INTRODUCCIÓN
Gran parte de los problemas de la administración del agua radica en la deficiencia de controles
del caudal en los sistemas de riego.
La Hidrometría se encarga de medir, registrar, calcular y analizar los volúmenes de agua que
circulan en una sección transversal de un río, canal o tubería; pertenecientes a un pequeño o
gran sistema de riego en funcionamiento.
En este trabajo se presenta las orientaciones técnicas de agua captados y entregadas a los
usuarios sean los más aproximados posible, que se obtienen por medio de estructuras
hidráulicas y equipos hidrométricos debidamente diseñados y calibrados. La precisión de la
medición del agua, garantiza una mejor eficiencia en la distribución y como consecuencia
mejora la recaudación de la tarifa.
Concepto y Definiciones.
HIDROMETRÍA
Se define la hidrometría como la parte de la hidrología que tiene por objeto medir el volumen
de agua que pasa por unidad de tiempo dentro de una sección transversal de flujo.
La hidrometría aparte de medir el agua, comprende también el planear, ejecutar y procesar la
información que se registra de un sistema de riego, sistema de una cuenca hidrográfica,
sistema urbano de distribución de agua.
Sistema Hidrométrico
Es el conjunto de pasos, actividades y procedimientos tendientes a conocer (medir, registrar,
calcular y analizar) los volúmenes de agua que circulan en cauces y canales de un sistema de
riego, con el fin de programar, corregir, mejorar la distribución del agua. El sistema
hidrométrico tiene como soporte físico una red hidrométrica.
Red Hidrométrica.
Es el conjunto de puntos de medición del agua estratégicamente ubicados en un sistema de
riego, de tal forma que constituya una red que permita interrelacionar la información
obtenida.
Puntos de Control.
Son los puntos donde se registran los caudales que pasan por la sección. Los puntos de control
son de gran variedad de tipos, como: estaciones hidrométricas en el río, la presa de
almacenamiento, las compuertas de la estructura de captación o de toma, las obras de toma
del canal principal, las caídas, vertedero, medidor Parshall, etc.
Registro.
Es la colección de todos los datos que nos permiten cuantificar el caudal que pasa por la
sección de un determinado punto de control. El registro de caudales y volúmenes de riego se
ejecuta de acuerdo a las necesidades de información requeridas para la gestión del sistema.
Los registros se efectúan en el momento de realizar el aforo o mediciones en miras o reglas,
dependiendo del método de aforo.
Dependiendo de la ubicación del punto de control, los registros obtenidos son:
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

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
Registro de los caudales en ríos de la cuenca hidrográfica.
Registro de salidas de agua de los reservorios.
Registro de caudales captados y que entran al sistema de riego.
Registro de distribución de caudales de agua en canales del sistema de riego.
Registro de caudales entregados para el riego en parcela.
Reporte.
Puede darse las siguientes acepciones:
- Comunicación en tiempo real de los datos de campo al responsable de la operación del
sistema.
- Resultado del procesamiento de un conjunto de datos obtenidos, en el cual normalmente
una secuencia de caudales medidos se convierten en volúmenes por período mayor ( m3/día,
m3/ mes, etc…)
Medición de agua.
Es la cuantificación del caudal de agua que pasa por la sección transversal de un conducto (río,
riachuelo, canal, tubería) de agua; también se le conoce como aforo caudal de agua. Para
cuantificar el caudal de agua se puede utilizar la siguiente fórmula:
Donde:
Q = Caudal o Gasto (m3/s)
A = Área de la sección transversal (m2)
V = Velocidad media del agua en la sección hidráulica (m/s)
IMPORTANCIA DE LA HIDROMETRÍA
La hidrometría permite conocer los datos de caudales y volúmenes en forma oportuna y
veraz. La información hidrométrica también permite lograr una mayor eficiencia en la
programación, ejecución y evaluación del manejo del agua en un sistema de riego. El uso de
una información hidrométrica ordenada permite: a. Dotar de información para los pronósticos
de la disponibilidad de agua, esta información es importante para elaborar el balance hídrico y
planificar la distribución del agua de riego. b. Monitorear la ejecución de la distribución del
agua de riego. c. La información hidrométrica también permite determinar la eficiencia en el
sistema de riego y de apoyo para la solución de conflictos.
MEDICIÓN DE AGUA
Métodos de Medición
Los métodos de aforo más utilizados son:
1. Velocidad y sección
2. Estructuras Hidráulicas
3. Método volumétrico
4. Calibración de compuertas
1.
Velocidad y Sección.
Es uno de los métodos más utilizados; para determinar el caudal se requiere medir el área de
la sección transversal del flujo de agua y la velocidad media, se aplica la siguiente fórmula:
Donde:
Q = Caudal del agua (m3/s)
A = Área de la sección transversal (m2)
V = Velocidad media del agua (m/s)
Generalmente, el caudal (Q) se expresa en litros por segundo (l / s) o metros cúbicos por
segundo (m3 / s.)
La dificultad principal es determinar la velocidad media porque varía en los diferentes puntos
de la sección hidráulica.
