DGIAR. Dirección General de Infraestructura Agraria y Riego. Manual Nº 5 Medición de agua

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1 DGIAR Agraria DGIAR Dirección Genera de Infraestructura Agraria y Riego Manua Nº 5 Medición de agua

2 MINISTERIO DE AGRICULTURA Y RIEGO VICEMINISTERIO DE DESARROLLO DE INFRAESTRUCTURA AGRARIA Y RIEGO DIRECCIÓN GENERAL DE INFRAESTRUCTURA AGRARIA Y RIEGO - DGIAR La Dirección Genera de Infraestructura Agraria y Riego DGIAR, tiene entre sus funciones normar respecto a proyectos de riego, eaborar guías y manuaes de riego, así como reaizar a capacitación a os agricutores. Av. Guiermo Prescott Nº 490 San Isidro - Lima Teéfono: (01) Ministro de Agricutura Eco. Juan Manue Benites Ramos Viceministro de Poíticas Agrarias Eco. César Sotomayor Caderón Viceministro de Desarroo e Infraestructura Agraria y Riego Ing. Jorge Montenegro Chavesta Director de a Dirección Genera de Infraestructura Agraria y Riego Ing. Luis Aberto Cornejo Navarretty Eaborado por a Coordinación de Estudios de a DGIAR Coordinador : Ing. Aberto Nuñez Leonardo Especiaistas : Ing. Ánge Rosaes Rivera Ing. Raú Caro Díaz Econ. Luz de María Gamarra Aegre Apoyo : Bach. Enzo Pabo Hurtado Mena Participación de a Autoridad Naciona de Agua ANA Ing. Luis Apoinario Torres Primera Edición : 200 ejempares, Octubre 2014 Segunda Edición : 200 ejempares, Setiembre 2015

3 Dirección Genera de Infraestructura Agraria y Riego - DGIAR INTRODUCCIÓN E Ministerio de Agricutura y Riego - MINAGRI, a través de a Dirección Genera de Infraestructura Agraria y Riego - DGIAR y de as unidades ejecutoras de Sector como: PSI, AGRO RURAL y 9 Proyectos Especiaes, vienen ejecutando proyectos de riego, a fin de mejorar e incrementar a producción agrícoa de país. Los estudios post-ejecución de os proyectos de riego han demostrado que os agricutores requieren ser capacitados en a medición de caudaes en sus sistemas de riego. Para eo deben aprender a aforar o medir a cantidad de agua que pasa en su cana, bocatoma y canaes de distribución y demás estructuras hidráuicas. Este manua tiene como propósito, proveer de información básica necesaria para a capacitación en MEDICIÓN DE CAUDALES para as organizaciones de riego y podrán a través de presente manua, tener os criterios básicos para reaizar a medición de agua en sus sistemas de riego. Medición de Agua 1

4 AFOROS O MEDICIONES DE CAUDALES EN CANALES. Para e agricutor que dispone de agua para regar es importante conocer a cantidad de agua (cauda) que recibe en e predio, a que transportan os canaes, o poder determinar e cauda que entregan agunas estructuras como os sifones, por o que se ha estimado conveniente dar a conocer agunos métodos. MÉTODO DEL FLOTADOR. Este método es e más sencio, pero sóo permite estimar en forma aproximada e cauda. Se debe estimar a veocidad de agua y e área de cana. E Cácuo de cauda estimado se determina mediante a siguiente expresión matemática: Q= Fc x A x (L/T) Donde: 3 Q = es e cauda, en m /s L = es a ongitud entre e Pto. A y B en metros A = 2 es e área, en m T = es e tiempo promedio en segundos Fc = es e factor de corrección Donde Fc es un factor de corrección reacionado con a veocidad. E vaor de Fc se debe seeccionar de acuerdo a tipo de río o cana y a a profundidad de mismo, de acuerdo a os vaores de siguiente cuadro: 2

