.2.- CARACTERSTICAS ECONMICAS Y AMBIENTALES EN RIO
HUATATAS183.2.1.- RIQUEZA DE RIO HUATATAS183.2.2.- ASPECTOS
NEGATIVOS EN RIO HUATATAS194.- PROCEDIMIENTO DE AFORO204.1.-
MATERIALES A UTILIZAR204.1.1.- Cuerda.204.1.2.- Wincha204.1.2.-
Flexmetro204.1.3.- Cronometro214.1.4.- Flotador214.2.- SECCIN DE
MEDICIN214.2.- LARGO DEL RIO224.3.- ANCHO DEL RIO224.4.- TIRANTE
DEL RIO225.- CALCULO DEL CAUDAL274.1.- MEDICION DE LA SECCION
A-A274.2.- MEDICION DE LA SECCION B-B284.3.- MEDICION DE
TIEMPO294.4.- HALLANDO TIEMPO PROMEDIO (TP)294.5.- HALLANDO
VELOCIDAD SUPERFICIAL (Vs )294.6.- HALLANDO AREA PROMEDIO294.7.-
HALLANDO PERMETRO MOJADO304.8.- CLCULO DE RADIO HIDRALICO
(R)304.9.- INTERCEPTANDO EL FACTOR DE CORRECCION304.10.- CALCULO DE
VELOCIDAD MEDIA (Vm)314.11.- CAUDAL315.- CONCLUSION326.-
RECOMENDACIONES337.- BIBLIOGRAFIA348.- ANEXOS35
AFORAMIENTO DEL RIO HUATATAS
1.- INTRODUCCION
En este presente informe hacemos un estudio del AFORAMIENTO DEL
RIO HUATATAS en el comunidad de Muyurina, el dia sbado 05 de Abril,
a las 10:30 a.m.
Este aforo hacemos con el propsito de obtener el caudal en una
seccin transversal respecto en la direccin del rio en un punto
determinado.
2.- OBJETIVOS
Calcular el caudal mximo del punto de aforo. Calculo de la
velocidad media del rio y sta depende de la velocidad superficial
del rio. Calculo del factor KC (Factor de correccin de la velocidad
del rio). Calculo de la velocidad con el mtodo del flotador.
Calculo del rea de la seccin traversal con el mtodo.
3.- FUNDAMENTO TERICO
3.1.- AFORO DE AGUASUna estacin de aforo es un conjunto de
equipamientos que se instala en el cauce de un ro para medir los
caudales de agua que circulan por l. Esta informacin resulta de
inters por su aplicacin en muy diversasreas: estudiosbiolgicos,
ecolgicos, geolgicos, hidrulicos,ingenieriles,deproteccin civil,
etc.Tambin pueden medirse enestas estaciones las caractersticas
fsico-qumicas del agua para conocer su estado y su capacidad de
albergar vida, as como algunas variables meteorolgicas, como la
lluvia, la temperatura y la humedad del ambiente, la velocidad y
direccin del viento, la radiacin solar, etcEl aforo es la operacin
de medicin del caudal en una seccin de un curso de agua. En los ros
se mide en forma indirecta, teniendo en cuenta que:Q [m3/seg] = V
[m/seg] x A [m2]CAUDAL = VELOCIDAD x AREAEl mtodo consiste entonces
en medir la seccin del curso y la velocidad en la misma. Ello se
hace a travs de verticales referidas a las mrgenes en las que se
mide profundidad y velocidad. Se determinan as reas parciales y
velocidades medias en las reas parciales con las cuales se
determinan caudales parciales, cuya sumatoria arroja el caudal
total.
Q= A1 V1 + A2. V2 + A3. V3 +. . . . . .En ros poco profundos el
velocmetro debe ser suspendido por medio de una varilla de vadeo.
En ros ms profundos, debe suspenderse de un cable o varilla desde
un puente torno, vagoneta o bote.Sin embargo un aforo slo se puede
realizar peridicamente ya que insume bastante tiempo, entre media
hora a una hora, segn el ro a medir y el mtodo a utilizar.3.1.1.-
MTODOS DE AFORO DE UN RIO:Existen varios mtodos para determinar el
caudal de agua y los ms utilizados en los proyectos en zonas
rurales son los mtodos volumtrico y de velocidad-rea. El primero es
utilizado para calcular caudales hasta con un mximo de 10 lts./seg.
