Tipos de aforo de caudales

1. EL AFORO
El aforo es la operación de medición del volumen de agua en un tiempo determinado. Esto
es, el caudal que pasa por una sección de un curso de agua. El valor del caudal mínimo debe
ser mayor que el consumo máximo diario con la finalidad de cubrir la demanda de agua de
la población futura. Lo ideal sería que los aforos se efectúen en las temporadas críticas de los
meses de estiaje (los meses secos) y de lluvias, para conocer caudales mínimos y máximos.
“Aforar” el agua consiste en medir el caudal del agua. En vez de “caudal” también se puede
emplear los términos “gasto”, “descarga” y a nivel de campo “riegos”.
En el diagnóstico de recursos Naturales, es fundamental determinar la calidad y la cantidad
del recurso hídrico ya que por medio de ello podemos definir la disponibilidad del mismo,
el uso que le podemos dar y el estado en el cual se encuentra teniendo en cuenta las
actividades productivas de los diferentes sectores.
Por consiguiente, la medición o aforo de agua del río o de cualquier curso de agua es
importante desde diferentes puntos de vista, como:
- Cuantificar la disponibilidad de agua con que se cuenta, a través de la medición de la
cantidad de agua de las fuentes, para así establecer el tamaño de la población que se puede
abastecer del recurso hídrico.
- Distribuir el agua a los usuarios en la cantidad deseada.
- Saber el volumen de agua con que se riegan los cultivos.
- Poder determinar la eficiencia de uso y de manejo del agua de riego.
Para lo anterior existen diferentes Métodos de aforo que se pueden emplear para aforar el
caudal del agua, estando la mayoría de ellos basados en la determinación del área de la
sección mojada transversal y la velocidad media, para lo cual se utiliza la fórmula clásica:
Q = A x v. Los métodos más utilizados en los proyectos en zonas rurales son los métodos
volumétricos y de velocidad-área. El primero es utilizado para calcular caudales hasta con
un máximo de 10 lts/seg y el segundo para caudales mayores a 10 lts/seg.
EL CAUDAL: es el volumen de agua que pasa a través de una sección en la unidad de
tiempo. En el caso de cuerpos de agua superficial (Ríos, Quebradas) la variación de los
caudales se relaciona con la época de lluvia o de sequía. En las industrias el caudal de
vertimiento se asocia con los procesos de producción que conlleva al consumo y generación
de cantidades variables de agua residual.
Existen muchos métodos para la determinación del caudal el cual es seleccionado teniendo
en cuenta la facilidad de aplicación de acuerdo a las características presentadas en el sitio de
aforo.

2. AFOROS DIRECTOS
AFORO CON FLOTADOR:
Figura 1. Aforo con Flotador.
El método consiste en tomar el tiempo que gasta un flotador en recorrer una distancia
conocida en una trayectoria paralela a la orilla.
Cuando se lanza varias veces el flotador a diferentes distancias desde la orilla se puede
estimar una velocidad superficial para la sección, aplicando la siguiente ecuación:
V (m/s) = Vs * k
Dónde:
Vs: Velocidad media superficial
K: Factor de corrección
MEDIDA DE CAUDALES
Tipos de AFOROS
Aforos Directos
Con algun aparato o procedimiento medimos directamente el
Caudal
Estimacion Aproximada con
FLOTADORES
MOLINETE o
CORRENTOMETRO
Aforos QUIMICOS
AFORO de Vertido CONSTANTE
AFORO de Vertido UNICO o de
INTEGRACIÓN
Aforos Indirectos o Continuos
Se mide el Nivel de Agua del Cauce y a partir del nivel se estima el
Caudal
Escalas LIMNIMETRICAS
LIMNIGRAFOS
CURVA DE GASTOS
AFORADORES DE VERTEDERO

