escurrimiento clase

7/25/2019 Escurrimiento Clase

http://slidepdf.com/reader/full/escurrimiento-clase 1/548



• El escurrimiento es el componente delciclo hidrológico que se define como elagua proveniente de la precipitación, quecircula sobre o bajo la superficie terrestre,y que llega a una corriente parafinalmente ser drenada hasta la salida de

la cuenca (estación de aforo).



●Es el volumen de agua originado por las

precipitaciones ocurridas en los estratosmas altos de una superficie de terreno yposteriormente escurren a los estratos masbajos.

●Cuando precipita en lo alto de una montaa,el origen del escurrimiento se debe a!

● "ntercepción de la vegetación.

● "nfiltración en el suelo causada por la gravedad.● #guas que no logran infiltrarse y drenan

superficialmente.



• En los estudios hidrológicos es sumamente importante elconocimiento de las caracter$sticas del caudal que drenauna cuenca determinada, as$ como conocer el valorm%&imo o caudal pico que se espera para un per$odo de

retorno dado, o el caudal m$nimo para ciertas condicionesmeteorológicas presentes. 'tras veces se requiere delconocimiento del rendimiento anual, mensual o medio, alargo plao es decir, del volumen de agua que se puedee&traer de la cuenca para satisfacer un requerimiento.

• El sitio donde se mide y eval*a la escorrent$a, constituye laestación hidrom+trica de salida y es el punto m%s bajo de lacuenca.

• El caudal se define como el volumen de agua por unidadde tiempo que pasa por la sección transversal del cauce enla estación hidrom+trica de salida, y se e&presa en metros

c*bicos sobre segundos ó en litros sobre segundos.• El caudal tambi+n puede e&presarse de acuerdo con laecuación de continuidad, como sigue!

- / #



0Qué pasa con la precipitación cuando llega ala superficie de la tierra?

1. 2na parte de la precipitación se infiltra. 3 2na parte de +sta, satisface la humedad del

suelo, de las capas que se encuentran sobreel nivel fre%tico del agua

3 2na ve que estas capas se han saturado, el

agua subterr%nea es recargada, por la parterestante del agua que se infiltra.4. 'tra parte de la precipitación, tiende a escurrir

sobre la superficie terrestre 3 5a precipitación que ocasiona este

escurrimiento, se llama altura de precipitaciónen e&ceso (hp).

6. 2na pequea proporción se pierde.



3Escurrimiento superficial (Q)

3Escurrimiento subsuperficial (Qs)

3Escurrimiento subterr%neo (Qg )

De acuerdo al camino seguido por elagua, el escurrimiento puede ser:



Escurrimiento 7uperficial

• Es el volumen de agua que se desplaa sobre lasuperficie de la tierra hasta los cauces naturalesde drenaje.

• 'curre cuando "8 9 ":

• Esta clase de escurrimiento se presenta durantey despu+s de la lluvia.

• El tiempo de viaje del agua escurrida esta ligadoa la densidad de drenaje de la cuenca.



Escurrimiento 7ubsuperficial

• Es el agua infiltrada que viaja lateralmente enlos estratos mas elevados.

• 'curre cuando!"8 ; ":

5a corriente superficial del agua logra infiltrarseal encontrar un estrato permeable.

• Con intensidades de precipitación moderada ypor ser este flujo un movimiento lento, losvol*menes de concentración son mayores.



Escurrimiento 7ubsuperficial



Escurrimiento 7ubterraneo



Escurrimiento 7ubterraneo

• Esta clasificacion puede verse sujeta a

consideraciones, debido a que el aguadespues de haber tomado cierto caminoposteriormente puede tomar otro dependiendode la geologia presentada en el lugar.

Ejemplo. < #floramiento de rocas< "nfiltracion del agua de corrientes

• El analisis de un cierto tipo de escurrimientodebe realiarse en base al tiempo y no a las

rutas de viaje.



Ecurrimiento directo y escurrimiento base

Con fines pr%cticos bas%ndose en el tiempo de

llegada y no del camino!Escurrimiento Directo.• Es le volumen de agua que cae directamente

despu+s de una lluvia.• :ormado por escurrimiento superficial y

subsuperficial r%pido.Escurrimiento Base.

• Es el compuesto por el escurrimientosubsuperficial lento y subterr%neo.

En general el caudal que forma un r$o es la sumade los escurrimientos directo y base.



8arte abstracta de una lluvia

Es el porcentaje de lluvia que nocontribuye al escurrimiento.

Compuesta por!• "ntercepción.• Evaporación.

• =ranspiración.• #lmacenamiento en depreciones.



En >esumenINICIO DE ! "#I!

• $E%$E&EN'!CI(N E&Q"E)!'IC! DE ! DI&'$IB"CI(N DE



• $E%$E&EN'!CI(N E&Q"E)!'IC! DE ! DI&'$IB"CI(N DE! %$ECI%I'!CI(N D"$!N'E "N! 'O$)EN'!



Escurrimientosubsuperficial

Escurrimiento

superficial

"nfiltración 'tras e&traccionesE&ceso de 88

8ercolación8rofunda

Escurrimientosubterr%neo

E7C2>>"?"E@='

='=#5


lento

Escurrimiento de baseEscurrimiento directo


r%pido

88 ='=#5

Esc rrimiento s perficial



• Escurrimiento superficial 3 8roviene de la precipitación no infiltrada y que escurre sobre

la superficie del suelo. 3 Efecto inmediato sobre el escurrimiento total (Esc.=) e&iste

durante la tormenta e inmediatamente despu+s de que estatermine

3 5a parte de la precipitación total que da lugar a esteescurrimiento, se denomina precipitación en e&ceso (hp).

• Escurrimiento subsuperficial

3 8roviene de una parte de la precipitación infiltrada. 3 El efecto sobre el Esc.=, puede ser inmediato o retardado. 3 7i es inmediato se le da el mismo tratamiento que al

escurrimiento superficial, en caso contrario, como

escurrimiento subterr%neo.• Escurrimiento subterráneo 3 es aquel que proviene del agua subterr%nea, la cual es

recargada por la parte de la precipitación que se infiltra, unave que el suelo se ha saturado.



I LO DEL ES URRIMIENTO

• En 1AB4 oyt sugirió que el escurrimiento est% constituido por las cinco fasesque se describen a continuación!

•

1° fase se inicia con un per$odo seco que se prolonga hasta el

inicio de la lluvia. En esta fase, el nivel fre%tico se encuentra bajoy con una tendencia a seguir disminuyendo progresivamente. Esla +poca de estiaje en la que el caudal de los cauces de flujopermanente se mantiene debido al aporte de los acu$feros. Enlos r$os de flujo intermitente el caudal base se agota totalmente yel r$o se seca.

•

2° fase comiena al iniciarse la lluvia. 5a precipitación sereparte entre la cae en la superficie del cauce, la que va aconformar la retención superficial, y la que se infiltra. #l empearla lluvia, el agua interceptada por el follaje de la vegetación(intercepción) queda e&puesta a la evaporación si la lluvia es de

baja intensidad y poca duración puede quedar totalmente retenidasin llegar a la superficie del terreno y luego regresar a laatmósfera por evaporación. 7i la intensidad de la lluvia es mayorque la deficiencia de humedad del suelo habr% un aumentogradual del contenido de humedad en la ona de aireación. Enesta fase no hay escurrimiento, salvo el que cae sobre el cauce o

sobre aquellas superficies impermeables.



• 3° fase es la que sigue a una lluvia intensa despu+s desaturarse la retención superficial, se da inicio a laescorrent$a superficial. El agua que se infiltra satura laona de aireación, dando inicio al escurrimiento

subsuperficial y a la percolación. 7i el nivel del cauceaumenta por encima del nivel fre%tico, la corriente cambiade efluente a influente. 5os valores de evaporación yevapotranspiración son pequeos.

•

4° fase se da cuando la lluvia contin*a se llega al nivelm%&imo de recarga y toda el agua contribuye al aumentode caudal. En las onas bajas ocurren inun<daciones si elcauce no posee suficiente capacidad como paradesalojar la escorrent$a superficial.

• 5° fase es el per$odo sealado entre la culminación de lalluvia y la recuperación de las condiciones de la primerafase normalmente requiere un tiempo largo entre estasdos fases. 5a infiltración cesa y el agua que e&cede a lahumedad del suelo fluye hacia los cauces o los acu$feros.5a evaporación es muy activa



:actores Clim%ticos

• Cantidad y distribucion espacialde la precipitación• "ntensidad

• :recuencia• Duración• Caracter$sticas

Clim%ticas• Evapotranspiración• @ieve



• *orma + tipo de la precipitación 3 7i la precipitación es de origen orogr%fico ocurre

seguramente en las onas montaosas de lacuenca, por lo que los escurrimientos seregulariar%n notablemente durante su recorrido, yse tendr%n valores relativamente bajos del caudalen la descarga.

3 El efecto de la forma de la precipitación, semanifiesta principalmente en el tiempo deconcentración de los escurrimientos• En forma de lluvia, con intensidad y duración suficiente, el

escurrimiento superficial se presentar% casi de inmediato• 8recipitación en forma de nieve el escurrimiento es

retardado, donde la respuesta de la cuenca, ser% m%slenta debido al tiempo necesario para que se produca eldeshielo.



• Intensidad de precipitación 3 "ntensidad de lluvia e&cede a la

capacidad de infiltración del suelo, sepresenta el escurrimiento superficial,observ%ndose para incrementosposteriores en la intensidad de lluvia,aumento en el caudal transportado porel r$o.• E&iste un retardo debido a!

3 tamao de la cuenca 3 almacenamiento en las depresiones 3 efecto regulador de los cauces



• Duración de la precipitación 3 a capacidad de infiltración del suelo disminu+e

durante la precipitación, por lo que puede darse elcaso, que tormentas con intensidad de lluviarelativamente baja, producan un escurrimientosuperficial considerable, si su duración es e&tensa.

3 En algunos casos, particularmente en las onas bajas

de la cuenca, para lluvias de muc,a duración elnivel fre-tico puede ascender ,asta la superficiedel suelo, llegando a nulificar la infiltración,aumentado por lo tanto, la magnitud delescurrimiento.

3 5os caudales de una cuenca, son m%&imos cuando eltiempo ue tardan en concentrarse /tiempo deconcentración01 es similar a la duración de latormenta ue los origina.



• Distri2ución de la lluvia en la cuenca 3 5a lluvia no se distribuye uniformemente en

cuencas grandes, ni con la misma intensidad. 3 7i la precipitación se concentra en la parte

2aja de la cuenca produce caudalesma+ores, que los que se tendr$an si tuviera

lugar en la parte alta donde el efectoregulador de los caudales, y el retardo en laconcentración, se manifiesta en unadisminución del caudal m%&imo de descarga.



• Dirección + velocidad de la tormenta 3 =ormentas que se mueven en el sentido de lacorriente, producen caudales de descarga mayores,

que las que se desplaan hacia la parte alta de lacuenca.

• Otras condiciones meteorológicas

3 Condiciones meteorológicas generales que influyen,aunque de una manera indirecta en el escurrimientosuperficial

• =emperatura• velocidad del viento

• humedad relativa• presión barom+trica, etc.



:actores +om+tricos

• #rea de la cuenca• :orma de la cuenca• >elieve de la cuenca

• 8endiente del terreno• 8endiente de los cauces• >ed de drenaje



• &uperficie de la cuenca 3 >elación entre el tamao del %rea y el caudal

de descarga no es lineal. 3 # igualdad de los dem%s factores

• cuencas mayores, se observa una disminuciónrelativa en el caudal m%&imo de descarga, debido aque son mayores, el efecto de almacenaje, ladistancia recorrida por las aguas, y por lo tanto, eltiempo de regulación en los cauces naturales.

3 ?%&ima intensidad de lluvia, que puede ocurrircon cualquier frecuencia, decrece conformeaumenta la superficie que cubre la tormenta

• cuencas mayores, se tendr%n intensidades deprecipitación (referidas a la superficie de lacuenca), y caudales espec$ficos de descargamenores.



