Planificación de Topografía e Hidrometría (2022)

TEMA Nº 1.- TOPOGRAFÍA, FÓRMULAS Y CÁLCULOS TOPOGRÁFICOS

  Introducción. Topografía, definiciones, campo de acción , vinculación con otras disciplinas. Formulas y cálculos topográficos. Sistema de referencia: sistemas de coordenadas planas; coordenadas de un punto; transformación de coordenadas  planas. 

TEMA Nº 2- INSTRUMENTAL TOPOGRÁFICO,

 Teodolitos. Estación total. distintos tipos. componentes. operaciones básicas. NGPS, componentes, operaciones.

TEMA Nº 3- 0PERACIONES TOPOGRÁFICAS.

Medición de distancias: con cinta métrica; por triangulación; por estadimetría, y con distanciómetros electrónicos.

Medición de   ángulos: con teodolitos, con Estación Total.

Medición de niveles: nivelación geométrica; trigonométrica, barométrica, con GPS.

 Determinación de coordenadas método de Radiación. Método de Intersección,  Método de Recesión. .Poligonación, Triangulación. Trilateración.Determinación de coodenadas con GPS.

 TEMA Nº 4: LEVANTAMIENTOS TOPOGRÁFICOS

Generalidades: Recopilación de antecedentes. Reconocimiento área de trabajo  Croquización.  Levantamientos Planialtimétricos Lineales: con teodolito  y cinta,  con teodolito taquimétrico, con Estación Total. Levantamiento Planialtimétrico Areales: con teodolito  y cinta,  con teodolito taquimétrico, con Estación Total. Levantamiento con NGPS, campo de aplicación, configuración  inicial levantamiento y replanteo de puntos de interés.

TEMA Nº 5-  INSTRUMENTAL UTILIZADO EN LEVANTAMIENTOS HIDROGRÁFICOS.

Equipos empleados: reglas, sondas de cable, sondas ecoicas. Sistemas de posicionamiento.

TEMA Nº 6.-   MÉTODOS DE LEVANTAMIENTOS HIDROGRÁFICOS

Generalidades. Particularidades del levantamiento hidrográfico. Levantamiento de áreas sumergidas (batimetría): distintos tipos de levantamiento. Métodos y sistemas de posicionamiento, principios de navegación.  Levantamiento batimétrico de ríos y lagos con posicionamiento clásico y con sistemas de navegación. Cubicación de embalses y lagos. Levantamiento en el entorno de obras civiles. Elaboración de Planos hidrográficos.

Fin primer cuatrimestre

TEMA N° 7.- LIMNIMETRÍA EN RÍOS Y CUERPOS DE AGUA.

La medición de niveles su importancia y dificultades. Componentes de una  estación limnimétrica. Condiciones que debe verificar. Equipos utilizados en la medición de niveles. Su instalación y operación.Escalas, sensores a boya, cápsula de presión,neumático, a burbuja, sónicos. Equipos registradores: limnígrafos, registradores en cinta magnética y memoria de estado sólido. Equipos teletransmisores: limnímetros de última generación. La medición de niveles en climas extremos y en estuarios: equipos y técnicas utilizadas.

TEMA N° 9: MÉTODOS SIMPLIFICADOS. DETERMINACIÓN DE VELOCIDADES  CON FLOTADORES.

Generalidades. Fundamentos y campo de aplicación. Equipos utilizados. Distintos tipos de flotadores. Determinación del campo superficial de velocidades: métodos de intersección de alineaciones, métodos utilizando posicionadores. Determinación de la velocidad máxima y media superficial en cursos de agua estrechos: equipos, tareas de campo y gabinete.

TEMA N°10: DETERMINACIÓN DE VELOCIDADES CON MEDIDORES PUNTUALES.

Particularidades de la medición puntual de velocidades. Equipos utilizados: Pitot, velocímetros ópticos, inductivos, sónicos, mecánico-magnéticos y Doppler (ADV). Molinete hidrométrico. Sus componentes. Diferentes tipos. Curva de calibración. Accesorios utilizados en la medición de velocidades con molinetes hidrométricos: Barras, tornos botalón, contrapesos independientes y coaxiales. Equipos utilizados para la medición de la profundidad y ángulo de arrastre del molinete hidrométrico.

Medición de velocidad de la corriente: Acondicionamiento de equipos. Selección de tiempos de medición. Posicionamiento de verticales y puntos de medición. Registro de datos de campo. Métodos para determinar velocidad media en una vertical: métodos de superficie de velocidades, de integración. Métodos simplificados.

Medición de velocidades en una sección transversal a la corriente: selección y materialización de la misma. Determinación del número de verticales y puntos de medición por vertical. Medición por vadeo, desde puente, desde bote, con telesférico y doble torno. Equipos y metodología requerida. Medición de velocidades en ríos congelados y en estuarios.