y el segundo para caudales mayores a 10 lts./seg.3.1.1.1.- METODO
VOLUMETRICOEl mtodo 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,
obtenindose el caudal en lts./seg.3.1.1.2.- MTODO DEL FLOTADORCon
este mtodo 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 seccin uniforme.Se toma un trecho
de la corriente; se mide el rea de la seccin; 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. En nuestro caso se ha
calculado con un factor de correccin Kc
3.1.1.3.- MTODO DEL VERTEDEROAforo con vertedero es otro mtodo
de medicin de caudal, til en caudales pequeos. Se interrumpe el
flujo del agua en la canaleta y se produce una depresin del nivel,
se mide el tamao de la lmina de agua y su altura. El agua cae por
un vertedero durante cierto tiempo, se mide la altura de la lmina y
se calcula la cantidad de agua que se verti en ese tiempo.
3.1.1.4.- MTODO DEL VERTEDEROEn un ro cualquiera, para
determinar el caudal que pasa por una seccin transversal, se
requiere, a su vez, saber el caudal que pasa por cada una de la
subsecciones en que se divide la seccin transversal. Para eso, se
realiza el siguiente procedimiento para registrar las observaciones
y calcular las velocidades y caudales. El correntmetro nos da el
valor de las velocidades en el punto en donde se le sumerge.
3.1.2.- CORRECCION DE VELOCIDAD (c)
K=0,06paredeslisasconservadasdehormign,maderaometlicasK=0,16hormignnoperfectamentealisado,consalientesdemamposteradeladrilloy/opiedratalladaK=0,46hormigndescuidadoconalgodevegetacin,aguasturbiascondepsitosen
las
paredes.mamposteradepiedracomnnoperfilado.K=0,85tierraconseccinrectangulareventualmenterevestidaconguijarros,pocodepsito
en
elfondo,sinvegetacin.K=1,30tierradeseccinrectangular,conhierbasenelfondoymatasenlostaludes,limpiez-as
peridicas.K=1,75tierraenmalascondicionesdeconservacin,matasdevegetacinabundante,depsit-os
depeascosoguijarros,irregularidades,erosiones,conservacindescuidada.K=2,40cursosnaturalesdeaguacanalesexcavadosenelterreno.
3.1.2.- UBICACIN DEL RIO HUATATAS
3.1.2.1.- UBICACIN APROXIMADA:En WGS84DATUMZONA: 18LCoordenadas
en UTM:NORTE: 8550977.22ESTE: 587078,73En coordenadas
GeogrficasLATITUD: 13622.46SLONGITUD: 741148.04O
3.1.2.2.- NACIMIENTO DEL RIO HUATATASEl rio Huatatas nace de un
manantial o naciente es una fuente natural de agua que brota de la
tierra o entre las rocas.sta se origina por la filtracin de agua de
lluvia y de una laguna existente a mas altura de ella que penetra
en un rea y emerge en este lugar que es de menor altitud donde el
agua no est confinada en un conducto impermeable.Cuyo ubicacin
geogrfica del nacimiento es:Latitud : 1320'47.84"SLongitud:
7412'56.90"OAltitud: 4155 msnm
Grafico que nos muestra cmo nace un manantial
Ramificacin de los ros que forman un solo curso de agua.
Lugar donde nace el rio
Vista del manantial
3.1.2.3.- CUENCA DEL RIO HUATATASLa cuenca del ro Huatatas
abarca 4 distritos de la provincia de huamanga, siendo estos:
chiara, Carmen alto, san juan bautista y Ayacucho. Cuyas nacientes
se encuentra en las partes altas del distrito de Chiara y termina
al confluir con el ro alameda para forma luego el ro Muyurina. El
gaseoducto del gasCcamisea atraviesa por las nacientes de esta
cuenca. La cuenca de huatatas tiene una importancia recreativa y
productiva para la poblacin urbana de la ciudad de huamanga, debido
a su cercana y por la influencia geogrfica de sus distritos por
donde atraviesa dicha cuenca. El ro de Huatatas desde tiempos de la
colonia ha servido para irrigar el frtil valle que lleva su mismo
nombre, donde se cultivan diversos cultivos como alfa alfares,
frutales, etc. tambin ha sido un lugar, donde los viajeros que
venan desde provincias descansaban en sus clidos pastos y se
refrescaban con sus cristalinas aguas antes de hacer su ingreso a
la ciudad, tambin sus caballos se alimentaban de la fresca hierba
que crecan al borde del ro. Actualmente esta cuenca se est
deteriorando, debido a la creciente contaminacin ambiental causada
por una creciente poblacin, que busca en sus aguas como lavadero
para lavar ropas y frazadas, como centro recreacional y otros
fines. Existe una falta de cultura ambiental de la poblacin que
visita a diario este que lo ha convertido en un basurero, donde se
observa montculos de basura y desmonte, platos descartables,
botellas, plsticos, etc. sin embargo, an conserva su naturaleza y
en muchos lugares de esta cuenca se puede observar paisajes
inslitos y una variedad de flora y fauna nativa. A travs de las
visitas realizadas in situ, as como de las opiniones de la poblacin
del lugar y visitantes, se pudo determinar que no existe un
adecuado acceso al valle del ro Huatatas, no existe adecuados
caminos peatonales en todo el recorrido del valle, no existe
informacin y sealizacin eco turstica adecuada en la zona, as mismo,
hay una escasa conciencia cultural y eco turstica de los pobladores
y visitantes al valle del ro Huatatas. Todo esto ha generado que no
se desarrolle adecuadamente las actividades eco turstico, deportes
de aventura y de esparcimiento en la zona. Bajo estas
circunstancias se puede notar producto del diagnstico un
desconocimiento y poca valoracin de sus recursos, naturales,
culturales y una prdida de identidad de la poblacin en general.