• *orma de la cuenca 3 8ara cuencas muy anchas o con salidashacia los lados, el factor de forma puederesultar mayor que la unidad.

• 5os factores de forma inferiores a la unidad,corresponden a cuencas mas bien e&tensas, en elsentido de la corriente.

3 El coeficiente de compacidad, es indicador dela regularidad geom+trica de la forma de lacuenca.



• Elevación de la cuenca + diferencia

entre elevaciones e3tremas 3 influye en las caracter$sticas meteorológicas,que determinan formas de la precipitación

3 8or lo general, e&iste una buena correlación,

entre la precipitación y la elevación de lacuenca, es decir, a mayor elevación laprecipitación es tambi+n mayor.



• %endiente 3 2no de los factores que mayor influencia

tiene en la duración del escurrimiento, sobreel suelo y los cauces naturales, afectando demanera notable, la magnitud de lasdescargas

3 "nfluye en!• la infiltración• la humedad del suelo• probable aparición de aguas subterr%neas al

escurrimiento superficial

3 Es dif$cil la estimación cuantitativa, del efectoque tiene la pendiente sobre el escurrimiento



• Otros factores 3 5a localiación y orientación de la cuenca

3 5a eficiencia de la red de drenaje natural 3 5a e&tensión de la red hidrogr%fica y otros demenor importancia.

:actores :$sicos



:actores :$sicos• =ipo de suelo• 8ermeabilidad

• omogeneidad• Composición• eolog$a y geomorfo

log$a de la ona• =ipo de vegetación• Densidad de la vegatación•

8rofundidad del sistemaradicular • Estado de crecimiento de

la vegetación

• Cantidad de %rea foliar



• 'ipo + uso del suelo 3 :actores de suelo!

• El tamao de los granos del suelo• 'rdenamiento y compactación• Contenido de materia org%nica

3 El suelo se puede ver alterado por el uso• Deforestación

• Compactación• Erosión, etc• Estado de ,umedad antecedente del suelo

3 5a cantidad de agua e&istente en las capassuperiores del suelo, afecta el valor del coeficiente deinfiltración

• humedad del suelo es alta en el momento de ocurrir unatormenta, la cuenca generar% caudales mayores debido a ladisminución de la capacidad de infiltración.

Capacidad de "nfiltración yCapacidad de "nfiltración yretención de humedadretención de humedad



• Es la representación gr%fica o tabular delcaudal como una función del tiempo en

una sección espec$fica del cauce.• Es una e&presión integral de lascaracter$sticas fisiogr%ficas y clim%ticasque gobiernan la relación lluvia<escorrent$a de una cuenca en particular.

• Es la respuesta de la cuenca a la entradade la precipitación.

• ay dos tipos de hidrogramas departicular importancia! El Hidrograma Anual y el Hidrograma de una Tormenta.



HIDROGRAMA ANUAL (HA)

• >epresentación sobre un per$odo m$nimo de un ao muestrael balance a largo plao entre la 8, la E y el en una cuencapor tanto, m%s bien representa valores medios de caudal. aytres tipos b%sicos (:igura)

a) >+gimen peree ocontinuo, t$pico de climash*medos. 5os picos,constituyen la escorrent$adirecta o flujo r%pido,

mientras que el flujolentamente variable de losper$odos secos sedenomina flujo base. Elvolumen total bajo la curvadel # es la producción deagua de la cuenca. En

algunos r$os perennes, la 9parte proviene del flujobase, lo cual indica quegran parte de la lluvia seinfiltra en el suelo de lacuenca y llega a los cauces

como flujo subterr%neo.



b) >+gimen ef!"er#, t$picos de climas %ridos se caracterianpor largos per$odos en los cuales el r$o se seca. 5a mayor$a delas tormentas se transforman en escorrent$a directa sóloocurre una infiltración muy pequea. 5a producción de aguade la cuenca, en este caso, es el resultado de le escorrent$adirecta de las tormentas mayores.



H%'r#)ra"a 'e *ar%#s p%&#s



• Tipo Uno! 5a intensidad



pde lluvia (i ), es menorque la capacidad deinfiltración (f ) lainfiltración total (F ), esmenor que la deficienciade humedad del suelo(D! ). 3 @o hay escurrimiento

directo 3 @o hay recarga del agua

subterr%nea.• El hidrograma de la

corriente no se altera, yseguir% la curva dedescenso del agua

subterr%nea (hidrogramadel escurrimiento base).• 7e supone que no llueve

sobre el cauce del r$o.



• Tipo Cuatro! 5aintensidad es mayor que

la infiltración, y lainfiltración total es mayorque la deficiencia dehumedad del suelo.

• 7e tendr% escurrimientodirecto y el escurrimientobase sufre alteración.

• Combina los tipos dos ytres, por lo que setendr%n tres formasdiferentes de hidrograma.



Hidrograma 16



Hidrograma 16

*orma9:o do ;idrograma



Escoamento

7uperficial

Escoamento subterrPneo

*orma9:o do ;idrograma4 < In7cio de escurrimiento superficial= < !scenso del ,idrograma> < %ico de ,idrograma

< $eceso de ,idrograma6 < *im do escurrimiento superficial@ < $eceso de escurrimiento su2terr-neo

1

4

I

6

B

Q



c)'tra fórmula tambi+n subjetiva, es una de las m%sutiliadas! prolongamos la curva de agotamientoprevia a la crecida hasta la vertical de la punta del



previa a la crecida hasta la vertical de la punta delhidrograma (trao R<S), y luego unir ese punto con elcomieno de la curva de agotamiento que sigue a la

crecida (trao S<T)



• ?+todos simplificados't i t bt



3 'tra variante es obteneruna curva envolvente alempalmar las secciones

de descenso de variasprecipitaciones. 3 Esta curva, se superpone

en la curva de descensodel escurrimiento base delhidrograma en estudio, elpunto donde se separanser% el buscado.

3 2niendo este punto con elinicio del escurrimientodirecto en el hidrograma,

por medio de una l$nearecta, o una l$nea como enel inciso, se obtendr% ell$mite del flujo base.

8unto de separación



• En la curva se presenta el hidrograma de una curva de agotamiento quecomiena con un caudal inicial o.

• 7uponemos que la escorrent$a b%sica se debe, en ese apartado,

e&clusivamente a escorrent$a subterr%nea• Este hidrograma podr$a ser generado por un depósito lleno de arena y

saturado de agua en el que abrimos el conducto inferior de salida."nicialmente saldr% un caudal o que ir% disminuyendo con el paso deltiempo hasta agotarse. 5a evolución del caudal en el tubo de salida se

reflejar$a n la curva



• 5os m+todos para medir caudales pueden clasificares en dosgrandes categor$as! m+todos directos y m+todos indirectos.En estas dos categor$as los m%s utiliados son!



En estas dos categor$as los m%s utiliados son!

• )étodos directos! 3 ?+todo %rea velocidad 3 Dilución con traadores

• )étodos indirectosA 3 Estructuras hidr%ulicas. 3 ?+todo %rea pendiente.

• Con muy pocas e&cepciones las medidas de caudal continuas

en el tiempo son muy costosas, por lo que se relaciona elcaudal con el nivel del agua, el cual se puede medir muchom%s f%cilmente que el caudal. Estas son las llamadas curvasde calibración, cuya obtención se discutir% m%s adelante.

TRES METODOS +ARA



A.ORAR UNA ORRIENTE

#forar una corriente en una sección constante esdeterminar el gasto que pasa por ella, en la unidadde tiempo. 5os procedimientos para aforar unacorriente se pueden agrupar en tres criterios!

a) 7ecciones de control.

b) >elación sección<velocidad.

c) >elación sección<pendiente



• ay diferentes clases de vertederosseg*n la forma que se obligue a adoptar a



seg*n la forma que se obligue a adoptar ala sección de la vena liquida que circula por

la escotadura, de modo que puede ser! 3 =rapeoidal 3 >ectangular

3 =riangular, circular 3 ' de cualquier otra sección curva

• De acuerdo con el anc,o de cresta puede

ser! 3 De cresta aguda 3 De cresta ancha



&ECCION '$I!N"!$ - C tg W hIV4



- C tg W hIV4

7i 4W- AU W -BIG5uego! - C hIV4

De e&periencia se

tiene C - 1.B - 1.B hIV4

Xing obtuvo fórmulas similares para vertederos

triangulares para caudales pequeos! - 1.6B h4.BH 7i W - BIG 4W - AUG

- U.HHI h4.BH 7i W - 6UG 4W - QUG



AHOGADOS

h - carga sobre el vertedero aguas arriba



h1 - carga sobre el vertedero aguas arribah4 - carga sobre el vertedero aguas abajo, se mide donde

el r+gimen se ha establecidoQ Cd F=g/,4 < ,=0/=,4 G ,=0

>

Q Cd / H.4n,40F=g/,4 < ,=0/=,4 G ,=0 >



El criterio de sección<velocidad es el m%s



El criterio de sección<velocidad es el m%susual de los tres y utiliable en cualquier tipo

de corriente.

% & +#

donde ! # - Krea hidr%ulica.% - asto que pasa por la sección.

+ - elocidad media de la corriente.



Af#r# p#r .#$a'#res



De$er"%a&%8 'e 9rea

'e &aa



Condiciones de la sección de aforo

• "2icación ideal



• "2icación ideal

3 5os filetes l$quidos son paralelos entre si. 3 5as velocidades sean suficientes, para una buena

utiliación del correntómetro. 3 5as velocidades son constantes para una misma

altura de la escala limnim+trica.

• Condiciones e3igidasA 3 2n recorrido rectil$neo entre dos riberas o m%rgenes

francas. 3

2n lecho estable. 3 2n perfil transversal relativamente constante, seg*nel perfil en longitud



#r# p#r *a e# : ;a #

*ar%a)



Af#r# &# (as$re



Af#r# &# as$re



Me'%&%8 'e $%ra$e 'e :a

se&&%8 'e : r!#



• $elación sección < velocidadA Es el m%s usado de losm+todos de aforos. El an%lisis parte de la ecuación - 7 / (caudal - sección / velocidad).

• 8ara realiar el aforo debe tenerse una estación de aforos,que contiene una sección de medición donde se materialia el



aforo, una escala hidrom+trica para relacionar las alturas deagua en el momento del aforo, y un control de que esa estaciónde aforo sea una sección donde se asegure que la relaciónaltura 3 caudal sea directa, y no que para una misma altura semanifiesten dos caudales, posibilitando la relación 3 en

todas las alturas de agua del r$o.• El c%lculo de caudal se llega midiendo la sección haciendo unabatimetr$a, y subdividiendo la sección en %reas parciales dondese mide la profundidad en tramos separados un 1U ] delancho total. 8ara cada profundidad se asigna la superficie de

escurrimiento equidistante con las dem%s profundidades, y lasuma de todas da el %rea transversal total de escurrimiento.

• En los mismos sitios de medición de profundidades a trav+s deun molinete, se mide la velocidad de escurrimiento del aguacon el molinete paralelo al escurrimiento y perpendicular a lasección de paso, a distintas profundidades que en su modomas completo implica medir en superficie, a U,4 h, U,Q h, U,J h



y en el fondo, siendo h la profundidad de la vertical. El gr%ficode la profundidad con las velocidades citadas se llama curva develocidades de la vertical. 5uego se calcula la velocidadpromedio de cada vertical y los caudales parcialesmultiplicando la velocidad media de cada vertical por el %rea

parcial, y sumando todas, da el caudal total de escurrimientopor la sección donde se realia el aforo.• El molinete esta compuesto por un cuerpo principal que en su

parte delantera tiene a la h+lice, elemento que gira con laoposición que le genera la velocidad del agua y debe ser

contada la cantidad de vueltas que registra en un plaodeterminado de tiempo, con un contador digital.

• 8reviamente el fabricante ha entregado las ec. que calculan lavelocidad en base al n*mero de revoluciones de la h+lice.

