Medir el caudal de una naciente (“aforo”) es necesario para conocer la cantidad de agua que produce una fuente, diseñar captaciones y respaldar trámites de concesión. En Costa Rica, la Dirección de Agua del MINAE y el SENARA han documentado métodos y buenas prácticas que conviene seguir, y los entes operadores (AyA/ASADAS) utilizan esos aforos como insumo para planificación y diseño.
¿Qué es un aforo y cuándo hacerlo?
Un aforo es la medición puntual del caudal que produce una fuente de agua, sea ésta un manantial (naciente), una quebrada o un río. Cualquier usuario que esté interesado en hacer uso del agua proveniente de alguna de estas fuentes deberá solicitar una concesión de aprovechamiento de aguas ante la Dirección de Agua del MINAE.
Para fines de concesión y gestión, la Dirección de Agua indica que el aforo debe realizarse, idealmente, en época de estiaje (cuando el caudal es menor) con el objetivo de que se caracterice la fuente en sus condiciones mínimas y asegurarse de que la misma de abasto para la actividad propuesta. Si por el contrario, el proyecto aprovechará agua solo en época lluviosa, se pueden justificar los aforos en esa temporada, pero se deben documentar muy bien las condiciones hidrológicas halladas en el campo.
¿Cuál es la importancia de las mediciones de aforos?
Los aforos respaldan la factibilidad de las captaciones para nacientes y su dimensionamiento y categoría según la Norma Técnica de AyA para diseño y construcción de sistemas de agua potable, esto aporta información valiosa para la planificación y gestión del recurso.
Además, nos brindan información respecto a la productividad de una fuente, y esto va a determinar, junto con los usos solicitados ante la Dirección de Agua (MINAE) y su Manual de dotaciones, si la misma puede dar abasto para los usos propuestos por los solicitantes.
Por último, en estudios exigidos por el SENARA, los aforos a nacientes forman parte del modelo conceptual hidrogeológico, ya que nos brindan información del acuífero y su comportamiento en superficie. En casos donde existe poca información hidrogeológica (poca información litológica y parámetros hidrogeológicos en pozos), las nacientes vienen a formar parte importante ya que nos pueden ayudar a modelar y contextualizar determinado acuífero subyacente.
¿Cuáles instituciones gestionan el tema de los aforos en Costa Rica?
- La Dirección de Agua (MINAE) es la autoridad rectora respecto a concesiones de aguas subterráneas y superficiales (nacientes, quebradas y ríos). En el catálogo de trámites de su plataforma digital SIPECO (Sistema de Permisos y Concesiones) se pueden encontrar los distintos trámites en línea por área que se pueden realizar por parte del usuario. Dentro de estos se ubican los trámites del tipo “Aguas Superficiales” donde para sus distintas solicitudes (Nueva concesión de agua superficial y sus relacionados) el aforo es requisito para otorgar una concesión y es parte del soporte técnico del expediente.
- El SENARA como ente gestor del recurso hídrico, utiliza los aforos de nacientes como insumo técnico. En sus términos de referencia para estudios hidrogeológicos los aforos son necesarios para completar el modelado hidrogeológico, ya que se realiza para las nacientes cercanas a determinado proyecto. Asimismo, la presencia de nacientes, su producción y ubicación, junto al aforo de cauces cercanos (ríos y quebradas) nos pueden brindar información acerca del comportamiento de un acuífero o sistemas acuíferos en dicha zona respecto al sistema de drenaje superficial.
- El AyA y las ASADAS como entes administradores del agua potable utilizan los aforos como insumo de diseño y planeamiento. Por ejemplo, ponderación/categorización de nacientes, dimensionamiento de obras de captación, etc.
¿Cuáles metodologías de aforo se aplican en el país?
Los métodos aceptados por nuestras instituciones son:
- La Dirección de Aguas en su Manual Técnico aprueba aforos de tipo volumétricos como recipiente y cronómetro, y de tipo área-velocidad como molinete y/o corrientómetro (subsuperficial), y los de velocidad superficial** como el del flotador, fórmula de Manning y fórmula de Chorro.
- SENARA en sus términos de referencia de estudios hidrogeológicos solicita aforos diferenciales en ríos/quebradas cercanos al proyecto para los cuales se debe detallar la metodología utilizada, instrumentos, geometría de la sección medida, velocidades/caudales obtenidos, software de análisis, respaldo fotográfico y perfiles del cauce. Enumera como métodos: trazadores, volumétrico, molinetes, químicos y vertederos. Indistintamente del método utilizado, deben ser realizados o supervisados por un geólogo responsable.
¿En qué consiste cada metodología de medición de aforo?
