dddd

1. CAPITULO 1
ASPECTOS GENERALES
a l
ri
1.1 INTRODUCCION
La cordillera del Tunari es la principal fuente de agua para casi todo el Valle Central de Cochabamba, y en
esta se vinieron desarrollando varios sistemas de riego desde la época de la colonia.
r T
Los sistemas de riego campesino de nuestra región utilizan con frecuencia varias fuentes de agua (ríos,
lagunas, pozos) y/o tipos de agua (mit’a, aguas comunes, riadas, etc.) para regar sus tierras. Estas fuentes dan
e
lugar a complejos sistemas de riego, originando la sobreposición de aguas cuya distribución no es fácil de
comprender. En la zona de El Paso, existen 9 lagunas que funcionan agrupadas en seis sistemas relativamente
ivm.tw
independientes utilizando una sola infraestructura de riego con sus propias derechos de agua y normas de
operación.
r
Hoy en día la distribución del agua en los canales de riego del valle central es una tarea dirigida por los Jueces
de agua quienes a simple vista (apreciación o tanteo) de la profundidad de agua, realizan la repartición sin
Dn.co
conocer de forma precisa de medir la cantidad de agua que pasa por los puntos de distribución.
La infraestructura de riego de nuestra región, por lo general no posee medidores de caudal, que puedan servir
F.zeo
a los usuarios en el control y la distribución clara y equitativa del agua.
Dww
Un aforador o medidor de caudal puede resolver la incertidumbre de saber cuanta agua ingresa a un canal
determinado. Existe una gran variedad de aforadores capaces de medir caudales con buena precisión, de bajo
costo, de uso simple y construcción sencilla. Encontrar el aforador más hábil y versátil que responda a las
P
exigencias y necesidades de los usuarios es la tarea más importante trazada en la presente investigación.
w
1.2
o n
ANTECEDENTES
Como el tema de la presente investigación lo menciona, la zona de estudio es El Paso y sus sistemas de riego
que actualmente existen.
Z e
A continuación se describen las características físicas, las fuentes de agua y los sistemas de riego
correspondientes a la zona mencionada.
1.2.1 Descr ipción del ár ea de estudio
La descripción del área de estudio comprende los siguientes puntos: Ubicación, características geográficas y
su sistema de riego actual.
-1-

2. 1.2.1.1 Ubicación del ár ea de estudio
El paso se ubica en el sector Nor Oeste (N-O) del valle central, enmarcada dentro de la provincia Quillacollo
(Cantón El Paso), del Departamento de Cochabamba. El área de estudio limita al Norte con la cordillera del
Tunari (cota 2900 msnm), al Oeste con la zona de Bella Vista, al Sur con la carretera Cochabamba –
Quillacollo y Colcapirhua y al Este con la 3ra sección Tiquipaya, así como lo muestra la Figura N°1.1.
l
La zona en estudio se encuentra dentro del área de influencia del proyecto Misicuni, y además corresponde al
área de protección de recursos hídricos subterráneos.
1.2.1.2 Car acter ísticas geogr áficas
ri a
La zona geográficamente se halla situada entre las coordenadas 17° 18’ a 17° 22’ de latitud Sur y 66° 14’ a
bruta aproximada de 900 ha.
1.2.2 Sistema de r iego actual
r T
66° 18’ de longitud Oeste. Su altitud varía entre 2560 msnm y 2900 msnm. El área cubre una superficie
e
ivm.tw
Las comunidades de El Paso, tienen acceso a diferentes fuentes de agua entre las cuales se pueden mencionar:
el caudal básico de río, las aguas subterráneas y las aguas de embalse.
r
El uso de agua ha originado un complejo sistema de riego tradicional en el cual coexisten diversos sistemas
sobrepuestos que obtienen agua de diferentes fuentes que riegan a su vez zonas o áreas diferentes.
a) Sistema de Aguas del Río Dn.co
Se han identificado dos grandes sistemas de acuerdo a las fuentes de agua:
b) Sistema de Lagunas
F.zeo
P Dww
1.2.2.1 Sistema de aguas del r ío
Este sistema utiliza el agua superficial, producto de las precipitaciones pluviales o de vertientes existentes en
la parte alta de las cuencas, las cuales corren por el lecho de los ríos de la zona en estudio.
w
n
Para hacer un análisis de las aguas del río se pueden tomar en cuenta los siguientes factores de diferenciación:
o
a) los períodos pluviométricos anuales,
b) los tipos de agua,
Z e c)
d)
las cuencas o corrientes principales, y
los sistemas o zonas de riego.
-2-

3. a l
T ri
e r
r ivm.tw
Dn.co
F.zeo
P Dww
w
o n
Z e
-3-

4. 1.2.2.1.1 Per íodos pluviométr icos anuales
En las aguas del río pueden diferenciarse claramente dos períodos: la época lluviosa y la de estiaje.
a) el período lluvioso se caracteriza por la ocurrencia de avenidas y de grandes caudales producto
de la intensidad pluvial. Normalmente ocurre entre los meses de Diciembre a Marzo.
b) el período de estiaje en el cual ocurre el caudal básico del río producto normalmente de
l
vertientes y rebalses de lagunas en la cordillera. En esta época se van implementando sistemas
a
de control de agua basados en los derechos de agua adquiridos a lo largo de la historia y en el
ri
que se distingue a su vez, dos períodos:
• Período de transición, entre los meses de Marzo o Abril a fines de Julio, en el cual los
derechos de agua, de los sistemas que usan aguas del río, son relativamente recientes.
•
r T
Período de control estricto en el uso de agua, de principios de Agosto a fines de Noviembre,
en el que rigen derechos de agua adquiridos en la época colonial y manejados actualmente
por usos y costumbres.
1.2.2.1.2 Tipos de Agua
e
r ivm.tw
En lo referente a los tipos de agua, la dinámica histórica de la región y de los derechos de agua han dado
origen a los siguientes tipos de agua: Aguas comunes (Mit’as comunes), Machu Mit’a, Aguas del Pueblo
(Pueblo Yacu) y Machu Yacu.
a)
Dn.co
Durante el período de estiaje existen dos tipos especiales de aguas, denominados chorreras y aguas de robo.
Las chorreras son aguas que escurren o filtran de las bocatomas ubicadas aguas arriba. Estas
F.zeo
chorreras son a su vez captadas río abajo por otras bocatomas.
b) Las aguas de robo, son aprovechadas por comunidades ubicadas en la parte inicial de los
Dww
canales.
1.2.2.1.3 Cuencas y Sistemas
P
Por otra parte, la zona en estudio es influenciada por tres cuencas y sus cauces principales, los cuales son: el
río Chocaya, el río Okhosuro y el río Molle Molle. En estos ríos podemos encontrar diferentes sistemas de
w
n
riego con sus propios tipos de agua.
o
El río Chocaya, actualmente se alimenta con las aguas superficiales y vertientes provenientes de la cordillera
que fluyen por su cauce natural. Dentro del área de influencia del río Chocaya se encuentran cuatro sistemas
e
que permiten el aprovechamiento de las aguas del río, los cuales son:
• El sistema El Paso – Bella Vista,
Z
• El sistema Chocaya,
• El sistema Pucara, y
• El sistema Puca Puca,
Estos sistemas captan la aguas en diferentes puntos (bocatomas) a lo largo del río y forman en su conjunto un
complejo sistema de distribución de aguas. Los ríos Okhosuro y Molle Molle sirven con sus aguas a dos
sistemas simples:
• El sistema Okhosuro,
• El sistema Molle Molle.
-4-