• El aforo requiere de un ?olinete, cuyo medidor de la velocidades una h+lice o una caoleta, puede estar suspendido en elagua por cable accionado por un torno, o si la profundidad es



menor por una barra fija apoyada en el fondo de la sección. Enel 1G caso es un aforo por pasarela y el 4G por vadeo. 7eg*nsea el caso y la sección de aforo se requiere una alcantarilla oun puente, vagonetas colgadas de un cable entre torres aambas m%rgenes del r$o, o una embarcación.

• En el caso de altas velocidades y profundidades importantes, elmolinete es arrastrado por la corriente, y como la medición dela velocidad debe realiarse sobre una profundidadperfectamente vertical, se requiere el au&ilio de contrapesos oescandallos de distintos pesos, variables entre I y IU ^ilos.

Cuando a*n as$ la velocidad del agua arrastra el molinete sedebe hacer una corrección de la medición de la profundidadteniendo en cuenta el %ngulo de arrastre



• )étodo -rea velocidad.• Este m+todo consiste b%sicamente en medir en un %rea transversal de la• corriente, previamente determinada, las velocidades de flujo con las cuales se



corriente, previamente determinada, las velocidades de flujo con las cuales se• puede obtener luego el caudal. El lugar elegido para hacer el aforo o medición• debe cumplir los siguientes requisitos!• < 5a sección transversal debe estar bien definida y que en lo posible no• se presente agradación o degradación del lecho.• < Debe tener f%cil acceso• < Debe estar en un sitio recto, para evitar las sobreelevaciones y cambios• en la profundidad producidos por curvas.• < El sitio debe estar libre de efectos de controles aguas abajo , que• puedan producir remansos que afecten luego los valores obtenidos con• la curva de calibración. (perfiles ?1 y 71)• 2na de los procedimientos mas comunes empleados en este m+todo es el• descrito a continuación.• En el sitio que se decidió hacer el aforo, se hace un levantamiento topogr%fico• completo de la sección transversal, el cual dependiendo de su ancho y• profundidad, puede hacerse con una cinta m+trica o con un equipo de• topograf$a. .5a sección escogida se divide en tramos iguales tal como muestra• la figura H.1• En cada vertical, de las varias en que se divide la sección, se miden• velocidades con el correntómetro a U.4, U.Q y U.J de la profundidad total. Cada• vertical tiene su respectiva %rea de influencia (sombreada en la gr%fica).• 5as verticales deben tener las siguientes caracter$sticas!

• El ancho entre ellas no debe ser mayor que 1V1I a 1V4U del ancho• total de la sección.• El caudal que pasa por cada %rea de influencia #i no debe ser mayor • que el 1U] del caudal total.• 5a diferencia de velocidades entre verticales no debe sobrepasar un• 4U].



• es el m+todo usual de aforo mediante unregistro con un sensor en diferentesverticales. En la figura se muestra la



situación de una franja vertical definida porsu %rea y su altura, e i i # y ,respectivamente. En donde el caudal por lafranja se puede e&presar por!

• i mi i q - v # (1J)• En donde el caudal unitario es i q . 5a suma

de todos los caudales unitarios a lo largo de

la sección da lugar a conocer el caudaltotal. De forma que



El criterio de sección<pendiente es empleadopara completar los registros que no puedenobtenerse mediante sección<velocidad,



aunque es muy usado para obtener gastosm%&imos de corrientes cuando no se disponenaparatos de medición.

elocidad + & ) n - *)(

! ,)*

asto % & #) n - *)( ! ,)*

n - Coeficiente de rugosidad de ?anning

- - >adio hidr%ulico.! - 8endiente del gradiente de energ$a

• $elación sección < pendienteA 8arte el an%lisis de lafórmula de velocidad propuesta por ?anning! - 1Vn / >_`/ 7_, donde n es el coeficiente de rugosidad de ?anning, >radio hidr%ulico y 7 pendiente del pelo de agua.



• >equiere de un tramo del r$o lo mas recto posible, uniformeen la conformación de la sección de escurrimiento, dossecciones espec$ficas y la medición de la altura hidrom+tricadel r$o en el lugar. Con el promedio de las 4 secciones y los4 radios hidr%ulicos, calculando la pendiente con el desnivel

de agua dividido la longitud de separación entre secciones, yconsiderando que el delta h es la suma de la altura de aguamas altura de velocidad mas la altura de turbulencia,despreciando estas *ltimas por poca significación, se puede

calcular el caudal multiplicando la sección de escurrimientopromedio por la velocidad seg*n ?anning. 5a precisión seobtiene con la seguridad de definición del coeficiente derugosidad n.



• Esta basada en la ecuación de conservación de laenerg$a. =odo depende de la calidad del tramo encuestión. 7e buscan tramos lo m%s uniformesposibles y aplicar la hipótesis de flujo normal, en



caso de que esto no sea as$ se deber%n utiliardos secciones y suponer flujo gradualmentevariado. =odas las suposiciones son buenase&cepto que todo depender% del coeficiente de

fricción. Es el punto m%s d+bil de todos pues enlos cauces naturales un sin n*mero de factoresintervienen. Entre otras cosas la rugosidad degrano, la rugosidad de las formas de fondo, larugosidad por vegetación y la rugosidad portransporte de fondo.



• )étodo -reaHpendiente.



• # veces se presentan crecientes en sitios donde no e&iste ning*n tipo de• instrumentación y cuya estimación se requiere para el diseo de

estructuras• hidr%ulicas tales como puentes o canales. 5as crecientes dejan huellas que• permiten hacer una estimación apro&imada del caudal determinando las

• propiedades geom+tricas de 4 secciones diferentes, separadas unadistancia 5 y

• el coeficiente de rugosidad en el tramo. 7upongase que se tiene un tramode

• r$o con profundidades S1 y S4 en las secciones 1 y 4 respectivamente,

siendo• @> el nivel de referencia



Escalas ,idrométricas. %ermite medir los niveles uealcana el agua en una sección del r7o + estimar el caudal enese tramo del curso de agua.



• !foro u7micoA En el caso de r$os o arroyos de montaa los anteriores m+todos

quedan• inhabilitados a e&cepción de la sección de control En esos casos se recomienda



quedan• inhabilitados, a e&cepción de la sección de control. En esos casos se recomiendael aforo qu$mico,

• que se basa en la medición de la variación de concentración de una disolución alvertirse a un r$o

• que tiene un determinado caudal que se quiere calcular. 5a disolución mas usada

es el dicromato de• sodio.• El aforo cl%sico establece un r+gimen permanente de caudal q de la disolución

concentrada• sobre el caudal del r$o, donde la disolución pasa a ser muy diluida, y

gener%ndose la nube de

• concentración que corre r$o abajo.• Estas nubes de concentración de la disolución pueden ser elemental o con meseta!

• El planteo teórico parte de la ecuación de continuidad! 1 / n q / @1 - 4 / n4, donde 1•

es el caudal del r$o antes de agregarse la disolución, n es la concentración de la disoluciónantes del



g g ,antes del• sitio de aforo, q caudal de la disolución, @1 concentración de la disolución que se agrega,

4 el• caudal del r$o despu+s del agregado, y @4 concentración de la disolución en el caudal del

r$o.• Considerando que n es nula o muy pequea, porque se trata de agregar un l$quido de una

• concentración que el r$o no este trayendo, se puede calcular el caudal de escurrimiento atrav+s de la

• ecuación! 4 - q / @1 V @4.• 5os l$mites de los valores que encuadran el aforo qu$mico, son los siguientes!• alores normales! q - U,1U lVs, @1 - 4IU gVl, @4 - U,UUU6 gVl• 8ara ; 1I m6Vs, es a) @1 - 14I gVl y q - U,1U lVs, y b) @1 - 4IU gVl y q - U,UI lVs.

• 8ara en el orden de 1UU m6Vs, q - U,6 lVs, con 1U minutos de vertido.• 5a regla pr%ctica es 1 ^g de disolución por 1 m6Vs, para ; a 1UU m6Vs.



• !foros por flotadoresA En casos e&peditivos donde no se requiere

demasiada precisión, se



demasiada precisión, se• puede usar el m+todo de los flotadores. 7on elementos que se tiran

al agua, flotan y son arrastrados• por la corriente, por lo que al medir el tiempo de traslado en una

determinada longitud se estima la

• velocidad de escurrimiento. 5os flotadores mas utiliados concorchos, botellas, ramas, etc.). El

• c%lculo de la - 5V=, y el - / 7, considerando que la velocidades superficial, salvo que el

• flotador tenga un determinado peso y se hunda a una determinadaprofundidad, donde en ese caso

• ser% la velocidad de esa profundidad.

ORI.I IOS

• 7on aberturas deforma regular,

hechos a trav+s



hechos a trav+sde un muro, pordonde el aguacircula haciendocontacto contodo el per$metrode dicha

abertura!

De acuerdo con la forma de descarga, pueden ser!



Or%f%&%# &# 'es&ara

%=re! el nivel del agua,aguas abajo del mismo,est% por debajo del orificio.

Or%f%&%# s:"er%'#s>

con dimensiones fijas oajustables! el nivel del agua,tanto arriba, como aguasabajo, est% por encima del

• 5os orificios sumergidos pueden ser dedimensiones fijas o ajustables.

• 5os primeros se usan cuando la carga de aguadisponible es insuficiente para la operaciónadecuada de los vertederos



adecuada de los vertederos• 5os ajustables, son aquellos en los que el %rea

de descarga puede modificarse a voluntad, conel fin de acomodar el %rea a los distintoscaudales probables

• 5os tipos de orificios pueden ser! 3 De pared delgada 3 De pared gruesa 3 De tubo



.rificio de pared



.rificio de pared

delgada/ Cd & 0120

.rificio con salida de

tubo/ Cd & 013*

.rificio de pared

abocinada/ Cd & 0145

Determinación del coeficiente dedescargaA8ara obtener e&perimentalmente el coeficiente dedescarga Cd, se puede seguir!

1 En un tanque con orificio medir la carga h



1.En un tanque con orificio, medir la carga h4.Dejar circular el agua un tiempo determinado,

recogiendo el volumen escurrido en otro recipiente en

donde se puede medir dicho volumen (caudal - V=)6.?edir el di%metro del orificio y determinar #oB.Determinar Cd a partir de la ecuación!

Cd - V #U (4gh)1V4

ORI.I IO ON DES ARGA

SUMERGIDA

• El nivel del agua, aguas arriba, esta por encima del orificio yel de aguas abajo, esta por encima del canto inferior delorificio. El ahogamiento puede ser total o parcial.



Orificio con carga varia2le



OM+UERTAS

• Consiste en una placa móvil, plana ocurva que al levantarse permite graduar laaltura del orificio que se va descubriendo



altura del orificio que se va descubriendo,a la ve que controla el caudal producido.El orificio generalmente se hace entre el

piso de un canal y el borde inferior de lacompuerta, por lo que su ancho coincidecon el del canal. El flujo en un canal

cuando se coloca una compuerta por logeneral es normal a ella.



• 5a ecuación para el c%lculo del caudal dedescarga por la compuerta es similar aldel orificio, en este caso, la sección esrectangular, siendo el %rea # - b & a, y la

ecuación del caudal! - Cdba



ecuación del caudal! CdbaDonde!

7iendo!Cd ! coeficiente de descargaCc ! coeficiente de contracciónCv ! coeficiente de velocidad

• El valor de Cd, se puede determinar conla ecuacióno a partir del nomograma de la figura, en

la cual!



la cual! 3 2bicar en el eje &, el valor correspondiente a

la relación y1Va

3 =raar una vertical hasta intersectar a lacurva de descarga libre (si as$ lo fuera) o a lacurva y6Va (si la descarga fuera sumergida)

3 =raar una horiontal por el punto de

intersección y leer Cd en el eje y



• 8ara el caso en que la compuerta sea planacon una inclinación1 el valor de Cd, se calculacon el nomograma de la figura, para esto! 3 Entrar en el eje &, con el valor de la relación y1Va

3 =raar una vertical hasta intersectar a la curvat d l % l d i li ió d l t



traada con el %ngulo de inclinación de la compuerta.