La ubicacin de los ros respectivos.
Tenemos el punto de aforo como referencia para delimitar.
3.1.2.4.- DELIMITACION DE CUENCA DEL RIO HUATATASPara su
delimitacin se ha descargado de los cuadrantes para descargar de la
pgina de minedu (http://sigmed.minedu.gob.pe/descargas/).
Cuadrantes 26-, 29-o, 27-, 27-o
Tenemos la delimitacin del punto de aforo.
3.1.2.5.- CARACTERIZACION DE LA CUENCA PARAMETROS
FISICOS-MORFOMETRIAPara hallar los parmetros que se calcularan en
el ArcMap 10 se necesitan como entrada de datos los siguientes:
Con estos 5 datos procederemos a calcular sus parmetros
correspondientes: en este caso tenemos el Area, Perimetro, Cota
Maxima, Cota Minima, Centroide en el eje X, Y, Z.
3.1.2.6.- SEGN TIPO DE CUENCA:- Cuenca exorreica (drenan sus
aguas a un ocano o mar ) - Cuenca baja: es la parte de la cuenca en
la cual el material extrado de la parte alta se deposita en lo que
se llama cono de deyeccin.3.1.2.7.- SEGN EL REA DE LA CUENCA:
Tenemos como dato De la delimitacin con ArcMap 10, el
Area=359Km2 en este caso segn el rea calculado diremos que es una
cuenca de rea Intermedia-Pequea segn la tabla.3.1.2.8.- FORMA DE LA
CUENCA- ndice de Gravelius o coeficiente de compacidad (Kc)
Indice de Gravelius o Coeficiente de Compacidad (KC)* Perimetro
de la cuenca
* Area de la cuenca
con este resultado podemos decir que indica menor circular de la
cuenca
3.2.- CARACTERSTICAS POSITIVAS Y NEGATIVAS EN RIO HUATATAS
3.2.1.- RIQUEZA DE RIO HUATATAS El valle recreacional de
Huatatas, posee una riqueza natural expresada en la biodiversidad,
el paisaje natural, los cuales constituyen recursos con el
potencial turstico, porque ofrecen la posibilidad de crear
productos ecotursticos, un segmento de gran importancia en el
mercado nacional. En sus orillas alternan los terrenos bajos con
los altos, facilitando as a los agricultores la explotacin y
cultivo de todos los productos propios de la regin. Las aguas del
rio Huatatas es utilizado para el consumo de los animales y el
riego de las plantaciones (fauna y flora).
El paisaje natural con potencial turstico:
CATARATAS DE HUATATASEs un atractivo turstico que hace mayor
concurrencia de habitantes.
3.2.2.- ASPECTOS NEGATIVOS EN RIO HUATATAS Explicando en una
forma relativamente sencilla, podramos mencionar que la
contaminacin en el rio Huatatas podra consistir en la incorporacin,
al agua de materiales considerados como extrao tales como.-
Productos Qumicos- Microorganismos.- Aguas Residuales.- Basura-
Desages.estos materiales actan perjudicando la calidad del agua, de
forma que la hacen intil para muchos de los usos que se llevan a
cabo a da de hoy.