5. Un detalle de los, sistemas de riego, comunidades beneficiadas y tipos de agua clasificadas por zonas se
presentan en el Cuadro 1.1.
Cuadr o 1.1 Comunidades beneficiadas con Aguas del Río.
Sistemas Comunidades Beneficiadas Tipos de agua
Mosoj Rancho
Zona El Paso
AP, AC.
a l
ri
Aransaya MM, AP, AC.
Urinsaya MM, AP, AC.
Khorapata MM, AC.
Pandoja MM, AC.
T
Llauquinquiri MM, AC.
El Paso - Bella Vista Callajchullpa MM, AC.
r
Totorcahua MM, AC.
Zona Bella Vista
e
Bella Vista MM, PY, MC, my.
Marquina MM, PY, MC.
ivm.tw
Sanja Pampa MM, PY, MC.
Paucarpata MM, MC.
r
Illitaco MM, MC.
Pucara Pucara MM, AC.
Dn.co
Puca - Puca Puca Puca MM, AC.
Chocaya Chocaya MM, AC.
Okhosuro Okhosuro MM, AC.
F.z
Molle Molle Molle Molle MM, AC.
eo
Fuente: Vargas 1995
Dww
Refer encias: MM = Machu Mit'a AC = Aguas Comunes
AP = Aguas del Pueblo MC = Mit'as Comunes
PY = Pueblo Yacu my = Machu yacu
1.2.3 Infr aestr uctur a de r iego
P w
n
La infraestructura del área de riego presenta una combinación de infraestructura tradicional con
infraestructura moderna recientemente construida por los usuarios en cooperación con INCAS.
o
La mayor parte de la red de canales está conformada por canales rústicos de tierra, excepto algunos canales
e
principales.
Z
Una de las características más llamativas de riego en la zona de El Paso es el carácter de propiedad común de
las obras en la zona de riego. Todos los sistemas que existen y operan en la zona utilizan la misma
infraestructura de canales.
Según Vargas (1995) las características mas importantes de la infraestructura en el sistema de riego
tradicional de El Paso, son:
• La infraestructura está diseñada para cumplir funciones múltiples. (conducción, riego a la
parcela y drenaje de excedentes.)
• La existencia de canales combinados con cursos naturales, (ríos, quebradas, torrenteras,
etc.) durante la conducción de las aguas.
-5-

6. • La rusticidad de las tomas de agua, construidas con piedras y que deben ser reconstruidas
cada año pasada la temporada de lluvias.
• La ausencia de estructuras de aforo, lo que da lugar a la aplicación de técnicas empíricas y
tradicionales de medición de caudales que a pesar de sus limitaciones cumple su objetivo
desde el punto de vista operativo.
Para la mejor comprensión y ubicación de los tramos de canal, la Figura 1.2 muestra las estructuras del
sistema de riego de El paso.
a l
ri
A Río Okhosuro
Río Malpasomayu
T
Galería filtrante Galería filtrante
I M
Río San Miguel
J
B K L
Molle Molle N
r
50
Chocaya
41
40
D Canal A 27
e Río Piusi
ivm.tw
Mosoj Rancho
20
28
r
Río Chocaya
Canal B
Urinsaya
21 29
Dn.co
Aransaya
REFERENCIAS
A Bocatoma Cebolla Huerta 22
B Camara Chillca
D Toma Retama
I Bocatoma Chocaya Canal C 32
F.z
Totorcahua
J Camara Chocaya 30
K Bocatoma Okhosuru
L Camara Okhosuru
eo
23
M Bocatoma Molle Molle
Dww
N Camara Molle Molle
20 Toma Chirimolle 31
21 Toma Valencia
22 Toma Paso
P
23 Toma Pandoja
24 Toma Tupuyan
25 26
25 Toma El Morro
24
26 Toma Baya
Pandoja
27 Toma Molle Molle
w
n
28 Toma Jailla Khorapata
Llauquinquiri
29 Toma Calliyan Río Huayculi
30 Toma 221 Yan
o
31 Toma Ghonto
32 Toma Cruz Cruz Río Llauquinquiri
40 Toma Calli Esquina
41 Toma NN Río Tacata
e
50 Toma Jove Rancho
Fuente: Vargas (1995)
Z
Figur a 1.2 Infr aestr uctur a del ár ea de r iego.
1.2.3.1 Bocatoma Cebolla Huer ta (A)
Es el punto de adquisición de aguas, tanto de aguas del río como de lagunas para los sistemas de El Paso y
Bella Vista. Se encuentra en la zona de Liriuni en la ribera Este del río y su uso data desde antes de la
Reforma Agraria. Al igual que el canal de conducción principal, fue construido por la empresa de
electrificación regional.
-6-

7. 1.2.3.2 Canal de conducción pr incipal A – B
Este canal nace en la Bocatoma Cebolla Huerta (A), se extiende de Norte a Sud – Este y tiene una longitud
aproximada de 1431 m. La central hidroeléctrica de ENDE, alimenta en períodos no establecidos a la
comunidad de Chocaya y a las zonas de riego de El Paso y Bella Vista.
Por otra parte este canal desemboca las aguas a la cámara de distribución Ch’illca (B).
1.2.3.3 Bocatoma Chocaya (I)
a l
ri
Es la bocatoma más antigua de la zona de captación, construida para dotar de agua a los molinos de la zona de
Chocaya. Actualmente, y a diferencia de las otras, funciona durante la época lluviosa y capta aguas para el
sistema de riego Chocaya.
1.2.3.4 Cámar a Ch’illca (B)
r T
La cámara Ch’illca se encuentra en la zona de Chocaya en la ribera Este del río. Este es el punto de división
e
de aguas para las zonas de El Paso y Bella Vista. La estructura actual de los canales de riego es de
ivm.tw
mampostería de piedra con compuertas de metal.
r
1.2.3.5 Toma Retama (D)
La Toma Retama se encuentra en la zona de Mosoj Rancho a corta distancia de la ribera Este del río, es el
Dn.co
punto de división de aguas para los canales A y B – C. Actualmente su estructura es de mampostería de
piedra con compuertas de metal con un buen tiempo de uso.
1.2.3.6 Cámar a Chir imolle (20)
F.zeo
Dww
La cámara Chirimolle también se encuentra en la zona de Mosoj Rancho. Es el punto de división de aguas
para los canales B y C. Su estructura actual es de mampostería de piedra con compuertas de metal.
1.3 J USTIFICACION
P w
o n
Los distintos sistemas de riego que usan aguas de los diferentes reservorios de la cordillera, no solo llevan sus
aguas por el mismo lecho del río, sino también por los mismos canales principales de riego. Este hecho hace
que los sistemas de riego coordinen sobre las fechas de las largadas, con el fin de evitar la sobreposición de
e
aguas. Aún así, existen largadas durante el año en las cuales se sobreponen las aguas provenientes de la
cordillera.
Z
La sobreposición de las aguas se debe a que la infraestructura de conducción y distribución de los sistemas de
riego, es en gran parte la misma para todos los sistemas de riego. Es decir los mismos canales son usados
para transportar las aguas de Machu Mit’a, Aguas Comunes, Aguas del Pueblo, Pueblo Yacu y Machu Yacu.
La presente investigación se ha desarrollado con el objetivo de aportar al conocimiento de los caudales
correspondientes a cada sistema de riego por medio de estructuras adecuadas de aforo, que estén de acuerdo
con las exigencias de los usuarios para una distribución clara y justa de las aguas de riego.
-7-

