UNIVERSIDAD CATOLICA DE SANTA MARIA PROGRAMA PROFESIONAL DE INGENIERIA AGRONOMICA
ING. JOSE PINTO VILLANUEVA
1. FINALIDADES DE LA MEDICIÓN <ul><li>Control de la cantidad de agua a cada usuario </li></ul><ul><li>Registro del volumen...
2. METODOS DE AFOROS DIRECTO <ul><li>Aforo volumétrico </li></ul><ul><li>Aforo gravimétrico </li></ul><ul><li>Aforo químic...
2.1. Aforo volumétrico <ul><li>Se mide el tiempo de llenado (t) de un recipiente de volumen conocido (V) y se aplica la si...
2.2. Aforo gravimétrico <ul><li>El volumen de agua colectado en un determinado tiempo se pesa y el peso (W) del agua se tr...
2.3. Aforo químico  <ul><li>Se añade de forma continua y constante una concentración conocida de una sustancia química o r...
2.4. Medidores de Hélice <ul><li>Se emplea para el aforo en tuberías </li></ul><ul><li>Tienen una hélice de caucho, plásti...
2.5. Aforo por medición del cambio en el nivel de agua de un recipiente <ul><li>El gasto que entra o sale de un depósito, ...
3. METODOS AREA - VELOCIDAD <ul><li>Método del flotador </li></ul><ul><li>Método del molinete hidrométrico o correntómetro...
3.1. Método del Flotador <ul><li>Al igual que los molinetes, Tubo de Pitot, el Método de la trayectoria y trazadores, se u...
3.1. Método del Flotador <ul><li>Se emplea la siguiente expresión: </li></ul><ul><li>Q = A x v </li></ul><ul><li>Donde: </...
3.2. Método del Correntómetro <ul><li>Llamado también Método del molinete hidráulico. </li></ul><ul><li>Está constituido p...
3.3. Aforo de la descarga libre en tuberías por el Método de la Trayectoria <ul><li>La descarga de una tubería horizontal ...
3.4. Método del Tubo de Pitot <ul><li>El tubo Pitot, es un pequeño tubo acodado en forma de “L”, con los extremos abiertos...
4. METODOS QUE UTILIZAN CONTRACCIONES <ul><li>Medidores Venturi </li></ul><ul><li>Flujo a través de orificios </li></ul><u...
4.1. Medidores Venturi <ul><li>El principio del medidor se basa en el Teorema de Bernoulli </li></ul><ul><li>El Venturi se...
4.2.Flujo a través de Orificios <ul><li>Circulación en los orificios practicados en pared delgada (Orificios biselados) </...
4.3. Descarga en Vertederos <ul><li>Es una escotadura de forma regular a través de la cual el agua puede fluir. </li></ul>...
4.3.1. Vertedero Rectangular <ul><li>Vertedero rectangular con contracciones: </li></ul><ul><li>Cuando la cresta y los lad...
Fórmula para calcular Q, propuesto por Francis <ul><li>Q = 1.84(L-0.1nh) h3/2 </li></ul><ul><li>Si n=0  Q = 1.84Lh3/2 </li...
4.3.2. Vertedero trapecial o trapezoidal <ul><li>Fórmula para calcular la descarga Q propuesta por Cipolleti: </li></ul><u...
4.3.3. Vertedero triangular <ul><li>Formula para calcular la descarga Q: </li></ul><ul><li>Cuando la escotadura es un ángu...
4.4. Aforador Parshall <ul><li>Es un aparato medidor de gasto, que se basa en la pérdida de altura del nivel de agua que s...
4.4. Aforador Parshall <ul><li>El piso es horizontal en toda la entrada, descendiendo en la garganta y elevándose en la sa...
4.5. Medidores de Agua “Sin Cuello” <ul><li>El aforador tiene fondo plano y horizontal </li></ul><ul><li>Sus paredes recta...
4.6. Sifones <ul><li>Son tubos de aluminio o de plástico construidos en forma de curva, para que se coloquen sobre los bor...
4.6. Sifones <ul><li>Para calcular el gasto, se determina el diámetro del sifón y la carga ”h”, luego se recurre a tablas ...