3. ROCHE recomienda los siguientes valores para K:
Velocidades altas K = 1.0
Pendientes medias K = 0.95
Pendientes pequeñas K = 0.85
El ÁREA se obtiene midiendo las profundidades de la sección mediante sondeos hasta
abarcar todo el ancho de la sección. Luego se colocan las subáreas correspondientes a cada
tramo conformado por figuras triangulares y trapezoidales. De la sumatoria de las subáreas
se tiene el área total. El caudal se calcula aplicando la ecuación de continuidad:
Ejemplos de Medición de Áreas de la Sección transversal de un rio o arroyo:
Dónde: ha, hb, hc:
Profundidades del cauce.
B: Ancho del Cauce.
Formula de Área:
A= B x H
Dónde:
A: Área (m2
)
B: Ancho del Cauce (m)
H:Altura promedio (ha +
hb + hc)/3 (m)
Calcule de cada subárea. Tener en cuenta la figura que
se forma (triangulo, trapecio, rectángulo o cuadrado).
H1 A1
H1 Y H2 A2
H2 Y H3 A3
H3 Y H4 A4
H4Y H5 A5
H5 Y H6 A6
H6 A6
Área Total A1+A2+A3+A4+A5+A6+
An.
Recuerde las siguientes fórmulas:
Área de un triángulo =(b X h)/2
Área de un Trapecio =( (b + B )/2) h
Área de un Rectángulo = b X h
Área de un cuadrado = L X L

4. AFORO CON FLOTADOR:
Fórmula
Q (m3
/s) = v (m/s) * A (m2
)
Dónde:
Q: Caudal en m3
/s
v: Velocidad media de la corriente en m/s
A: Área de la sección en m2
.
Video
https://www.youtube.com/watch?v=9ciHGsQ4yw0
Practica de aforo de caudal
MÉTODO DEL MOLINETE O CORRENTÓMETRO.
Figura 2. Aforo con Molinete
Para determinar el caudal que pasa por una sección transversal determinada de un afluente
rio se puede aplicar el método del molinete.
Para lo anterior se requiere saber el caudal que pasa por cada una de las subsecciones en
que se divide la sección transversal.
De este modo se parte de la medida exacta de la velocidad de la corriente a través del
molinete así:
Se mide la velocidad de la corriente en varios puntos de la misma vertical y en varias
verticales de la sección del cauce.

5. A la vez que se miden las velocidades se miden las profundidades en cada vertical y la
anchura exacta del cauce lo que permite establecer la sección con bastante precisión.
Figura 3. Medición de Velocidades en varios puntos de la misma Vertical y en varias
Verticales
En la Figura 3:
Medidas en cuatro verticales: en cada vertical se mide:
 Distancia desde la orilla (Distancias A-1, A-2, etc.)
 Profundidades en ese punto
 Varias medidas de la velocidad a distintas profundidades: Dos medidas de
Velocidades en la vertical 1, cuatro medidas en las verticales 2 y3 y tres medidas en
la vertical 4.
A Partir de las velocidades se obtiene el Caudal por el siguiente procedimiento:
1. Se dibujan a escala los perfiles de corriente correspondientes a cada vertical donde
se midió con el molinete. Figura 4.
Se Planimetra cada uno de los perfiles. Como en horizontal están las velocidades
en m/s y en vertical las profundidades en metros (m), la superficie planimetrada en
cada perfil estará en m2
/s.
2. Se dibuja una vista en planta del cauce:
 En abscisas: Anchura del mismo, señalando los puntos exactos donde se
midió.
 En ordenadas: Vectores en m2
/s, cuyas longitudes corresponden a la
planimetría del punto anterior.
Se traza la envolvente de todos estos vectores, planimetrando de nuevo.
Esta planimetría, convertida a la escala del gráfico, ya es el Caudal (En
horizontal la anchura en metros m, en vertical m2
/s: el producto en m3
/s)

6. Video:
https://www.youtube.com/watch?v=IUnLFE_Idn0
Tutorial aforo con molinete - Curso Introducción a la Hidrología
AFORO QUÍMICO
 AFORO DE VERTIDO CONSTANTE.
El presente método consiste en añadir un pequeño caudal continuo q, de una disolución de
una concentración conocida C1.
Expresiones usadas para la determinación del Caudal Q.
Si se utiliza una sustancia no contenida previamente en el rio: Co=0, la ecuación se
simplifica así:
Dónde:
Q: Caudal (m3
/s)
C1: Concentración Inicial
C2: Concentración Final.
C0: Concentración de la Sustancia en el afluente.