8. 1.4 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA DE INVESTIGACION
El problema principal es identificado como la falta de conocimiento sobre aforadores aptos a ser instalados en
sistemas similares de riego como El Paso.
Debido al problema citado anteriormente el presente trabajo de investigación plantea un estudio de medición
de agua, mediante aforadores adecuados implantados en los puntos de distribución de agua más importantes
l
de los sistemas de riego de El Paso.
1.5 PREGUNTA CENTRAL
El presente trabajo se desarrollará respondiendo a la siguiente pregunta:
ri a
r
reparto de los sistemas de riego de El Paso y cuales serán sus dimensiones?
T
a) ¿Qué tipo de aforadores serán los más adecuados y aptos para aplicar en los puntos principales de
1.5.1 Subpr eguntas
e
ivm.tw
a) ¿En que lugares deberá implementarse aforadores?
r
b) ¿Qué rango y que proporciones de caudales se tendrán que medir en los puntos de reparto de los
sistemas de riego en El Paso durante todo el año.?
Dn.co
c) ¿Con qué frecuencia será necesario medir el caudal en los puntos preestablecidos de aforo?
F.zeo
d) ¿Cuál será la precisión deseada en las mediciones?
1.6 OBJ ETIVO GENERAL
P Dww
La implementación de estructuras de aforo para sistemas de riego por gravedad, típicos de nuestra región,
deben ser económicas, de fácil construcción, uso y mantenimiento, por lo tanto el objetivo general planteado
para el presente trabajo de investigación es el siguiente:
w
o n
“La compar ación cualitativa de aptitudes entr e difer entes medidor es del caudal (afor ador es), aplicado
en la zona de r iego de El Paso”, desde los punto de vista:
•
e
técnico, (diseño hidráulico)
• económico (bajo costo)
Z •
•
operativo (fácil lectura, operación)
constructivo (mas fáciles de reparar y mantener con materiales del lugar)
Con estos aforadores se logrará una mejor división del agua según corresponda a cada sistema de riego y
además facilitará el control por parte de los usuarios.
1.6.1 Objetivos específicos
Como tareas complementarias se han desarrollado los siguientes objetivos específicos:
-8-

9. a) La identificación de los puntos más importantes en los cuales los caudales serán medidos.
b) Un inventario comparativo de los diferentes tipos de aforadores.
c) La selección de los aforadores aptos en nuestro medio.
d) El diseño de los aforadores seleccionados.
e) La calibración matemática de los aforadores elegidos.
a l
T ri
e r
r ivm.tw
Dn.co
F.zeo
P Dww
w
o n
Z e
-9-

10. CAPITULO 2
METODOLOGIA
a l
ri
2.1 INTRODUCCION
Con el presente trabajo se tratará de determinar los aforadores más hábiles que podrán ser implantados en los
Comparativa entre diferentes aforadores.
r T
sistemas de riego de nuestra región. Este trabajo se puede identificar como una Investigación de Calidad
La metodología a seguir involucra cuatro etapas en general. La primera está dirigida a estudiar la zona de
e
aplicación, donde se incluyen aspectos sociales y económicos. La segunda reúne el inventario de los
diferentes tipos de aforadores. La tercera etapa desarrollará el diseño final del o los aforadores más aptos.
ivm.tw
Finalmente en la cuarta etapa, se elaborará el informe respectivo de esta investigación. El esquema mostrado
en la Figura N° 2.1 muestra a grandes rasgos los pasos descritos anteriormente.
r
2.2 PRIMERA ETAPA: RECONOCIMIENTO DE CAMPO
Dn.co
Se plantea como principales actividades las siguientes:
a)
F.zeo
Revisar información sobre los sistemas de riego en El Paso.
Dww
A través de la búsqueda de información sobre los diferentes proyectos realizados por el PEIRAV
y los dirigentes de los sistemas de riego.
P
b) Definir puntos de aforo con la asociación de riego de El Paso.
Se realizaran entrevistas con el Presidente y Socios de los Sistemas de Riego para identificar y
w
n
definir puntos de aforo.
o
Se tomaron en cuenta la ubicación exacta de los aforadores y las condiciones hidráulicas del
curso de agua, tanto aguas arriba, como abajo de la misma.
Z e Se formularon preguntas relacionadas al actual estado actual del sistema de riego, como las
siguientes:
• ¿Cuáles y cuántos son los puntos de aforos necesarios para un adecuado control del caudal
en los sistemas de riego?
• ¿Con qué frecuencia desean medir estos caudales?
• ¿Cuales son los caudales máximos y mínimos con los que ellos cuentan actualmente?
• ¿Cuáles son los niveles máximos y mínimos de agua, para estos puntos? ¿Cuál será la
precisión con la que quieren medir los caudales?
• ¿Qué condiciones de medición existen y qué ocurre con el arrastre de sedimentos o cuerpos
flotantes?
-10-

11. 2da Etapa
Reconocimiento de campo
1ra. Etapa
Investigación bibliográfica
Inventario de distintos aforadores
Revisar información sobre los Clasificación y preselección de los
l
sistemas de riego en El Paso aforadores existentes
a
Definir puntos de aforo con la Análisis de aptitud
ri
asociación de riego de El Paso
Selección de los aforadores aptos en
el sistema de riego andino.
3ra Etapa
Diseño y calibración
r T
Selección definitiva de los aforadores
e
ivm.tw
para cada punto de reparto y/o
medición
Diseño preliminar
r
Dn.co
Calibración matemática
F.zeo
Diseño final
P Dww 4ta Etapa
Edicion de la investigación
Elaboración del documento de tesis
w
n
hasta su presentación final
Figur a N° 2.1 Esquema metodológico.
e o
El formulario básico que se ha utilizado para las entrevistas y visitas a los puntos de aforo, se muestra en el
Cuadro N° 2.1. En este formulario se tomaron nota de las condiciones físicas del medio donde se construirán
los aforadores y sus requerimientos de uso demandados por los usuarios.
Z
2.3 SEGUNDA ETAPA: INVENTARIO DE AFORADORES
En esta segunda etapa se investigaron teóricamente todos los tipos de estructuras de medición de caudales en
canales abiertos. Para esto se ha trazado como principales actividades las siguientes:
-11-