Fundamentalmente, el agua se contamina por culpa de la actividad
humana, ya que la poblacin va creciendo cada ao. necesitando mas
aguas, mas consumo, mas recursos. por todo ello, por todo ello se
produce la emisin de gases txicos, la contaminacin por
desechos.
Los principales contaminantes del rio Huatatas tales como:
agentes infecciosos que causan trastornos gastrointestinales en
baistas, otros residuos que tienden a demandar oxigeno, productos
qumicos y nutrientes vegetales.
En temporadas de lluvias podemos presenciar aumento de caudal en
el rio Huatas, el cual produce inundaciones principalmente en el
valle de Mullurina.
Contaminacin en Rio Huatatas
Inundacin en Rio Huatatas4.- PROCEDIMIENTO DE AFORO
El mtodo flotador es el que utilizamos para realizar este
proceso que consiste en un elemento natural o artificial que est en
condiciones de flotar, el cual es arrastrado por las aguas ya sea
parcial o totalmente sumergido a ella.
4.1.- MATERIALES A UTILIZAR
4.1.1.- Cuerda.La cuerda se utiliza para limitar el tramo del
rio en el cual se va realizar el aforo.
4.1.2.- WinchaPara poder realizar la medida de cuanto estn
distanciados los limites de aforo.
4.1.2.- FlexmetroSe sabe que se llama flexmetro a la cinta
mtrica menor de 8 metros, este instrumento nos ayuda a seccionar la
cuerda a medidas pequeas, ya sea 1 m o 0.5 m de acuerdo a criterio
del responsable.
4.1.3.- CronometroInstrumento indispensable para realizar el
aforo, este aparato nos ayudara a controlar el tiempo en que el
flotador recorre desde punto del lmite aguas arriba de la seccin a
aforarse.
4.1.4.- FlotadorObjeto que flota, puede ser una pequea pelota,
envase de plstico o algn otro que tenga la caracterstica de
flotar.
4.2.- SECCIN DE MEDICINEl lugar donde se va a efectuar la
medicin se conoce como seccin transversal del curso de agua y donde
se va medir se le conoce como la velocidad del agua, esta debe
estar emplazada en un tramo del cauce o canal donde el flujo de
agua tenga las siguientes caractersticas:
El tramo debe ser casi uniforme de cauce, que sus mrgenes sean
rectas y paralelas.Debe tener un lecho estable.Una seccin
transversal de flujo relativamente constante a lo largo del tramo
recto.4.2.- LARGO DEL RIOEn este proceso realizado constamos en
medir con una wincha un trayecto ms o menos recto del rio en el que
no haya tantas turbulencias variantes en el agua que puedan
perjudicar el trabajo. Dado las circunstancias procedimos a medir
un trayecto del rio de 20 metros.4.3.- ANCHO DEL RIOEste proceso lo
realizamos al medir el ancho del rio en la parte superior y final
del rio con la cual obtenemos el promedio del ancho del rio con un
margen de error pequeo, para nuestro caso 17.15 y 18.75
metros.4.4.- TIRANTE DEL RIOEste proceso de medicin se realiza para
obtener el rea de la seccin transversal. Para obtener el rea se
sumerge el bastn marcado los centmetros con un flexmetro para medir
los tirantes del ro.
En la imagen se muestra la unin de los ros nio Yucaes con el rio
Huatatas que forman el rio pongora el cual se tena que aforar cinco
metros abajo pero como podemos observar el caudal del rio haba
incrementado debido a la lluvia que un da antes del aforo se dio y
segn pasaba la hora aumentaba mas.
En esta imagen podemos ver que nuestro compaero Fredy que no
pudo ingresar al rio debido al incremento del caudal y tambin era
inestable para nuestro compaero ya que en la orilla del rio le
llegaba hasta las rodillas el agua motivo por el cual no aforamos
en ese punto y por seguridad del compaero.
Se mide el ancho en dos zonas en la parte superior del rio y en
el final para limitar el tramo a aforar con cuerdas y que
aproximadamente estn distanciados, en este caso es de 18.7m en la
parte superior y 15.6 en la parte final.
Medicin de la distancia del rio por donde har el recorrido el
envase el cual para nuestro caso fue 20 metros.
Lnea de partida
Lnea de meta
Pegamos la cinta mtrica al bastn para poder medir la profundidad
del rio y as poder hallar el rea y su permetro mojado.