3 =raar una horiontal en el punto de intersección y

leer el valor de Cd en el eje y• El valor de Cv, se calcula con la ecuación .• El valor de Cc se calcula con la ecuación ..,

• 8ara fines pr%cticos, se recomienda usar unvalor de Cc - U.Q4 para cualquier relación dey1Va, inclusive para descargas sumergidas.

oe c en e e escarga para

compuertas planas inclinadas condescarga li2re



MEDI I,N DE AUDAL

• 8ara determinar el gasto, Q, del agua en unsistema hidr%ulico, se puede medirdirectamente el volumen1 v, en un recipiente yel tiempo, t , con un cronómetro, o bieni di + d l l id d d l



el tiempo, o bienindirectamente a trav+s de la velocidad del aguao mediante la presión.

• Este m+todo volum+trico es el m%s

recomendable, sin embargo a veces es dif$cil deaplicar, solamente resulta *til para gastospequeos y donde las caracter$sticas f$sicas lopermitan.

• 'tro m+todo de medición directa del gastoconsiste en registrar el descenso en el nivel delagua en el tiempo de vaciado de un depósito congeometr$a y dimensiones conocidas.



5a forma m%s sencilla de calcular los

caudales pequeos es la medicióndirecta del tiempo que se tarda enllenar un recipiente de volumenconocido. 5a corriente se desv$ahacia un canal o caer$a quedescarga en un recipiente adecuadoy el tiempo que demora su llenado semide por un cronómetro. 8ara loscaudales de m%s de B lVs es



)étodos volumétricos.

caudales de m%s de B lVs, esadecuado un recipiente de 1U litrosde capacidad que se llenar% en 4segundos. 8ara caudales mayores,un recipiente de 4UU litros puede

servir para corrientes de hasta IU1Vs. El tiempo que se tarda en llenarlose medir% con precisión,especialmente cuando sea de sólounos pocos segundos. 5a variaciónentre diversas mediciones efectuadas

sucesivamente dar% una indicaciónde la precisión de los resultados.

2na variante de este m+todo,puede aplicarse cuandocanales o tuber$as descarganen depósitos de volumen

conocido, como son lasbalsas o reguladores.



• Curvas de

cali2ración ; < QA Con larealiación devarios aforos

en unaió



sección para• distintas

niveles deagua, sepuedeestableceruna relación 3 !

• 8ara ello la sección debe ser constante, no tener

erosiones o sedimentaciones, no estar afectada porremanso y un r+gimen del r$o establecido. 5aimportancia de contar con la curva 3 es que conel dato de altura se obtiene el caudal, facilitando el

c%lculo de un hidrograma continuo midiendosistem%ticamente las alt ras



gsistem%ticamente las alturas.

• Esta relación directa, biun$voca, entre altura ycaudal, puede verse afectada por 6 situaciones, y

en ese caso se debe realiar trabajos de correcciónpara la adecuada información de caudal. 5ascorrecciones de la curva 3 pueden ser! a) 8orvariación de la sección. b) 8or cambio del r+gimen

del r$o. c) 8or efecto de remanso.



• a) Corrección por variación de lasecciónA En el caso que la sección elegidapara construir la curva 3 , tiene cambiosdebido a acciones de erosión o

sedimentación, al no ser fija la superficie deó



, j pla sección de escurrimiento, la altura medidano reflejar% el caudal de la curva, sino otro

mayor o menor seg*n la sección sea mayorpor erosión o menor por sedimentación!



• 8ara remediar este error se debe construir una curva de los

medidos en base a la erosión o sedimentación de lasección, en función del tiempo, y realiar los siguientes pasos!1. =ener medidas con aforados y como producto la curva

3 , previa al cambio de sección.

4. De la curva 3 , con los aforos efectuados en el momentode la variación de la sección, con el aforado determinar la



deducida de la curva citada.6. Calcular el con la diferencia medida 3 deducida.B. #justar la - medida < .I. Con ajustada, entrar a la curva 3 y obtener el caudal

para todos los d$as donde no se hio aforos en el momentode cambio de la sección.

• De este modo se puede calcular el hidrograma durante eltiempo donde hubo cambio de sección, uniendo los caudalesaforados con los caudales obtenidos con la metodolog$acitada.

• b) Corrección por cam2io de régimenA En crecidas algunos r$os, tienen caudales mayores a• los establecidos en la relación 3 , o en bajantes pronunciadas, caudales menores a los

calculados• por la relación sealada. Esto se debe a que la celeridad de la onda de crecida 2, que est% en



función• de la pendiente del curso de agua en ese momento. @o es de los m%s usados ya que los aforos• normalmente se hacen para crecidas y bajantes, y este m+todo se debe utiliar cuando la

variación de• la pendiente es muy evidente.• 8ara resolver este problema se recurre a las siguientes ecuaciones!• 1) 7 - 7m 1V2 / Vt, donde 7 pendiente en crecida, 7m es en r+gimen normal, 2 velocidad de• la onda en mVs, y Vt es la variación en mVs.• 4) Con ?anning se deduce rVm - (7V7m), donde r caudal con cambio de r+gimen, m

caudal• normal, y los dem%s factores constantes.

• Combinando 1) y 4) se obtiene r - m / (1 3 (1V2/7m) / Vt), donde todos los• t+rminos son conocidos, a e&cepción de 2!



• c) Corrección por remansoA #l generarse un remanso por obstrucción del r$o, por la• e&istencia de un tributario a un r$o de mayor caudal, casos! 8araguay en su descarga al

8aran%,• @egro en descarga al 8aran%, etc., o la construcción de una presa! estación de aforos



de 8osadas por • construcción de la presa Sacyret%, cambia la pendiente de normal a la modificada por el

remanso, en• consecuencia para la misma altura pueden darse varios caudales, anulando la relación

3 .• Con ?anning se plantea! real V normal - (7 real V 7 normal).• 8ara calcular el caudal real por efecto de remanso se debe contar con una estación

au&iliar,• preferentemente aguas abajo, para la determinación de la pendiente real distinta a la

pendiente• normal, se calcula el caudal real real - normal / (7 real V 7 normal). El normal se

obtiene• con la medida en la escala hidrom+trica que tiene la sección de aforo y la curva 3 .

• !juste + e3trapolación de ; < QA 5a construcción de la curva 3 requiere la ejecución

• de numerosos aforos, barriendo toda la gama de alturas posibles dell ió l id



agua en la sección elegida.• 5uego de ello se debe proceder al ajuste de la curva, que es la

representación continua de la relación

• altura caudal, de modo de poder utiliarla como ya se citara. 8or otrolado tambi+n se puede usar • esta curva para tratar de obtener caudales para alturas no aforadas,

sean menores o m$nimas• asociadas a per$odos de estiaje o sean alturas m%&imas no registradas

asociadas a inundaciones• e&cepcionales, y a para ello se describen 4 m+todos! 7tevens y

logar$tmico.

• a) Curva ; < Q por &tevensA 7e basa en la ecuación planteada por Chey!• - # / C / >_ / 7_, donde # es el %rea de la sección de aforo, y C coeficiente de rugosidad de

• Chey. En r$os de llanura como la región noreste de #rgentina, el ancho del r$o es mucho mayor que• la altura de agua que tiene ese r$o, por lo que 7tevens asimila el radio hidr%ulico al tirante medio, y

id l di t t bi+ t t E t l d i i b l



• considera que la pendiente tambi+n es constante. Estas son las dos suposiciones en que se basa el• m+todo. En base a esto la e&presión de Chey queda!• - X / # / D, donde X es constante, y el caudal depende e&clusivamente de las condiciones• geom+tricas de la sección, transform%ndose esto en una de las ventajas del m+todo.• Con la representación gr%fica de la e&presión # / D con la y por otro eje con el , se

• obtienen dos representaciones! 1) 2na curva con < # / D, que depender% de las variaciones• geom+tricas de la sección y se puede graficar tan amplia como se quiera, ya que depende del ancho• y la altura que se quieran medir. 4) 2na recta con < # / D, ya que el enlace es la constante X, y• debe construirse con la ejecución de aforos. 5uego entrando con verticalmente hasta la curva y• horiontalmente interceptar la recta y desde all$ nuevamente en sentido vertical, se obtiene el caudal.• :inalmente se grafica la relación 3 obtenida y los aforos calculados para verificar la bondad del

• m+todo. 5a e&trapolación se hace con menores y mayores que las aforadas, teniendo en cuenta• que no deben cambiar abruptamente ni la sección ni la rugosidad del cauce, para que la constante X• no cambie e invalide los resultados de caudal.



• b) )étodo logar7tmicoA Fasa el ajuste de la curva 3 , en la siguiente e&presión!• - X / ( 3 o)_n, donde X y n son constantes, y o es la altura de agua cuando el caudal es U.

• 8asando al sistema logar$tmico la ecuación es! lg - lg X n / lg ( 3 o).• 8ara hallar los valores num+ricos de las constantes y de o, se debe representar en un papel

bil $t i i d d l d t t d di ti t l d



• bilogar$tmico una serie de pares de valores de 3 o y , tanteando con distintos valores de o• hasta que en la representación gr%fica se visualice una recta. 8rimero se debe analiar cu%l puede ser • el valor de o y para ello se grafican los valores de 3 de los aforos, y se proyecta a mano alada• una curva que represente los puntos graficados hacia el eje de ordenadas. Cuando se intercepta el eje• de , all$ se ubicar$a el valor de o que define un - U. 7e estiman valores superior e inferior al

• estimado, y esos son los que se deben graficar en un primer intento. 8or otro lado se debe tener en• cuenta las condiciones establecidas para instalar la escala! El valor del LUM de la escala hidrom+trica• tiene que reflejar apro&imadamente el fondo del cauce, por lo tanto el valor de o debe estar • cercano a +l, y no tener valores iguales a por ejemplo 6, B o <6, <B metros, al menos en r$os de• llanura.



• Cuando la representación de los valores de 3 o y se hace recta, se ha obtenido el valor

• de o. =ambi+n se encuentran las constantes n y X. n como el cociente de V( 3 o), y X

• entrando al gr%fico con el valor de 3 o - 1 hasta interceptar la recta y bajando, en la escalade



• se obtiene el valor num+rico de a. Esto es as$ por que en la e&presión logar$tmica al ser 3 o- 1,

• el lg 1 - U, y por lo tanto queda lg - lg X.• :inalmente al igual que en 7tevens se realia el ajuste del m+todo graficando los aforos

• ejecutados con los pares de valores y , y encima la curva continua representando laecuación

• inicial, donde se debe observar una buena superposición. Conociendo la e&presión se puedecalcular

• y e&trapolar el caudal para cualquier valor de , desde o hacia arriba. 5a e&trapolación hacia

• valores altos de debe tener la coherencia que significa que el r$o efectivamente puedaconducir ese

• caudal, ya que si cambian las condiciones hidr%ulicas esto puede no ser as$.



Estación hidrom+trica• 2na estación hidrom+trica la componen una serie deinfraestructuras que permiten determinar el caudal de pasosimplemente mediante el registro de un nivel. 5a estructura

simplemente debe garantiar la e&istencia de una relacióncaudal elevación. 7e coloca una boya que marca en uni t % i l t ó i l i l di t



sistema mec%nico o electrónico el nivel y mediante unaecuación de transformación nivel<caudal se conoce encada instante el caudal de paso.

• 5as relaciones de nivel caudal se deben obtener medianteaforo en ciertos momentos del ao, mejor que cada aforosea representativo de un estado del cauce. De estamanera se puede obtener una mejor función de

interpolación. Como muestra de una relación de nivelcaudal se tiene la figura

• 5as estaciones hidrom+tricas deben reunir ciertascondiciones, entre ellas!

1. #ccesibilidad. 5a estación debe ser visitable en cualquiermomento, sobre todo en avenidas.

4. 7uficiencia. Debe cubrir todo el rango de caudales. 8or lo

menos hasta desde el m$nimo posible hasta el m%&imoposible.6 Estabilidad 5a estación se debe mantenerse con las



6. Estabilidad. 5a estación se debe mantenerse con lascaracter$sticas geom+tricas iniciales, adem%s que est+situada en un tramo recto para que la inercia en curva del

flujo no afecte a la lectura.B. 8ermanencia. 5a estación debe estar situada y construida

de forma que las avenidas no la deterioren, esto no siemprees as$, pues una avenida muy elevada cambia sucomportamiento natural de llevar sólo agua y comiena a

transportar sedimento, con lo que es muy probable que lasladeras del cauce se vean afectadas.