12. Cuadr o N° 2.1 For mular io par a la toma de datos sobr e el posible emplazamiento del medidor
NOMBRE DEL LUGAR: FECHA:
NECESIDADES HIDRAULICAS
l
Gama de caudales a medir Altura de agua actual en el canal
Qmin= (m3/s) Y2 min = (m)
a
Qmax= (m3/s) Y2 max = (m)
ri
DESCRIPCION HIDRAULICA Croquis de la sección transversal del canal
Anchura de la solera del canal b= (m)
T
Profundidad del canal d= (m)
Profundida máxima admisible
r
de agua en el canal Y1 max = (m)
e
Descenso disponible de la superficie
del agua en el emplazamiento H= (m)
iv .tw
Salto de la solera del canal
r
en el emplazamiento p= (m) Revestimiento de hormigón Canal de tierra
FUNCION DE LA OBRA Perfil longitudinal de la solera.
Sólo de medición
Regulación y aforo del canal
Dn. c om
F.zeo
PERIODO DE FUNCIONAMIENTO DE LA OBRA
Diario Estacional
Dww
Mensual Permanente
DESCRIPCION DEL ENTORNO
Canal principal
Canal secundario
P w
n
Acequia en finca
Acequia en parcela
o
DESCRIPCION POSTERIOR Plano del emplazamiento
Z e
Fuente Bos (1986)
-12-

13. a) Revisión de libros relacionados al tema de “estructuras de aforo”:
La revisión bibliográfica se ha realizado en los siguientes ambientes
• Biblioteca del Laboratorio de Hidráulica
l
• Biblioteca del la facultad de Agronomía
• Biblioteca del PEIRAV
b)
•
•
Consulta a las bibliotecas internacionales en la red Internet
Consulta a personas entendidas en el tema.
Clasificación y preselección de los aforadores existentes.
ri a
r T
En este punto se ha detallado un Inventario de los diversos tipos de aforadores existentes, dando
a conocer las ecuaciones que rigen su comportamiento hidráulico, su forma de instalación, sus
ventajas y desventajas.
c)
e
Análisis de aptitud de los aforadores para las condiciones identificadas.
ivm.tw
Se dieron mayor énfasis en los siguientes criterios de selección:
r
• Técnico, para analizar su comportamiento hidráulico. Se tomó en cuenta la gama de
caudales a medir, la geometría y sinuosidad de los canales.
Dn.co
• Duradero, para que tenga una vida útil de entre 20 a 30 años.
• Económico, para determinar cuál es el más barato de construir, previa selección de los
más duraderos.
F.zeo
Dww
• Operativo, para que su uso sea sencillo, y no traiga confusiones en su empleo.
P
En la parte operativa por ejemplo, si se adopta un aforador con regla graduada que dé
directamente las lecturas de caudales en litros por segundo, puede traer confusiones a cualquier
agricultor, debido a que la regla de mediciones presentará una escala variable (en la parte
w
n
inferior escalas grandes y en la parte superior escalas cada vez más pequeñas). Ese agricultor
esperará que la regla sea de escala constante, para cualquier incremento de caudal, cosa que no
es cierto.
e
d)
o
Selección de los aforadores aptos en el sistema de riego andino, particularmente en la zona de
riego de El Paso.
Z
2.4 TERCERA ETAPA: DISEÑO Y CALIBRACION.
a) Selección definitiva de aforadores para cada punto de reparto y/o medición
Se ha definido el tipo de aforador dependiendo de la magnitud del caudal, la precisión buscada y
de las características hidráulicas que impone el medio donde serán construidos.
b) Diseño preliminar de los aforadores seleccionados en los puntos de aforo previamente
identificados. Este punto abarca el conocimiento de las dimensiones de los aforadores.
-13-

14. c) Calibración Matemática. A través de la modelación matemática se ha verificado con mayor
precisión el comportamiento hidráulico de los aforadores seleccionados.
2.5 CUARTA ETAPA: EDICION DE LA INVESTIGACIÓN
a) Elaboración del documento de tesis hasta su presentación final.
a l
T ri
e r
r ivm.tw
Dn.co
F.zeo
P Dww
w
o n
Z e
-14-

15. CAPITULO 3
MARCO CONCEPTUAL
a l
ri
3.1 INTRODUCCION
Para un mejor entendimiento del tema, se exponen a continuación algunos conceptos y términos utilizados a
de caudales.
r T
lo alargo del documento, como son los conceptos de la gestión de riego y aquellos relacionados a la medición
3.2 CONCEPTOS RELATIVOS A LOS SISTEMAS DE RIEGO
e
ivm.tw
Cuando se habla de sistemas de riego entran en juego términos técnicos muy usados en nuestro medio, los
r
cuales deben estar muy bien conceptualizados para su correcta utilización, como ser:
Puntos de distribución: son los puntos en la red de canales de un sistema de riego, donde se separan los
Dn.co
caudales. Por ejemplo si en un canal fluye un caudal (100%) este puede distribuirse en diferentes
proporciones (75%, 50%, 25%, etc.).
F.zeo
Uso del agua de riego: Según Olarte (1992) define el uso del agua de riego como la práctica general que
adopta un usuario o conjunto de usuarios dentro el contexto físico del recurso. La utilización del agua en la
gestión campesina es muy variable, lo cual determina modalidades de uso de diferentes aguas.
Dww
Sistema de riego: Un sistema de riego esta definido como un producto social, históricamente constituido, pero
P
nunca totalmente concluido. Aunque el agua de riego sea sometida a las leyes hidráulicas e hidrológicas,
cuando la maneja un campesino, obedece más que todo a las leyes y reglas sociales del grupo que la
aprovecha. La gestión social del agua descansa particularmente sobre un saber hidráulico y agronómico,
w
n
desde la evaluación y la captación del recurso, hasta su repartición en las parcelas con dosis y frecuencias
adecuadas a los requerimientos de los cultivos.
3.3
e o
CONCEPTOS RELATIVOS A LA MEDICION DE CAUDALES
Z
La medición de caudales parte de conceptos basados en la hidráulica básica de canales abiertos, como ser:
Aptitud: Se define como: la cualidad que hace que un objeto sea apto, adecuado o acomodado para cierto fin.
Apto se define como idóneo, hábil para hacer alguna cosa. Sin embargo desde el punto de vista ingenieril y
dentro de un marco de los sistemas de riego aptitud es la capacidad de manejar, usar, mantener y además
servir para propósitos bien definidos.
Vertedero: Es una escotadura de forma regular a través de la cual pasa el agua, incluye esta definición a la
estructura misma que contiene el dispositivo hidráulico. La altura de agua por encima de la cresta del
vertedero se relaciona con el caudal en una curva de calibración.
-15-

16. Medición de caudales: La exigencia de los agricultores ha hecho que se confíen más en estructuras fijas
(permanentes) de medición de caudales, y la experiencia ha demostrado que el método más adecuado para
cada caso depende de tres factores importantes:
• La magnitud del caudal,
• La precisión buscada,
l
• Las condiciones que impone el medio.
Las estructuras más importantes de medición de caudales son:
a) Estructuras con vertederos de cresta delgada.
• Rectangular
ria
•
•
•
Triangular
Trapezoidal (Cipolletti)
Circular
r T
b) Estructuras con vertederos de cresta ancha
e
ivm.tw
• Aforadores RBC
c) Estructuras con conductos medidores a régimen crítico
•
r
Dn.co
Aforadores Parshall
• Aforadores sin cuello.
• Aforadores de garganta larga
F.zeo
Curva de calibración H-Q: La curva de calibración o relación Altura de agua (H) Vs. caudal (Q), es una
Relación Altur a de agua (H) – Caudal (Q)
curva característica de una sección de control, la cual se construye realizando mediciones sucesivas de caudal
Dww
y altura en una estación y luego se obtiene una gráfica tal como se muestra en la Figura N° 3.1, esta curva se
Caudal (m3/s)
utiliza para convertir registros de nivel de agua en caudales.
P w
n
Altura de agua (m)
e o
Z
: Se dice flujo modular cuando el flujo es libre, es decir cuando el flujo no está influenciado
Flujo modular
Figur a N° 3.1
por el nivel aguas abajo si la sección de control se encuentra aguas arriba.
-16-