TEMA N°11: MÉTODOS SIMPLIFICADOS, AFORO CON FLOTADORES.

Determinación del caudal por los métodos de velocidad media superficial, y velocidad máxima superficial.

TEMA N°12. MÉTODOS DE ÁREA - VELOCIDAD MEDIA.

Caudal: definiciones, fórmulas y unidades utilizadas. Cálculo de caudal a partir de velocidades máximas y  medias superficiales. Coeficientes utilizados. Cálculo del caudal a partir de velocidades medias en las verticales: Método de la Sección Media, Semi-sección, Doble Inegral y Curvas Isotáqueas. Correcciones a aplicar por  arrastre de la corriente, ángulo de desvío y  variación del nivel hidrométrico. Coeficientes utilizados. Aforo en caso de grandes variaciones de caudal. Aforo continuo. Test de aforos. 

 TEMA N°13:DISPOSITIVOS DE AFORO.

Generalidades. Campo de aplicación. Dispositivos de aforo a aplicar en canales: Placa Aforadora,Orificio sumergido stándard. Estructuras pre-calibradas: Vertederos. Parshall. Aforador H, Compuertas. Dispositivos para aforar descargas de tuberías: Orificio extremo de tubería. Orificios de fondo (Danaidean). Cajas aforadoras. Métodos de las coordenadas, de California y Volumétrico. Venturi. Medidores domiciliarios, de hélice, sónicos y de inducción.

 TEMA N°14: MÉTODOS DE DILUCIÓN. AFORO QUÍMICO.

Generalidades. Fundamentos del método y campo de aplicación. Trazadores químicos, condiciones que deben verificar. Trazadores más utilizados. Métodos de inyección continua e instantánea. Fórmulas a utilizar. Equipos requeridos, tareas de campo y gabinete. Análisis comparativo de los m´petodos disponibles.

TEMA N°15: SISTEMAS DE AFORO CON METODOLOGÍA POR EFECTO DOPPLER

Antecedentes: aforo en grandes ríos por el Método de las Componentes. 

Sistemas de aforo de última generación  ADCP (Perfilador Acústico Doppler de Corrientes). Fundamentos, campo de aplicación. Equipos requeridos. Operatoria de campo y de gabinete.

 TEMA N°16: ESTIMACIÓN DE MÁXIMOS CAUDALES.

A partir de fórmulas derivadas de hidráulica de canales: fundamentos, tareas de campo y gabinete. Estimación de caudales  en estrechamientos de sección de escurrimiento: método de la energía. Fundamentos, fórmulas utilizadas, tareas de campo y gabinete. 

UNIDAD  VI.- CAUDAL SÓLIDO.

TEMA N°17. TÉCNICAS DE MUESTREO DE SEDIMENTOS EN CORRIENTES Y CUERPOS DE AGUA.

Diferentes tipos de sedimentos: en suspensión y de arrastre de fondo. Equipos utilizados. Requisitos que deben cumplir. El muestreo y mediciones complementarias. Tareas de campo. Acondicionamiento de las muestras y envío a Laboratorio. Determinación de la concentración de sedimentos de las muestras

TEMA N° 18. AFORO DEL CAUDAL SÓLIDO. -

Métodos para determinar la concentración media en las verticales y en la sección de muestreo. Cálculo del aforo del caudal sólido en suspensión. Método de la concentración media ponderada. Método de igual incremento de Caudal. Método de igual velocidad de traslación. Aforo del arrastre de fondo. Fundamentos y dificultades. Tareas de campo y gabinete.

TEMA 19: CURVA DE DESCARGA

Formas. Curvas estables e inestables. Curvas influenciadas por  la variación de la pendiente. Evolución de la curva de descarga. Métodos analíticos de ajuste (potencial, exponencial y cuadrático), bondad del ajuste. Extrapolación de la curva. Métodos gráficos y analíticos. Rango de aplicación.

TEMA 20: PRESENTACIÓN Y ARCHIVO DE LA INFORMACIÓN GENERADA.

Análisis de la información. Correcciones. Confección de Anuarios Hidrométricos. Rellenamiento de series de niveles y caudales. Estadística descriptiva de caudales. Archivo y presentación de la información generada.

• Sistema de referencia. Coordenadas. Transformación.
• Determinación de distancias entre puntos de coordenadas conocidas..
• Determinación de Azimut de una alineación..
• Cálculo de coordenadas.
• Cálculo de superficies.

 Objetivo: Conocer los cálculos más comunes en la práctica topográfica. Estar informado de los instrumentos utilizados en topografía.

 Medición de ángulos horizontales con Teodolito –Diferentes métodos (simple y de Bessel)

Orientación en diferentes meridianos.