MEDICI,N DE



CAUDALES

• Debido a lo anterior, han surgido los métodos

indirectos1 que como su nombre lo seala midenotras variables f$sicas distintas del gasto, como porejemplo la velocidad o la carga pieom+trica, yaplicando los principios hidr%ulicos se puede obtenerdicho gasto.



.ELI IDADES

)J'ODO DE ! E&C"!D$! %!$! )EDI$ DE !&'O• Es aplicable a descargas de tuber$as a presión, en particular parapruebas de bombeo. Consiste en medir la distancia horiontal To quee&iste entre el e&tremo del tubo de descarga y el punto donde cae elchorro de agua en el suelo, y la altura o a la que se encuentra elconducto.

• Con estos valores el gasto se determina con la ecuación!donde TU (cm), # - %rea de la sección transversal del tubo (cm4), U (cm) yel gasto resulta en litros por segundo.



el gasto resulta en litros por segundo.

• 2na variante de este procedimiento consiste en medir la distanciahoriontal 1 entre el e&tremo del tubo de descarga y un punto situado

a 6UI mil$metros por encima de la ca$da del agua. 5a relación con laque se calcula el gasto es en este caso!

- U.U6A TU #

• Cuando la tuber$a no descarga completamente llena, se puede tener

una idea apro&imada del gasto, multiplicando el resultado obtenido conla ecuación anterior, por la relación Y/d, donde S es el valor del tirantede agua d es el di%metro del tubo

Un método alternativoconsiste en medir conuna escuadra ladistancia , cuando el

chorro esta a 30.5 cmde altura.



El método de laescuadra consisteen medir ladistancia y altura ala que cae unchorro de agua



D%s$r%=:&%8 'e *e(#&%'a'es



• 5a hidrometr$a, es la rama de la hidrolog$a queestudia la medición del escurrimiento (aforar)• ?+todos directos! 2san aparatos o

procedimientos para medir directamente elcaudal

• ?+todos indirectos o cont$nuos! ?iden el niveldel agua en el cauce y a partir del nivel estimanel caudal



el caudal• ?+todos de aforo

3 #foros con flotadores (D) 3 #foros volum+tricos (D) 3 #foros qu$micos (D) 3 #foros con vertederos (") 3 #foros con correntómetro o molinete (D)

3 #foros con medidas de la sección y la pendiente (D) 3 5imn$grafos (")



Af#r# &# f#$a'#res

• Escoger un lugar recto delcauce de una longitud 5

• ?edir la velocidad superficial()

- Caudal (m6Vseg)- Caudal (m6Vseg)v- elocidad (mVseg)v- elocidad (mVseg) #- #rea (m4) #- #rea (m4)



()• El procedimiento para medir la

velocidad es como sigue!

3 ?edir la longitud (') del tramo #$.

3 ?edir con un cronómetro eltiempo (T ), que tarda endesplaarse el flotador (botellalastrada, madera, cuerpo

flotante natural) en el tramo #$. 3 Calcular la velocidad

superficial

• C-lculo del -reapromedio del tramo8 l %l l d l

- Caudal (m6Vseg)v- elocidad (mVseg) #- #rea (m4)



3 8ara el c%lculo del%rea hacer lo

siguiente!• Calcular el %rea en lasección # ( ## )

• Calcular el %rea en lasección $ ( $$ )

• Calcular el %reapromedio

• C-lculo del -rea enuna sección3 Calcular el %rea para



3 Calcular el %rea paracada tramo, usando elm+todo del trapecio.

3 Calcular el %rea totalde una sección

• C-lculo del -rea en unasección 3 8ara calcular el %rea en

l i d l



cualquiera de lassecciones, hacer losiguiente!

• ?edir el espejo de agua(T ).

• Dividir (T ), en cinco o diepartes (midiendo cadaU.4U, U.6U, U.IU, etc), y encada e&tremo medir suprofundidad.

Af#r# -#:"?$r%&#

• Calcular o medir el volumendel depósito o recipiente (+ ).

• Con un cronómetro, medir eltiempo (T) requerido para



tiempo (T ), requerido parallenar el depósito.

• Calcular el caudal con la

ecuación!• >epetir 6 veces la medición y

hacer un promedio.• Es el m+todo m%s e&acto, pero

se adapta a pequeas

corrientes o para calibrar otrosequipos (aforadores,vertederos, etc).

Af#r# :!"%&#

• En el curso de agua que tieneun contenido natural de sales6C 0 7, inyectar un caudalconstante 8 de una soluciónconcentrada 6C 7 de un

6C 6C 7 7



concentrada 6C 7 de unproducto qu$mico.

• El m+todo consiste en medir la

concentración aguas abajo 6C * 7 y aplicar la fórmula deconservación de la materia,para calcular % .

• 7e usa bicromato de sodiocomo colorante.

• 2n m+todo dif$cil deimplementar por condicionesde lograr meclashomog+neas.

6C 6C 0 0 7 7

6C 6C * * 7 7



Af#r# &# -er$e'er#s

• 5os vertederos, son losdispositivos m%sutiliados para medir elcaudal en canales



caudal en canalesabiertos, ya que ofrecenlas siguientes ventajas!

3 7e logra precisión en losaforos. 3 5a construcción de la

estructura es sencilla. 3 @o son obstruidos por los

materiales que flotan en el

agua. 3 5a duración del dispositivo

es relativamente larga.

ertedero rectangular cVcont.



ertedero rectangular sVcont.



ertedero triangular



Calibración• Consiste en hallar la ecuación que relaciona la cargasobre el vertedero h, con el caudal Q.

• 8ara realiar la calibración del vertedero, se puede

utiliar el m+todo volum+trico, con el siguiente proceso! 3 7uponer la ecuación potencial!



3 ?edir para varios caudales Q, su respectiva carga h y tabularlos 3 Establecer la correlación potencial simple, de los datos h y %

registrados, y calcular los par%metros a y b.

3 Conocidos a y b, la ecuación, estar% definida para su utiliación

Af#r# &# "#%e$e #

&#rre$8"e$r#

• 5os correntómetros son

aparatos que miden lavelocidad, en un punto dadodel curso del agua.

• 5a elocidad es medida en los



• 5a velocidad es medida en losinstrumentos, por medio de unórgano móvil (h+lice)

• 5a h+lice detecta la velocidadde la corriente y transmite unasea cuando ha dado un cierton*mero de vueltas sobre uncontador o contómetro(impulsiones de sonido,

seales luminosas, digitales,etc)

• 5a velocidad se mide

indirectamente, ya que en lapr%ctica lo que se mide es eltiempo que emplea la h+lice,para dar un cierto n*mero de



prevoluciones, y mediante unafórmula propia para cadah+lice se calcula la velocidad.

• Ejemplo! 3 Correntómetro '==<?eter @Z

HIQA, del 9inae,• 8ara n ; U.IH - U.46IJ

n U.U4I• 8ara n \ U.IH - U.4IJI

n U.U14

:órmula de correntómetro:órmula de correntómetro

*ormas de aforo• # pie

3 Curso de agua es pequeo 3 Curso de agua poco profundo y fondo resistente

3 Colocar una cinta graduada de un margen a otro, y seva midiendo la velocidad a diferentes profundidades, apuntos equidistantes de un e&tremo a otro de la sección.



• # cable 3 5a sección se materialia con un cable tendido de un

e&tremo a otro, y el aforo se hace en bote o por unfunicular.

• !obre una pasarela 3 7e coloca una pasarela entre los pilones de un puente,

el aforador se coloca sobre la pasarela, y realia lamedición de las velocidades desde all$.

B.6. #foro con molinete o correntómetro8roceso para realiar el aforo

• ?edir el ancho del r$o(longitud de la superficielibre de agua o espejo de

T!)



agua T!)

• Dividir el espejo de aguaT!, en un n*mero " detramos (por lo menos " -1U), siendo el ancho decada tramo!


• 7eg*n, el 8royectoidrometeorológicoCentroamericano, la



Centroamericano, ladistancia m$nima

entre verticales, semuestra en la tablasiguiente!


• ?edir en cada vertical, laprofundidad h, puedesuceder que en losm%rgenes la profundidad



m%rgenes la profundidadsea cero o diferente de

cero.• El %rea de cada tramo, sepuede determinar comoel %rea de un trapecio. 7ila profundidad en algunos

de los e&tremos es cero,se calcula como si fueraun tri%ngulo.


• Calcular la velocidad 3 5a velocidad en una

sección de una corrientevar$a tanto



var$a tantotransversalmente comocon la profundidad

3 5as velocidades, se midenen distintos puntos en unavertical

3 5a cantidad de puntos,

depende de lasprofundidades del cauce ydel tamao delcorrentómetro.


• Calcular la velocidad en un punto

3 Colocar el instrumento (correntómetro o molinete) aesa profundidad. 3 ?edir el n*mero de revoluciones ("# ) y el tiempo (T

en seg ndos) para ese n*mero de re ol ciones



en segundos), para ese n*mero de revoluciones. 3 Calcular el n*mero de revoluciones por segundo (n),

con la ecuación!

3 Calcular la velocidad puntual en mVs, usando laecuación proporcionada por el fabricante del equipo,por ejemplo, el correntómetro #<'== 1<1UIH46 del

!enara, tiene las siguientes ecuaciones!


• Calcular la velocidad promedio en una vertical

3 5a distribución de velocidades en una vertical, tiene la forma de una par%bola,como se muestra en la figura.



3 En la figura se observa!• s - velocidad superficial• m$% - ubicada a U.4 de la profundidad, medido con respecto a la superficie del agua• m - velocidad media en la vertical, la cual tiene varias formas de c%lculo

3 5a relación entre la velocidad media y superficial es! 3 m - & s donde! & var$a de U.J a U.AI, generalmente se adopta igual a U.JI


• )edir la velocidad media en un punto



3 7e emplea, cuando la profundidad del aguaes pequea, o hay mucha vegetación a U.Jde la profundidad.


• )edir la velocidad media en dos

puntos




• )edir la velocidad media en tres

puntos




• Calcular la velocidad promedio en un

tramov1 v4



vp4


• Calculo del caudal

3 )étodo del -rea + velocidad promedio• Calcular para cada vertical la velocidad media,

d l +t d d d t t



usando el m+todo de uno, dos o tres puntos.• Determinar la velocidad promedio de cada tramo,

como el promedio de dos velocidades medias,entre dos verticales consecutivas, es decir!



3 )étodo del -rea + velocidad promedio• Determinar el %rea que e&iste entre dos verticales

consecutivas, utiliando la fórmula del trapecio, es decir!



• Determinar el caudal que pasa por cada tramo utiliando laecuación de continuidad, multiplicando la velocidadpromedio del tramo por el %rea del tramo, es decir!

• Calcular el caudal total que pasa por la sección, sumando

los caudales de cada tramo, es decir!



3 )étodo de las par-2olas• =raar para cada vertical, la

curva profundidadvelocidad pv (par%bolas de velocidad).



p (p )• Calcular las %reas de las

par%bolas (usar el plan$metro

o el m+todo de la balana).• Cada %rea calculadarepresenta un caudal porunidad de ancho (m4Vs).

• =raar la curva pv vs ancho.• Calcular con un plan$metro o

balana anal$tica el %rea de la

curva anterior, la cualrepresenta el caudal.



3 ?+todo de "sotaquias• 2bicar en cada vertical lasvelocidades calculadas.

• =raar las isotaquiasinterpolando las velocidades



interpolando las velocidades(las isota8uias son l$neas queunen puntos de igualvelocidad), en forma similar,que la interpolación de puntospara obtener las curvas denivel.

• Calcular con el plan$metro, ocon la balana anal$tica, las%reas que quedan por encimade cada velocidad.

• =raar la curva v vs áreaacumulada por encima decada velocidad.