17. Gama de caudales: El caudal en un canal abierto suele variar con el tiempo. Los límites entre Qmax y Qmin,
entre los que puede medirse el caudal, dependen de la naturaleza del canal en el que se instala la obra de
aforo. Los canales de riego, por ejemplo, necesitan un margen de oscilación considerablemente menor que
los cauces naturales. La amplitud de la gama de variación de los caudales previsibles viene definida por la
siguiente ecuación:
Q max
γ=
Q min
(3.1)
a l
ri
Capacidad de eliminación de sedimentos: Casi todos los canales abiertos, además de agua, transportan
sedimentos que, ordinariamente, reciben denominaciones diversas, según la forma o proceso de transporte o
según sea su origen. Estos nombres aparecen ilustrados en la Figura 3.2, y se definen como sigue:
Origen de los
Carga de finos
r T
Materiales en
e
sedimentos
suspención
transportados
Proceso de
iv .tw
Material de
transporte de
arrastre de fondo
sedimentos
r
Arrastre de
fondos
Dn. c om Fuente: Bos (1986)
F.zeo
Figur a N° 3.2 Ter minología aplicada al tr anspor te de sedimentos
Arrastre de fondo: Es el transporte de partículas de sedimento que se deslizan, ruedan o rebotan sobre la
Dww
solera del canal, o cerca de ella, generalmente en forma de lecho móvil, semejante a las dunas y crestas de
arena.
P
Arrastre de sólidos en suspensión: Por arrastres suspendidos se entiende el transporte de partículas de fondo,
cuando la fuerza de la gravedad está contrarrestada por otras fuerzas ascendentes, debidas a la turbulencia de
w
la corriente de agua. Esto supone que tales partículas pueden dar rebotes más o menos grandes pero, siempre
n
vuelven a caer a la solera del canal, aunque en ese momento, sin embargo. otras partículas arrastradas puedan
encontrarse en suspensión.
o
Carga sólida total: Dado que no es posible hacer una separación estricta entre el arrastre de fondo y los
Z e
sólidos en suspensión, es frecuente calcular la carga sólida total como la suma de los dos arrastres
mencionados.
Carga de finos: La carga de finos está compuesta por partículas más pequeñas que el grueso del material del
fondo (generalmente menores de 50 µm) y raras veces se encuentran sobre la solera. El volumen de esta
carga no se puede calcular y se determina principalmente por las características climáticas y por las
condiciones de erosión de toda la cuenca receptora. Las cargas de finos son las responsables del color del
agua.
El método más apropiado para impedir la deposición de sedimentos en el tramo del canal de aguas arriba de la
obra de aforo, es evitar un descenso del parámetro de corriente Y, el cual se define como:
-17-

18. µ y Sf
Y= (3.2)
ρr Da
Donde:
µ = Factor de rugosidad que depende de la forma de la solera del canal, varía entre 0.5 a 1.0.
y = Profundidad del agua en (m)
a l
ri
Sf = Gradiente hidráulico
ρr = Densidad relativa = (ρs-ρ)/ρ ≅ 1.65
ρs = Densidad de las partículas del sedimento
ρ = Densidad del agua
r T
Da = Diámetro característico de las partículas (m)
e
ivm.tw
Para evitar las sedimentaciones entre la sección de medida de la altura de agua y la sección de control, la
r
capacidad de evacuación de sedimentos del aforador debe ser mayor que la capacidad de transporte del tramo
de canal de aguas arriba.
Dn.co
El paso de cuerpos flotantes y en suspensión: Los canales abiertos, especialmente los que atraviesan bosques
o zonas urbanizadas, transportan toda clase de cuerpos flotantes o en suspensión. Si estos cuerpos quedan
retenidos por la obra de aforo, tanto el canal de aproximación como la sección de control quedan obstruidos,
F.zeo
lo cual reduce la posibilidad de medición de caudales con la instalación y se producen desbordamientos del
canal aguas arriba.
Dww
En caso de instalar dos o más vertederos juntos, las pilas intermedias deberán tener al menos, una anchura de
0,30 m, con su tajamar redondeado. Los tajamares afilados o las pilas muy estrechas tienden a atrapar los
cuerpos transportados por la corriente.
P
Exactitud necesaria en las medidas: La exactitud con la que es posible aforar un caudal mediante una
w
instalación dada está limitada por la precisión con la que se pueda efectuar una medida. Si se construyen dos
n
obras de medición idénticas e independientes y se hace pasar por ellas dos corrientes que tengan exactamente
la misma altura de carga con respecto al nivel de sus resaltos, lo normal es que los dos caudales medidos sean
diferentes.
o
Z e
Errores sistemáticos: Si, por ejemplo, la regla de medición de h1 está colocado demasiado bajo, todos los
valores medidos de h1 serán, sistemáticamente, mayores que los verdaderos, en tanto no se verifique la
posición del cero y se corrija la altura de la escala. Cualquier error sistemático puede corregirse, si se llega a
conocer.
Errores aleatorios: Si dos personas leen el valor de h1 en un limnímetro o en un gráfico del registrador, con
frecuencia leerán valores diferentes, e incluso una tercera persona podría leer otro valor distinto. Algunos de
estos valores leídos son superiores y otros inferiores al verdadero de h1. Dicho de otro modo, los valores
leídos se distribuyen al azar en torno al verdadero valor de h1.
Errores por equivocación: Errores como estos invalidan la medida del caudal y se deben a equivocaciones
humanas, a defectos de funcionamiento de los limnígrafos automáticos o a obstrucciones del curso normal del
agua.
-18-