7.  AFORO DE VERTIDO ÚNICO O DE INTEGRACIÓN.
Figura 7. Aforo de vertido único o de integración.
Se usa cando no se dispone del equipo necesario para el vertido continuo. Requiere una
corriente turbulenta que asegure la mezcla del vertido con todo el caudal circulante hasta el
punto de toma de la muestra.
Expresión para hallar el Caudal Q:
AFORO VOLUMÉTRICO:
Consiste en medir el tiempo (t) que gasta el agua en llenar un recipiente de volumen (V)
conocido. El caudal (Q) se expresa por la relación:
Q = V/t (l/s)

8. AFOROS INDIRECTOS
ESCALAS LIMNIMETRICAS
Escalas graduadas en centímetros y firmemente sujetas en el suelo. En cauces abiertos se
instalan varias escalas de manera que el final de una corresponda al comienzo de la
siguiente. Los operarios deben de tomar diariamente nota de la altura del agua.
LIMNIGRAFOS
FIGURA 9. Limnigrafo
Mide el nivel midiendo un registro grafico o digita del mismo a lo largo del tiempo. El
grafico que proporcionan (altura de agua en función del tiempo) se denomina limnigrama.
El modelo clásico funciona con un flotador que después de disminuir la amplitud de sus
oscilaciones mediante unos engranajes, hace subir y bajar una plumilla sobre un tambor
giratorio. Hay dos posibles accesos: aéreo y subterráneo.
MÉTODO DEL VERTEDERO.
Figura 10. Vertedero

9. Un vertedero es cualquier estructura transversal a la corriente que eleva el nivel de aguas
arriba y permite la circulación a través de una abertura de forma triangular, trapezoidal o
rectangular. La forma triangular es más sensible a la medida de caudales pequeños que
ocuparan solamente el vértice el triángulo invertido.
Existen diferentes fórmulas que relacionan la altura del agua con el caudal.
Videos:
https://www.youtube.com/watch?v=fH4oLmXGMxk
VERTEDERO TRIANGULAR
https://www.youtube.com/watch?v=sgkz8YS3itg
VERTEDERO TRIANGULAR

10. Otros Métodos de Aforo:
AFORO DE CAÑERÍAS EN POZOS DE AGUA:
Cuando se necesita aforar cañerías horizontales, estén total o parcialmente llenas, se utilizan
las siguientes fórmulas:
- Para caño totalmente lleno: El caudal se obtiene con la fórmula:
Q = Sup x Vel
Y la velocidad para caño horizontal: Y la Velocidad para caño Vertical:
Dónde:
Q = caudal [m3/seg].
Sup = superficie transversal del caño [m2
].
Vel = velocidad media en el caño [m/seg].
La superficie se obtiene con la fórmula:
Sup = 3,1416 x φ2
/ 4
Siendo:
φ = diámetro del caño [m].

11. - Para caño Parcialmente lleno:
AFORO UTILIZANDO ESTRUCTURAS AFORADORAS:
El aforo en compuertas es un caso particular del aforo por orificios, se practica
normalmente cuando se tiene una compuerta de chapa en buen estado de conservación y el
nivel hacia aguas arriba de la acequia o canal cubre la parte inferior de la hoja móvil de la
misma.
Para aforar una compuerta es necesario saber la velocidad con que el agua pasa a través de
ella. Esta velocidad depende de la carga (h) o altura de agua que está actuando sobre la
abertura de la compuerta. Para ello debemos conocer si la compuerta trabaja libre o
sumergida.
Una compuerta trabaja libre cuando el nivel de la superficie del agua después de ella es
inferior al del piso o umbral de la misma:
Si la compuerta trabaja libre se coloca una escala graduada en centímetros, cuyo cero
coincida con el umbral de la compuerta (el piso). Esta escala deberá colocarse aguas arriba
de la compuerta a una distancia suficiente para que no se afecte la medida de su nivel.
La carga (h) en una compuerta que trabaja libre se calcula restando a la lectura de la escala
(h1), la mitad de la apertura de la compuerta (a/2).

12. La compuerta trabaja sumergida cuando el nivel de la superficie del agua después de la
compuerta (aguas abajo) se encuentra por encima del nivel superior de la apertura:
En este caso se debe colocar otra escala después de la compuerta.
La carga (h) en este caso se calcula como diferencia entre ambas escalas (h1 - h2)
Una vez conocida la carga se puede estimar la velocidad con que el agua atraviesa la sección
de la compuerta con la siguiente fórmula:
Dónde:
V: velocidad del agua a través de la compuerta (m/s).
C: coeficiente de gasto o contracción.
g: aceleración de la gravedad = 9,81 m/s2
.
h: carga (m).
Finalmente: Q = S x V
Dónde:
Q: Caudal
S: Sección de paso de Agua. S= a x b.
V: Velocidad.
Glenda Verónica Ordoñez
Bióloga
Instructora
Servicio Nacional de Aprendizaje SENA