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Medición Del Agua De Riego

  1. 1. UNIVERSIDAD CATOLICA DE SANTA MARIA PROGRAMA PROFESIONAL DE INGENIERIA AGRONOMICA
  2. 2. ING. JOSE PINTO VILLANUEVA
  3. 3. 1. FINALIDADES DE LA MEDICIÓN <ul><li>Control de la cantidad de agua a cada usuario </li></ul><ul><li>Registro del volumen de agua potable en viviendas </li></ul><ul><li>Detección de problemas en bombas o en la operación del sistema </li></ul><ul><li>Registro de los abatimientos en los acuíferos </li></ul><ul><li>Determinación de las pérdidas de agua en redes de distribución. </li></ul><ul><li>Calibración de estructuras de aforos </li></ul><ul><li>Pruebas de capacidad en bombas </li></ul><ul><li>Determinación de escurrimientos pluviales </li></ul><ul><li>Medición de la capacidad de un sistema de drenaje </li></ul>
  4. 4. 2. METODOS DE AFOROS DIRECTO <ul><li>Aforo volumétrico </li></ul><ul><li>Aforo gravimétrico </li></ul><ul><li>Aforo químico </li></ul><ul><li>Medidores de hélice </li></ul><ul><li>Aforo por medición del cambio en el nivel de agua </li></ul>
  5. 5. 2.1. Aforo volumétrico <ul><li>Se mide el tiempo de llenado (t) de un recipiente de volumen conocido (V) y se aplica la siguiente expresión matemática: </li></ul><ul><li>Q = V / t </li></ul><ul><li>Donde: </li></ul><ul><li>Q = Gasto, descarga o caudal (m 3 /s) </li></ul><ul><li>V = Volumen del recipiente (m 3 ) </li></ul><ul><li>t = Tiempo de llenado (s) </li></ul>
  6. 6. 2.2. Aforo gravimétrico <ul><li>El volumen de agua colectado en un determinado tiempo se pesa y el peso (W) del agua se transforma a volumen, dividiendo entre el peso específico ( ω ). </li></ul><ul><li>El recipiente utilizado es destarado. </li></ul><ul><li>La expresión matemática es: </li></ul><ul><li>ω = Peso del agua (W) / Volumen ocupado (V) </li></ul><ul><ul><ul><li>Donde: </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>W = Peso específico del agua (Kg. / m 3 ) </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>ω = Peso del agua (Kg.) </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>V = Volumen ocupado (m 3 ) </li></ul></ul></ul><ul><li>También: </li></ul><ul><li>Q = (Peso del agua mas recipiente – Tara del recipiente) </li></ul><ul><li>Peso específico por el tiempo de llenado. </li></ul>
  7. 7. 2.3. Aforo químico <ul><li>Se añade de forma continua y constante una concentración conocida de una sustancia química o radioactiva, a la corriente de agua, cuyo caudal o descarga quiere conocerse (Q). </li></ul><ul><li>La expresión matemática es: </li></ul><ul><li>Q = q (C 1 – C) </li></ul><ul><li>C – C 2 </li></ul><ul><li>Donde: </li></ul><ul><ul><ul><li>Q = Caudal (m 3 / s) </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Q = Caudal del trazador aplicado (m 3 /s) </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>C 1 = Concentración del trazador en la solución </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>C 2 = Concentración del trazador antes de la aplicación </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>C = Concentración del trazador después de la aplicación </li></ul></ul></ul>
  8. 8. 2.4. Medidores de Hélice <ul><li>Se emplea para el aforo en tuberías </li></ul><ul><li>Tienen una hélice de caucho, plástico o metal </li></ul><ul><li>La hélice hace girar una flecha que comunica el movimiento a la caja de medición, que registra el volumen acumulado. </li></ul><ul><li>Tipos: </li></ul><ul><ul><li>Medidores tipo tubo: Son instalados en la fábrica y viene calibrados </li></ul></ul><ul><ul><li>Medidores tipo silla: Son instalados por el usuario en su propia tubería </li></ul></ul>