Medición de ángulos Verticales

Objetivo: Aprender los distintos métodos para determinar y replantear ángulos entre alineaciones.

Gabinete: resolución de nivelaciones geométricas y trigonométricas

Campo:

Nivelación Geométrica: Acotar Puntos Fijos y Replantear Cotas. Determinación de Perfiles con Nivel Óptico Topográfico.

Nivelación trigonométrica.: Determinación de la altura de puntos inaccesibles (antenas, torres de alta tensión, tanques de agua, etc.) por métodos indirectos. Otras aplicaciones.

Objetivo: Aprender los distintos métodos para efectuar Nivelación Geométrica con Niveles Topográficos. Su aplicación en la determinación de Perfiles Altimétricos, alineaciones, y para acotar o replantear cotas de Puntos de interés.  Aprender los métodos de Nivelación trigonométrica con Estaciones totales y/o teodolitos.

Teoría: Determinación de coordenadas por Poligonación , Pothenot e Intersección de visuales de  

             Tedolito.

Campo:  

•  Reconocimiento de campo , ubicación de Puntos Fijos existentes,realización de croquis..
• Ubicación y Amojonamiento Vértices de Poligonal.
• Medición de distancias con cinta métrica de lados de la Poligonal.
• Determinación de coordenada Punto inicio Poligonal  aplicando Pothenot.
• Medición de Angulos de Poligonal.
• Medición de Angulos a Ptos de relleno( Método de Intersección)

Objetivo:  Aplicar los métodos citados para la determinación de coordenadas.

Teoría: Levantamiento Planialtimétrico (Método de radiación taquimétrica; método de los perfiles transversales)

Campo:

• Selección  Puntos  Estación y  Puntos característicos .
• Elaboración Croquis de Levantamiento.
• Mediciones de campo con Teodolito Taquimétrico.

 Objetivo:  Aplicar los métodos citados para la determinación de coordenadas.

Campo

• Estacionamiento.
• Configuración previa.
• Controles-Verificaciones.
• Medición de Distancias.
• Medición de Angulos.
• Aplicaciones de sus prestaciones (Programas).

 Objetivo: Reconocer componentes del instrumental topográfico, sus funciones, y  aprender el uso del instrumental para efectuar las mediciones específicas.

• Elaboración Croquis de Campo.
• Levantamiento de márgenes con Estación Total.
• Batimetría con ecógrafa con apoyo Topográfico de Costa.
• Batimetría con ecógrafa con apoyo NGPS (recorrido de rutas prefijadas)

 Objetivo: Aprender a aplicar los métodos de Levantamiento Hidrográfico más apropiados con el Instrumental disponible.

• Procesamiento de levantamiento efectuado en el Práctico N° 7.
• Trazado de Curvas de Nivel. Trazado de Perfiles, transversales y/o longitudinales.
• Elaboración de Mapa Topográfico.

 Objetivo: Aprender a utilizar Soft Topográficos de uso libre para el procesamiento de datos de campo y elaboración de Planos Hidrográficos.

• Selección de líneas de recorrido del flujo para aguas bajas y en situación de crecidas, y determinación de las longitudes respectivas.
• Cálculo de la pendiente hidráulica para ambas situaciones.

 Objetivo: conocer los valores de pendientes característicos de los ríos de la región en diferentes estados hidrológicos. Obtención de uno de los términos componentes de las ecuaciones de canales más frecuentemente empleadas en la estimación de caudales.

AFORO CON FLOTADORES   

• Determinación de la posición relativa de cada flotador en la sección transversal y de su velocidad media.
• Determinación de la velocidad media superficial y de la velocidad media en la sección.
• Cálculo del caudal líquido.

 Objetivo: determinación  del caudal líquido en condiciones hidrológicas particulares. Aplicación del método de la velocidad media superficial.

AFORO CON MINI-MOLINETE (en Laboratorio de Hidráulica).

• Medición del caudal líquido que transporta el canal vidriado del Laboratorio de Hidráulica de la FICH
• Selección, acondicionamiento y control del instrumental a usar (mini-molinete, contador de revoluciones, etc.)
• Determinación del nº de revoluciones en cada punto seleccionado de la sección.
• Determinación de la carga hidráulica sobre el vertedero triangular de control de dicho canal

 Gabinete:

• Determinación de las velocidades en los puntos medidos.
• Cálculo del caudal líquido por el método Área-Velocidad media.
• Cálculo del caudal líquido considerando estructuras pre-calibradas (vertedero).

 Objetivos: iniciarse en la práctica del aforo con molinete; determinación del caudal líquido por dos métodos diferentes.   

AFORO CON MOLINETE (en arroyo Ubajay, San José del Rincón).

