UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA

FACULTAD DE AGRONOMÍA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA AGRÍCOLA

“DETERMINACIÓN DE LAS ESTRUCTURAS DE MEDICIÓN (MIRA LIMNIMÉTRICA) EN EL CANAL RIVAS MORY UTILIZANDO SOFTWARE HCANALES Y MATLAB - COMISION DE USUARIOS PALO PARADO LA

PIEDRA- JUSHMYBP– REGIÓN PIURA- 2022”.

TRABAJO DE INVESTIGACIÓN

PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE INGENIERO AGRÍCOLA

PRESENTADO POR:

Br. MARIEL ALEJANDRA ZEGARRA ROJAS Línea de investigación: Aprovechamiento y Gestión

Sostenible del Ambiente y los Recursos Naturales.

PIURA – PERÚ

2022

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FACULTAD DE AGRONOMÍA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA AGRÍCOLA

“DETERMINACIÓN DE LAS ESTRUCTURAS DE MEDICIÓN (MIRA LIMNIMÉTRICA) EN EL CANAL RIVAS MORY

UTILIZANDO SOFTWARE HCANALES Y MATLAB - COMISION DE USUARIOS PALO PARADO LA PIEDRA-

JUSHMYBP– REGIÓN PIURA- 2022”

TRABAJO DE INVESTIGACIÓN PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE INGENIERO AGRÍCOLA

Br. MARIEL ALEJANDRA ZEGARRA ROJAS EJECUTOR

Dr. GILMER AMADEO CAMACHO LAZARO ASESOR

Dr. ERIBERTO RUIZ ROSALES Co-ASESOR

PIURA – PERÚ

2022

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Yo, Mariel Alejandra Zegarra Rojas, identificado con DNI N° 76701506, Bachiller de la Escuela Profesional de Ingeniería Agrícola de la Facultad de Agronomía y domiciliada en Urb. 15 de setiembre Mz, C – Lt, 21, distrito de Castilla, Provincia de Piura, Departamento de Piura.

Celular: 951959926

Correo: [email protected].

DECLARO BAJO JURAMENTO. Que el trabajo de investigación que presento es original e inédito, no siendo copia parcial ni total de una tesis desarrollada y/o realizada en el Perú o en el extranjero, en caso contrario de resultar falsa la información que proporciono, me sujeto a los alcances de lo establecido en el Art. N°

411, del código penal concordante con el Art. 32 de la Ley N° 27444, y Ley del

Procedimiento Administrativo General y las Normas Legales de Protección de los Derechos de Autor.

En fe de lo cual firmo la presente.

Piura, mayo 2022.

--- BR. MARIEL ALEJANDRA ZEGARRA ROJAS

DNI N° 76701506

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DEDICATORIA

A Dios.

Por prestarme la vida y la salud para continuar en esta etapa de mi vida y por guiar cada momento. Con la FE puesta en él las pruebas se hacen menos pesada.

A mis padres Heli y Estela.

Por ser mi motivación para lograr cada objetivo propuesto a lo largo de mi vida, agradecerles por cada esfuerzo realizado, valor inculcado y por su apoyo incondicional.

A mis herman0s Ivan y Kevin.

Por sus consejos y ser el ejemplo a seguir, por su motivación y confianza depositada en mí.

A mi hijo Víctor.

Por ser la persona más importante de mi vida y la razón de sentirme tan orgullosa de culminar mi meta.

A mi esposo Jesús.

Por su preocupación y el apoyo en este proceso.

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AGRADECIMIENTO

A Dios por las grandes bendiciones recibidas a lo largo de mi vida y por bendecir cada paso que doy.

A mis padres por su sacrificio y apoyo incondicional en esta etapa de mi vida.

Mi agradecimiento profundo a la Universidad Nacional de Piura, a la Facultad de Agronomía y la Escuela de Ingeniería Agrícola, a mis profesores los ingenieros

Walter M. Ramírez Chacón, Carlos M. Cabrejos Vásquez, Santiago A. Salas Cuadros, que forman parte fundamental para la formación de los estudiantes de la

Escuela Profesional de Ingeniería Agrícola.

Y en especial a los ingenieros Gilmer Amadeo Camacho Lázaro y Eriberto Ruiz Rosales por su dirección, apoyo y dedicación para el desarrollo de este trabajo de

investigación.

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RESUMEN

“DETERMINACIÓN DE LAS ESTRUCTURAS DE MEDICIÓN (MIRA LIMNIMÉTRICA) EN EL CANAL RIVAS MORY UTILIZANDO SOFTWARE HCANALES Y MATLAB - COMISION DE USUARIOS PALO PARADO LA PIEDRA- JUSHMYBP– REGIÓN PIURA-2022”

El presente trabajo de investigación fue realizado en forma participativa con la comisión de usuarios Palo Parado y sus integrantes, logrando el entendimiento de la importancia del proyecto para una mejor eficiencia del servicio de agua.

Actualmente, el canal Rivas Mory se encuentra revestido y cubre un área de 45 ha, con 20 predios y 20 usuarios, el cual se encuentra bajo la administración local de agua Medio y Bajo Piura, cuya principal característica es la mala eficiencia de operación debido al mal estado de la estructura de medición del canal. Por ello se planteó como objetivo mediante el uso de los softwares HCANALES y MATLAB la tabla y la curva relación altura de agua y caudal.

El estudio se realizó desde la perspectiva metodológica cuantitativa de tipo descriptiva y diseño no experimental porque presentó la situación existente tal como se da en su contexto natural y determinando la calibración de estructuras de medición mediante software de HCANALES y MATLAB; para ello se empleó un cuestionario y entrevistas a los integrantes de la comisión y a los usuarios, obteniendo información auténtica y veraz del área de estudio, luego se procesó los datos obtenidos y se representó gráficamente y en tabulaciones los caudales y alturas de miras.

En los resultados, se verifico, que la rugosidad cambia de un valor de diseño de 0.014 a un valor de 0.022, así mismo integramos todos nuestros datos finales para la propuesta de calibración de la estructura de medición del canal de riego Rivas Mory.

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Por ello, se insta a la comisión de usuarios Palo Parado, implemente el mantenimiento y la calibración de las estructuras de medición en sus canales con el fin de mejorar la eficiencia de operación y brindar un mejor servicio a los usuarios donde se sinceres los caudales correspondientes.

Palabras claves: Estructuras de medición, calibración, HCanales, Matlab.

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ABSTRACT

"DETERMINATION OF THE MEASUREMENT STRUCTURES (LIMNIMÉTRIC LOOK) IN THE RIVAS MORY CANAL USING HCANALS SOFTWARE AND MATLAB - USERS' COMMISSION PALO PARADO LA PIEDRA- JUSHMYBP- REGION PIURA-2022".

The present research work was carried out in a participatory manner with the Palo Parado users' commission and its members, achieving the understanding of the importance of the project for a better efficiency of the water service.

Currently, the Rivas Mory canal is lined and covers an area of 45 ha, with 20 properties and 20 users, which is under the local water administration of Medio y Bajo Piura, whose main characteristic is the poor operating efficiency due to the poor condition of the canal's measurement structure. For this reason, the objective was to use HCANALES and MATLAB software to develop the table and the curve of the water height and flow relationship.

