C e n t r o A n d i n o Pa r a l a G es t i n y Us o d el A g ua

B o le t n N 1

G U A D E M ED ICIN DE CAUDALES : A F OR AD OR P ORTTIL RBCINTRODUCCIONEl Aforador RBC (Figura 1), desarrollado por Replogle, Bos y Clemmens (1984), constituye una de las mejores estructuras porttiles para la medicin de caudales. Basa su funcionamiento en la creacin de condiciones para provocar un rgimen de flujo crtico.

M ayo , 20 04

Universidad Mayor de San Simn

Facultad de Ciencias Agrcolas y Pecuarias Martn Crdenas

Universidad de Wageningen

El aforador RBC es de diseo y construccin sencillos, de bajo costo; exacto para un amplio rango de caudales; no se requiere calibrar experimentalmente. Imperfecciones en su construccin no inducen a grandes errores en la medicin; de uso muy sencillo, la escala puede ser calibrada directamente en unidades de caudal, prescindiendo del uso de tablas o figuras para su clculo; no provoca grandes

Figura 1. Aforador porttil RBC

prdidas de carga y difcilmente se obstruye. El aforador, el RBC ocasiona la elevacin del tirante aguas arriba, que en canales con escaso bordo libre puede producir desbordamientos; su tamao est limitado por el peso y la necesidad de ser transportado por una o dos personas. El caudal mximo que puede ser medido con un porttil es limitado: Q < 50 l/s.

C O N D I C I O N E S PA R A S U U S OCentro Andino para la Gestin y Uso del Agua

El canal aguas arriba del RBCdebe ser recto y de seccin uniforme, por lo menos en una distancia de 10 veces el ancho del canal.

No deben existir compuertas uotras estructuras aguas abajo, a menos que estn lo suficientemente alejadas (> a 5 m) para no afectar la condicin de descarga libre del aforador (flujo modular o libre, significa que el tirante aguas abajo no afecta las condiciones aguas arriba).

Autores:Ing. MP. Daniel Vega B. Ing. MSc. Oscar Delgadillo I. Ing. MSc. Vladimir Cossio R.

El flujo aguas arriba de stedebe ser subcrtico y menor a 50 l/s.

El aforador tiene que estar biennivelado, tanto en sentido transversal como en sentido longitudinal.

Diagramacin:Ing. MSc. Rgel F. Rocha L.

Suficiente bordo libre paraque no ocurran desbordamientos.

G u a d e Me di ci n d e c au d ale s : A fo r ado r Po rt t il RB C

Pg in a 2

D I M E N S I O N E S A F O R A D O R E S R B C P O R TA T I L E SAncho de la garganta, bc (mm) 50 75 100 150 Longitud de la garganta (mm) 75 112.5 150 225 Rango de caudales (l/s) Mnimo Mximo 0.03 1.5 0.07 0.16 0.40 4.3* 8.7* 24.0* Largo del Ancho del aforador aforador (cm) (cm) 55 70 105 40 50 75

200

300

0.94

49.0

-

-

* Aforadores existentes en el Centro AGUA

REQUERIMIEN TO DE P ERSONAL Y EQUIPOSEl requerimiento de personal es variable. generalmente, para aforadores con capacidad de aforo hasta 12 l/s, una sola persona; para aforadores con capacidad de aforo hasta 24 l/s, dos personas; y para aforadores con capacidad de aforo hasta 50 l/s, cuatro personas. La lectura es realizada por una sola persona. Los materiales y equipos requeridos para aforar con RBC son los siguientes: - Aforador RBC porttil - Nivel de albail - Azadn o picota - Plsticos para impermeabilizar.