• Selección de la sección de aforos; implementación del apoyo topográfico.
• Selección, acondicionamiento y control del instrumental a usar (molinete, torno, contadores, etc.)
• Determinación del nº de verticales de aforo.
• Determinación de revoluciones en cada punto seleccionado de la sección. 
• Muestreo de sólidos en suspensión.

 Gabinete:

• Determinación de las velocidades en los puntos medidos.
• Cálculo del caudal líquido por diferentes métodos.

 Objetivo: determinación del caudal líquido en condiciones reales “de campo”. Aplicación de los distintos métodos “área-velocidad media”.

 Objetivo: aplicación del método de la energía (ec. de Bernoulli) para la estimación de caudales. Conocer y comparar los requisitos y condiciones de aplicabilidad de ambos métodos.

AFORO DEL CAUDAL SÓLIDO

• En Laboratorio de Química de la FICH: procesamiento de las muestras de agua-sedimento extraídas durante el aforo realizado en el arroyo Ubajay (Rincón). 
• Determinación de las concentraciones medias de sólidos en suspensión en cada vertical.
• Cálculo de gabinete
• Cálculo del caudal sólido
• Calcular el Q(sólido) para diferentes números decrecientes de verticales de muestreo.
• Establecer la curva "errores relativos- n1 de verticales"

 Objetivo: obtener el caudal sólido que transporta en suspensión un curso de agua. Verificar los distintos errores relativos que pueden cometerse en el cálculo del caudal sólido cuando se disminuye el n1 de verticales de muestreo.

17.2.- Métodos gráficos:

• Determinar la curva h-área, en función de la información topobatimétrica entregada
• Determinar los pares de valores h-veloc. media, considerando la serie de  caudales aforados; construcción de la curva h= f(V).
• Extrapolar esta última curva hasta la altura hidrométrica de referencia para el cálculo del caudal solicitado
• Cálculo del caudal por el método área-vel. media.
• Agrupar los términos de la ecuación de Manning considerando por una parte aquellos que dependen de las características geométricas de la sección transversal y, por la otra, aquellos que dependen  más de las características hidráulicas (coef. de rugosidad y pendiente de energía) y determinarlos para las alturas conocidas y aforadas.
• Con los valores calculados construir curvas en función de la altura hidrométrica h.
• Extrapolar la curva factor hidráulico= f(h)
• Calcular el caudal para la altura hidrométrica solicitada.

 Objetivos: obtener valores de caudal por los métodos de extrapolación  gráficos "área-vel. media" y "área-pendiente". Comparar ambos métodos.

Confección de anuarios hidrométricos

Determinar las frecuencias absolutas y relativas de los caudales medios diarios dados.

Determinar las curvas de duración y de frecuencias relativas de caudales.

Calcular los caudales característicos máximos, medios y mínimos.

Objetivo: análisis de frecuencias para serie de caudales. Aplicación de índices característicos de comparación

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Field method por measurement of fluvial sediment. Harold Guy V. Norman. Book 3, chapter 2. U.S. Geological Service; Técnicas hidrológicas para la medición de sedimentos. Basso E., Naciones Unidas; Manual OMS; Isótopos en hidrologia, A. Plata; (U. 6)
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Manual de hidrologia.- Heras, R.; Tratado de hidrología aplicada. Remenieras; Mediciones hidrométricas en condiciones difíciles. Mario Fuschini Mejía, CONAPHI; Flow measurements under ice conditions. ISO n 9196 (U.7)
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Direct depth sounding and suspension equipment. ISO n 3454 (UNIDAD 3)
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Echo sounders for water depth measurements. ISO n 4366 (UNIDAD 2)
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Flat - v- weirs . ISO n 4377; Liquid flow measuarement in open channels using flumes. iso n 4359; Dilution methods for measuarement of steady flow-part1:constant rate inyection method. ISO n 555/1; part 2.integration method. ISO n 555/2.
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Handbook of Applied Hydrology. Chow v.t.
Editorial Mc. Graw Hill.

Chow, V.T.
Hidraulica de canales
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Hidrological Measurements. Research Institute for Water Resources Development. Hungría.
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Picatto - Giacosa
Hidrometría
FICH 1995.

Davis y Foote.
LEVANTAMIENTOS TOPOGRÁFICOS. - Tratado de Topografia. (UNIDAD 2)
Editorial Aguilar. GPS

Heras
Manual de Hidrología
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Manual de Instrucciones e Hidrometría. Proyecto Hidrológico Centroamericano.
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Manual on Stream Gauging. W.M.O N 19. vol I y II .
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Slope area method. ISO n 1070 ; Cup-type and propeller-type current meters. ISO N 537; Calibration of rotating element current meters in straight open tanks. ISO n 3455; Cableway system for stream gauging. iso n 4375 (UNIDAD 4)
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Water level devices. ISO n 4373 (UNDIAD 3)
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