The study was carried out from the quantitative methodological perspective of descriptive type and non-experimental design because it presented the existing situation as it occurs in its natural context and determining the calibration of measurement structures using HCANALES and MATLAB software; for this purpose a questionnaire and interviews to the members of the commission and users were used, obtaining authentic and truthful information of the study area, then the data obtained was processed and the flow rates and heights of sights were represented graphically and in tabulations.

In the results, it was verified that the roughness changes from a design value of 0.014 to a value of 0.022, likewise we integrated all our final data for the proposal of calibration of the measuring structure of the Rivas Mory irrigation canal.

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Therefore, the Palo Parado users' commission is urged to implement the maintenance and calibration of the metering structures in its canals in order to improve the efficiency of operation and provide better service to users where the corresponding flows are sincere.

Key words: Metering structures, calibration, HCanales, MATLAB.

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ÍNDICE GENERAL

INTRODUCCIÓN ... 1

CAPÍTULO I. ASPECTOS DE LA PROBLEMÁTICA ... 3

1.1. Descripción de la realidad problemática ... 3

1.2. Formulación del problema de investigación ... 4

1.3. Justificación e importancia de la investigación ... 5

1.4. Objetivos ... 6

1.4.1. Objetivo general ... 6

1.4.2. Objetivos específicos ... 6

1.5. Delimitación de la investigación ... 6

1.5.1. Ubicación del Área del Proyecto ... 6

CAPITULO II. MARCO TEÓRICO ... 8

2.1. Antecedentes de la investigación ... 8

2.1.1. Antecedentes internacionales ... 8

2.1.2. Antecedentes nacionales... 9

2.1.3. Antecedentes regionales ... 12

2.2. Bases teóricas ... 13

2.2.1. Evaluación de operatividad de las estructuras de medición ... 13

2.2.2. Usos de HCanales. ... 26

2.2.3. Usos de Matlab. ... 28

2.3. Marco referencial ... 29

2.4. Glosario de términos ... 30

CAPITULO III. MARCO METODOLÓGICO ... 31

3.1. Enfoque ... 31

3.2. Diseño ... 31

3.3. Sujetos de la investigación ... 31

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3.4. Métodos y procedimientos ... 31

3.4.1. Etapa de campo ... 31

3.4.2. Etapa de gabinete ... 34

3.4.3. Equipos y Materiales ... 50

3.5. Técnicas e instrumentos ... 50

CAPITULO IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN ... 51

4.1. Resultados ... 51

4.1.1. Evaluación de la operatividad de estructura de medición (miras limnimétricas) en el canal de riego Rivas Mory ... 51

4.1.2. Determinación mediante el uso de los softwares HCANALES y MATLAB la tabla y la curva relación altura de agua y caudal. ... 52

4.1.3. Propuesta de calibración de estructuras de medición existente mediante software de HCANALES y MATLAB. ... 55

4.2. Discusión ... 57

CONCLUSIONES ... 59

RECOMENDACIONES ... 60

REFERENCIAS ... 61

ANEXOS ... 62

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ÍNDICE DE TABLAS

TABLA 1 PROPÓSITO DE LA HIDROMETRÍA ... 15

TABLA 2 UTILIDAD DE LA HIDROMETRÍA ... 16

TABLA 3 ELEMENTOS DE APOYO DE LA HIDROMETRÍA ... 17

TABLA 4 CARACTERIZACIÓN DEL CANAL DE RIEGO RIVAS MORY... 32

TABLA 5 REGISTRO DE AFORO EN CAMPO CANAL RIVAS MORY ... 33

TABLA 6 DIAGRAMA DE ELEMENTOS GEOMÉTRICOS- CANAL RIVAS MORY . 34 TABLA 7 CALCULO DE AFORO - CANAL RIVAS MORY ... 35

TABLA 8 TIRANTE- CAUDAL ... 39

TABLA 9 TIPO DE ESTRUCTURA DE MEDICIÓN ... 51

TABLA 10 ALTURAS DE AGUA ... 53

ÍNDICE DE GRÁFICAS GRÁFICA 1 PERFIL DE VELOCIDAD ... 52

GRÁFICA 2 ANÁLISIS DE LA VARIACIÓN DE RUGOSIDAD CON EL PASO DE LOS AÑOS. ... 52

GRÁFICA 3 ANÁLISIS DE LA RELACIÓN ALTURA DE AGUA - CAUDAL... 54

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ÍNDICE DE FIGURAS

FIGURA 1 UBICACIÓN Y LOCALIZACIÓN DEL PROYECTO ... 7

FIGURA 2 TRAMOS EN QUE SE DIVIDE EL ANCHO SUPERIOR DEL CANAL, SUBDIVISIONES Y PROFUNDIDAD DE LAS VERTICALES. ... 21

FIGURA 3 FORMATO DE REGISTRO DE AFORO ... 21

FIGURA 4 TIPOS DE MIRA ... 24

FIGURA 5 TRAMOS DE MIRAS INSTALADAS ... 25

FIGURA 6 MIRAS O LIMNÍMETROS ADOSADOS ... 25

FIGURA 7 PERFIL DE VELOCIDADES ... 26

FIGURA 8 PERFIL DE HCANALES ... 28

FIGURA 9 CALCULO DE LA ALTURA DE MIRA (C ... 36

FIGURA 10 CALCULO DE LA RUGOSIDAD (N) ... 37

FIGURA 11 CALCULO DE CAUDAL PARA Y = 0.05... 38

FIGURA 12 HERRAMIENTAS DE MATLAB ...40

FIGURA 13 DISEÑO DE INTERFAZ ... 41

FIGURA 14 CÓDIGO DE PROGRAMACIÓN PARTE 1 ... 42

FIGURA 15 CÓDIGO DE PROGRAMACIÓN PARTE 2 ... 42

FIGURA 16 INTERFAZ PRINCIPAL ... 46

FIGURA 17 PRIMERA PARTE INTERFAZ ... 47

FIGURA 18 SEGUNDA PARTE INTERFAZ ... 47

FIGURA 19 RESULTADOS DE PRIMERA PARTE ... 48

FIGURA 20 TABLA MIRA LIMNIMÉTRICA ... 48

FIGURA 21 TABLA MIRA LIMNIMÉTRICA ... 49

FIGURA 22 TABAL C DE MATLAB ... 55

FIGURA 23 TABLA RELACIÓN ALTURA DE MIRA & CAUDAL... 56

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ÍNDICE DE ANEXOS

ANEXO 1 INICIO DEL CANAL RIVAS MORY ... 63

ANEXO 2 UBICACIÓN ACTUAL DE LA MIRA LIMNIMETRICA ... 63

ANEXO 3 ZONA SIN CULTIVO POR FALTA DE EFICIENCIA DE RIEGO ………....64

ANEXO 4 CÁLCULOS HCANALES ITERACION 2 ... 64

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ANEXO 27 CÁLCULOS MATLAB ... 76

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INTRODUCCIÓN

En la industria agrícola es requerido transportar fluido(agua) a través de grandes distancias, fluido que generalmente se requiere para riego, consumo humano, entre otros.

Los canales abiertos son ampliamente utilizados para el transporte de agua debido a la facilidad con la cual se pueden realizar la inspección y su respectivo mantenimiento en las ocasiones que se requiera. Por este motivo, es importante estudiar el impacto que tiene el caudal para cumplir con la dotación necesaria de cada agricultor y como es su comportamiento en dichos canales.