P A S O S PA R A S U U T I L I Z A C I NInstalacin del aforadorSe recomienda seguir los siguientes pasos: 1.Limpiar la solera del canal y regularizar las paredes del mismo aguas arriba del aforador (al menos 2 m de distancia), en caso de ser necesario. 2. Hincar el aforador con combo hasta que la base del aforador quede al mismo nivel que la solera del canal, esto evitar turbulencias que dificulten la lectura del caudal en la regla (limnmetro). Se debe tener cuidado al hincar el aforador para no daarlo, los golpes deben ser

Figura 2. Puntos de Golpe en la estructura

G u a d e Me di ci n d e c au d ale s : A fo r ado r Po rt t il RB C

Pg in a 3

localizados en los puntos indicados en la Figura 2. Si se tiene dificultad en el hincado es preferible quitar el aforador y acondicionar nuevamente el sitio de aforo o finalmente buscar otro sitio ms conveniente. 3. El aforador tiene que estar bien nivelado, tanto en sentido transversal como en

sentido longitudinal, para ello se requiere usar nivel de albail. 4. Impermeabilizar cuidadosamente los laterales entre el aforador y las paredes del canal para evitar filtraciones, para este fin se emplea la misma tierra y hierbas del lugar, algunas veces ser necesario usar plstico (Figura 3). Por lo general no es necesario impermeabilizar el fondo.

Figura 3. Aforador RBC instalado e impermeabilizado

Toma de datosUna vez instalado el aforador: 1. Esperar un tiempo para que el flujo se estabilice, generalmente 15 a 30 minutos. 2. Verificar visualmente que la descarga del aforadorse produzca en forma libre, observando que el tirante aguas abajo nunca sobrepase al tirante aguas arriba (por seguridad un 50%). Caso, contrario es recomendable buscar un sitio ms adecuado. 3. Tomar los datos de caudal segn las lecturas obtenidas en la regla del aforador (limnmetro) y el tiempo correspondiente a cada lectura realizada del caudal (Figura 4a). Por ejemplo, en la Figura 4b se puede leer 4.4 l/s, aproximadamente. Durante el tiempo en que se realizan las mediciones, se recomienda comprobar peridicamente la correcta instalacin del aforador, vigilando que no existan fugas de agua y comprobando la nivelacin de la estructura, caso contrario se debe corregir la posicin, verificar nuevamente el nivel y repetir los pasos 1 y 2 para continuar con lecturas (paso 3). En caso de acumulacin de piedras, sedimentos, hierbas y material de arrastre antes de la rampa, limpiar oara que se afecte el adecuado funcionamiento del aforador.

G u a d e Me di ci n d e c au d ale s : A fo r ado r Po rt t il RB C

Pg in a 4

(a)

(b)

Figura 4. Lectura de caudal con el aforador RBC

APLICACIONES DEL AFORADOR RBCEl aforador RBC tiene varias aplicaciones, tales como el aforo de flujos en pequeos canales de tierra, canales parcelarios, pequeos cursos naturales de agua; con el propsito de realizar estudios y/o evaluaciones sobre eficiencias en sistemas de riego, determinacin de caudales de aplicacin en parcela, seguimiento al riego y otros.

El Centro Andino para la Gestin y Uso del Agua (Centro AGUA) es un Centro Universitario que se inicia con un convenio de cooperacin internacional entre la Universidad Mayor de San Simn (UMSS) de Bolivia y la Universidad de Wageningen (WU) de Holanda. Constituye uno de los Centros de enseanza e investigacin de la Facultad de Ciencias Agrcolas y Pecuarias Martn Crdenas.

Centro A.G.U.A. Centro Andino para la Gestin y Uso del Agua Av. Petrolera Km. 4.5 Telf.: (591) 4762382 Fax: (591) 4762380 Casilla: 4926 Cochabamba Bolivia E-mail: centroagua@centroagua.org Web: www.centroagua.org

C e n t r o A n d i n o Pa r a l a G es t i n y Us o d el A g ua

B o le t n N 2 M ayo , 20 04

G U A D E M ED I C I N M I N I M OLI N E T E

D E C AUDA LE S :