5 Dirección Genera de Infraestructura Agraria y Riego - DGIAR Cuadro 1. Determinación de Factor de Corrección Fc para cácuo de caudaes por e método de Fotador TIPO DE CAUCE FACTOR DE CORRECCIÓN FC Cana revestido en concreto, profundidad de agua > Cana en Tierra, profundidad de agua > 15 cm 0.7 Riachueos profundidad de agua > 15 cm 0.5 Canaes de tierra profundidad de agua < 15 cm E vaor promedio obtenido de cauda de agua estudiada permitirá no sóo conocer e voumen de agua de que se dispone por unidad de tiempo, información importante a a hora de tomar decisiones sobre posibes proyectos de riego. Para eo debemos seguir os siguientes pasos: a) Primer Paso: Seeccionar e ugar adecuado. Se seecciona en e río o cana un tramo recto y uniforme, de preferencia sin piedras grandes, ni troncos de árboes, en e que e agua fuya ibremente, sin turbuencias, ni impedimentos, que sea recto y de sección transversa uniforme, cuya ongitud de ser arededor de 5 a 10 metros de argo, donde e agua escurra ibremente. Midiendo con una wincha (ver Figura 1). Medición de Agua 3

6 Figura 1. Eegir un sector de cana o más recto posibe y medir entre 5 y 10 metros En e tramo seeccionado ubicar dos puntos A (de inicio) y B (de egada), en e que deberán coocar estacado en os extremos de cana o cauce, respectivamente. Figura 2. Marcar con aambre o corde sobre e cana e inicio y e término de sector a medir. 4

7 Dirección Genera de Infraestructura Agraria y Riego - DGIAR b) Segundo Paso: Medición de área de cauce o cana Se divide e ancho de cauce o cana en tramos iguaes pueden ser cada 10 a 40 cm según e ancho. Figura 3. Medir e ancho de cana Para determinar os puntos donde se medirá a atura de agua; en e ejempo estos puntos están a 30 cm (ver Figura 4). h0 h4 h1 h2 h3 Figura 4. Hacer divisiones entre 25 y 40 cm y medir a profundidad de agua Medición de Agua 5

8 Para eo se determina o siguiente: E ancho se divide en tramos iguaes e siendo ei y ef diferentes por tener mayormente secciones trapezoidaes. De a figura 4, se tiene os datos medidos: espacios metros Profundidad Cantidad (m) e h e h e h e h e h e 5 h 5 e h 6 Cacuo de as áreas: En este caso de tendrá que cacuar 4 áreas e mismo que guarda reación con os espacios ei. E área se cacua como un trapecio recto. espacio h0 h1 Área i = (h0 + h1) * e 2 6

9 Dirección Genera de Infraestructura Agraria y Riego - DGIAR espacios metros Profundidad Cantidad (m) Área Parcia e 0 0 h e h e h e h e h e 5 h 5 e h 6 Área tota (m 2 ) E área de a sección media es A= m c) Tercer paso: Medición de a Veocidad de agua (V). En e paso 1, determinamos a Longitud entre e punto A y B, para nuestro caso L= m Ahora procederemos a seguir as pautas de a Figura 5 a 7, repitiendo a menos 5 veces a medida de tiempo, que demora a fotador en recorrer os 10 metros. Medición de Agua 7

10 Figura 5. Lanzar e fotador a cana 3 metros antes de punto A. Figura 6. Cuando e fotador pasa por a ínea de punto inicia A avisara con un grito a persona que se ubica en e Punto de a Línea B para que inicie e conteo a través de un cronometro de tiempo.. 8

11 Dirección Genera de Infraestructura Agraria y Riego - DGIAR Figura 7. Cuando e fotador pasa por a segunda medida, se termina de tomar e tiempo. Se recupera e fotador. Con e tiempo determinado se apunta en e cuaderno, esta acción se reaiza mínimo 5 veces. Cácuo de Tiempo promedio de recorrido de fotador: Tiempo Segundos. T1 69 T2 63 T3 66 T4 68 T5 65 Tiempo promedio (Tp) Cácuo de a Veocidad V= L / Tp V = 10 (m) = 0.15 m/s (seg) Medición de Agua 9

12 Cácuo de Cauda Q: Q= fc x A x V Considerando que a sección presenta un cana en tierra mayor de 15 cm de cuadro 1 consideramos e vaor de 0.7 E fc= 0.7 Reempazando os vaores cacuados determinamos e cauda aforado. 2 Q = 0.7 x (m )x 0.15 (m/s) 3 Q = m /s. Q = 17 /s. 10