Describimos a continuación, tanto los métodos de referencia del SENARA y Dirección de Aguas, como otros existentes:
Volumétricos:
Volumétrico (recipiente + cronómetro): se utiliza un recipiente de volumen conocido (usualmente un balde o cubeta) bajo la naciente o en la salida del tubo de captación, y se mide el tiempo que tarda en llenarse. El caudal obtenido en litros/segundo se mide 5 veces en una hora y se promedian.
| Ventajas | Limitaciones |
| Método simple, económico y directo | Útil sólo cuando el caudal es pequeño y se puede canalizar temporalmente a un recipiente calibrado |
Área-Velocidad:
- Molinete (Subsuperficial): es poco común en nacientes, aplicable si la naciente descarga a un canal definido. Se miden las velocidades verticales con el molinete en varios puntos del cauce de salida de la naciente de una sección transversal conocida (se mide a 0.2 – 0.8 veces la profundidad y al promedio de 0.6 veces la profundidad). Se miden las profundidades del cauce en los puntos seleccionados con una barra, regla graduada o sonda. Con los datos del ancho del cauce, la profundidad y la velocidad del agua, se calcula el caudal correspondiente a cada segmento de la sección transversal; la suma de los caudales parciales representa el caudal total
| Ventajas | Limitaciones |
| Es útil si la naciente se canaliza y tienen mayores caudales | No sirve en nacientes de brote directo/difuso sin canal. |
- Vertederos (Triangular “V-notch” o Rectangular): se debe construir una caja de aforo en la naciente e instalar un vertedero (generalmente metálico). Se mide la altura del agua que pasa por la abertura y se calcula el caudal. Muy usados en nacientes y pequeñas captaciones por su precisión y repetibilidad cuando se instalan correctamente. Se basan en la Norma ISO 1438.
| Ventajas | Limitaciones |
| Permite mediciones continuas, por lo que son muy útiles en acueductos rurales | Requiere construcción estable y que no se tape con sedimentos u hojas |
- Canal Parshall: apropiado cuando no es viable un vertedero (sedimentos, variación de lámina). Es una estructura calibrada que provoca un estrechamiento controlado del flujo del canal de salida de la naciente. Se debe construir un canal que lleve el agua de la naciente al canal Parshall. Se coloca el Parshall de dimensiones y coeficientes según normas (ISO 748 e ISO 1438) y se calcula el caudal con base en tablas estandarizadas de calibrado.
| Ventajas | Limitaciones |
| Alta precisión para bajos y medios caudales (típicos en nacientes). Funciona con caudal continuo, fácil de operar una vez instalado y útil para monitoreo a largo plazo | Requiere obra civil permanente, la instalación debe estar bien nivelada y sin fugas y se necesita de mantenimiento periódico (principalmente por obstrucciones de sedimentos y/o materia orgánica) |
- Trazadores (dilución de sal o colorante no tóxico): se realiza inyectando una cantidad conocida de un trazador en la naciente y se mide la concentración resultante en un punto de la mezcla total. Se calcula relacionando la masa del trazador con el cambio de concentración y el tiempo de transcurrió.
| Ventajas | Limitaciones |
| Útil en descargas difusas o turbulentas donde los métodos geométricos fallan o cuando los demás métodos son difíciles de aplicar. | Requiere de equipo (como conductímetro y espectrofotómetro), experiencia y control de la mezcla. |
- Flotador (velocidad superficial)**: consiste en definir una sección transversal y definir un tramo de recorrido del flotador. Se coloca un objeto flotante (corcho, naranja, pelota, etc.) y se toma el tiempo que tarda en recorrer el tramo seleccionado. Esto se repite 5 veces y se promedia la velocidad. La velocidad se calcula con la fórmula V = Distancia/Tiempo, en metros/segundo. Se debe corregir la velocidad para calcular el caudal. Luego se calcula el caudal multiplicando la velocidad promedio por el área de la sección transversal.
| Ventajas | Limitaciones |
| Muy económico, sencillo y rápido. Útil en nacientes con caudales pequeños o medianos. | Baja precisión (afectada por el viento, turbulencia, flotador), difícil en cauces irregulares o de poco recorrido. No se recomienda para estudios de diseño, sino para aforos preliminares. |
- Fórmula de Manning (velocidad superficial)**: Se basa en la fórmula de Manning, la cual estima la geometría del cauce basado en su área transversal (A) y radio hidráulico (R), su pendiente hidráulica (S) y rugosidad (coeficiente “n”) según material del cauce en el sector estudiado. Se utiliza la siguiente fórmula:
| Ventajas | Limitaciones |
| No requiere equipo sofisticado, útil para estimaciones preliminares | Es un cálculo indirecto, depende mucho de medir bien la pendiente y elegir adecuadamente el coeficiente de rugosidad, por lo que implica bastante incertidumbre |
- Chorro (velocidad superficial)*: En este método se deja al agua de la naciente caer libremente en forma de chorro, para lo cual se mide la trayectoria parabólica para calcular la velocidad (v). Se mide la longitud horizontal (x) y la caída vertical (y), para el cálculo también se utiliza el valor de aceleración de la gravedad (g = 9,8 m/s2 ). Este valor de v se multiplica por el área de salida (A) y se obtiene del caudal. Se aplican las siguientes fórmulas:
| Ventajas | Limitaciones |
| Muy práctico para nacientes con salida en tubería pequeña; no requiere instrumentación especializada | Poca precisión si el chorro se dispersa o si la salida no es regular, es sensible al viento. |
Por último, es importante destacar que el uso de los métodos señalados con doble asterisco (**) queda a criterio de las instituciones si se aceptan o no.
¿Qué método utilizamos en Ambitum?
En nuestra empresa utilizamos principalmente el método subsuperficial de molinete y el volumétrico de recipiente y cronómetro, dependiendo el caso. No obstante, según las necesidades del cliente/proyecto o las condiciones de la toma, se puede utilizar cualquiera de los mencionados anteriormente.
¿Desea más información?
En Ambitum podemos ayudarle si su proyecto requiere un aforo de naciente, río o quebrada, contáctenos para asesorarle.
Teléfonos: (+506) 8374 7669; 8308 9682; 8303 1235
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