\ Seguidamente medimos la profundidad del rio donde la parte ms
profunda mide 46 centmetros siendo medido cada metro en el ancho
del rio. Donde en el punto de seccionamiento sumergimos el bastn al
fondo del rio para luego utilizar el flexmetro y as tomar la
lectura del tirante del rio.Esta seccin Transversal del rio ser
dibujado en autocad. Para poder calcular el rea.
Ahora soltamos el envase en la lnea de partida, luego
cronometramos el tiempo que el envase tarda en llegar a la lnea de
meta, este mismo procedimiento lo realizamos diez veces dando como
resultado un promedio de 15.19 segundos.
Luego sacamos un promedio del tiempo recorrido.
5.- CALCULO DEL CAUDAL
4.1.- MEDICION DE LA SECCION A-A
A1=3.65m2P1=31.54 15.6P1=15.94m
CORTEA-A
X(m)Y(m)
00.02
10.1
20.13
30.08
40.13
50.12
60.25
70.38
80.46
90.44
100.34
110.26
120.3
130.33
140.35
150.11
15.60.03
4.2.- MEDICION DE LA SECCION B-B
A2=4.28m2P2=37.77 18.70P2=19.07m
B-B
X(m)Y(m)
00.01
10.03
20.13
30.24
40.31
50.43
60.37
70.31
80.3
90.17
100.2
110.21
120.17
130.2
140.21
150.23
160.27
170.26
180.21
18.70.09
4.3.- MEDICION DE TIEMPO
TIEMPO(s)
T1 18.75
T2 18.83
T3 17.50
T4 17.58
T5 13.00
T6 11.85
T7 12.93
T8 12.50
T9 13.78
4.4.- HALLANDO TIEMPO PROMEDIO (TP)
4.5.- HALLANDO VELOCIDAD SUPERFICIAL (Vs )
AB
L= 20m
4.6.- HALLANDO AREA PROMEDIOComo es un rea variable sacamos un
promedio de las secciones
4.7.- HALLANDO PERMETRO MOJADO
4.8.- CLCULO DE RADIO HIDRALICO (R)
4.9.- INTERCEPTANDO EL FACTOR DE CORRECCION
Del cuadro de BAZINC=0.682
4.10.- CALCULO DE VELOCIDAD MEDIA (Vm)
4.11.- CAUDAL
5.- CONCLUSION
Se utiliz el promedio de velocidades debido a que las
dimensiones del ro es variable entonces para obtener un caudal
promedio el cual nos indique un mejor dato para la utilizacin en
diseo.
Por problemas con el correntmetro no se pudo medir el caudal del
rio el cual hubiera sido interesante para ver la diferencia entre
los dos mtodos, y ver cuanta diferencia y/o error se tendra en este
mtodo.
El valor del caudal mnimo debe ser mayor que el consumo mximo
diario con la finalidad de cubrir la demanda de agua de la poblacin
futura. Lo ideal sera que los aforos se efecten en las temporadas
crticas de los meses de estiaje (los meses secos) y de lluvias,
para conocer caudales mnimos y mximos.
Al realizar el aforamiento en las zonas ms profunda, se observa
que se puede obtener obtener datos ms exactos.
Mientras la zona a aforar tenga ms vegetacin ser ms difcil la
medicin del rio.
6.- RECOMENDACIONES
Se recomienda utilizar para estas pruebas el equipo de seguridad
necesario : botas y zapatos que no resbalen , y chaleco salvavidas.
En el momento de aforar se debe observar si el rio est muy
caudaloso, todo eso para prevenir algn tipo de accidente. Al
momento de aforar tener en cuenta que las mediciones tomadas deben
de ser lo ms exacto posible, para asi poder hacer un buen clculo
del caudal.
7.- BIBLIOGRAFIA
Catedra de hidrologia agricula/Facultad de Ciencias Agrarias,
Universidad pagina 22.
Guia de Hidrometria: estimacin del caudal por el mtodo de
flotadores
http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/flujoencanales/aforamientocorrientes/aforodecorrientes.html
pagina 12,13 tipos de mtodo de aforo.
http://www.ingenierocivilinfo.com/2010/05/metodo-del-flotador.html
pagina 18,19 metodos de aforo del rio.
8.- ANEXOS
FOTO 01: Realizando Medicin Transversal en rio Huatatas.
FOTO 02:Realizando toma de datos en Aforo de Rio Huatatas.
FOTO 03: Ingresando a la parte superior del tramo a Aforar en
Rio Huatatas
FOTO 03: Medicin transversal de seccin en Rio Huatatas
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