Para ello se ha propuesto este proyecto de investigación denominado

“Determinación de las estructuras de medición (mira limnimétrica) en el canal Rivas Mory utilizando software HCANALES y MATLAB - comisión de usuarios Palo Parado La Piedra- JUSHMYBP– región Piura” con la finalidad de determinar la estructura de medición del canal Rivas Mory.

Se empleó una metodología descriptiva cuantitativa donde se va a determinar la situación actual y la propuesta de calibración de estructuras de medición existente mediante software de HCANALES y MATLAB para el canal Rivas Mory. El proyecto se organizó en cuatro capítulos los mismos que se detallan a continuación:

El capítulo I: Aspectos de la problemática, presenta y describe el problema, la justificación, los objetivos y la delimitación de la investigación. En este capítulo se enfatizó la falta de aforo, la baja eficiencia de operatividad y la falta de mantenimiento que reciben los canales.

El capítulo II: Marco teórico, reúne los antecedentes de la investigación, las bases teóricas y el marco referencial. Articulando la información necesaria con respecto al aforo, sus métodos, estructuras de medición y uso de softwares HCanales y Matlab.

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El capítulo III: Marco metodológico, desarrolla el enfoque, el diseño, los sujetos de la investigación, los métodos y procedimientos y las técnicas e instrumentos. Este capítulo consta de dos etapas: una etapa de Campo, que consiste en la evaluación de información autentica y veraz, mediante cuestionario y entrevistas. Y la segunda etapa comprende la determinación de las tablas y curvas altura de agua y caudal y la elaboración de la calibración de la estructura de medición.

El capítulo IV: Resultados y discusión, indica los resultados obtenidos en la calibración de la estructura de medición y discute con los antecedentes de la investigación.

En el resultado de la investigación se ha determinado la importancia de la calibración de las miras limnimétricas con el uso de softwares.

Para finalizar, se formularon las respectivas conclusiones y recomendaciones a las que se han llegado durante todo el proceso de investigación y que contribuirá como aporte en investigaciones futuras, instando a la comisión de usuarios a brindar mantenimiento y calibración a sus estructuras de medición.

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CAPÍTULO I. ASPECTOS DE LA PROBLEMÁTICA

1.1. Descripción de la realidad problemática

En un mundo que cambia constantemente y de manera acelerada, la agricultura es uno de los pilares para el desarrollo de un país. La nueva ley de los recursos hídricos en nuestro país normada por la ley 29338, tiene como objetivo regular el uso y gestión de los recursos hídricos. Comprende el agua superficial, subterránea, continental y los bienes asociados a esta. Se extiende al agua marítima y atmosférica en lo que resulte aplicable, la cual tiene como finalidad regular el uso y gestión integrada del agua, la actuación del Estado y los particulares en dicha gestión, así como en los bienes asociados a esta. Con este proceso, se busca asegurar que se imparta el adecuado uso y eficiente para el aprovechamiento del recurso.

El Proyecto Especial Chira Piura (PECHP) siendo el operador mayor encargado de la distribución del recurso hídrico en las tomas de agua pertenecientes a las juntas de usuarios de los valles, debería tener como objetivo principal impartir conocimiento y habilidades en cuanto a su labor de aforo que les permitan a los futuros profesionales operar de forma eficiente en la distribución del recurso para las labores agrícolas y sus otros usos, combinando la formación teoría con la capacidad de aplicarla en diferentes situaciones, de forma eficaz y con destreza.

Para afianzar el conocimiento y el desarrollo de habilidades, es necesario contar con equipamiento que permita desarrollar de forma practica la teoría impartida, interactuando con herramientas, equipos y situaciones que le permitan estar preparados cuando se inserten en el mundo laboral.

Las juntas de usuarios son entes distribuidores de un servicio el cual es fraccionado para mayor eficiencia entres sus comisiones de usuarios las cuales llevan un control en cuanto al padrón de usuarios, lo cual es una labor mantener

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un adecuado cumplimiento en la distribución del agua de riego lo que nos asegura y garantiza la eficiencia en dicho servicio, tanto las juntas como sus comisiones realizan labores de aforo que permite corroborar el recurso requerido al operador mayor.

Al enfocarnos en el área de distribución, se puede observar que no cuenta con la eficiencia del caso necesario para poder satisfacer toda la demanda del usuario, siendo un factor importante sus métodos de aforo como los correntómetros, aforadores automatizados implementados por el PSI, limnímetros, entre otros; los cuales no cuentan la presión del caso ya que muchos de estos se encuentran trabajando de manera sumergida por la presencia de retenciones implementadas por los usuarios, así mismo la obtención de sus datos se realiza de forma manual lo cual hace la labor más complicada, por lo cual muchas veces todo se resume al no realizar aforo de precisión.

La problemática descrita, merma la eficiencia en la distribución de agua para riego; lo que concierne a la junta de usuarios, así como en el desarrollo productivo del agricultor, debido a que no se completa de forma adecuada y eficiente el turno de riego que les corresponde a cada predio.

Por lo cual, en el presente trabajo de investigación, pretendemos determinar las estructuras de medición (mira limnimétricas) en el canal de riego Rivas Mory utilizando los softwares HCanales y Matlab, con lo cual abordaremos el problema de la falta de precisión en el aforo, que impide contar con una dosis adecuada para cada demanda de los cultivos.

1.2. Formulación del problema de investigación

¿En la comisión de usuarios Palo Parado La Piedra se determina estructuras de medición mediante el uso de los softwares HCanales y Matlab en el canal de riego Rivas Mory para la entrega real del agua de riego a los usuarios?

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1.3. Justificación e importancia de la investigación

En la actualidad, el aforo para la determinación de caudales puede llevar mucho tiempo para su realización y obtener los resultados a precisión. Las entidades que desempeñan este tipo de procesos requieren obtener resultados precisos y eficientes que permitan ser fuente confiable, ya que de esto depende el poder satisfacer la demanda hídrica de los agricultores Las comisiones de usuarios y la junta de usuarios, como prestadora del servicio busca tener fiabilidad en cuanto al recurso que emplean para irrigar, por ende, los constantes cambios y evoluciones de la teoría los obliga a implementar mejor sus actividades.

Por lo tanto, el presente trabajo de investigación surge como un método de experimento real, para la determinación de las estructuras de medición (miras limnimétricas) usando softwares de HCanales y Matlab, mejorando en forma directa la calidad del servicio en dicho canal de riego.

La importancia del presente trabajo de investigación, radica en que permitirá al alumno corroborar la teoría aprendida a lo largo de su formación profesional, dejando base para ser impartida en cursos como mecánica de fluidos, hidráulica, hidrología, entre otros, lo cual lo pone en cierta ventaja a los alumnos que se encuentran en formación práctica y teórica, por lo cual se plantea tomar como base cierto método y criterio para la utilización de dichas estructuras.

Se justifica esta investigación de forma teórica, porque este estudio constituye una herramienta necesaria para la enseñanza de práctica real de todos los estudiantes de pregrado de la escuela de Ingeniería Agrícola de la UNP, lo cual, mediante la determinación de las estructuras de medición(miras limnimétricas) usando softwares de HCanales y Matlab, permitirá incluir a los alumnos en la mejora de su formación práctica siendo más competentes al insertarse al mercado laboral en el rubro de aforamientos. Así mismo, servirá como una fuente de información para futuros trabajos de este tipo y así mismo es un aporte importante para los usuarios de la comisión de usuarios Palo Parado reduciendo así todo tipo

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de conflictos sociales generados por la poca eficiencia de distribución, abocados a la mejora continua de la formación teórica y práctica en la calidad de la enseñanza.

