Aforos Caudales

Aforo de Caudal

AFORO DE CAUDALES EN CORRIENTES Y AFLUENTES

Introducción

No aplica.

Definiciones especiales

Caudal: flujo de agua por unidad de tiempo.

Efluente: salida de un sistema de tratamiento.

Responsables de ejecución y supervisión.

El Oficial de Calidad es responsable por la adecuada implementación de este procedimiento.

El personal que realiza el muestreo es el responsable por la observancia del presente documento.

Recursos

Documentos

FF-LAB-CVS 53 Aforo de ríos, caños, quebradas y arroyos.

FF-LAB-CVS 54 Aforo volumétrico de caudal.

FF-LAB-CVS 67 Aforo área – Velocidad de caudal.

Equipos

Cronómetro.

Cinta métrica, con graduaciones en centímetros y pulgadas.

Regla de perfil cuadrado, graduada en centímetros, para medición de altura libre y las coordenadas X, Y

Correntómetro o molinete, con todos sus accesorios y con hélice liviana #3.

Materiales

Balde o caneca plástica de 10 a 100 L de capacidad, con graduaciones de 1 L , para aforo volumétrico.

Probeta plástica, de 100 a 1000 mL de capacidad, para aforo volumétrico de caudales bajos.

Esferas plásticas huecas (pimpones), para aforo por área-velocidad.

Limitaciones e interferencias

En la determinación de caudales debe adoptarse la forma más práctica de aforar dependiendo del tipo de descarga que se tenga; si se hace necesario adecuar el sitio de muestreo, se deben dar las instrucciones para la implementación de la adecuación. Los factores que se han de tener en cuenta en el momento de seleccionar un sistema de aforo son los siguientes:

•Tipo de conducto y accesibilidad.

•El intervalo de medida debe cubrir, con la mejor precisión posible, los caudales máximo y mínimo previstos teóricamente. Si el punto de medida recoge aguas pluviales e interesa determinar su caudal, habrá que tener en cuenta la lluvia máxima registrada caída en la zona.

•Debido a que los vertimientos de aguas residuales se hacen por gravedad, el método seleccionado deberá producir la mínima pérdida posible de carga.

•Distancia mínima a la que se encuentran todos aquellos servicios generales precisos para el funcionamiento de todos los aparatos de medida (aire a presión, corriente eléctrica, etc.).

•Máxima sencillez de manejo y lectura.

•Características del agua r esidual a medir, y su influencia en el equipo (corrosión, abrasión, ataque químico, taponamiento, etc.).

•Como norma general, todas las partes en contacto con el líquido deben estar totalmente protegidas, y en aquellos casos en que se puedan desprender g ases o vapores, los equipos y el personal se separan de su acción lo más lejos que sea posible, o bien se dotan con la protección adecuada.

Procedimiento

Aforo volumétrico

La medición del caudal se realiza de forma manual utilizando un cronómetro y un recipiente aforado, generalmente un balde. El procedimiento a seguir es tomar un volumen de muestra cualquiera (V) y medir el tiempo transcurrido (t) desde que se introduce a la descarga hasta que se retira de ella; la relación de estos dos valores permite conocer el caudal (Q) en ese instante de tiempo. Se debe tener un especial cuidado en el momento de la toma de muestra y la medición del tiempo, ya que es un proceso simultáneo donde el tiempo comienza a tomarse en el preciso instante que el recipiente se introduce a la descarga y se detiene en el momento en que se retira de ella. Se deben realizar varias mediciones y calcular el promedio.

El caudal se calcula como: Q = V / t

Siendo: Q = caudal, en L/s; V = volumen, en L; t = tiempo, en segundos.

Este método tiene la ventaja de ser el más sencillo y confiable, siempre y cuando el lugar donde se realice el aforo garantice que al recipiente llegue todo el volumen de agua que sale por la descarga. Entre sus desventajas se cuenta que la mayoría de veces es necesario adecuar el sitio de aforo para evitar pérdida de muestra en el momento de aforar; también se deben evitar represamientos que permitan la acumulación de sólidos y grasas.

2. Aforo en canales abiertos

Vertedero

El vertedero es un canal en el cual se coloca una estructura de rebose que puede adoptar distintas formas; el líquido represado alcanzará distintas alturas en función del caudal, relacionadas por ecuaciones dependientes del tipo de vertedero, que puede ser rectangular, triangular o trapezoidal. Las ventajas de este tipo de vertederos radican en su fácil construcción, bajo costo y buen rango de precisión en líquidos que no contengan sólidos.

Vertedero rectangular

Es el más utilizado y puede ser de dos tipos:

Con contracción: Tiene una abertura rectangular más pequeña que el ancho del canal, la cual produce con el caudal un chorro angosto y más acelerado que el flujo del canal. El flujo se calcula con la fórmula de Francis:

Q = 1.83 ´ L ´ H 1.5

Donde: Q= caudal en m 3 /s; L= longitud de la cresta, en m; H= cabeza, en m.

Sin contracción: Tienen el ancho de la cresta igual al ancho del canal, por lo tanto los lados del canal actúan como los lados del vertedero. La ecuación para el cálculo del caudal es la siguiente:

Q = 3.3 ´ L ´ H 1.5

Donde: Q = caudal, en pies cúbicos/s; L = longitud de la cresta, en pies; H = cabeza, en pies.

Vertedero triangular

Consiste en una ranura angular cortada en el centro del vertedero de tal forma que el ápice de la ranura esté a la misma distancia del fondo del canal como los lados del ángulo a la pared del canal. Los ángulos más utilizados son de 90° y 60°. Son los mejores para medir caudales menores de 28 L/s. El cálculo del caudal es:

Para 90°: Q = 1.4 ´ H (2.5)

Para 60°: Q = 0.775 ´ H (2.47)

Donde: Q = caudal, en m 3 /s; H = altura, en m.

Vertedero trapezoidal

También llamado vertedero Cipolleti, se caracteriza por su forma trapezoidal siendo las proyecciones de sus paredes 1horizontal y 4 vertical. El cálculo del caudal se hace aplicando la expresión:

Q = 1.859 ´ L ´ H 1.5

Donde: Q = caudal, en m 3 /seg; H = Altura, en m; L = Longitud de la cresta, en m.

Método de área–velocidad

Este método es utilizado para hallar el caudal en corrientes superficiales y canales abiertos. Para ello es necesario definir el área de la sección (A) y la velocidad promedio (V). El caudal se calcula como:

Q = A ´ V

En la práctica, el área transversal total de la corriente o canal se divide en pequeñas áreas seccionales y en cada

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