  9. 9. 2.5. Aforo por medición del cambio en el nivel de agua de un recipiente <ul><li>El gasto que entra o sale de un depósito, puede realizarse midiendo la variación en el nivel de agua en un periodo de tiempo determinado. </li></ul><ul><li>Para calcular el tiempo que tarda en vaciarse un tanque, cuando está provisto de un orificio practicado en pared delgada, se emplea la siguiente expresión: </li></ul><ul><li>t = (2A / a.C. √ 2gh) ( √ h – √ h1) </li></ul><ul><li>Donde: </li></ul><ul><ul><li>t = Tiempo de vaciado (s) </li></ul></ul><ul><ul><li>A = Área del recipiente (m 2 ) </li></ul></ul><ul><ul><li>a = Área del orificio (m 2 ) </li></ul></ul><ul><ul><li>h = Altura inicial (m) </li></ul></ul><ul><ul><li>h1 = Altura final (m) </li></ul></ul>
  10. 10. 3. METODOS AREA - VELOCIDAD <ul><li>Método del flotador </li></ul><ul><li>Método del molinete hidrométrico o correntómetro </li></ul><ul><li>Aforo de la descarga libre en tuberías por el método de la trayectoria </li></ul><ul><li>Método del Tubo de Pitot </li></ul>
  11. 11. 3.1. Método del Flotador <ul><li>Al igual que los molinetes, Tubo de Pitot, el Método de la trayectoria y trazadores, se utiliza para medir la velocidad del agua y no el gasto o caudal directamente. </li></ul><ul><li>Durante la medición, se registra el tiempo que tarda un flotador en recorrer una distancia conocida. </li></ul><ul><li>Se determina la sección de la corriente a determinar su caudal. </li></ul>
  12. 12. 3.1. Método del Flotador <ul><li>Se emplea la siguiente expresión: </li></ul><ul><li>Q = A x v </li></ul><ul><li>Donde: </li></ul><ul><li>Q = Caudal o gasto (m 3 /s) </li></ul><ul><li>A = Área de la sección (m 2 ) </li></ul><ul><li>V = Velocidad de la corriente (s) </li></ul><ul><li>La velocidad media es igual a la velocidad encontrada, multiplicada por un factor que depende de la rugosidad de las paredes de la corriente. </li></ul>
  13. 13. 3.2. Método del Correntómetro <ul><li>Llamado también Método del molinete hidráulico. </li></ul><ul><li>Está constituido por una rueda con aspas que gira al ser sumergido en una corriente de agua. </li></ul><ul><li>Pueden ser de dos tipos: </li></ul><ul><ul><ul><li>Molinete de cazoletas </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Molinete de hélice </li></ul></ul></ul><ul><li>Para medir la velocidad de una corriente, el molinete se instala por abajo del espejo de agua a 0.6 del tirante, medido desde la superficie. </li></ul><ul><li>Las revoluciones se cuentan en un determinado intervalo de tiempo. </li></ul>
  14. 14. 3.3. Aforo de la descarga libre en tuberías por el Método de la Trayectoria <ul><li>La descarga de una tubería horizontal o inclinada, llena o parcialmente llena, puede ser calculada por el Método de la trayectoria, que se basa en el principio físico de la caída libre de los cuerpos. </li></ul><ul><li>Para chorros de tuberías horizontales: </li></ul><ul><ul><ul><li>Cuando el tubo está trabajando completamente lleno. </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Cuando el tubo está trabajando parcialmente lleno </li></ul></ul></ul><ul><li>Para chorros que salen verticalmente, se mide la altura del chorro y el diámetro interno de la tubería. </li></ul><ul><li>La determinación práctica del caudal se calcula empleando tablas. </li></ul>