1.4. Objetivos

1.4.1. Objetivo general

Determinar las estructuras de medición (mira limnimétrica) en el canal Rivas Mory utilizando softwares HCANALES y MATLAB en la comisión de usuarios Palo Parado la Piedra - Junta de Usuarios del Sector Hidráulico Medio y Bajo Piura.

1.4.2. Objetivos específicos

• Evaluar la operatividad de las estructuras de medición (miras limnimétricas) en el canal de riego Rivas Mory.

• Determinar mediante el uso de los softwares HCANALES y MATLAB la tabla y la curva relación altura de agua y caudal.

• Elaborar la propuesta de calibración de estructuras de medición existente mediante software de HCANALES y MATLAB.

1.5. Delimitación de la investigación

1.5.1. Ubicación del Área del Proyecto

El proyecto se sitúa en la localidad La Piedra lugar donde se ubica el canal Rivas Mory el cual beneficia a 20 usuarios pertenecientes al Distrito de La Legua, Provincia de Piura, Departamento de Piura. El área en estudio comprende 45 ha y pertenece al comité de usuarios Palo Parado, con latitud 5°14”19.96´S y longitud 80°42”9.16´O.

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Figura 1

UBICACIÓN Y LOCALIZACIÓN DEL PROYECTO

Nota: Google Earth Pro.

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CAPITULO II. MARCO TEÓRICO

2.1. Antecedentes de la investigación

2.1.1. Antecedentes internacionales

Díaz Gutiérrez, Segovia de los Ríos, Garduño Gaffare, & Tejada Vega (México, 2012) indicaron en su estudio titulado, “Medición de caudales mediante la implementación de un vehículo acuático teleoperado”, manifiesta que, con el objetivo principal de establecer el grado de contaminación que éstos tienen, así como también determinar la disponibilidad de los recursos hídricos. En México, realizar el aforo de cuerpos de agua en cauces naturales no es tarea sencilla, ya que la gente encargada de esta actividad se introduce en el cuerpo de agua, poniendo en riesgo su salud e integridad física. Para el desarrollo de la investigación, se decidió diseñar y construir el sistema de aforo (SA–1), que es un vehículo acuático teleoperado y cuya finalidad es evitar que el personal se introduzca en el cuerpo de agua para realizar el aforo de éste. El procesamiento de los datos provenientes de las mediciones, lo realizo utilizando tablas estadísticas, de las cuales obtuvo la ecuación calibrada y pudo determinar la tabla Altura – Gastos. Como resultado de la investigación el autor se concluye que se obtuvo un novedoso dispositivo fabricado con tecnología mexicana para realizar el aforo de cuerpos de agua sin que el ser humano entre en contacto con ella, reduciendo de esta manera posibles riesgos a su salud. El aporte a la presente investigación es en cuanto a la teoría de cómo se implementan medidas para facilitar la práctica y salvaguardar las vidas de las personas dedicadas a estas labores.

Hudson (Reyno Unido, 1997). En su estudio titulado, “Medición sobre el Terreno de la Erosión del Suelo y de la Escorrentía”, planteo como objetivo de su investigación, es el de sugerir métodos y técnicas sencillos que puedan ser utilizados por el personal de campo que no realiza investigaciones, pero que tiene

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necesidad de datos sobre la escorrentía y la erosión. Aunque este Boletín no está destinado a investigadores profesionales o académicos, contiene recomendaciones concretas acerca de la necesidad de que el diseño y el análisis experimental sean aplicables a todo tipo de experimentaciones. Para el desarrollo de la investigación, las simples mediciones sobre el terreno son en general técnicamente poco apreciadas y se considera que carecen de validez científica. Sin embargo, si han sido concebidas adecuadamente y efectuadas cuidadosamente pueden aportar datos válidos. El procesamiento de los datos provenientes de las mediciones, un gran número de mediciones a bajo costo y con personal de nivel intermedio. y a la vez obtener resultados que son más útiles y significativos para el agricultor y el extensionista que los experimentos más complejos realizados en una lejana estación experimental. Como resultado de la investigación el autor concluye que son más útiles y significativos para el agricultor y el extensionista que los experimentos más complejos realizados en una lejana estación experimental. El aporte a la presente investigación es en cuanto a la teoría de cómo se distribuyen los perfiles de velocidad y su representación de forma gráfica.

2.1.2. Antecedentes nacionales

Cruz Fernández(Ayacucho, 2016), en su tesis titulada: Evaluación de la velocidad en un canal abierto mediante las ecuaciones de factor de fricción de Darcy - Weisbach, Chezy y Manning, desarrollada en la Universidad Nacional De San Cristóbal De Huamanga, para obtener el título profesional de Ingeniero Agrícola, planteo como objetivo de su investigación, evaluar la variación de la velocidad del agua de un canal abierto considerando las ecuaciones de factor de fricción de Darcy-Weisbach, Chezy y Manning, para obtener la velocidad media, real y el error relativo de la velocidad en diferentes secciones y materiales. Para el desarrollo de la investigación, en lo que refiere la determinación de la evaluación de la velocidad del agua en una canal abierto artificial de concreto y tierra de

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diferentes secciones, obteniendo de esta manera el error relativo de la velocidades Erm%=12.88, Erc%=20.28, Erf%=5.39, por tanto podemos manifestar la importancia de la utilidad del factor de fricción de Darcy-Weisbach por lo que es dimensionalmente homogénea, por lo cual brinda menor error relativo a diferencia de las ecuaciones de velocidad de Manning y Chezy que son expresiones significativos con inconvenientes de tener un origen totalmente empírico y de no poseer homogeneidad dimensional, por tal motivo la efectividad de resultados que se muestran. El procesamiento de los datos provenientes de las mediciones, lo realizo utilizando pruebas de campo, de las cuales obtuvo los valores y promedios y pudo determinar las tablas comparativas de la velocidad. Como resultado de la investigación el autor concluye que la fórmula de Darcy-Weisbach es dimensionalmente homogénea y es posible desarrollar expresiones con base teórica para el factor de fricción f que aparece en ella. El aporte a la presente investigación es en cuanto a la teoría de cómo influye el factor de fricción según el material de los canales de conducción en la distribución los perfiles de velocidad y su replantación de forma gráfica.