13 Dirección Genera de Infraestructura Agraria y Riego - DGIAR Medición de Agua 11

14 MÉTODO VOLUMÉTRICO. La apicación de este método es para determinar caudaes de manantiaes, es decir caudaes muy pequeños, que en proyectos de riego se utiiza para poder determinar a capacidad de un reservorio nocturno a ser amacenado con agua de manantiaes. Este método se basa en medir e tiempo que demora en enarse un bade de un voumen conocido. A dividir a capacidad de bade (itros) por e tiempo empeado (segundos) se obtiene e cauda en /s, como se indica en a siguiente fórmua: Cauda (/s) Q = Voumen de bade (itros) Tiempo que demora en enarse (s) 12

15 Dirección Genera de Infraestructura Agraria y Riego - DGIAR Como toda e agua se debe recibir en un bade u otro recipiente, este método sirve para medir caudaes no muy grandes, como e cauda de manantiaes, reservorios, sifones, caja de distribución, cauda en un surco, a descarga de agunos aspersores, saidas de sistemas caifornianos. CASO A: Cuando no se conoce e voumen de recipiente. Cuando se tiene bades y no se sabe cuánto es e voumen, ésta se debe cacuar mediante a siguiente expresión: 2 2 Vo= x h (R + r +Rr) Medición de Agua 13

16 E bade se votea hacia abajo y se mide de a siguiente forma con una wincha : Radio menor r = 0.10 m. Radio Mayor R = 0.15 m. Profundidad de bade h = Voumen = x 0.30 ( x 0.10) 3 3 Voumen = m 3 Si : 1 m = 1000 itros. Entonces e Voumen en Litros. Sera Voumen = x 1000 = itros 14

17 Dirección Genera de Infraestructura Agraria y Riego - DGIAR b) Determinación de Tiempo de enado (T) Para determinar e tiempo de enado de recipiente se debe considerar como medición 5 mediciones a fin de determinar un tiempo promedio Tiempo de enado Segundos. T1 5.9 T2 6.1 T3 6.1 T4 6.2 T5 5.9 Tiempo promedio (T) 6.04 Cacuo de Cauda V= Voumen = = 2.47 /s Tiempo 6.04 s Medición de Agua 15

18 CASO B: Cuando se tiene determinado e Voumen de recipiente Se puede determinar e cauda, para recipientes con voúmenes conocidos de 5, 10 y 20, y se determina e tiempo promedio que demora en enarse e bade, e mismo que es determinado con cronómetro. Con estos dos datos se puede determinar en e cuadro 3 e cauda en reación a tiempo y voumen. Cuadro 3. Taba para determinar e cauda (/s) según e tiempo empeado para enar distintos voúmenes 16 Ejempo: Si e bade tiene un voumen de 10 itros y e tiempo de enado promedio determinado es T= 6 segundos. Entonces de cuadro 3, se puede determinar que e cauda es 1.67 /s.

19 Dirección Genera de Infraestructura Agraria y Riego - DGIAR PARA SABER CUANTA AGUA ENTRA A TU PARCELA. AFORADOR RBC. E aforador RBC fue desarroado por Repoge, Bos y Cemmens en E cua constituye una estructura portáti para a medición de caudaes basada en e funcionamiento de provocar un fujo de régimen crítico. E Aforador RBC tiene varias apicaciones, en canaes pequeños de tierra, canaes parcearios, pequeños cursos de agua; con e propósito de reaizar estudios y/o evauaciones sobre eficiencias en sistemas de riego. Su uso es muy apicado a nive parceario y en pequeños canaes cuyo cauda máximo a medir es de 50 /s. Medición de Agua 17

20 CONDICIONES PREVIAS PARA SU USO. La zonas aguas arriba de RBC debe ser recto y de sección uniforme, por o menos en una distancia 10 veces e ancho de cana. E fujo de agua debe ser ento es decir fujo subcrítico y cauda menor a 50 /s. E aforador debe estar niveado en sección transversa y ongitudina. Aguas abajo de aforador no deben existir compuertas u otras estructuras a una distancia no menor de 5 metros para no afectar a condición de descarga ibre de aforador. 18

21 Dirección Genera de Infraestructura Agraria y Riego - DGIAR CONSTRUYE TU AFORADOR RBC DIMENSIONES Medición de Agua 19

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23 Dirección Genera de Infraestructura Agraria y Riego - DGIAR Medición de Agua 21