  15. 15. 3.4. Método del Tubo de Pitot <ul><li>El tubo Pitot, es un pequeño tubo acodado en forma de “L”, con los extremos abiertos y se usa para medir la velocidad del agua en tubos. </li></ul><ul><li>Se coloca un tubo con el extremo acodado en dirección aguas arriba, mientras otro se proyecta aguas abajo. </li></ul><ul><li>La diferencia de alturas en ambos tubos Pitot, es igual a dos veces la carga de velocidad, es decir: </li></ul><ul><li>h = h 1 - h 2 = v 2 </li></ul><ul><li>g </li></ul><ul><li>Donde la velocidad del flujo es: </li></ul><ul><li>v = C √ 2gh </li></ul>
  16. 16. 4. METODOS QUE UTILIZAN CONTRACCIONES <ul><li>Medidores Venturi </li></ul><ul><li>Flujo a través de orificios </li></ul><ul><li>Descarga de vertederos </li></ul><ul><li>Aforador Parshall </li></ul><ul><li>Aforador “sin cuello” </li></ul><ul><li>Sifones </li></ul>
  17. 17. 4.1. Medidores Venturi <ul><li>El principio del medidor se basa en el Teorema de Bernoulli </li></ul><ul><li>El Venturi se compone de tres partes: </li></ul><ul><ul><li>Cono de entrada </li></ul></ul><ul><ul><li>Garganta </li></ul></ul><ul><ul><li>Cono de salida </li></ul></ul><ul><li>La descarga Q del medidor, está dada por: </li></ul><ul><li>Q = A1.v1 = CA1 √ 2gh (S -1) </li></ul><ul><li>(D1 / D2) – 1 </li></ul><ul><li>O también: </li></ul><ul><li>Q = K √ h </li></ul><ul><li>K = C.A2. √ 2g (S- 1) </li></ul><ul><li>1 – (D2/ D1) </li></ul><ul><li>Donde: </li></ul><ul><li>C = Varia de 0.96 a 0.98, para corregir la fricción </li></ul><ul><li>A2 = Área transversal de la sección contraída con D2 </li></ul><ul><li>D1 y D2 = Diámetros de tuberías a la entrada y sección contraída </li></ul><ul><li>S = Peso específico relativo del líquido manométrico. </li></ul>
  18. 18. 4.2.Flujo a través de Orificios <ul><li>Circulación en los orificios practicados en pared delgada (Orificios biselados) </li></ul><ul><li>Q = 0.61 A √ 2gh </li></ul><ul><li>Circulación del agua a través de orificios practicados en pared gruesa </li></ul><ul><li>Q = 0.97 A √ 2gh </li></ul><ul><li>salida del orificio conectado a un tubo corto </li></ul><ul><li>Q = 0.82 A √ 2gh </li></ul><ul><li>Donde: </li></ul><ul><li>Q = Caudal (m 3 /s) </li></ul><ul><li>A = Área del orificio (m 2 ) </li></ul><ul><li>h = Altura al centro del orificio (m) </li></ul><ul><li>g = Aceleración de la gravedad (9.80 m/s 2 ) </li></ul>
  19. 19. 4.3. Descarga en Vertederos <ul><li>Es una escotadura de forma regular a través de la cual el agua puede fluir. </li></ul><ul><li>Se emplean placas de metal, madera, plástico o fibra de vidrio. </li></ul><ul><li>El borde sobre el cual se vierte el agua se denomina cresta del vertedero. </li></ul><ul><li>La lámina de agua que fluye por encima de la cresta se llama manto. </li></ul><ul><li>La altura que produce el derrame es la carga. </li></ul><ul><li>Clasificación: </li></ul><ul><ul><ul><li>Vertedero Rectangular (Sin contracciones y con contracciones) </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Vertedero Trapecial </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Vertedero Triangular </li></ul></ul></ul>
  20. 20. 4.3.1. Vertedero Rectangular <ul><li>Vertedero rectangular con contracciones: </li></ul><ul><li>Cuando la cresta y los lados de la escotadura, están suficientemente alejados del fondo, para permitir la llegada libre del agua en el plano del vertedero; la corriente sale de la escotadura contraída sobre estos tres lados. </li></ul><ul><li>Vertedero rectangular sin contracciones: </li></ul><ul><li>Cuando la longitud de la cresta se extiende hasta que la escotadura coincida con las paredes laterales de la corriente, las contracciones de los lados laterales o extremos se suprimen. </li></ul>