19. Los errores de medición de la altura de carga aguas arriba pueden provenir de múltiples causas. Algunas de
las más frecuentes son las siguientes:
Colocación del cero: además del error sistemático citado anteriormente, en la colocación del cero de la regla,
una cimentación inestable de toda la obra, o simplemente del dispositivo de medida, pueden ser la causa de
otro error, por desplazamiento de la posición del cero. Si el terreno donde se construirá la obra de aforo, está
sujeto a heladas o se mueve con la humedad del suelo, podría modificar la posición del cero. Para reducir los
l
efectos de tales alteraciones, se recomienda comprobar su posición, al menos, dos veces al año, por ejemplo,
después de una época de grandes heladas, o después de la estación de las lluvias, y antes de la temporada de
a
riego. También puede alterar la posición del cero la presencia de una capa de hielo sobre el agua.
ri
Crecimiento de algas: Una fuente importante de errores sistemáticos en la determinación de la altura de carga
es la proliferación de algas sobre el fondo y sobre las paredes de la sección de control. La cubierta de algas
T
produce dos efectos: (1) el nivel de referencia del resalto queda elevado por el espesor de la vegetación y
origina un error en la altura de carga, y (2) la capa de algas que recubre las paredes de la sección de control
reduce la superficie mojada. Para eliminar el error debido a las algas adheridas a la superficie de la sección de
desarrollo de las algas pintando la obra con algún producto alguicida marino.
e r
control, deberá limpiarse periódicamente la sección de control con un cepillo o escobón. Puede reducirse el
Error en la lectura de la altura de carga: En el error de lectura de la escala de la regla, básicamente influyen
ivm.tw
la distancia entre ésta escala y el observador, el ángulo en el cual se realiza la lectura, la turbulencia del agua
y el tamaño de las divisiones de dicha regla. Una escala sucia dificulta la lectura y puede ser causa de errores
r
importantes, por lo que las regletas deben instalarse en lugares en los que resulte fácil su limpieza por el
observador. El orden aproximado de magnitud de los errores de lectura en una regleta limnimétrica, con
Dn.co
graduación en centímetros, es el que aparece en el Cuadro N° 3.1.
Cuadr o N° 3.1 Er r or es de lectur a
Escala colocada en
F.zeo
Er r or Sistemático Er r or Aleator io
Dww
Agua quieta 0 0.003 m
Canal con lámina de agua tranquila 0.005 m 0.005 m
P
Canal con lámina de agua turbulenta
w
Mayor que una unidad de
graduación (> 0.01 m)
Mayor que una unidad de
graduación (> 0.01 m)
o n Fuente Bos (1986)
Esto demuestra que las lecturas de la escala, efectuadas con aguas turbulentas, son inexactas. El error
e
sistemático asignado al régimen turbulento se atribuye a la dificultad general de los observadores para dar
valores promedios de la fluctuación del agua. Por eso, para obtener lecturas exactas en aguas turbulentas, se
recomienda utilizar pocillos de amortiguación.
Z
Errores relacionados con la construcción: Las dimensiones de la construcción de las obras de aforo deben
ser lo más ajustadas posibles a las que se dan en los diseños. Cualquier variación de estas dimensiones
influirá sobre el error entre el verdadero caudal y el que se señalan en el diseño
-19-

20. CAPITULO 4
COMPARACION DE AFORADORES FIJ OS
a l
ri
4.1 INTRODUCCION
La medición de los caudales de agua en los sistemas de riego, son actividades realizadas no solo por los
T
técnicos encargados en su reparto y distribución, sino también por el agricultor común y corriente que
requiere conocer acerca de las cantidades de agua que entrega a sus parcelas cultivadas.
r
Si bien es cierto que el conocer los métodos de medida de caudales de agua es importante para el técnico en
e
materia de aguas, lo es también para el usuario que desea conocer si los suministros de caudal que precisa
coinciden con los requeridos, especialmente en épocas críticas, cuando el agua es escasa. Por ello debe estar
ivm.tw
enterado de los medios más adecuados y versátiles disponibles para esta determinación, de tal manera que le
permita comprobar si esta es correcta.
r
Las razones por las cuales se debe medir el agua en movimiento, están estrictamente ligadas a las actividades
de riego, al margen de aquellos que se efectúan con fines específicos o en laboratorio y que tienen carácter
Dn.co
experimental, así mismo para medir las fuentes de abastecimiento naturales como pozos y manantiales, etc.
4.2 OBRAS DE MEDICION.
F.zeo
P Dww
Una obra de medición es una estructura hidráulica fija introducida en el cauce de un canal. La función de la
estructura hidráulica es producir un flujo modular, que es caracterizado por una relación conocida entre la
medida de nivel de agua (H) y el caudal (Q). El cambio del nivel es medido por un dispositivo secundario
que puede convertir automáticamente el nivel de agua en caudal.
w
n
El flujo en estructuras de medición de caudales pueden ser:
Por desbordamiento:
e
a)
b) o
Vertederos de cresta delgada (Rectangular, triangular, Cipolletti)
Vertederos de cresta ancha (Aforadores RBC)
Z
c) Por compuertas de fondo (orificios)
Por contracción:
a) Medidores a régimen crítico (Aforador Parshall, aforador sin cuello, aforador de garganta larga)
La ecuación de descarga para estas estructuras pueden ser expresadas como:
Q = Cd d H u (4.1)
Donde:
-20-

21. Cd = Coeficiente de descarga
d = Coeficiente que depende del tipo de estructura
H = Nivel de agua en la sección aguas arriba.
u = exponente que depende del tipo de estructura.
Los valores de “u” se muestran en el Cuadro N° 4.1 junto con los caudales máximos en función al tipo de
estructura.
a l
Cuadr o N° 4.1 Algunas estr uctur as de medición de caudales
Estructura
Vertedero de cresta ancha
Exponente u
3/2
Min. Perdida de carga
> 0.3 * H
T ri
Rango de caudales
q < 5 (m2/s)
Romijn
Cipolletti
Parshall
3/3
3/4
1/6
> 0.3 * H
> 1.0 * H
> 1.0 * H
e r
Q = 0.9 (m3/s)
q < 0.8 (m2/s)
Q < 90 (m3/s)
iv .tw
Orificio de carga constante 0.5 > 0.3 m Q < 0.3 (m3/s)
r
Pantalla repartidora 0.5 > 0.4 * H q = 0.2 (m2/s)
Fuente Depeweg (1995)
Dn. om
El uso de vertederos para efectuar la medida de caudales, consiste en interceptar el curso de agua para
represarla y obligarla a pasar por la escotadura o vertedero propiamente dicho. En estas condiciones el caudal
c
depende de la amplitud de la cresta del vertedero, de la altura de agua sobre la cresta (carga hidráulica) y de la
F.zeo
velocidad de llegada al vertedor, cuando esta es considerable, por su naturaleza física estos medidores se
adaptan a la medida de pequeños caudales (recomendables menores de 500 lt/s).
4.3 VERTEDEROS DE CRESTA DELGADA
P Dww
Un vertedero de pared delgada es una escotadura en el cual el ancho de la cresta en el sentido longitudinal del
w
n
flujo, es suficientemente pequeño para no influir en el desarrollo del flujo sobre el vertedero.
o
Para la determinación de la relación altura (H) – caudal (Q), se aplica el teorema de Bernoulli, asumiendo que
el vertedero funciona como un orificio con superficie libre. Para ello se deben asumir las siguientes
e
condiciones :
a) La altura de agua sobre la cresta es igual a la altura de energía por la que no existe contracción.
Z b)
c)
Las velocidades y líneas de corriente sobre la cresta son paralelas y casi horizontales
La altura de la velocidad de aproximación aguas arriba es despreciable.
La velocidad en un punto arbitrario de la sección de control se calcula mediante la ecuación de Torricelli,
referida a la Figura 4.1 :
2
v1
v = 2g(h1 + −m ) (4.2)
2g
-21-