• Calcular con el plan$metro, ocon la balana anal$tica, el%rea de la curva anterior, lacual representa el caudal.

Curso de idrolog$a



Curso de idrolog$a

Escorrent$a ""

8or!

7ergio el%sque ?aariegossvelasqucatie.ac.cr

4U11

Capitulo B. EscurrimientoB.B #n%lisis de datos de caudales• Caudales promedios diarios

3 Calculados a partir de la altura h le$da por laescala limnim+trica o registrada porlimn$grafo.



limn$grafo. 3 5a altura promedio se determina por medio

de tres lecturas!• H am• 14 md• I pm

Capitulo B. EscurrimientoB.B #n%lisis de datos de caudales• Caudales promedios mensuales

3 ?edia aritm+tica de los caudales diariosregistrado en un mes determinado.

mailto:[email protected]

mailto:[email protected]



• Caudales promedio anuales o módulos

3 ?edia aritm+tica de los caudalescorrespondientes a los 14 meses de un ao.

Capitulo B. EscurrimientoB.B ?edida de las alturas• 5imn$metros

3 >egla graduada (estadia),colocada adecuadamente, enuna de las m%rgenes del r$o.

3 Esta escala puede ser en



Esta escala puede ser enmetal, en madera o encemento.

3 E&tremidad inferior, est+siempre sumergida en elagua, a*n en +pocas deestiaje.

3 En cauces abiertos se puedeponer varios linn$metros cuyas

escalas se sucedancorrelativamente.

Capitulo B. EscurrimientoB.B 5imn$grafo

•5imn$grafos 3 8ermiten registro

cont$nuo de lasi i d l i l



variaciones del nivelde agua.

3 ay de dos tipos!• :lotador • 7onda de presión


• Constan de tres partes! 3 Elemento sensible

• :lotador o manómetro 3 7istema de transferencia

de alturas



de alturas• Eje helicoidal, 8olea,

7istema traductor deescala o registro de nivel

3 7istema de relojer$a para laescala de tiempo.

• 8roducen un registrogr%fico similar al del

pluviógrafo llamadolimnigrama


• "nstalación 3 'rilla m%s cercana a

profundidad m%&ima (evitarque se quede en seco)



3 =ramo recto del r$o

3 # veces se necesitan obrasde protección

• =ipos de instalación! 3 =ubo 3 8oo 3 Combinado



Capitulo B.B.I Curvas >epresentativas

• #lgunas de las curvas

representativas de los caudales son! 3 Curva de variación estacional



3 Curva masa ó de vol*menesacumulados

3 Curva de duración

Capitulo B.B.I.1 Curvas de ariación estacional

• 8roporcionan información sobre la

distribución de los valores hidrológicos,respecto al tiempo y la probabilidad deque dichos eventos o valores ocurran



que dichos eventos o valores ocurran.

3 8robabilidad de que un se supere undeterminado caudal en un ao determinado 3 Caudal que ser% igualado o superado el 1U]

del tiempo

Capitulo B.B.I.1 Curvas de ariación Estacional

• 8rocedimiento construir la curva de variación

estacional! 3 'btener un registro de caudales mensuales. 3 'rdenar los n valores de cada mes (correspondiente



( pa n aos), en orden descendente.

3 Determinar para cada valor, la probabilidad que elevento sea igualado o e&cedido, aplicar el m+todo deaen!

Capitulo B.B.I.1 Curvas de variación estacional

3 8lotear en un papel de

probabilidad log<normal, losvalores correspondientes acada mes

• Escala logar$tmica los



• Escala logar$tmica losvalores de los caudales

• Escala de probabilidades,su probabilidad.

3 8ara cada mes, traar Lal

o:;metro< , la recta demejor ajuste (ajuste

gr%fico).


3 # partir del gr%fico, paralas probabilidades quese desean, por ejemplo!HI ], JU ], AU ], etc,



, , , ,estimar los valores

mensuales del caudalcorrespondientes.


3 8lotear, en un papelmilim+trico, para cadaprobabilidadconsiderada, meses vs



,caudales.

3 2nir con l$neas rectas,para cada probabilidadestablecida, los puntosobtenidos.


3 Ej! Calcular el caudal que se

presentar$a en el mes de mayocon una probabilidad del AU ]!• En el eje de los meses

ubicar mayo.• =raar desde este punto,



=raar desde este punto,una vertical hastainterceptar la curva de

probabilidad del AU ].• 8or este punto traar unal$nea paralela al eje ' , hastainterceptar al eje decaudales, donde se obtieneel caudal buscado.

Capitulo B.B.I.4 Demanda vrs. Disponibilidad• Establecer +pocas de escase o

e&cedencia 3 5a disponibilidad del agua sea mayor o igual

que la demanda en este caso se puede



que la demanda, en este caso se puederealiar una derivación directa.

3 5a disponibilidad de agua sea menor que lademanda, en este caso para satisfacer estademanda se debe regular o almacenar.

Ejercicio (E&cel)



Capitulo B.B.I.6 Curva masa o de ol*menes #cumulados

• 5lamada tambi+n curva

de vol*menesacumulados o diagramade >ipples

• 7e usa en el estudio de



7e usa en el estudio deregulariación de los r$os

por medio de embalses.• 8roporciona el volumenacumulado, que haescurrido en una estaciónen función del tiempo a

partir de un origenarbitrario

B.I.6 Curva masa o de ol*menes #cumulados! 8ropiedades

• 5a curva masa es siempre

creciente, pues el agua queescurre en un r$o, se aade a lasuma de los per$odos anteriores.

• 5a tangente en cualquier punto dela curva masa, proporciona elcaudal instant%neo en ese punto



caudal instant%neo en ese punto.• El caudal promedio, para un

per$odo de tiempo t!<t( , seobtiene de la pendiente de lacuerda, que une los puntos de lacurva masa, para ese per$odo detiempo o lo que es lo mismo, de ladivisión del incremento delvolumen, entre el per$odo de

tiempo, es decir!

v

t

B.I.6 Curva masa o de ol*menes #cumulados! 8ropiedades

• 5os puntos de infle&ión de la curva

masa, tales como ) 1 e ) 4, correspondenrespectivamente, a los caudalesm%&imos de crecidas, y m$nimos deestiaje, de la curva de caudalesinstant%neos.



s a % eos• 2na curva masa, es la representación

acumulada de los aportes de unafuente, en un per$odo determinado detiempo, que puede ser de uno ovarios aos.

• El per$odo de tiempo que se toma,son los aos mas cr$ticos (6 ó B),aunque tambi+n puede tomarse,todos los aos del registro histórico.

B.I.6 Curva masa o de ol*menes #cumulados! #plicaciones

• Determinar la capacidadm$nima de un embalsepara satisfacer unademanda



demanda

• 'perar embalses

B.I.6 Curva masa o de ol*menes #cumulados! Construcción

• Dado el registro de caudales históricos, por ejemplocaudales promedios mensuales !

= f l d l % V l* +



• =ransformar los caudales % , en m6Vs, a vol*menes + ,

por lo general e&presado en ??6 (millones de m6

) -=

B.I.6 Curva masa o de ol*menes #cumulados! Construcción

• #cumular losvol*menes y obtenerla columna devol*menes



acumulados

• 8lotear las columnasde meses vs lacolumna devol*menesacumulados

5a escala no comiena de cero5a escala no comiena de cero

B.I.6 Curva masa o de ol*menes #cumulados! ue se puede conocer

• El volumen escurrido desde el inicio del periodo hastauna fecha dada.

• El volumen escurrido entre dos fechas.• El caudal medio correspondiente a un intervalo t( < t!,

que viene a ser proporcional a la pendiente de la recta,que une los puntos de curva de abscisas t( <t!



que une los puntos de curva de abscisas t( <t!.• El caudal en una fecha, que viene a ser proporcional a la

pendiente de la recta tangente a la curva en el puntocorrespondiente.

• El caudal medio o caudal seguro correspondiente a todoel periodo (tangente trigonom+trica de la recta AB de lafigura.

B.I.6 Curva masa o de ol*menes #cumulados! Calculo de caudal seguro

• 7e pueden presentardos casos!

• ue se regulen oembalsen totalmente



embalsen, totalmente

las agua del r$o.• ue esta regulación

sea solo parcial, paraun determinado

volumen.

B.I.6 Curva masa o de ol*menes #cumulados! >egulación total de caudales

• 7e almacenan todas las aguas para

obtener un caudal instant%neo, o de salidaconstante, llamado caudal seguro!




• 5a capacidad m$nima de

embalse, que asegureeste aporte en cualquiertiempo, se obtiene con elsiguiente proceso!



3 =raar tangentes

envolventes de la curvamasa, que sean paralelasa la l$nea de pendiente delcaudal seguro.

3 Calcular la mayor distanciavertical, entre dostangentes consecutivas delos per$odos.


• #n%lisis de la curva masa

A y Q: Caudal NaturalA y Q: Caudal Natural > Caudal Regulado> Caudal Regulado

Q y P: Caudal NaturalQ y P: Caudal Natural < Caudal Regulado< Caudal ReguladoSe hace uso del volumen QRSe hace uso del volumen QR

QR: Volumen a almacenar durante el períodoQR: Volumen a almacenar durante el período

A: Caudal seguroA: Caudal seguro



QR: Volumen a almacenar durante el períodoQR: Volumen a almacenar durante el período

P y T: Caudal NaturalP y T: Caudal Natural < Caudal Regulado< Caudal Regulado

T y : Caudal NaturalT y : Caudal Natural > Caudal Regulado> Caudal Regulado

ST: Volumen a almacenar antes de !ueST: Volumen a almacenar antes de !uecom"ence el períodocom"ence el período

ST # AC # R$ST # AC # R$

Q$ # QR % R$ # Capac"dad mín"ma delQ$ # QR % R$ # Capac"dad mín"ma del em&alseem&alse

B.I.6 Curva masa o de ol*menes #cumulados! >egulación parcial de

caudales• En este caso, se almacena un

volumen determinado de agua,que asegure un caudal continuode " m6Vs.

• 8ara traar una l$nea con unapendiente equivalente al caudal "m6Vs hacer lo siguiente !



m Vs, hacer lo siguiente ! 3 =omar un per$odo de tiempo, por

ejemplo un ao. 3 Calcular el volumen que produceel caudal " , en un ao

3 =raar la pendiente o caudal " ,tomando las coordenadas T - 1ao, y el volumen acumulado + ,correspondiente al aoconsiderado.

B.I.6 Curva masa o de ol*menes #cumulados! >egulación parcial de

caudales• Condiciones/

3 7i la pendiente de la curvamasa (caudal seguro Qs), esmenor que la pendientecorrespondiente al caudal "(Qs ; " ), hay deficiencia de



( ), yagua en el r$o, y no se podr%

proporcionar el caudal de "m6Vs. 3 7i la pendiente de la curva

masa, es mayor que lapendiente correspondiente alcaudal " (Qs 9 " ), hay e&cesode agua en el r$o, y se puedeaportar el caudal de " m6Vs.

Curva masa o de ol*menes #cumulados!>egulación parcial de caudales

•7i se quieredeterminar cu%l esel volumen total de

b l i



embalse necesario

para asegurar uncaudal de HQUp6Vseg.


• 7e puede hacer una

curva que relacione elcaudal firme contra elalmacenamiento delembalse



embalse

• 2til para definir losrangos de caudal adiferentes vol*menesde almacenamiento y%reas inundadas.


• 7e puede analiar

cu%l es el m%&imocaudal firme quepuede obtenerse paraun determinado



un determinado

volumen dealmacenamiento.

• En este caso elcaudal cr$tico es 4JUp6Vseg

Capitulo B.B.I.B Curva de duración de caudales

• 5lamada tambi+n como curva de

persistencia, permanencia de caudales ocurva de caudales clasificados• Es una curva que indica el porcentaje del



tiempo durante el cual los caudales hansido igualados o e&cedidos.

• Esta curva puede ser definida paracaudales diarios, mensuales, anuales, etc.

B.I.B Curva de duración decaudales! Construcción• 'rdenar los caudales de mayor a menor Qm$% * Qm+n

• Calcular el rango de la muestra # Qm$% - Qm+n• 7eleccionar el n*mero de intervalos de clase (7eg*nSevjevich)!