Cuevas Lagunas & Gómez Delgado (Arequipa, 2010), en su tesis titulada:

Instalación y Operación de Medidores de Agua en Conductos Abiertos con diferentes caudales, para determinar la Variación en las Descargas, desarrollada en la Universidad Católica De Santa María, para obtener el título profesional de Ingeniero Agrónomo, plantearon como objetivo de su investigación, determinar mediante la instalación y operación de medidores de agua en conductos abiertos con diferentes caudales, la variación en las descargas de cada uno de los métodos comparados con el correntómetro y el método volumétrico. Para el desarrollo de la investigación, se realizaron múltiples pruebas en cada uno de los diferentes métodos de aforo, determinándose que, para las condiciones del canal construido,

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el método que más se aproxima en niveles bajos es el aforador Parshall; para los caudales medios no existe diferencia entre el método volumétrico, y los de vertedero circular, rectangular y triangular, seguido del aforador Parshall; en el caso de niveles altos, el método que más se aproxima es el método de Manning. El procesamiento de los datos provenientes de las mediciones, lo realizo utilizando instrumentos y obras de arte de medición, de las cuales obtuvo los cuadros comparativos entre los distintos métodos y porcentajes de eficiencia. Como resultados obtenidos de la investigación en los tres niveles (bajo, medio y alto) se realizó un promedio y comparado con el testigo se halló que el método que más se aproxima al testigo es el aforador Parshall. El aporte a la presente investigación es en cuanto a la teoría de flujos en superficie libre o por gravedad en los canales de riego y el uso de instrumentos de aforo para diferentes cálculos.

Recines Quiroz (Lima, 2008), en su tesis titulada: Aforos en el proyecto especial Chinecas, desarrollada en la Universidad Nacional Mayor de San Marcos, para obtener el título profesional de Ingeniero Mecánico de Fluidos, planteo como objetivo de su investigación, medir le caudal en las estaciones hidrométricas para establecer una nueva calibración en las curvas de altura – gastos anteriormente utilizados en los cuatro puntos de sección a aforar a lo largo del proyecto especial Chinecas. Para el desarrollo de la investigación, en lo que refiere a la selección de la sección más adecuada para realizar el aforo se tomaron en cuenta condiciones como: regular, estable, ubicada en un tramo recto, velocidades paralelas entre si mayores a 0.10, sin vegetación y sin estructuras cercanas. Con lo concerniente a las mediciones para la recolección de datos, utilizo un correntómetro electrónico unidireccional Valepor modelo BFM001YBFM002, el cual era de propiedad del proyecto Chinecas, para realizar mediciones de velocidad y área en cuatro puntos de control. El procesamiento de los datos provenientes de las mediciones, lo

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realizo utilizando tablas estadísticas, de las cuales obtuvo la ecuación calibrada y pudo determinar la tabla Altura – Gastos. Como resultado de la investigación el autor concluye que el método de aforo por correntómetro es el más indicado por su precisión y además sugiere que se realice un replanteo de la sección de control para la verificación geométrica de los planos de obra. El aporte a la presente investigación es en cuanto a la teoría de cómo se distribuyen los perfiles de velocidad y su representación de forma gráfica.

2.1.3. Antecedentes regionales

Ruiz Rosales (Piura, 2015), En su informe titulado, “Determinación de caudales en estructuras limnimétrica”, manifiesta que, con el objetivo principal de conocer las diversas aplicaciones del MATLAB para la determinación del caudal de riego y su importancia de su uso para lograr que las mediciones de agua a entregar a los usuarios sean lo más aproximados posible a la realidad. Para el desarrollo de la investigación, se decidió diseñar y programar una interfaz que permitan automatizar los cálculos y cuya finalidad es tener una estructura calibrada para tener información aproximada a la realidad. El procesamiento de los datos provenientes de las mediciones, lo realizo utilizando tablas estadísticas, de las cuales obtuvo los datos necesarios para la interfaz y pudo determinar la tabla Altura – Gastos. Como resultado de la investigación el autor se concluye que el limnímetro es, simplemente, una escala o una mira graduada en centímetros;

ubicado sobre el talud del canal o en una estructura llamada estación, que través del flujo de agua va permitir conocer la altura de agua y previa calibración conocer el caudal. El aporte a la presente investigación es en cuanto a la metodología de programación de la interfaz para facilitar la práctica y obtener los resultados esperados.

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2.2. Bases teóricas

2.2.1. Evaluación de operatividad de las estructuras de medición

Briones Sánchez & García Casillas (México, 1997); en su texto de Aforo del agua en canales y tuberías - Generalidades: Finalidades de la medición del agua;

se indicó que la medición del gasto es de gran utilidad en la toma de decisiones durante la administración de los recursos hidráulicos, en la ejecución de los programas de riego en diversas actividades relacionadas con el manejo del agua, entre estas últimas se mencionan las siguientes:

a) Control de la cantidad de agua de riego entregada a cada usuario en un distrito de riego.

b) Registro del volumen de agua potable consumido por residencias en las ciudades.

c) Detección de problemas potenciales en el funcionamiento de una bomba o en la operación de un sistema de riego.

d) Registro continuo de los abatimientos de un acuífero a fin de regular las extracciones, especialmente donde tal recurso es limitado.

e) Determinación de las pérdidas de agua, por conducción en las redes de distribución y evaluación de la factibilidad del revestimiento en acequias y canales de tierra.

f) Calibración de estructuras de aforo y determinación de los coeficientes empíricos para su ecuación de descarga.

g) Pruebas de capacidad en bombas para determinación de la curva característica de operación.

h) Ensayos con turbinas para fines hidroeléctricos y de modelación.

i) Determinación de los escurrimientos pluviales y magnitud de las crecientes en corrientes naturales.

j) Pruebas de permeabilidad en acuíferos, para determinación de la producción específica y evaluación de la factibilidad de la recarga artificial.

k) Medición de la capacidad de un sistema de drenes, en lugares con nivel freático elevado.

(31)

2.2.1.1. Medición de caudales (Hidrometría)

Programa Sub Sectorial de Irrigaciones – PSI (Perú, 2013), en la guía de capacitación y entrenamiento a las OUAs – Hidrometría. Capitulo VIII, Guía de contenidos temáticos. En el ítem 8.1. Concepto básico de la hidrometría señala la definición clásica de la hidrometría es la parte de la hidráulica que tiene por objeto medir el volumen de agua que pasa por unidad de tiempo por una sección transversal de un río un canal o tubería.

Esto ha hecho caer en el error de considerar que dentro de la hidrometría únicamente cabe la acción de aforar o sea la mecánica de aforo. Necesitamos ampliar este concepto, ya que en la hidrometría se requiere planear, ejecutar y procesar la información que se registra en un sistema de riego, para darle la utilidad como insumo para planificar y hacer reajustes a la programación de la distribución de agua.

La Hidrometría aparte de medir, registrar, calcular y analizar los volúmenes de agua que circulan en una sección transversal, comprende también el planear, ejecutar y procesar la información que se registra de un sistema de riego.

En un sistema de riego se realiza la hidrometría teniendo en cuenta dos propósitos generales:

(32)

Tabla 1

PROPÓSITO DE LA HIDROMETRÍA

Nota: PSI

La hidrometría de operación de un sistema de riego, es de vital importancia para la toma de decisiones de la organización de usuarios, puede por consiguiente, ser definida de la siguiente manera: “Como un conjunto de actividades tendientes a conocer en las diferentes divisiones que constituyen el sistema de riego, los volúmenes de agua que están conduciendo los canales y con la información obtenida, poder detectar y cuantificar que aspectos de la distribución de agua son necesarios corregir, dándonos de esta manera un medio para mejorar su funcionamiento”.