22. linea de energía
v'
h1
m
l
p
a
yp
Figur a 4.1 Per fil longitudinal de un ver teder o de par ed delgada
T ri
r
Donde :
e
v = velocidad en el punto m de la sección de control
ivm.tw
g = aceleración de la gravedad
r
h1= altura de agua sobre la cresta del vertedero
v1= velocidad de aproximación
m= altura hasta el punto m
Dn.co
F.zeo
El caudal total se obtiene integrando la ecuación anterior entre los límites m = 0 y m = h1
h
∫0
P Dww
Q =(2g ) 0.5 x(h1 −m) 0.5 dm (4.3)
Donde x denota el ancho de la garganta del vertedero a la altura del punto m. Finalmente se introduce un
coeficiente de descarga Cd y se obtiene la ecuación general de flujo sobre un vertedero de pared delgada :
w
o n
Q=Cd (2g ) 0.5
h
∫ x(h−m)
0
0.5
dm (4.4)
e
El ancho de la cresta del vertedero debe cumplir :
Z H1
L
>15 (4.5)
Donde :
H1 = Altura de energía medida desde la base del vertedero
L = Espesor de la cresta del vertedero
-22-

23. También se debe cumplir la condición de que la pared de aguas abajo del vertedero mantenga una circulación
de aire adecuada para lograr un flujo libre de la capa de agua, de lo contrario, además de la distorsión del flujo
sobre la cresta, es posible ocasionar daños en el material del vertedero si las frecuencias del flujo, del aire y de
la pared del vertedero se aproximan.
Cabe hacer notar que la Figura 4.1 anterior, muestra el perfil longitudinal de un vertedero de pared delgada
con flujo en condiciones ideales.
a l
Existen diversas clases de vertederos atendiendo a la forma de la sección de vertido, como ser: rectangular,
triangular, trapezoidal (Cipolletti), parabólica, circular o de cualquier otra sección curva, siendo las más
ri
utilizadas las tres primeras debido a la facilidad de su contracción.
4.3.1 Ver teder o r ectangular
el paso del agua sobre un vertedero rectangular es la siguiente:
r T
Esta estructura fue ideada y desarrollada por J. B. Francis en 1825. La deducción de las ecuaciones que rigen
e
Sea una sección de control rectangular, x = bc = constante. La ecuación (4.4) se puede escribir de la siguiente
forma :
iv .tw
h
∫
r
Q=C d 2g b c h −m dm (4.6)
0
Resolviendo :
2 3 Dn. c om
F.zeo
Q=C d 2g b c h 1 2 (4.7)
3
Dww
Donde:
Q = caudal medido en (m3/s)
P
bc= Longitud de la cresta en (m)
w
n
h1 = Altura de agua sobre la cresta del vertedero en (m)
o
Z e h1
dm
m
Bc = bc
Figur a N° 4.3 Sección tr ansver sal de un ver teder o r ectangular
Las formula práctica para un vertedero sin contracciones laterales es:
-23-

24. 3
Q = 1.84 Bc h1 2 (4.8)
La contracción en el flujo sobre un vertedero ocurre cuando el ancho de la base del vertedero es menor que el
ancho del canal (bc < B). En la Figura 4.4 se muestra el efecto de la contracción en las líneas de flujo.
Vertedero
a l
T ri
e r
r ivm.tw
Dn.co
F.zeo
P Dww 3
Q = 1.84 (Bc − 0.1* n * h1 ) h 1 2 (4.10)
w
En los mismos casos anteriores y cuando la velocidad de llegada supera 0.75 m/s, las ecuaciones son:()
o n
Q = 1.84 Bc h1 + h 0
3
2 (4.11)()()
Z e Q = 1.84 Bc − 0.1* n * h1 h 1 + h 0
3
2 (4.12)
Donde h0 = Carga de presión asignada por la velocidad de llegada V0 calculada iterativamente, su valor es:
V02
h0 = (4.13)
2g
-24-
Sin contracciónUna contracciónDos contracciones

25. 4.3.2 Ver teder o tr iangular
Desarrollado por R. Thompson en 1865 para solucionar el problema de las contracciones laterales, tiene la
ventaja fundamental de adecuarse a la medida de caudales muy pequeños por la amplitud de la carga h1 para
caudales pequeños.
Para la deducción de la fórmula del vertedero triangular de pared delgada, se tomará en cuenta las variables
l
mostradas en la Figura 4.5:
x= 2m tan
β
2
Reemplazando en la ecuación (4.4), se obtiene:
ri
(4.14)
a
h1
∫
β
Q=C d (2g ) 0.5 (2 tan )m (h −m) 0.5 dm
0
2
r T
(4.15)
Donde:
e
Cd = Coeficiente de descarga.
β = ángulo de la escotadura
r ivm.tw
h1 = carga hidráulica del vertedero en m.
Resolviendo : Dn.co
Q =C d
8 β 2.5
(2g) 0.5 tan h1
F.zeo (4.16)
15
P
2
Dww ß/2
dm
h1
w m
o n Bc
e
Figur a 4.5 Dimensiones de una sección de contr ol tr iangular
Z
La formula más practica para este vertedor es:
β 52
Q = C tan h1 (4.17)
2
Si no se considera la velocidad de llegada y de acuerdo al ángulo de la escotadura tenemos las siguientes
ecuaciones:
Para β = 90° → Q =1.34 h1
2.47
(4.18)
-25-

26. Para β = 60° → Q = 0.775 h1
2.47
(4.19)
Para β =120° → Q = 2.35 h1
2.48
(4.20)
Para β = 22.5° → Q = 0.254 h1
2.43
(4.21)
4.3.3 Ver teder o tr apezoidal (Cipolletti)
a l
ri
Planteado por R. Cipolletti en 1874, resulta de la combinación de los vertederos anteriores y la idea es
aprovechar la ventaja del vertedero triangular sin necesidad de efectuar correcciones por contracción lateral y
la capacidad volumétrica del vertedero rectangular. El vertido de este medidor es igual a la suma de un
T
vertedero rectangular y otro triangular con la condición de que sus paredes verticales estén en la proporción
4V:1H.
La fórmula para un vertedero trapezoidal con relación 4V:1H, es:
Q = Cd C v B
2 3
2g h 1 2
e r (4.22)
ivm.tw
3
Donde:
r
Dn.co
Cd = Coeficiente de descarga.
Cv = coeficiente de velocidad.
F.zeo
3
Q = caudal en m /s.
Dww
B = Longitud de la cresta en m.
h1 = altura de agua sobre la cresta del vertedero en m.
P
La fórmula práctica para este vertedero (con Cv=1 y Cd = 0.63) es:
w
n
Q = 1.86 B h 1
3
2
(4.23)
e a) o
4.3.4 Algunas consider aciones mínimas sobr e la instalación de ver teder os
El vertedero debe colocarse en ángulo recto con respecto a la dirección del flujo.
Z b)
c)
d)
El canal debe ser recto por lo menos una distancia igual a 10 veces la longitud de la cresta,
aguas arriba del vertedero.
La cresta o umbral de los vertederos debe ser horizontal y del mismo espesor en toda su
anchura.
La distancia mínima del fondo del canal a la cresta debe tener un valor mínimo de 3h1.
e) La carga sobre el vertedor debe ser medida por lo menos a una distancia de 4h1 aguas arriba,
para evitar el error por remanso.
f) El valor de h1 no debe ser menor de 0.06 m.
-26-