B.I.B Curva de duración decaudales! Construcción• Calcular la amplitud ' de cada intervalo

de clase!

• Calcular los l$mites de clase de cada uno



• Calcular los l$mites de clase de cada uno

de los intervalos! 3 5os l$mites de clase superior e inferior del

primer intervalo de clase son!

B.I.B Curva de duración decaudales! Construcción 3 'btener los l$mites inferiores de

cada intervalo de clase, columna(4) de la tabla

3 Calcular el n*mero de valores decaudales que quedancomprendidos en cada intervalode clase, columna (6)

3 Calcular el n*mero de d$as



Calcular el n*mero de d$as(n*mero de veces) que un caudal

es igual o mayor que el l$miteinferior del intervalo de clase, seobtiene acumulando la columna(6). 5os resultados se muestranen la columna (B)

3 E&presar la columna (B) enporcentaje de tiempo que elcaudal diario supera al l$mite

inferior del intervalo de clase. 5osresultados se muestran en lacolumna (I)

B.I.B Curva de duración decaudales! Construcción 3 =raar la curva de duración

para esto en un papelmilim+trico plotear!



3 8ara diseo, por ejemplo para

calcular el caudal a derivarpara un proyecto determinado,se puede usar el caudal que elAI] del per$odo de tiempo hasido igualado o superadopara el caso de caudalesdiarios (U.AI 6QI - 6BQ.HI),el caudal que ha sido igualadoo superadok durante 6BQd$as de los 6QI d$as del ao.

B.I.B Curva de duración decaudales! Construcción

• El principal defecto de la

curva de duración es queno presenta el caudal ensecuencia natural, porejemplo no es posible



ejemplo no es posible

con ella, decir si loscaudales m%s bajosescurrieron en per$odosconsecutivos o fuerondistribuidos a lo largo delregistro.

B.I.B Curva de duración decaudales! Ejemplo

• En la estación AJ 3 61 3

UI del r$o 8acuare, setiene el registro decaudales medios diariosen m6Vs, para el ao



phidrológico 4UUU 3 4UU1.En la tabla parasimplificar los c%lculos, yase ha procesado lainformación de acuerdo alproceso descrito,asumiendo 1A intervalosde clase.

B.I.B Curva de duración decaudales! Ejemplo

3 Dibujar la curva de

variación. 3 "ndicar cual es el

caudal de diseo quese puede derivar al



se puede derivar alAI] del per$odo detiempo (energ$a firme),para un proyecto degeneración de energ$ael+ctrica, sin

necesidad de construirun embalse.

B.I.B Curva de duración de caudales!Ejemplo sin agrupar datos

• 'rdenar los datos en forma

descendente y a cada uno deellos asignarle un n*mero deorden, siendo el 1 para el%ma= y el 6QI para el %min.

• 7i hay datos repetidos, para



7i hay datos repetidos, paraeste valor de caudal que se

repite mantener el *ltimoorden, es decir borrar losanteriores.

• E&presar en ] de tiempo enque el caudal es igualado o

e&cedido, para lo cualmultiplicar por 1UU el n*merode orden y dividirlo entre 6QI.

=ipo de vertiente vrs. curva de duración decaudales

• a curva de duración es

representativa del régimen decaudales medios de la corriente +por lo tanto puede utiliarse parapronósticar el comportamiento delrégimen futuro de caudales1 o sea elrégimen ue se presentar- durante



régimen ue se presentar- durantela vida Ktil de la captación.

• Cuencas de montaLa 3 Caudales altos se presentan durante

per7odos cortos1 mientras

• Cuencas de llanura 3 No e3isten diferencias mu+ nota2les en

las pendientes de los diferentes tramos dela curva.

Curvas t$picas de duración de caudales



uv a re ac n

intensidadVduraciónVfrecuencia



5luvia relación

intensidadVduraciónVfrecuencia



7ub<regiones pluviom+tricas

del 2ruguay( )

4/.+1

0

11

1lo0+!+10!34

!t

r

hT

t r T

−−+=



Curvas "ntensidad, Duración,

:recuencia ("D:)



#ntecedente ("8#)(7ha, 1AQ6)



/

/

4

4

3

3

2

2

1

1

d

P

d

P

d

P

d

P

d

P

d

P IPA +++++=

Da 112 1*12 2+12 2112 2212 2312 2412 2/12 2.12

55 + 1 3+ + 2+ + + 1/ /

di . / 4 3 2 1 +



"8# - 4I

#ntecedente ("8#)(7ha, 1AQ6)



"ntercepción

"ntercepción de la lluvia por un monte de Eucaliptus5. ?art$ne y 8. Dur%n (4UU4)?edidas promedio de A meses

Krboles de H aos de edad

• 8recipitación total 1HQ mmVmes



• 8recipitación directa 1IQ mmVmes• 8recipitación fustal 16 mmVmes• "ntercepción H mmVmes (B])

Efecto de la pendiente



f(hU.I) 9 pendiente, 9 , ; tiempo para infiltrar, 9escurrimiento

EC f(4) /4 EC/BCant f(I) /4 Cant/64=am f(Q) /4 =am/QB

Efecto del tipo de suelo



8lanosol 3 orionte # :r.#r., profundidad IU cm, #D Q4 mmFrunosol 3 orionte # :r.#rc., profundidad 4U cm, #D BU mm5luvias < erano QAVHU 1Q4 mm (p;1]) < erano HUVH1 QJJ mm (p;H])

Efecto del laboreo



"@"# 5a Estanuela 3promedio de A aos



>elación de caudales pico (5.

7ilveira et al, 4UU6)



>elación de vol*menes

espec$ficos escurridos



?odificación de los coeficientes de escorrent$a

por el desarrollo forestal (7ilveira y #lonso,4UUB)



=endencias de Coeficientes de

escorrent$a anual



Efecto de la red de drenajeCapacidad de carga (factores de la

fórmula de ?anning)



CuencaEs toda superficie del terreno limitada por

divisorias de agua



Cuenca chica

• ?enos de 1UUU ^m4 (1UU.UUU has)• 5a mayor$a del esc sobre el terreno

• @o hay efecto de retardo• 8icos de esc muy cerca de picos de pp• 7ensible a cambios de uso del suelo



7ensible a cambios de uso del suelo• 7ensible a lluvias intensas y cortas

Cuenca grande• ?ayor de 1UUU ^m4

• "mportante efecto de los cursos deagua

• >etardo del escurrimiento• "mportante papel de almacenamiento



• "mportante papel de almacenamientode aguas de drenaje



B. 8redicción del escurrimiento



B.1. Caudal pico de escurrimiento

7elección del m+todo de c%lculo• 7i =deC ; 4U ?+todo >acional

• 7i =deC 9 4U y #c 9 BUU h% ?+todo7.C.7.



• 7i =deC 9 4U y #c ; BUU h% #mbosm+todos

?+todo >acional

(C.E.>amser, 1A4H)



•Conceptos b%sicos

•7upuestos en que se basa

)4 #(m"(mVh).C.Vs)6(m, =



6QUUVs)(m,?#T =

Cuenca Area

IV x N C L Pendiente

∑=

..L.C.N. = Longitud de las curvas de nivel (m)I.V. = intervalo vertical (m) entre las curvas de nivArea de la cuenca (m2)

Coeficiente CA 8ara obtener el coeficiente de escorrent$a LCM de tabla, esnecesario estimar la pendiente de la cuenca y fijar el per$odo de retorno autiliar



er!odo de "etorno (#)

($%vu)r)($$

$ #

−−=

T = er!odo de retornor = "iesgo asumidovu = Vida &til de la o'ra

Criterios de diseo generali!ado "ara estructuras de control de agua

(Período de Retorno

1# $resas con "oca "ro%a%ilidad de "&rdida de vidas

Volumen (m $*)

Altura (m) .". (a+os)

$.$. $resa "e'uea * - $.2* /.* 0 $2.2* 50 ( 100

$.2. resa mediana $.2* - $. * $2.2* - *.* $** - 1

$.. resa grande $.* - 1 *.* - 1 .L.V.

2# )lcantarillas 5 ( 10

3# *rena+e agr,cola 5 ( 50



!uente" adaptados de C3o4, V.#., 5idrolog!a Aplicada

$E!CIONE& "#I!5E&C"$$I)IEN'O

Coeficientes de escorrent7a MC para ser usados en el )étodo $acional.



:uente! Cho, .=., 1AAB. idrolog$a aplicada. 5os valores son los utiliados en #ustin, =e&as.

'ormenta de diseLo Es la m%&ima intensidad de lluvia(") para una duración igual al tiempo de concentración(=c) de la cuenca, para un determinado per$odo deretorno (=).



'IE)%O DE CONCEN'$!CI(N

4. )étodo de #. '. C,o

Velocidad del agua en función de la cobertura y la pendiente

Condiciones de la superficie Pendiente (%)

+ 6 3 4 6 711 12 6 8

Flujo no concentrado

Bos'ues + 6 +.4 +.4 6 +. +. 6 +.** +.** 6 8

5asturas + 6 +. +. 6 1.+ 1.+ 6 1.3+ 1.3+ 6 8

Culti$os + 6 +.*1 +.*1 6 1.3 1.3 6 1. 1. 6 8

5a$imentos + 2 /* 2 /* 4 11 4 11 / 1 / 1 8



5a$imentos + 6 2./* 2./* 6 4.11 4.11 6 /.1 /.1 6 8

Flujo concentrado

Canales naturales mal definidos + 6 +.1 +.1 6 1.22 1.22 6 2.13 2.13 6 8

Canales naturales "ien definidos Calcular por f-rmulas

'c D 5 #

=.4 )étodo de $amser + 8irpic, /para flujo concentrado0

'c .4P6 . & H.>6

Donde!=c < tiempo de concentración (minutos)

5 < longitud hidr%ulica de la cuenca en (m) (mayor trayectoria de flujo)7 < pendiente (mVm)

=.= )étodo del &.C.&. /para flujo no concentrado0



'c .P44> R / S /&H.600

Donde.=c < tiempo de concentración (horas)5 < longitud hidr%ulica de la cuenca en (Xm) (mayor trayectoria de flujo)7 < pendiente (])

X < coeficiente de cobertura del suelo

Co2ertura del suelo 8

Fosques con espeso mantillo sobre el suelo 6.AI6

Farbecho de hojarasca o cultivos de m$nimo laboreo 4.U4U

8asturas 1.B1B

Cultivos en l$nea recta 1.111

7uelo pr%cticamente desnudo y sin arar 1 UUU

Coeficiente 8 del método del &C&



7uelo pr%cticamente desnudo y sin arar 1.UUU

$as de agua empastadas U.QQQ

Krea impermeable U.IUU

#olumen total de escorrent7a

6QUU

)4 #(m"(mVh).C.