Así mismo en el ítem 8.2. Importancia y utilidad de la hidrometría menciona que la importancia de la hidrometría radica en que permite proveer de datos oportunos y veraces que una vez procesados proporcionen información adecuada para lograr una mayor eficiencia en la programación, ejecución y evaluación del manejo del agua en un sistema de riego. El uso de una información ordenada nos permite:

(33)

Tabla 2

UTILIDAD DE LA HIDROMETRÍA

Nota: PSI

De la misma manera en el ítem 8.3. Elementos en los que se apoya la hidrometría se menciona lo siguiente:

(34)

Tabla 3

ELEMENTOS DE APOYO DE LA HIDROMETRÍA

Fuente: PSI

Dependiendo de la ubicación del punto de control, los registros que se pueden obtener son:

 Registro de los caudales en ríos de la cuenca hidrográfica.

 Registro de los caudales de agua que salen 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 de agua a las parcelas para el riego.

(35)

En el ítem 8.5. Ejecución de aforos de cursos de agua nos indica que son varios los métodos que se pueden emplear para aforar el agua, la mayoría de ellos basado en los parámetros que determinan el caudal de agua y que los podemos ver en las ecuaciones siguientes:

Q = A * v (1)

Donde:

Q: es el caudal de agua, se expresa en l/s o m3/s

A: es el área de sección transversal del flujo de agua, se expresa en m2 v: es la velocidad media del agua, se da en m/s.

Es fácil convertir m3/s a l/s sabiendo que 1 m3 equivale a 1000 litros l/s se puede expresar también como lps (litro por segundo)

Q= V /t (2) Donde:

V: es el volumen de agua, se expresa en m3 t: es el tiempo en s

La ecuación 2 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.

Tanto el área de la sección como la velocidad del agua pueden variar con los cambios de altura en el nivel del agua, si hacemos esto en una sección adecuada, esta relación es generalmente fija, circunstancia que podemos aprovechar para que, una vez conocida esta relación entre nivel del agua, sección transversal y velocidad, puedan obtenerse y registrarse los caudales mediante una escala de alturas, que indica la variación del caudal.

Velocidad y sección: Este método consiste en determinar por sondeo la sección y la velocidad da base de colocar el molinete a las profundidades establecidas para determinar la velocidad media de cada sección parcial, al

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multiplicarla por el área se obtienen los gastos parciales y sumando estos, el gasto total.

Método volumétrico. Utilizado para medir pequeños caudales.

Consiste en descargar la corriente en un depósito, en el que se mide el volumen de agua llenado en un tiempo determinado.

Calibración de compuertas. La compuerta es un orificio en donde se establecen para determinadas condiciones hidráulicas los valores de caudal, con respecto a una abertura medida en el vástago de la compuerta. Este principio es utilizado dentro de la operación normal de una compuerta, para la construcción de una curva característica, que nos permite determinar tomando como referencia la carga hidráulica sobre la plantilla de la estructura, cual es el gasto en litros que discurre por el orificio. Sin embargo, al cambiar las condiciones hidráulicas del canal del cual están derivando, dan lugar a la variación de las curvas establecidas, razón por la cual es necesario establecer una secuencia de aforos para conocer cuál es el grado de modificación de la curva utilizada.

En el ítem 8.6. Método de aforo más utilizado menciona que es necesario medir los caudales de los canales de riego usando los métodos de aforo más apropiados con el objeto de conocer el caudal que se extraen de la fuente de agua y que se entregan a la red de canales, así como los que sirven a los usuarios. Por lo que los métodos de aforos a utilizar deben ser sencillos, rápidos y económicos. Y describe también en el ítem 8.6.1. Aforo por el método del correntómetro en un canal o rio para conocer el caudal que pasa por su sección, se requiere determinar el caudal que pasa por cada una de las subsecciones en que se divide la sección transversal del canal, el cual se realiza mediante el siguiente procedimiento:

1. La sección del canal se divide en subsecciones (ver fig 01), el N° de subsecciones depende del caudal estimado.

(37)

2. El ancho superior de la sección transversal (superficie libre de agua) se divide en tramos iguales cuya longitud es igual al ancho superior de la sección transversal dividido por el número de subsecciones calculado.

3. En los límites de cada tramo del ancho superior del cauce se trazan verticales hasta alcanzar el lecho. La profundidad de cada vertical se mide con la misma varilla del correntómetro. Las verticales se trazan en el mismo momento en que se van a medir las velocidades.

4. Con el correntómetro se mide las velocidades a dos profundidades en el mismo vertical a 0.2 y 0.8 de la profundidad de la vertical, para lo cual se toma el tiempo que demora el correntómetro en dar 100 revoluciones y se calcula el N°

de rps, con este dato se calcula la velocidad del agua en cada una de las profundidades utilizando la formula correspondiente según el N° rps (n) en este caso de nuestro ejemplo se emplean las siguientes formulas:

V = 0.2465n + 0.015 cuando n < 0.72 V = 0.2590 n + 0.006 cuando n > 0.72

5. Se obtiene la velocidad promedio del agua en cada vertical. La velocidad promedio del agua en cada subsección es el promedio de las velocidades promedio de las verticales que encierran la subsección.

a. Actualmente existen correntómetros de lectura directa de la velocidad media, en ese caso se debe obviar los pasos 4 y 5.

6. El área de cada subsección se calculará fácilmente considerándola como un paralelogramo, cuya base (ancho del tramo) se multiplica por el promedio de las profundidades que delimitan dicha subsección.

7. El caudal de agua que pasa por una subsección se obtiene multiplicando su área por el promedio de las velocidades medias registradas en cada extremo de dicha subsección.

8. Entonces el caudal de agua que pasa por el canal es la suma de los caudales que pasan por las subsecciones.

(38)

Figura 2

TRAMOS EN QUE SE DIVIDE EL ANCHO SUPERIOR DEL CANAL, SUBDIVISIONES Y PROFUNDIDAD DE LAS VERTICALES.

Nota: PSI Figura 3

FORMATO DE REGISTRO DE AFORO

Nota: PSI

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a) Síntesis del llenado de formato

1.- Se colocan letras a cada punto (ejemplo: pueden ser; a, b, c, d, e, …) 2.- Dato de Campo (se mide el ancho del canal con el cordel)

3.- Dato de Campo (se mide la profundidad del agua)

4.- Se multiplica la columna 3 por el factor 0.4 y el resultado se mide a partir del pie de varilla

5.- Dato que sale del correntómetro

6.- Es el número de revoluciones que registra el correntómetro

7.- Con el dato del N°6 nos vamos a una tabla y ubicamos que para un determinad número de revoluciones se determina una velocidad.

8.- Se suma de arriba hacia abajo y se divide entre dos (cálculo de áreas parciales) o se suma tres velocidades y se divide entre tres (cálculo según áreas superpuestas)

9.- Es el espaciamiento entre puntos de aforo, no acumulativo (según áreas parciales) y es el ancho del tramo considerado (según áreas superpuestas) 10.Se suma de arriba hacia abajo y se divide entre dos los datos de la columna N° 3 (según cálculo de áreas parciales)

y se emplea la siguiente fórmula Pm = (a + 2b + c) /4 (según cálculo de áreas superpuestas)

11.Se multiplica la columna N° 9 * N° 10 12.Se multiplica la columna N° 8 * N°11

Para obtener la descarga total se suman las descargas parciales

2.2.1.2. Instrumentos hidrométricos.

Según Marbello Pérez (Colombia – Medellín), en el Manual de prácticas de laboratorio de hidráulica, en el Capítulo IX, Hidrometría y aforo de corrientes naturales señala en el ítem 9.2.4. Instrumentos hidrométricos son

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aparatos e instrumentos de medida, requeridos para realizar mediciones de campo relacionadas con corrientes de agua; pueden ser registradores y no registradores.