27. g) Debe haber caída libre del chorro de agua.
Ventajas: Las principales ventajas de estos aforadores son:
• La construcción de vertederos es por lo general de bajo costo
• Su construcción es sencilla, si se lo hace con material delgado o planchas de metal.
•
l
Los usuarios del agua pueden verificar el suministro de caudal
Desventajas: De las características y experiencias de campo, se admite que este medidor no debe usarse para
recomienda su uso en condiciones de velocidad de acceso muy grande.
• Para su buen funcionamiento se requiere de una calibración en laboratorio. a
mediciones de alta precisión toda vez que se han sugerido correcciones por velocidad de acceso, aunque si se
ri
•
•
r T
Los cuerpo flotantes no pueden pasar con facilidad y pueden causar daños que afectan a la
exactitud de la medición del caudal, obstruyendo el flujo y elevando la carga de agua.
La medición es imposible cuando el nivel aguas abajo se eleva por encima de la cresta del
vertedero.
• La perdida de carga es considerable.
e
ivm.tw
• El uso de vertederos como instrumento de medición de caudales, es hoy en día de uso algo
restringido, no solo por los problemas de azolve que producen, el represamiento que
r
ocasionan, pérdidas de carga, efecto de materiales flotantes, la velocidad de llegada, etc.,
sino más que todo por la dificultad de su calibración.
4.4 VERTEDEROS DE CRESTA ANCHA (RBC)
Dn.co
F.zeo
Llamado también vertedero RBC por las iniciales de los autores de este aforador (Replogle, Bos y
Clemmens), es una estructura de medición de caudales para puntos donde la perdida de energía es limitada.
Dww
Estos vertederos se encuentran por lo general en los canales principales, en bifurcación de canales y en aguas
debajo de una compuerta.
P
Un vertedero de cresta ancha posee una estrecha relación entre el nivel aguas arriba y el caudal. La longitud
de la cresta del vertedero en la dirección del flujo es tan larga que permite que las líneas de corriente sobre la
cresta sean rectas y paralelas.
w
o n
La cara aguas arriba influye a la relación altura (H) – caudal (Q). La cara posterior puede ser vertical o puede
tener una cierta pendiente. A causa de la inclinación de la rampa en el tramo de convergencia, parte de la
energía cinética, es transformada en energía potencial en la sección aguas abajo. La transición aguas arriba
e
conduce el flujo a la sección de control sin separación ni contracción del flujo.
Z
La ecuación de descarga para un vertedero de cresta ancha de sección rectangular es:
2 2 3
Q = Cd * B * g *H 2 (4.24)
3 3
Donde:
Cd = Coeficiente de descarga
Q = caudal en (m3/s)
-27-

28. H = Energía aguas arriba en (m)
B = Ancho de la cresta del vertedero en (m)
Perfil longitudinal
w
V1^2/(2*g)
h1
a l
ri
H1
Q h2
Y1 Yc Y2
3
1 p1
Lb
Figur a N° 4.6 Esquema de un ver teder o de cr esta ancha
L
r T
Algunas características de estos vertederos son:
e
ivm.tw
• Para un flujo crítico una tabla de calibración puede ser calculada con un error menor del 2
% de caudal.
•
r
La perdida de carga para obtener un flujo modular es más baja que para cualquier otro tipo
de estructura.
•
•
Dn.co
La gradual transición convergente no tiene problemas con los cuerpos flotantes.
Las observaciones de campo muestran que la forma de los vertederos no son obstáculo para
F.zeo
el transporte de sedimentos.
• Para el flujo de la cresta horizontal una tabla de calibración en función a las dimensiones
pueden ser producidas. Eso significa que el vertedero puede ser cambiado de forma si es
Ventajas:
•
necesario.
Dww
Los vertederos son macizos.
P w
n
• La lectura de la regla o limnímetro es fácil.
• La forma hidráulica es flexible y simple.
e o
•
•
•
La construcción es simple.
Los cuerpos sólidos pasan sin problema.
Z
La operación es fácil.
• Son las más económicas para las mediciones de flujo exactas.
• Para funcionar adecuadamente, necesita una pequeña caída de la superficie libre del agua a
través de la instalación.
• Pueden adaptarse a cualquier forma de canales, sin necesidad de reconstruir los canales.
• Mínima profundidad de corriente, comparada con los aforadores de garganta.
Desventajas y limitaciones:
• La estructura es una obra de medición simplemente.
-28-

29. • El flujo debe ser modular (libre) para una medida más exacta.
• La utilización de vertederos de profundidad crítica no es recomendable bajo condiciones de
flujo no modular.
• Si el aforador no es construido con las dimensiones exactas, entonces será necesario una
calibración.
4.4.1 Cr iter ios de constr ucción
a l
La construcción de un vertedero de resalto como el de la Figura N° 4.6 es sencilla. Este tipo de vertedero de
ri
pared gruesa necesita únicamente que la superficie de su umbral se construya con cuidado. Las demás
superficies pueden dimensionarse y determinarse con una aproximación de alrededor del + 10% sin que afecte
la calibración más allá del 1%.
r T
En construcciones nuevas puede seleccionarse el dispositivo de medida para satisfacer la profundidad normal
del canal de aproximación y puede diseñarse un escalón en el canal que iguale o supere la pérdida de carga
necesaria. Esto impedirá que los problemas de sedimentación se agraven.
e
A pesar de la existencia de los sedimentos que fluyen por la solera del canal, estos se esparcen por la rampa y
ivm.tw
pasan la coronación sin causar problemas importantes.
4.4.1.1 Bor do libr e del canal
r
Dn.co
Se recomienda que el Bordo libre del canal sea, al menos, el 20% de y1max, ya que las velocidades de la
corriente en los canales de riego en los que pueden instalarse estos vertederos de resalto varían en un intervalo
relativamente estrecho.
F.zeo
Esto permite un exceso de caudal del 40% antes de llegar al borde superior del canal, sin tener en cuenta el
efecto de las olas. Naturalmente, si se espera la existencia de oleaje o grandes elevaciones del nivel del agua,
Dww
debidas al manejo, deben considerarse estas circunstancias en el diseño del Bordo libre. Sin embargo, se debe
procurar evitar estas condiciones, ya que son causa de inexactitud de las medidas del caudal.
4.4.1.2 Contr ol de er r or es
P w
El control de errores se puede llevar a cabo de las siguientes formas:
a)
o n
La coronación del vertedero es lo suficientemente ancha para que puedan absorberse fácilmente
los errores inherentes a las construcciones de hormigón en la anchura de la sección de control,
por lo que los canales de hormigón existentes pueden utilizarse para la mayor parte de los
Z e b)
dispositivos de medida.
La longitud de la coronación del vertedero, en la dirección de la corriente, y la pendiente de la
rampa de aproximación. dan lugar a un tipo de flujo que puede ser ajustado a modelos
matemáticamente exactos (±2%) y resuelto mediante las técnicas informáticas, para casi
cualquier forma de sección transversal del canal.
c) La colocación exacta de la escala limnimétrica vertical situada aguas arriba del vertedero, son
las operaciones de campo más críticas y cuidadosas.
-29-