CAPÍTULO 8. Aforos

8.1 aforos de caudales circulantes

El aforo de una corriente de agua es la medida del caudal circulante que pasa por una sección en un momento determinado: Q = v·S , donde v es la velocidad de la corriente y S es la sección que es atravesada por la corriente.

Los distintos métodos para calcular el aforo son:

- Aforo por medida de velocidades (molinetes);

- Aforo por medida del nivel de agua;

- Aforo en una sección de control;

- Aforo por trazadores;

8.2 AFORO POR MEDIDA DE VELOCIDAD

El problema principal que se plantea en el aforo es la diferencia de velocidades entre los distintos puntos de la sección.

Este método exige la medida de la velocidad mediante unos aparatos denominados molinetes, constituidos por una hélice o aspa que gira en función de la velocidad del agua. La velocidad lineal del agua queda entonces en función del número de vueltas dividido por el tiempo, cociente que se mide mediante un dispositivo contador electrónico. La ecuación que relaciona el número de vueltas con la velocidad es v = a·n + b , donde a y b son constantes del aparato y n es el nº de vueltas partido por el tiempo. La sección total de un cauce se divide en pequeñas secciones y de cada una de ellas se obtiene una vi, de forma que Q =  vi·Si .

8.3 AFORO POR MEDIDA DEL NIVEL DE AGUA

En una determinada sección el caudal circulante es función de la altura de la lámina, es decir Q = Q(h) , función denominada curva de capacidad. Si se conoce esta curva y se mide la altura del agua, se puede calcular inmediatamente el caudal. Esta medida de la altura se hace por medio de una mira graduada llamada limnímetro.

Las medidas realizadas por este método son baratas, pero su principal problema es la existencia de errores por cambio en las condiciones de la sección, bien por variación de la sección, bien por variación de la rugosidad, o bien del propio régimen del río. Esto exige un tarado y control periódico de las curvas de capacidad, unido a medidas para garantizar la estabilidad de la sección evitando erosiones, sedimentaciones y cambios de rugosidad.

8.4 AFOROS EN UNA SECCIÓN DE CONTROL

En puntos donde el caudal no es muy alto se pueden realizar obras de fábrica que generan una sección donde el caudal sea calculable por medio de formulación. Por ejemplo, en un vertedero de pared delgada el caudal viene dado por Q = Ca·2/3·(2·g·L)1/2·H3/2 , que con coeficiente de contracción Ca " 0,60 queda Q = 1,8·L·H3/2 .

Nótese que H debe ser medido en la zona que no se considere la contracción de la lámina por velocidad.

8.5 AFORO POR TRAZADORES

Se basan en la inyección de una sustancia detectable, colorante o sustancia radiactiva que es medida aguas abajo del punto de inyección. Existen 2 métodos:

• MÉTODO DE INYECCIÓN CONTÍNUA. En una determinada sección 1 de la corriente hidráulica, se inyecta un trazador con caudal q1 y concentración c1, y se mide en la sección 2 la concentración c2 del trazador cuidando que esta concentración alcance un valor estable. De esta forma queda que Q = (q1·c1) / c2 .

Las precauciones que es preciso adoptar son:

a) El trazador no debe de ser destruido ni retenido entre las dos secciones.

b) La concentración c2 debe ser uniforme y estable.

c) La distancia entre las dos secciones debe ser suficiente para que se uniformice el trazador y no muy larga para ahorrar trazadores.

El principal problema con este método es la gran cantidad de trazador necesario para estabilizar la concentración c2.

• MÉTODO DE INYECCIÓN PUNTUAL. Consiste en inyectar en la sección 1 una masa M conocida de trazador y medir en 2 la concentración del trazador en función del tiempo, de modo que Q = M / " c·dt .

Este método tiene la ventaja de ahorrar trazador pero exige la medida continua de la concentración en la sección 2.

Las características que los trazadores deben cumplir son:

- Ser inalterables durante el período de medidas.

- No ser ni tóxicos ni contaminantes para las personas y el medio ambiente.

- Ser solubles o miscibles en agua.

- Fáciles de medir en cuanto a su concentración.

- Ser baratos.

Dentro de los trazadores químicos más utilizados de encuentran el Cloruro Sódico, el Dicromato Sódico y la Rodamina B.

Dentro de los trazadores radiactivos destacan el Sodio 24, el Fósforo 32, el Cromo 51 y el Bromo 82.

8.6 ESTACIONES DE AFORO

La medida de los caudales de realiza de forma sistemática en estaciones de aforo que se sitúan en los principales ríos. En España existen del orden de 500 estaciones controladas por la Comisaría de Aguas, que es un departamento que depende de las Confederaciones Hidrográficas.

Los aforadores se encargan de medir los caudales en ciertos puntos y del mantenimiento de estas estaciones de aforo.

8.7 evaluación de la erosión superficial

Cuando se produce una precipitación con mayor o menor intensidad sobre una zona, esta precipitación llega al suelo con una determinada energía cinética, que hace que las partículas del suelo se remuevan y se mezclen con el agua,

Las partículas son transportadas por escorrentía a los embalses, produciéndose la desertificación de la zona erosionada.

La ecuación universal de pérdida de suelo evalúa la erosión hídrica que se produce en una parcela y lugar determinados:

A = R·K·LS·C·P

- A es la erosión superficial total en toneladas por acre y año.

- R = Ec·I30 / 100 , es el factor de lluvia, que mide la fuerza erosiva de una determinada lluvia. Ec es la energía cinética de la lluvia e I30 es la intensidad máxima de la lluvia en un tiempo de 30 minutos.

- LS es el factor de longitud-pendiente.

- C es el factor de vegetación y cultivo.

- P es el factor de control de la erosión.