Los registradores dibujan continuamente un gráfico de las fluctuaciones de la característica medida. Los aparatos no-registradores requieren de un observador, quien anota las lecturas a intervalos regulares de tiempo. Los instrumentos hidrométricos más comunes en las estaciones hidrométricas son: miras o limnímetros, linógrafos, maxímetros, puntos fijos de referencia, secciones y tramos artificiales de control, diques y vertederos para aforos volumétricos, puentes hidrométricos, cables, tarabitas o canastillas, flotadores, correntómetros, barcas, lanchas botes, instrumentos para aforos con trazadores y trampas de sedimentos.

A continuación, se describen los instrumentos hidrométricos más usuales: como en el ítem 9.2.4.1. Limnímetros son también llamados miras o escalas graduadas, son miras graduadas de cm en cm, que se colocan en las márgenes de la corriente de agua para medir el nivel de ésta en un instante determinado. Véanse las Figuras 9.5 y 9.9.

Para su instalación es recomendable lo siguiente:

− Deben instalarse sobre la orilla más próxima al sector más profundo del cauce.

− Deben adosarse a listones de madera, empotrados en concreto o atornillados a perfiles metálicos.

− Su instalación se hará de tal manera que el plano “cero” quede convenientemente referenciado, por nivelación topográfica, a un punto invariable (B.M., del inglés Bench Mark) cercano a la estación.

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Figura 4

TIPOS DE MIRA

Nota: Manual de prácticas de laboratorio de hidráulica.

− Los puntos fijos de referencia del plano “cero” de la mira deben quedar por encima de los niveles máximos posibles, y a distancias menores de 100 m de la mira.

− El cero de la mira debe quedar, por lo menos, 0.5 m por debajo del nivel mínimo esperado en época de sequía, en corrientes grandes, o 0.5 m por debajo del punto más profundo del lecho, en corrientes pequeñas.

− El extremo superior del limnímetro debe quedar, al menos, 1.0 m por encima del nivel en la máxima crecida posible.

− Tramos cortos de mira, de 0.5 m o 1.0 m, pueden quedar empotrados en el suelo, empleando fundaciones en concreto, como se muestra en la Figura 9.10.

− Las miras verticales de un solo tramo se pueden anclar a muros, pilas de puentes o diques o cualquiera otra estructura. En taludes inclinados conviene instalar tramos cortos de miras verticales, o miras inclinadas. Véase la Figura 9.11.

− Todas las instalaciones se deben construir de tal forma que no obstruyan los perfiles transversales de la corriente.

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Figura 5

TRAMOS DE MIRAS INSTALADAS

Figura 6

MIRAS O LIMNÍMETROS ADOSADOS

2.2.1.3. Tipos de mediciones para aforo por correntómetro.

Castellón Zelada (Juigalpa, 2014)

a) Medición de velocidad. Debido a las variaciones de la velocidad del escurrimiento dentro de la sección elegida y a los efectos de facilitar las operaciones en el campo, para la determinación del gasto necesitamos dividir dicha sección en varias subsecciones. El criterio más generalizado para establecer el ancho de cada subsección (o la cantidad

(43)

de verticales donde medir velocidades), es considerar dentro de cada subsección, como máximo, una variación del gasto del 10% con respecto al total.

b) Método de los dos puntos. Con la Hipótesis asumida en el método también se puede demostrar que la velocidad media en la vertical es muy bien estimada con el promedio de las velocidades tomadas a una profundidad de 0.2 y 0.8 del tirante. Este resultado también está avalado por experiencias de campo y es de mejor calidad que el anterior.

c) Método de los tres puntos. Se aplica también en ríos, así como también en canales y acequias. Se utiliza mucho en canales de riego cuando se quiere tener mucha precisión.

Su fórmula es la siguiente:

V media Vertical = (V 0.2 y + 2V 0.4 y + V 0.8y) /4

Figura 7

PERFIL DE VELOCIDADES

Nota: Laboratorio de Hidráulica UNI

2.2.2. Usos de HCanales.

Ingeniería de Recursos Hídricos (2013), dice que el programa HCanales es un programa desarrollado por el Ingeniero Peruano Máximo Villón Béjar, que nos permite resolver los problemas más frecuentes que se presentan en el diseño de canales y estructuras hidráulicas.

(44)

HCanales, se lanzó la primera versión en D.O.S. en 1992 y en 1994 la primera versión para Windows 3.1, hasta la última versión 3.1, para Windows 7, 8, 8.1 y 10 para 32 y 64 bits. Eso indica que tiene 25 años de trabajo. Con este software se pretende facilitar el trabajo a los usuarios. HCanales NO es un software libre.

Este costo para un software que brinda mucha ayuda al diseñador, prácticamente es simbólico. Sin embargo, se observa en internet, que algunas personas, sin respetar el derecho de autor, distribuyen en forma gratuita (a pesar que el costo es casi nulo). Cabe precisar que, por falta de información, en esta página web, también se ha distribuido este software de manera gratuita, por lo que ya se ha entablado conversaciones con el Ing. Máximo Villón ofreciéndole las disculpas del caso.

En el Perú por la piratería el costo del Software + Manual del Usuario es aproximadamente USD $ 10, lo que se vende es el Manual y no se cobra el software.

En Costa Rica, por ejemplo, el costo es de USD $ 50, se vende el software y no se cobra el Manual. Para otros países se incluye el costo de envió por correo certificado, para garantizar que llegue al usuario.

En el Perú, se puede conseguir en las librerías que están frente a la puerta principal de la UNI o en la librería San Cristóbal, que queda en Plaza Francia, frente a la Iglesia La Recoleta.

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Figura 8

PERFIL DE HCANALES

Nota: IRH

HCanales representa una contribución para el diseño de canales y estructuras hidráulicas:

✓ Proporciona una herramienta fácil de utilizar para el ingeniero de cualquier especialidad que trabajen en el campo del diseño de canales y estructuras hidráulicas.

✓ Permite simplificar los cálculos laboriosos.

✓ Permite simular el diseño de canales, variando cualquier parámetro hidráulico.

✓ Reduce enormemente el tiempo de cálculo

2.2.3. Usos de Matlab.

Wikipedia (2020), es un sistema de cómputo numérico que ofrece un entorno de desarrollo integrado (IDE) con un lenguaje de programación propio

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(lenguaje M). Está disponible para las plataformas Unix, Windows, macOS y GNU/Linux.

Entre sus prestaciones básicas se hallan la manipulación de matrices, la representación de datos y funciones, la implementación de algoritmos, la creación de interfaces de usuario (GUI) y la comunicación con programas en otros lenguajes y con otros dispositivos hardware. El paquete MATLAB dispone de dos herramientas adicionales que expanden sus prestaciones, a saber, Simulink (plataforma de simulación multidominio) y GUIDE (editor de interfaces de usuario - GUI). Además, se pueden ampliar las capacidades de MATLAB con las cajas de herramientas (toolboxes); y las de Simulink con los paquetes de bloques (blocksets).

