How to measure stream flow rate/es

Esta página describe métodos sencillos para determinar el caudal de pequeños arroyos y ríos, así como otras herramientas que pueden utilizarse para este fin.

El caudal es el volumen total de un fluido que fluye a través de un punto fijo en un río o arroyo a lo largo del tiempo. Es comparable a la velocidad a la que viaja un volumen de fluido, como se muestra en la Figura 1. Los caudales volumétricos se pueden medir en diversas unidades de volumen/tiempo, tales como:

• Litros por segundo (L/s)
• Pies cúbicos por segundo (ft³/s)
• Galones por minuto (gal/min)
• Metros cúbicos por segundo (m³/s)

Se pueden usar herramientas domésticas o medidores especializados para determinar los caudales de tuberías, sistemas de alcantarillado y electrodomésticos. Los datos de caudal se utilizan para sistemas microhidroeléctricos , sistemas de aguas residuales , captación de agua de lluvia , auditorías hídricas , tasas de sedimentación, estadísticas de niveles freáticos y otra información relacionada con el agua . Para determinar el caudal de masas de agua más grandes, como ríos importantes o represas, se utilizan medidores. ^{[ 1 ]}

El método del cubo es una forma sencilla de medir el caudal utilizando objetos domésticos. Se necesita un cronómetro, un cubo grande y, preferiblemente, de dos a tres personas. Para medir el caudal utilizando el método del cubo:

1. Mide el volumen del cubo o recipiente. Ten en cuenta que un cubo típico de 5 galones suele contener en realidad menos de 5 galones.
2. Busque un lugar a lo largo del arroyo que tenga una cascada. Si no encuentra ninguna, puede construir una utilizando un dique (véase la figura 4).
3. Con un cronómetro, mide cuánto tarda la cascada en llenar el cubo de agua. Inicia el cronómetro al mismo tiempo que empiezas a llenar el cubo y detenlo cuando esté completamente lleno. No llenes el cubo sumergiéndolo en la corriente, ya que esa no es la velocidad de flujo real.
4. Anota el tiempo que tarda en llenarse el cubo.
5. Repita los pasos dos y tres unas seis o siete veces y calcule el promedio. Es recomendable realizar algunas pruebas antes de registrar los datos para familiarizarse con los tiempos y las mediciones necesarias.
6. Solo se deben eliminar los datos si surgen problemas importantes, como por ejemplo, que los residuos del arroyo interfieran con el flujo.
7. El caudal es el volumen del cubo dividido por el tiempo promedio que tardó en llenarse. ^{[ 2 ]}

Aquí hay un ejemplo usando datos encontrados para el caudal del arroyo Jolly Giant en los terrenos de Cal Poly Humboldt : Usando estos datos, el caudal volumétrico (Q) es igual al volumen del cubo (V) dividido por el tiempo promedio (t).

El método de flotación (también conocido como método de sección transversal) se utiliza para medir el caudal de arroyos y ríos grandes. Se obtiene multiplicando el área de la sección transversal del arroyo por la velocidad del agua. Para medir el caudal utilizando el método de flotación:

1. Localiza un punto en el arroyo que sirva como sección transversal del mismo.
2. Utilizando una regla graduada u otro instrumento de medición, mida la profundidad del arroyo a intervalos iguales a lo largo de su ancho (véase la figura 3). Este método es similar al cálculo manual de la suma de Riemann para el ancho del río.
3. Una vez recopilados estos datos, multiplique cada profundidad por el intervalo en el que se tomó y sume todos los resultados. Este cálculo representa el área de una sección transversal del arroyo.
4. Decide qué longitud del arroyo, normalmente mayor que el ancho del río, vas a lanzar un objeto flotante (las naranjas funcionan muy bien). ^{[ 3 ]}
5. Utilizando un cronómetro, mida el tiempo que tarda el flotador en recorrer la longitud del arroyo desde el paso 4.
6. Repita el paso cinco de 5 a 10 veces y determine el tiempo promedio que tarda el flotador en recorrer la corriente. Lance el flotador al agua a diferentes distancias de la orilla para obtener un promedio más preciso.
7. Divide la longitud del arroyo hallada en el paso 4 entre el tiempo promedio del paso 6 para determinar la velocidad promedio del arroyo.
8. La velocidad obtenida en el paso 7 debe multiplicarse por un factor de corrección de fricción. Dado que la superficie de un arroyo fluye más rápido que la parte inferior debido a la fricción con el lecho, el factor de corrección de fricción uniformiza el flujo. Para fondos rocosos o irregulares, multiplique la velocidad por 0,85. Para lechos lisos, fangosos, arenosos o rocosos, multiplique la velocidad por un factor de corrección de 0,9.
9. La velocidad corregida multiplicada por el área de la sección transversal da como resultado el caudal en volumen/tiempo. (Asegúrese de mantener unidades de longitud/distancia consistentes al medir la sección transversal y la velocidad, por ejemplo, metros, pies).

Los vertederos son pequeñas presas que se utilizan para medir el caudal de arroyos de tamaño pequeño a mediano (de unos pocos metros de ancho o más). Permiten que el agua sobrante del arroyo caiga por encima del vertedero, creando una cascada, como se muestra en la Figura 4. Los vertederos aumentan el desnivel, lo que hace que el caudal sea más uniforme y, por lo tanto, las mediciones de caudal sean más precisas. Sin embargo, es fundamental que toda el agua del arroyo se dirija hacia el vertedero para que este represente con precisión el caudal. También es importante evitar la acumulación de sedimentos detrás del vertedero. Los vertederos de cresta afilada son los más adecuados. Existen muchos tipos diferentes de vertederos, entre los que se incluyen los de cresta ancha, los de cresta afilada, los combinados, los de muesca en V y los de mínima pérdida de energía.

Los medidores son dispositivos que miden el caudal de un flujo midiendo directamente la corriente. Existen muchos tipos diferentes de medidores, pero los más comunes son el medidor pigmeo, el medidor de vórtice, la sonda de flujo y el medidor de corriente, que se describen a continuación:

• Wikipedia: Caudal volumétrico
• Medición del caudal volumétrico