INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO “AFORO EN CANALES” TUBERIAS Y CANALES TERCER PARCIAL PRESENTA: N O M B R E GARCIA ROBLERO YONATAN GRUPO: 5CM9 PROFESORA ALVARADO ADEATH LILLY STEPHANIE CIUDAD DE MÉXICO FECHA: 4 de julio de 2023 INDICE “AFORO EN CANALES” ................................................................. 1 1 INTRODUCCIÓN ........................................................................ 3 2 OBJETIVO: .................................................................................. 3 3 EQUIPO UTILIZADO: ............................................................................... 3 4 MARCO TEÒRICO..................................................................................... 4 5 DESARROLLO ........................................................................................... 5 6 CONCLUSIONES ....................................................................................... 9 7 BIBLIOGRAFÍA ......................................................................................... 9 1 INTRODUCCIÓN Existen diversas opciones para medir el caudal en canales abiertos, cuya selección depende de la magnitud del flujo, tamaño del canal o curso de agua, rugosidad del lecho, nivel de turbulencia, recursos disponibles, capacidad técnica de los operadores, requerimientos de datos de los usuarios como frecuencia de medición, precisión y exactitud demandada. En esta práctica vamos a medir el caudal de un canal por diferentes métodos con diferentes materiales que nos van a ayudar a obtener información del canal. El procedimiento de aforo de canales puede involucrar el uso de instrumentos y equipos especializados, como cronómetros, flotadores y estaciones de medición automatizadas 2 OBJETIVO: Medir el caudal en canales a través de diferentes métodos que involucran instrumentos y equipos especializados. 3 EQUIPO UTILIZADO: • Canal de pendiente variable • Tirante de 31.8 cm • Ancho de plantilla= 30cm • Molinete pigmeo • Flotadores de unicel, madera y plástico • Valeport, equipo electromagnético de corrientes • Flexómetro • Regla de metal 4 MARCO TEÒRICO El aforo de canales se refiere al proceso de medir y determinar el caudal de agua que fluye a través de un canal. El caudal es la cantidad de agua que pasa por una sección transversal del canal en un período de tiempo determinado, y es una medida clave para comprender y gestionar los recursos hídricos en diferentes aplicaciones, como la irrigación, el suministro de agua potable o la gestión de aguas residuales. Características clave del aforo de canales: 1-Medición del caudal: El principal objetivo del aforo de canales es determinar con precisión el caudal de agua que fluye a través del canal en un momento dado. Esto implica la medición de la velocidad y/o la altura del agua en secciones transversales seleccionadas del canal. 2-Variabilidad del flujo: El flujo de agua en un canal puede variar en términos de velocidad, profundidad y distribución a lo largo del canal. Es importante tener en cuenta esta variabilidad al seleccionar las secciones transversales para el aforo y al interpretar los resultados obtenidos. 3-Elección del método de aforo: Existen diferentes métodos y técnicas para llevar a cabo el aforo de canales, como el método del flotador, el método del limnímetro, el método del correntómetro, entre otros. La elección del método depende de las características del canal, la precisión requerida y los recursos disponibles. 4-Condiciones hidráulicas: Las condiciones hidráulicas, como el tipo de flujo (laminar o turbulento), la pendiente del canal y la rugosidad de las paredes del canal, influyen en la precisión de las mediciones y en la selección del método de aforo más adecuado. 5-Incertidumbre y precisión: Las mediciones realizadas durante el aforo de canales siempre están sujetas a cierto grado de incertidumbre. Es importante considerar y cuantificar esta incertidumbre para obtener resultados precisos y confiables. El uso de instrumentos de medición calibrados y seguir los procedimientos adecuados contribuye a reducir la incertidumbre. 6-Planificación y seguridad: Realizar un aforo de canales requiere una planificación cuidadosa, que incluye la selección de las secciones de medición, el acceso seguro al canal y la consideración de posibles condiciones peligrosas, como corrientes fuertes o presencia de estructuras peligrosas. 