Es un software muy usado en universidades y centros de investigación y desarrollo. En los últimos años ha aumentado el número de prestaciones, como la de programar directamente procesadores digitales de señal o crear código VHDL.

En 2004, se estimaba que MATLAB era empleado por más de un millón de personas en ámbitos académicos y empresariales.

2.3. Marco referencial

a) Ley de Recursos Hídricos N°29338, del 2019

b) Reglamento de la Ley aprobado por D.S. Nº 001-2010-AG

c) Reglamento de Operadores estipulado en la R.J. N° 892-2011-ANA

d) Reglamento de Organizaciones de Usuarios de Agua aprobado mediante D.S N° 021-2012-AG

Los dispositivos vigentes establecen algunas disposiciones en relación a desarrollar un uso más eficiente del agua de riego en nuestro país, por lo que es necesario que los usuarios regantes de los ámbitos de las Juntas de Usuarios de la Sierra conozcan que:

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✓ La Autoridad Nacional del Agua establecerá los valores necesarios para determinar de forma objetiva si los usuarios de agua y los operadores de infraestructura hidráulica hacen uso eficiente del recurso hídrico.

✓ Las Juntas de Usuarios tienen como función promover el desarrollo e implementación de equipos, procedimientos o tecnologías que incrementen la eficiencia en el aprovechamiento sostenible de los recursos hídricos, así como la conservación de bienes naturales y el mantenimiento adecuado y oportuno de la infraestructura hidráulica.

2.4. Glosario de términos

Aforo: Medida del caudal de una corriente.

Tirante: Altura de la sección del agua de un canal o rio.

Flujo: Es el movimiento de un fluido.

Fluido: Medio continúo formado por alguna sustancia con la propiedad de fluir.

Caudal: Se define como el volumen de agua que pasa por la sección transversal del cauce por unidad de tiempo, y se expresa en m3/s o l/s.

Caudal medio: Promedio de los caudales diarios en un período determinado.

Correntómetro: Es el instrumento de precisión que mide la velocidad del agua en los puntos de medición de una sección de control, existen variedad de tipos de correntómetro de eje vertical y de eje horizontal.

Sección de control: O también llamada sección de aforo el cual debe tener una distribución pareja de las velocidades, libre de remansos, curvas cercanas, ni próximas a estructuras.

JUSHMYBP: Junta de Usuarios Sub Sector Hidráulico Medio y Bajo Piura.

(48)

CAPITULO III. MARCO METODOLÓGICO 3.1. Enfoque

La investigación es de tipo descriptivo, cuantitativo en donde se va a determinar la situación actual y la propuesta de calibración de estructuras de medición existente mediante software de HCANALES y MATLAB para el canal Rivas Mory perteneciente a la comisión de usuarios Palo Parado- La Piedra.

3.2. Diseño

El presente proyecto es de tipo descriptivo simple no experimental ya que observa la situación existente tal como se da en su contexto natural, determinando la calibración de estructuras de medición mediante software de HCANALES y MATLAB.

El referido diseño se grafica de la siguiente manera:

M O

En este diseño, M es la muestra en la que se realiza la investigación y O indica la observación a realizarse en la muestra.

De acuerdo a lo que explica Zapata Ancajima (2019) se subdivide en diseños transeccionales y diseños longitudinales; para este proyecto es una investigación no experimental de diseño descriptivo simple porque se pretende analizar los resultados para calibrar las estructuras de medición.

3.3. Sujetos de la investigación

Dentro de ello se encuentran la localidad de La Piedra lugar donde se ubica el canal de riego Rivas Mory.

3.4. Métodos y procedimientos

Este trabajo de investigación tendrá 2 etapas:

3.4.1. Etapa de campo

(49)

3.4.1.1. Evaluación la operatividad de las estructuras de medición (miras limnimétricas) en el canal de riego Rivas Mory.

3.4.1.1.1. Área de estudio

Está constituida por el canal Rivas Mory de la localidad de La Piedra perteneciente al distrito de Catacaos, que es la zona donde se realiza la calibración de la estructura de medición del canal.

A. Ubicación política Departamento: Piura Provincia : Piura

Distrito : Catacaos Localidad : La Piedra B. Ubicación geográfica

Latitud : 5°14”19.96´S Longitud : 80°42”9.16´O Elevación: 30 m.s.n.m

3.4.1.1.2. Operatividad de la estructura de medición.

Se reconoció la ubicación de la estructura de medición y su operatividad descrito en el siguiente cuadro:

Tabla 4

CARACTERIZACIÓN DEL CANAL DE RIEGO RIVAS MORY

CANAL

ESTRUCTURA DE

MEDICION (Limnímetro) OPERATIVO Existente No existente Si No

Rivas Mory x x

Nota: Elaboración propia.

3.4.1.1.3. Datos de aforo en campo.

Según el método de aforo por correntómetro en tres puntos se pueden obtener los siguientes datos en el campo:

(50)

Tabla 5

REGISTRO DE AFORO EN CAMPO CANAL RIVAS MORY

Nota: Elaboración propia

CU: PALO PARADO LA PIEDRA FECHA: 01-mar-22 Lectura de regla en talud: 0 m.

BLOQUE DE RIEGO: CORRENTOMETRO: Valeport

CANAL: L1 MORI AFORADOR: HORA: 9:00 hr.

ESTACIÓN:

0.00 0.00

0.8 0.120 0.654

0.4 0.060 0.623

0.2 0.030 0.506

0.500 0.30

0.8 0.360 0.877

0.4 0.180 0.863

0.2 0.090 0.780

1.000 0.60

0.8 0.600 1.033

0.4 0.300 1.003

0.2 0.150 0.900

1.500 0.90

0.8 0.720 1.103

0.4 0.360 1.091

0.2 0.180 0.850

2.300 0.90

0.8 0.600 1.095

0.4 0.300 1.040

0.2 0.150 0.650

2.800 0.60

0.8 0.360 0.916

0.4 0.180 0.914

0.2 0.090 0.718

3.300 0.30

0.8 0.120 0.705

0.4 0.060 0.679

0.2 0.030 0.551

3.800 0.00

-

0.15 -

-

0.45 - -

0.75 -

-

0.90 - -

0.75 -

-

0.45 - -

Ancho (m.)

Profundida d

Área (m2.)

0.15 -

Profundida d

Profundidad de la observación (m.)

Número

de rev. Rev./s En el punto Media JUNTA DE USUARIOS MEDIO Y BAJO PIURA

REGISTRO DE AFORO CON CORRENTOMETRO MIRA Nº 01

DESCARGA: (m3/seg)

SONDEOS CORRENTÓMETRO VELOCIDAD (m/s) SECCIÓN

Caudal (m3/s)

Observacio Distancia nes

(m.)

(51)

3.4.2. Etapa de gabinete

3.4.2.1. Determinación de caudal en el canal Rivas Mory.

En el proceso de determinación del caudal del canal de riego en primer lugar plasmamos en un diagrama los datos de elementos geométricos del canal:

Tabla 6

DIAGRAMA DE ELEMENTOS GEOMÉTRICOS- CANAL RIVAS MORY

Nota: Elaboración Propia.

Por otro lado, se realiza el procesamiento de los datos del aforo para el cálculo del caudal y de la velocidad como se visualiza en la tabla 7; con los datos obtenidos en este cuadro se va realizar cálculos de la altura de agua o mira (c) como se observa en la figura 8.