INTRODUCCIONUniversidad Mayor de San Simn

Facultad de Ciencias Agrcolas y Pecuarias Martn Crdenas

Universidad de Wageningen

El molinete es un instrumento desarrollado para la medicin de la velocidad de flujo. Su funcionamiento se basa en la proporcionalidad existente entre la velocidad del Figura 1 flujo y la velocidad angular de la hlice del molinete ocasionada por el movimiento del flujo. A partir del nmero de revoluciones de la hlice, en un determinado periodo de tiempo, se calcula la velocidad del flujo, para ello existen ecuaciones de calibracin proporcionadas por el fabricante, segn las caractersticas del equipo y tipo de hlice empleado, por ejemplo:

Hlice Paso hidrulico

Punto de conexin del cable entre el medidor y el contador de revoluciones Tornillo de ajuste

Cuerpo

Sitio de insercin de la varilla de soporte

Finalmente, el caudal es calculado de acuerdo con la ecuacin de la continuidad:

Q = v A0Donde:

(1)

Q = caudal (m3/s) v = velocidad media del flujo (m/s) A0 = rea transversal de flujo (m2)

P A S O S PA R A S UCentro Andino para la Gestin y Uso del AguaTabla 1. Caractersticas del Mini molinete SEBA Hydrometrie (Alemania), Hlice 1 (dimetro de 30 mm)

UTILIZACION

N de rev. por segundo Autores:Ing. Daniel Vega B. Ing. Oscar Delgadillo I.

Velocidad de flujo (cm/s)

Eleccin del sitio de aforoEl sitio de aforo ideal es el que presenta una distribucin tpica de velocidades (ver Figura 2) y en la mayora de los casos es posible identificarlo a travs de una evaluacin visual, para ello se deben tomar en cuenta los siguientes aspectos:

n < 3.0 3 < n < 8.5

v = 2.71 + 5.84*n v = 3.40 + 5.61*n v = 5.10 + 5.41*n

Diagramacin:Ing. MSc. Rigel F. Rocha L.

8.5 < n < 10.0

G u a d e me d ic i n de c a ud a l es : Mi ni Mo l in et e

Pg in a 2

El sitio debe ser fcilmente accesible e identificable (referenciado). El flujo debe ser preferentemente normal (subcrtico, tranquilo) y sin oleajes. El tramo de medicin (canal) debe ser lo ms recto y uniforme posible. El flujo debe estar libre de cualquier perturbacin, evitar remolinos, remansos, cambios sbitos de seccin, obstrucciones (rocas, malezas), entradas o salidas de flujo en el tramo de medicin. La profundidad de agua debe ser suficiente para permitir una inmersin efectiva del molinete.

Figura 2PROFUNDIDAD VELOCIDAD

Fuente: Marsh-Mc Birney, 2001

En canales de tierra o cursos naturales, frecuentemente, es posible adecuar la seccin de medicin y tramo de aproximacin (al menos 5 m aguas arriba) para lograr condiciones adecuadas para la medicin.

Seccin de flujo y nmero de verticalesLa estimacin de la velocidad media de flujo requiere realizar varias mediciones de velocidad en la seccin de medicin. Con este propsito, generalmente, es necesario dividir la seccin total de flujo y realizar mediciones de velocidad correspondientes a cada una de ellas. Al respecto, se recomienda en la Tabla 2:Tabla 2. N de verticales como una funcin del ancho del canal

Mtodos para la medicin de la velocidad mediaLos mtodos usuales para determinar la velocidad media de flujo (V), cuando existe un perfil tpico de velocidades en el sitio de aforo, son los siguientes (Figura 4): 1. De un punto: V = v40 Donde v40 es la velocidad medida a 40% del tirante (y) desde el fondo del canal. Tambin es conocido como el mtodo del 60% de y, tomando como referencia la superficie libre. 2. De dos puntos: V= 0.5(v20+v80) Donde v20 y v80 han sido medidos a 20% y 80% de y 3. De tres puntos: V= 0.25v20+0.5v40+0.25v80 Se mide la velocidad a tres profundidades en la vertical, correspondientes al 20, 40 y 80% desde el fondo del canal. Este mtodo es el ms preciso.

Ancho del canal (m) b