Vs)

6

(m,?#T =

Caudal pico de escorrent7a



=c&ma&

&BJ1Uesc

=

Vesc = m

6m78

= m%s #c = 3oras

Ejemplo• Krea de la cuenca! IU has• 8endiente promedio! I]

• Cobertura del suelo! pasturas naturales• ?%&imo recorrido del flujo! AUU m



• 2bicación! Soung

Coeficiente C de

escurrimientoCaracterísticas de la superficie Período de retorno (años)

2 / 1+ 2/ /+ 1++ /++

Area de cultios

5lano! +629 +.31 +.34 +.3 +.4+ +.43 +.4 +./

5romedio! 269 +.3/ +.3 +.41 +.44 +.4 +./1 +.+

5endiente! superior a 9 +.3* +.42 +.44 +.4 +./1 +./4 +.1

Pasti!ales

5lano! +629 +.2/ +.2 +.3+ +.34 +.3 +.41 +./3



5romedio! 269 +.33 +.3 +.3 +.42 +.4/ +.4* +./

5endiente! superior a 9 +.3 +.4+ +.4+ +.4 +.4* +./3 +.+

"os#ues

5lano! +629 +.22 +.2/ +.2 +.31 +.3/ +.3* +.4

5romedio! 269 +.31 +.34 +.3 +.4+ +.43 +.4 +./

5endiente! superior a 9 +.3/ +.3* +.41 +.4/ +.4 +./2 +./

=iempo de concentraciónVelocidad del agua en función de la cobertura y la pendiente

Condiciones de la superficie Pendiente (%)

+ 6 3 4 6 711 12 6 8

Flujo no concentrado

Bos'ues + 6 +.4 +.4 6 +. +. 6 +.** +.** 6 8

5asturas + 6 +. +. 6 1.+ 1.+ 6 1.3+ 1.3+ 6 8

Culti$os + 6 +.*1 +.*1 6 1.3 1.3 6 1. 1. 6 8

5a$imentos + 6 2./* 2./* 6 4.11 4.11 6 /.1 /.1 6 8

Flujo concentrado



Flujo concentrado

Canales naturales mal definidos + 6 +.1 +.1 6 1.22 1.22 6 2.13 2.13 6 8

Canales naturales "ien definidos Calcular por f-rmulas

AUU m V U.JQ ms<1 - 1UBQ s - 1H min BB s - U.4A h

"ntensidad m%&ima de la lluvia

mm



4.4



=6



.=P

.>6

8(U.4A,4I) - JJ / 1.1J / U.6I - 6Q mm

" - 6Q V U.4A - 14B mmVh - U.14B mVh

%/d1'r0 %/>140 R C'/'r0 R CD/d0

I /mm5,0 %/d1'r0 5 d



- U.B4 / U.14B mVh / IUU.UUU m4 V 6QUU

m%& - H.46 m6Vs - H46U lVs

6QUU)4 #(m"(mVh).C.Vs)6(m?#T =



ol total - BJ1U / H.46 / U.4A - 1U.UJI m6

=c&ma&&BJ1Uesc =

?+todo del 7.C.7.



NKmeros de las curvas de escurrimiento para complejos ,idrológicos cu2iertaH suelo paraantecedentes de condiciones de lluvia e Ia .=&

:so del suelo o cu"ierta ;<todo o tratamiento Condici-n hidrol-icaGrupo hidrol-ico de suelo

A B C D

Bar"echo Surco recto ======== *1 *4

Culti$o en surcos

Surco recto Deficiente 2 1 *1

Surco recto Buena / *

Culti$o en contorno Deficiente + * 4

Culti$o en contorno Buena / / 2

Terra>a Deficiente 4 + 2

Terra>a Buena 2 1 1

Surco recto Deficiente / 4

Surco recto Buena 3 / 3



Grano pe'ue?oCulti$o en contorno Deficiente 3 4 2 /

Culti$o en contorno Buena 1 3 1 4

Terra>a Deficiente 1 2 * 2

Terra>a Buena /* + 1

#euminosas sem"radas al$oleo o pradera de rotaci-n

Surco recto Deficiente / *

Surco recto Buena / 2 1 /

Culti$o en contorno Deficiente 4 / 3 /

Culti$o en contorno Buena // * 3

Terra>a Deficiente 3 3 + 3

Terra>a Buena /1 +

:so del suelo o cu"ierta ;<todo o tratamientoCondici-nhidrol-ica

Grupo hidrol-ico desuelo

A B C D

5asti>al o terreno de pastoreo

Deficiente * *

@eular 4* * * 4

Buena 3* 1 4 +

Culti$o en contorno Deficiente 4 1

Culti$o en contorno @eular 2/ /* / 3

Culti$o en contorno Buena 3/ + *



5radera permanente Buena 3+ / 1

orestal terrenos arcolascon ár"oles

Deficiente 4/ 3

@eular 3 + 3 *

Buena 2/ // +

Gran(as /* 4 2

Carreteras & derecho de $a

superficie dura 4 4 *+ *2

Definición de los grupos de suelo



1U& #c&7U.J8

7)U.4(8

esc(=C14VH)

(=C14VH)4

+

−

=

)(U.J7V8(1.446

)(U.4sV8(1.446U.HJQq

(=c)

4

(=c)

ma& +

−=

1# -olumen de escorrent,a

9 =(2** % NC) -2

(#c $2%/) = precipitaci;n con d = #c 8 $2%/(mm)V esc = Volumen escurrido (m)

Ac = <rea de la cuenca (37)NC = N&mero de curva9 = "etenci;n m78ima (mm)

2# Caudal m./imo



4

=c

ma& 1U& #c&8&=c

qU.61U,ma&

−=

ma8 = caudal unitario espec!>co

(m

%s%mm%3a)6 ma8 = Caudal m78imo (m%s)(#c) = recipitaci;n con d = #c (mm)

#c = #iempo de concentraci;n (3oras)

$L * C)LCL * ) -esc

2. ?@ICACIN 0 aBsanduA"A: ** 37sVegetaci;n: pastura #C: $. 3 #ipo de suelo: C

T* *L C

NC = / 0 9 = (2**%/)- 2 = #C $2%/ = $. $2%/= 2.23Cd (2.2) = *. CD ($.) = *.



C# (2) = $.$(2.2E 2) = **.$.$ =mm($.*E2) * *. $.$ = /mmV esc = ( 0 *.2 )2 ** $* = 172200 m3

( 1 *.)6ma8 = *./ ( $.22 0 (*.2%/)2 = *. m%s%mm%37

$.22 1 (*. % /)6ma8 = *.$* *.%$. / **%$** = 29#85 m3s

B. 8redicción del escurrimiento



B.4. >endimiento de agua

Precipitación (P)

E"cedente (!) P # !

Evapotranspiración (E!&)

'porte $uperficial ( ' sup )

Balance ;7drico < )odelo %recipitación <Escurrimiento de paso )ensual



$uelo (%( % ma" )) Infiltración

(I ( I ma" ))

'lmacenamiento

$ubterrneo ()

'porte $ u bterrneo ( ' sub )

Escorrentia !otal (' ! )

oii

ii

oii

i P siP Poi P

P P T ⟩

−+

−=

2

BA 2

δ

T i . si

i ≤

oi

δ i H 0a% 1 H i-! 2 ET H 0a% &A3 4 A3

oi &o 5H

0a% 1 H

i-! 6

H i 0A' 5 .; H

i-!2

i 1 T

i 1 ET

i 6

ET# i min5ET

i ; H

i-! 2

i 1 T

i, 6

Balance ;7drico < )odelo %recipitación <Escurrimiento de paso )ensual



maD

maD

I T

T I I

i

i

i

+=

Asup i

T i 1 )

i escurrimiento super7icial

Asubi

8i-!

- 8 i 2 )

i aporte subterr$neo

ATi

Asup

i 2 A

sub i escorrentia Total

in7iltración al almacenamiento subterr$neo

2

100

t

i

t

ii e I eV V

α

α

−

−

− +=

t i

t ii et I eQQ

α α α

−

+= −− 00001

Calibración del modelo en Urugua>6* cuencas7/

&A39 .:!<

& . .:=.

∝



(:=(> ) 0A'

=?<

ET enman !:=?4 ET Thornth@aite

:sol,neas de eva"otrans"iración media anual ;T$m

< mm

> ciclo anual medio de eva"otrans"iración ;T$iT$m=#



Coeficiente de distri2ución del ciclo anual)ne e" ;ar A"r ;a& Eun Eul Ao Sep Fct o$ Dic

1. 1./ 1.3 +. +./ +.3 +.3 +.4 +.1 +.*4 1.2/ 1.2



OM+ONENTES DEL AUDAL

• El ES es retardado por las irregularidades del suelos y la cobertura vegetal sehace m%s r%pido a medida que se acerca a los cursos de drenaje, dondeadquiere mayor velocidad. 8or lo tanto, una cuenca densa descarga elescurrimiento superficial con una mayor prontitud que otras con redes menosdensas. El caudal m%&imo ocurre cuando llega a la estación de salida elescurrimiento superficial de la parte media de la cuenca, o cuando toda el %reade la hoya est+ aportando escorrent$a. El escurrimiento superficial depende defactores como la naturalea de la cuenca, topograf$a, manto vegetal, estado dehumedad inicial y caracter$stica de la precipitación. 2na lluvia corta de bajaintensidad en terrenos permeables y secos producir% muy poco o ning*nescurrimiento superficial en terreno impermeable o suelos saturados, esamisma precipitación originar% un escurrimiento superficial de cierta importancia.

• El ESS denominado tambi+n inter7luo o caudal hipodrmico proveniente de lasprecipitaciones que se han infiltrado y que se desplaa lentamente por debajo,pero cerca de la superficie, sin llegar al nivel fre%tico o agua subterr%nea, de



forma tal que tiende a ser casi horiontal para aflorar en alg*n talud o en alg*nsitio de la superficie situado m%s abajo del punto de infiltración. Es igual a ladiferencia entre el agua total infiltrada y la suma de la que repone la humedad delsuelo y la que percola a los estratos impermeables (que llega al nivel fre%tico).ar$a con la naturalea geológica del suelo y la topograf$a. 2n estratorelativamente impermeable cercano a la superficie es un factor decisivo en elescurrimiento subsuperficial. Este componente del caudal ocurre con mucha

frecuencia en las regiones c%rsticas, como consecuencia de la presencia decanales de circulación establecidos por la disolución del material calc%reo deese tipo de suelos.

• El es&:rr%"%e$# s:=$err9e# # f(:@# =ase, est% formado por elagua infiltrada que percola hacia la ona de saturación del perfil del

suelo, incrementando el nivel de las aguas subterr%neas. Es el caudalde estiaje o de la estación seca del ao y desempea un papelregulador del nivel fre%tico. =ambi+n depende de la estructura ygeolog$a del suelo y subsuelo, de la intensidad de la lluvia y de lascaracter$sticas f$sicas del perfil del suelo, entre las cuales, la principal esla permeabilidad.

• 5a recarga de agua subterr%nea var$a de un sitio a otro y de una +pocadel ao a otra debido a las condiciones de entrada que son variables ydel car%cter de la precipitación. 2na condición que afectaconsiderablemente la recarga es el tipo de vegetación. 2na onaboscosa produce mayor recarga que un terreno arable, el agua eslimpia y no obstruye los intersticios de penetración. 5a topograf$a delterreno influye en la recarga, pues en onas de grandes pendientes es



mayor el escurrimiento superficial que el subterr%neo, ya que, a mayorpendiente, menor oportunidad para que las aguas se infiltren.• En realidad no e&iste una separación definida entre los tres

componentes del escurrimiento descritos.• 5a pre&%p%$a&%8 '%re&$a s#=re e( &a:&e, generalmente de

pequea magnitud, que desde el primer momento cae directamente

sobre el curso de agua, cabalga sobre el flujo del cauce sin haberdiscurrido previamente por alguna de las v$as que hemos indicado m%sarriba.

• En la pr%ctica, se estima que el escurrimiento total

de una corriente se conforma sólo por doscomponentes! (1) un escurrimiento directo,constituido por la escorrent$a superficial, la lluviaque cae sobre los cauces y el flujo subsuperficial y(4) otro, denominado escurrimiento 2ase o caudal

de estiaje constituido por el caudal subterr%neo. 5alluvia que cae sobre los cauces es el componenteque llega m%s r%pido a la estación de salida,seguida cronológicamente por la escorrent$asuperficial, el interflujo y el flujo subterr%neo.



• El flujo en canales o cauces es el principalcomponente, ya que todos los otros procesoscontribuyen a su formación. 8or eso, el objetivocentral de la hidrolog$a superficial es la

determinación del caudal de una corriente.



• Factores 9eteorológicos 3 forma, tipo, duración e intensidad de la

precipitación

3 la dirección y la velocidad de latormenta 3 la distribución de la lluvia en la cuenca.



• Clim-ticos < precipitación!

3 "ntensidad < Duración 3 Distribución < :recuencia 3 8recipitación antecedente < #gua en el suelo

• Clim-ticos H Intercepción• Especie < Composición• Densidad < Estado de crecimiento

Cli -ti E t i ió



• Clim-ticos H Evapotranspiración• >adiación• =emperatura

• elocidad del viento• umedad relativa

escurrimiento clase

Documents