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25 Dirección Genera de Infraestructura Agraria y Riego - DGIAR REQUERIMIENTO DE PERSONAL Y EQUIPOS. E requerimiento de persona está en función a cauda a aforar: Se requiere 1 persona para aforar caudaes hasta 12 t/seg. Se requiere 2 personas para aforar caudaes hasta 24 t/seg. Se requiere 4 personas para aforar caudaes hasta 50 t/seg. La ectura debe ser reaizada por una soa persona. Materiaes y equipos: Aforador RBC portáti. Nive de Abañi. Pico de pato o azadón o ampa. Pásticos (Para impermeabiizar) Medición de Agua 23

26 PROCEDIMIENTO DE AFORO CON RBC. Paso 1. Limpiar a soera de cana y reguarizar as paredes de mismo aguas arriba de aforador. En caso de ser necesario. Paso 2. Limpiar e ugar de cana donde se coocara e aforador con pico de pato o azadón o ampa, uego coocar e aforador en a sección de cana hasta que a base de aforador quede a mismo nive de a soera cana, eo evitara que se genere turbuencias e cua no permitirá una ectura adecuada de cauda en a rega imnimétrica. 24

27 Dirección Genera de Infraestructura Agraria y Riego - DGIAR Paso 3. Nivear e aforador Para eo se debe coocar primero e nive en forma ongitudina en cada ado y posteriormente en forma transversa, en caso de requerir acomodar gopear en os puntos indicados en as siguientes vistas Figura 8. Aforador RBC verificando niveación transversa Figura 9. Gopear despacio en os puntos para que quede niveado e aforador RBC Medición de Agua 25

28 Paso 4. Impermeabiizar cuidadosamente con pástico o materiaes de a zona como Champa (tierra con hierbas), os ateraes entre e aforador y as paredes de cana a fin de evitar as fitraciones. TOMA DE DATOS. Una vez instaado e aforador : Hay que inspeccionar después de 15 a 30 minutos e fujo que presenta en e aforador no exista turbuencia y fitraciones por os ateraes. Si eo está bien continuar en caso contrario evauar e origen de a turbuencia ya que e fujo debe ser estabe. Verificar visuamente que e nive aguas abajo de aforador no sobrepase e 50% de nive aguas arriba en caso contrario buscar un mejor ugar. Tomar os datos de cauda según a ectura de a rega imnimétrica y e tiempo correspondiente a cada ectura reaizada 26

29 Dirección Genera de Infraestructura Agraria y Riego - DGIAR La rega imnimétrica ha sido antes caibrada para determinar e cauda, e cua directamente nos indica e cauda. Una vez instaado e aforador RBC, simpemente observar a rega graduada de RBC y determinar e cauda que ingresa. Por ejempo. En a siguiente figura se puede apreciar que pasa un cauda de 4,4 /s. Medición de Agua 27

30 VOLUMEN DE AGUA APLICADA A TU PARCELA. Una vez instaado e aforador RBC, simpemente observar a rega graduada de RBC y determinar e cauda que ingresa. Tomar con un reoj simpe a hora que inicias y a hora que terminas. Como tienes cauda que ingresa, tiempo que has utiizado en regar tu chacra, determinas e voumen ingresado mutipicando e cauda por e tiempo. EJEMPLO: Datos: Mi área a regar tiene A= ¼ hectárea =2,500 m De aforador RBC : 3 Cauda que ingresa = 8 /s = m /s. Hora de inicio = a.m. Hora de termino = p.m. Tiempo rea = 3 horas, es decir 10,800 s. E voumen (V) utiizado en regar ha sido: Voumen: V = Q x T 3 3 V = m /s x 10,800 s= 86.4 m 2 28

31 Desarroar capacidades en as organizaciones de usuarios para e uso adecuado y eficiente de agua de riego CAPACITACIÓN Serie de Manuaes: Manua Nº 1 : Organización de Usuarios de Agua con fines agrarios Manua Nº 2 : Operación de Infraestructura de Sistemas de Riego Manua Nº 3 : Mantenimiento de Infraestructura de Sistemas de Riego Manua Nº 4 : Riego Parceario Manua Nº 5 : Medición de Agua

32 Dirección Genera de Infraestructura Agraria y Riego Av. Guiermo Prescott Nº San Isidro - Lima Tf. (01) DGIAR Dirección Genera de Infraestructura Agraria y Riego