7-Registro de datos y documentación: Es importante registrar y documentar adecuadamente los datos obtenidos durante el aforo de canales, incluyendo información sobre las condiciones ambientales, el método utilizado, las mediciones realizadas y cualquier otro detalle relevante 5 DESARROLLO Método del molinete Como se mencionó en el punto anterior, la obtención del caudal mediante el método del flotador entrega una estimación grosera del mismo, principalmente debido al problema que implica medir la velocidad media (Vm) en los canales o cauces, si la velocidad (V) varía en los diferentes puntos al interior de una masa de agua Es el caso de los molinetes hidráulicos, que son aparatos que miden la velocidad en un punto dado de la sección del canal. La velocidad medida por el molinete tiene directa relación con el número de vueltas por segundo que realiza la hélice o cazoleta, del molinete horizontal o vertical, respectivamente. Cada molinete tiene asociada una curva de calibración que permite relacionar la velocidad con respecto al número de vueltas por segundo de la hélice o cazoleta. Esta curva de calibración es única para cada aparato y cada hélice o cazoleta. Para determinar la velocidad en el punto donde se toma la medida, se debe conocer la curva de calibración. La relación que permite calcular la velocidad a partir del número de vueltas por segundo de la hélice o cazoleta tiene una forma como la señalada a continuación y es entregada por el proveedor del molinete. Consideraciones para la medición con molinete hidráulico • • • • El molinete debe quedar completamente sumergido de forma de no incorporar distorsiones en la medida realizada. El molinete debe colocarse de forma perpendicular a la sección de aforo, paralelo al escurrimiento de forma tal que mida la velocidad en el punto. Se recomienda tomar 3 medidas o repeticiones en cada punto de medición de velocidad en la vertical y obtener un promedio de ellas. Se recomienda medir la velocidad en cada punto durante al menos 60 segundos, notándose posteriormente el número de vueltas o la velocidad obtenida de forma directa (dependiendo del tipo de molinete). TIEMPO T=90 Seg ENSAYO NUMERO DE GOLPES 1 70 2 86 3 88 El método del Flotador se utiliza en canales y acequias y entrega aproximación de los caudales en forma práctica y sencilla, sin requerir la construcción de estructuras especiales. Su costo es bajo y en condiciones de flujo adecuadas entrega resultados aceptables, no así en corrientes turbulentas. Procedimiento: • Se elige un tramo del cauce recto, de sección uniforme y libre de obstáculos. • Sobre él se marcan dos puntos separados 3 por metros. • En los puntos elegidos colocar, transversalmente una cuerda o varilla que • sirva de referencia para medir el tiempo que un flotador demora en recorrer esa distancia • Colocar el flotador sobre la superficie del agua, en el eje del cauce, algunos metros aguas arriba de la primera referencia. Puede ser una pelota de tenis de mesa o un corcho. • Iniciar el conteo del tiempo cuando el flotador pase por la primera referencia. • Detener el conteo del tiempo cuando el flotador pase por la segunda referencia. MATERAL ENSAYO LONG (M) VEL. SUP (M/S) MADERA 1 2 3 4 5 3 3 3 3 3 0.29 0.29 0.3 0.31 0.3 VEL. MED AREA (M/S) (M^2) 0.2755 0.2755 0.285 0.2945 0.285 Q PARCIAL 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 Q PROMEDIO 0.24795 0.25479 0.24795 0.2565 0.26505 0.2565 UNICEL 1 2 3 4 5 3 3 3 3 3 0.31 0.31 0.32 0.31 0.31 0.2945 0.2945 0.304 0.2945 0.2945 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.26505 0.26505 0.2736 0.26505 0.26505 0.26676 PLASTICO 1 2 3 4 3 3 3 3 0.31 0.31 0.31 0.33 0.2945 0.2945 0.2945 0.3135 0.9 0.9 0.9 0.9 0.26505 0.26505 0.26505 0.28215 0.26847 5 3 0.31 0.2945 0.9 0.26505 Método del equipo electromagnético El siguiente método fue con el equipo electromagnético, en cual consta de bajar el suich y dejar pasar 3 minutos para que nos de la velocidad tanto en x como en y y pero debemos levantar el suich para fijar una velocidad en x, y sacamos la velocidad uno. Este método se repitió 4 veces con intervalos de 3 minutos para levantar el suich y sacar 4 velocidades más. VELOCIDAD X (M/S) VELOCIDAD Y (M/S) VELOCIDAD (M/S) 1 0.103 -0.091 0.137440896 2 0.091 -0.081 0.121827747 3 0.137 -0.077 0.157155973 4 0.118 -0.081 0.143125819 6 CONCLUSIONES En esta práctica pudimos ver las maneras de obtener el caudal de un canal a través de diferentes métodos, los cuales nos dieron características para que nosotros con conocimientos previos pudimos analizar y recatar información que nos es de ayuda como la velocidad, el tiempo, la longitud. Estas características nos podrán ayudar en el diseño y planeación de sistemas hidráulicos. 7 BIBLIOGRAFÍA • "Open Channel Hydraulics" (5th Edition) de Ven Te Chow, David R. Maidment y Larry W. Mays. • Hydraulics of Open Channel Flow: An Introduction" de Hubert Chanson. • "Measurement and Instrumentation in Engineering: Principles and Basic Laboratory Experiments" de Francis S. Tse, Ivan E. Morse y Rafael C. Gonzalez.
