Molinete hidraulico

Capítulo 4 - Caudal

Métodos volumétricos
Método velocidad/superficie
Clasificación de una estación de aforo
Formulas empíricas para calcular la velocidad
Vertederos de aforo
Aforadores
Limnígrafos

En el presente capítulo se analizan los métodos para medir los caudales de escorrentía en los canales, los arroyos y los ríos. En el Capítulo 7 se estudia la estimación de la cantidad deescorrentía total por métodos empíricos o a partir de modelos.
Métodos volumétricos
La forma más sencilla de calcular los caudales pequeños es la medición directa del tiempo que se tarda en llenar un recipiente de volumen conocido. La corriente se desvía hacia un canal o cañería que descarga en un recipiente adecuado y el tiempo que demora su llenado se mide por medio de un cronómetro. Para loscaudales de más de 4 l/s, es adecuado un recipiente de 10 litros de capacidad que se llenará en 2½ segundos. Para caudales mayores, un recipiente de 200 litros puede servir para corrientes de hasta 50 1/s. El tiempo que se tarda en llenarlo se medirá con precisión, especialmente cuando sea de sólo unos pocos segundos. La variación entre diversas mediciones efectuadas sucesivamente dará unaindicación de la precisión de los resultados.
Si la corriente se puede desviar hacia una cañería de manera que descargue sometida a presión, el caudal se puede calcular a partir de mediciones del chorro. Si la cañería se puede colocar de manera que la descarga se efectúe verticalmente hacia arriba, la altura que alcanza el chorro por encima del extremo de la tubería se puede medir y el caudal se calculaa partir de una fórmula adecuada tal como se indica en la Figura 19. Es asimismo posible efectuar estimaciones del caudal a partir de mediciones de la trayectoria desde tuberías horizontales o en pendiente y desde tuberías parcialmente llenas, pero los resultados son en este caso menos confiables (Scott y Houston 1959).
Método velocidad/superficie
Este método depende de la medición de lavelocidad media de la corriente y del área de la sección transversal del canal, calculándose a partir de la fórmula:
O(m³/s) = A(m2) x V(m/s)
La unidad métrica es m³/s. Como m³/s es una unidad grande, las corrientes menores se miden en litros por segundo (1/s).
Una forma sencilla de calcular la velocidad consiste en medir el tiempo que tarda un objeto flotante en recorrer, corriente abajo, unadistancia conocida. La velocidad no es
FIGURA 19 - Cálculo de la comente en cañerías a partir de la altura de un chorro vertical (Bos 1976)
a) Napa de agua baja (altura de descarga baja)

Q = 5,47D1,25 H1,35 (1)
Q en metros cúbicos por segundo; D y H en metros.
Si H < 0,4 D utilícese la ecuación (1)
Si H > 1,4 D utilícese la ecuación (2)
Si 0,4D < H < 1,4D calcúlense ambasecuaciones y tómese la media
b) Chorro

Q = 3,15D1,99 H0,53 (2)
FIGURA 20 - Variación de la velocidad en una corriente

Otro método consiste en verter en la corriente una cantidad de colorante muy intenso y medir el tiempo en que recorre aguas abajo una distancia conocida. El colorante debe añadirse rápidamente con un corte neto, para que se desplace aguas abajo como una nube colorante. Se mideel tiempo que tarda el primer colorante y el último en llegar al punto de medición aguas abajo, y se utiliza la media de los dos tiempos para calcular la velocidad media.
En las corrientes turbulentas la nube colorante se dispersa rápidamente y no se puede observar y medir; es posible usar otros indicadores, ya sean productos químicos o radioisótopos; se conoce como el método de la dilución.Una solución del indicador de densidad conocida se añade a la corriente a un ritmo constante medido y se toman muestras en puntos situados aguas abajo. La concentración de la muestra tomada aguas abajo se puede comparar con la concentración del indicador añadido y la dilución es una función del caudal, la cual es posible calcular.
Una determinación más exacta de la velocidad se puede obtener...