  21. 21. Fórmula para calcular Q, propuesto por Francis <ul><li>Q = 1.84(L-0.1nh) h3/2 </li></ul><ul><li>Si n=0 Q = 1.84Lh3/2 </li></ul><ul><li>Donde: </li></ul><ul><li>Q = Descarga (m 3 /s) </li></ul><ul><li>L = Longitud de la cresta (m) </li></ul><ul><li>h = Carga del vertedero (m) </li></ul><ul><li>n = Número de contracciones, que pueden tener valores de 0,1 o 2 </li></ul>
  22. 22. 4.3.2. Vertedero trapecial o trapezoidal <ul><li>Fórmula para calcular la descarga Q propuesta por Cipolleti: </li></ul><ul><li>Q = 1.859 L. h3/2 </li></ul><ul><li>Donde: </li></ul><ul><li>Q = Descarga o caudal (m 3 /s) </li></ul><ul><li>L = Longitud de cresta (m) </li></ul><ul><li>h = Carga del vertedero (m) </li></ul>
  23. 23. 4.3.3. Vertedero triangular <ul><li>Formula para calcular la descarga Q: </li></ul><ul><li>Cuando la escotadura es un ángulo recto: </li></ul><ul><li>- Q = 1.40 h 5/2 </li></ul><ul><li>Cuando la escotadura es de 60 grados </li></ul><ul><li>- Q = 0.775 h 2.47 </li></ul><ul><li>Donde: </li></ul><ul><li>Q = Descarga o caudal (m3/s) </li></ul><ul><li>h = Carga sobre el vertedero (m) </li></ul>
  24. 24. 4.4. Aforador Parshall <ul><li>Es un aparato medidor de gasto, que se basa en la pérdida de altura del nivel de agua que se produce por el paso forzado de agua a través de él </li></ul><ul><li>Se compone de tres partes básicas: la entrada, la garganta y la salida. </li></ul><ul><li>La entrada está formada por dos muros convergentes de inclinación 5:1 </li></ul><ul><li>La garganta constituida por dos paredes verticales y paralelas entre si </li></ul><ul><li>La salida, formada por dos paredes divergentes con una inclinación 6:1 </li></ul>
  25. 25. 4.4. Aforador Parshall <ul><li>El piso es horizontal en toda la entrada, descendiendo en la garganta y elevándose en la salida. </li></ul><ul><li>Los medidores se designan por el ancho de la garganta, por ejemplo, medidor de 4 a un Parshall de 4 pies de garganta. </li></ul><ul><li>Además los Parshall, cuentan con una mira graduada colocada a 2 / 3 del muro de entrada, contados a partir de la garganta. </li></ul><ul><li>También puede dotarse a los medidores de pozas de observación, para colocar limnígrafos </li></ul>
  26. 26. 4.5. Medidores de Agua “Sin Cuello” <ul><li>El aforador tiene fondo plano y horizontal </li></ul><ul><li>Sus paredes rectas y verticales, convergen formando un tramo de ingreso en 1 / 3 de su longitud y luego divergen formando un tramo de salida en los 2 / 3 finales. </li></ul><ul><li>La unión de ambos segmentos de ingreso y salida, forman la garganta, la cual al no tener desarrollo longitudinal, le da al aforador la característica de medidor “si cuello”. </li></ul><ul><li>Para medir los caudales, se toman las alturas en el segmento de ingreso y salida, y con la diferencia se ingresa a nomogramas. </li></ul>
  27. 27. 4.6. Sifones <ul><li>Son tubos de aluminio o de plástico construidos en forma de curva, para que se coloquen sobre los bordes de las acequias o de las regaderas. </li></ul><ul><li>Se presentan dos casos: </li></ul><ul><ul><li>Sifones de descarga libre </li></ul></ul><ul><ul><li>Sifones ahogados </li></ul></ul>
  28. 28. 4.6. Sifones <ul><li>Para calcular el gasto, se determina el diámetro del sifón y la carga ”h”, luego se recurre a tablas o se emplea la siguiente expresión matemática: </li></ul><ul><li>Q = C √ 2gh. (3.14 d 2 / 4 ) </li></ul><ul><li>1000 </li></ul><ul><li>Donde: </li></ul><ul><li>Q = Descarga (l/s) </li></ul><ul><li>C = Coeficiente de descarga (0.69 para PVC) </li></ul><ul><li>g = aceleración de la gravedad (980 cm/s 2 ) </li></ul><ul><li>h = Diferencia de altura entre el nivel de agua en la acequia y la boca de salida del sifón. </li></ul>

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