2. Estructuras hidráulicas.
Para la medición de caudales también se utilizan algunas estructuras especialmente
construidas, llamadas medidores o aforadores, cuyos diseños se basan en los
principios hidráulicos de orificios, vertederos y secciones críticas.
2.1. Orificios.
La ecuación general del orificio es:
Donde:
Q = Caudal (m3/s)
C = Coeficiente.
A = Área (m2)
g = Gravedad (m/s2)
h = Tirante de agua (m)
2.2. Vertederos
Pueden ser de cresta ancha o delgada y pueden trabajar en flujo de descarga libre,
sumergida o ahogada. La ecuación general de los vertederos es:
donde:
Q = Caudal (m3/s)
K, N = Coeficiente;
L = Longitud de cresta (m)
H = Tirante de agua (m)
2.3. Sección Crítica
Es el paso del agua de una sección ancha hacia una más estrecha, que provoca un
Cambio del régimen, donde es posible establecer la relación tirante - gasto.
La ecuación general utilizada es:
Donde
Q = Caudal (m3/s)
K, N = Coeficientes
b = Ancho de garganta (m)
H = Tirante (m)
3. Método Volumétrico.
Se emplea por lo general para caudales muy pequeños y se requiere de un recipiente para
colectar el agua. El caudal resulta de dividir el volumen de agua que se recoge en el
recipiente entre el tiempo que transcurre en colectar dicho volumen.
Donde:
Q = Caudal (l /s)
V = Volumen (l)
T = Tiempo (s)
4. Prácticas más conocidas para determinar la velocidad del agua
4.1. Flotador
Este método se utiliza cuando no se dispone de equipos de medición; para medir
la velocidad del agua, se usa un flotador con él se mide la velocidad superficial del
agua; pudiendo utilizarse como flotador, un pequeño pedazo de madera, corcho,
una pequeña botella lastrada.
Para el cálculo del caudal se utiliza la siguiente fórmula:
Donde:
C: Factor de corrección
v: Velocidad (m / s)
e: Espacio recorrido por el flotador (m)
t: Tiempo de recorrido del espacio «e» por el flotador (s)
A: Área de la sección transversal
Q: Caudal
Los valores de caudal obtenidos por medio de este método son aproximados, por
lo tanto, requieren ser reajustados por medio de factores empíricos de corrección
(C), que, para algunos tipos de canal o lechos de río y tipos de material, a
continuación, se indican:
Se recomienda utilizar el método del flotador, para aforos de caudales no menores
de 0.250 m3/s ni mayores de 0.900 m3/s.
4.2. Medidor Parshall
Método ideado por Ralph Parshall (1920), el cual se utiliza en el aforo de canales y
pequeños ríos, se recomienda para canales de riego de poca pendiente, en drenes,
donde no es conveniente instalar estructuras como vertederos que alteren el régimen
del escurrimiento.
Donde:
Q = es el caudal expresado en m3 /s
H = Altura de la lámina de agua
C y n = Son coeficientes que dependen de las dimensionales del canal.
4.3. Método de vertederos y orificios
Consiste esencialmente en interponer un tabique ante una corriente de manera que se
dé una caída de agua que pase a través de una sección predeterminada. Conociendo
las características del vertedero o del orificio que se engloban en el factor
(determinado experimentalmente), la sección de la lámina de agua que pasa por ellos
y la velocidad teórica de caída libre.
a. Vertedero rectangular sin contracciones
El vertedero rectangular es uno de los más sencillos para construir y por este
motivo es uno de los más utilizados.
Donde:
Q = Caudal que fluye por el vertedero, en m3 /s
L = Ancho de la cresta, en m
H = Carga del vertedero, en m
b.
Vertedero rectangular con dos contracciones
Donde:
Q = Caudal que fluye por el vertedero, en m3 /s
L = Ancho de la cresta, en m
H = Carga del vertedero, en m
c. Vertedero triangular
Los vertederos triangulares permiten obtener medidas más precisas de las alturas
de carga (H) correspondientes a caudales reducidos. Por lo general son construidos
de placas metálicas. En la práctica únicamente se utilizan los que tienen forma
isósceles, siendo los más usuales los de 90º.
Donde:
Q = Caudal que fluye por el vertedero, en m3 /s
H = Carga del vertedero, en m
d. Vertedero trapezoidal
Es un vertedero como su nombre lo indica con forma trapezoidal en su abertura,
también conocido como vertedero Cipolletti. El talud será 1:4 (1 horizontal para 4
vertical). Este vertedero es de construcción más dificultosa que los dos anteriores,
razón por la cual es menos utilizado.
Donde:
Q = Caudal que fluye por el vertedero, en m3 /s
L = Ancho de la cresta, en m
H = Carga del vertedero, en m
https://www.fing.edu.uy/imfia/cursos/hidrometria/material/hidrometria.pdf
http://icc.org.gt/wp-content/uploads/2018/02/Manual-de-medici%C3%B3n-decaudales-ICC.pdf
http://sisbib.unmsm.edu.pe/bibvirtualdata/Tesis/Ingenie/Vera_H_L/Cap3.pdf
http://www.fagro.edu.uy/~hidrologia/riego/Hidrometria%202013.pdf