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const float&float &obtenerNum() const { return numerador; }
//    ~ <--- Obtiene una referencia al dato interno
const float&float &obtenerDen() const { return denominador; }
//    ~ <--- Obtiene una referencia al dato interno
float &obtenerNum() { return numerador; }
//    ~ <--- Obtiene una referencia al dato interno
float &obtenerDen() { return denominador; }
//    ~ <--- Obtiene una referencia al dato interno
const float &obtenerNum() const { return numerador; }
//    ~ <--- Obtiene una referencia al dato interno
const float &obtenerDen() const { return denominador; }
//    ~ <--- Obtiene una referencia al dato interno
float &obtenerNum() { return numerador; }
//    ~ <--- Obtiene una referencia al dato interno
float &obtenerDen() { return denominador; }
//    ~ <--- Obtiene una referencia al dato interno
const &float &obtenerNum() const { return numerador; }
//    ~ <--- Obtiene una referencia al dato interno
const &float &obtenerDen() const { return denominador; }
//    ~ <--- Obtiene una referencia al dato interno
float &obtenerNum() { return numerador; }
//    ~ <--- Obtiene una referencia al dato interno
float &obtenerDen() { return denominador; }
//    ~ <--- Obtiene una referencia al dato interno
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Fraccion operator+ (const Fraccion& r1, const Fraccion& r2)
{
    Fraccion res;
    res.obtenerNum() = r1.obtenerNum() + r2.obtenerNum();
    res.obtenerDen() = r1.obtenerNum() + r2.obtenerDen();
    return res;
}

Me dice el compilador que no es asignable.

Y es lógico, si miramos la implementación:

float obtenerNum() const { return numerador; }
float obtenerDen() const { return denominador; }

Vemos que tanto obtenerNum como obtenerDen devuelven un VLD (valor del lado derecho RValue en inglés). Los VLD son una categoría de datos que se espera que estén siempre a la derecha de un operador y en consecuencia no pueden usarse a la izquierda de un operador (consulta este hilo para más detalles).

Podrías modificar obtenerNum y obtenerDen para que devolviesen un VLI (valor del lado izquierdo):

const float &obtenerNum() const { return numerador; }
//    ~ <--- Obtiene una referencia al dato interno
const float &obtenerDen() const { return denominador; }
//    ~ <--- Obtiene una referencia al dato interno
float &obtenerNum() { return numerador; }
//    ~ <--- Obtiene una referencia al dato interno
float &obtenerDen() { return denominador; }
//    ~ <--- Obtiene una referencia al dato interno

Pero necesitarás las versiones constantes y no-constantes, es una práctica habitual (observa el operador at de std::vector).

De esta manera tu operador libre ya es funcional:

Fraccion operator+ (const Fraccion& r1, const Fraccion& r2)
{
    // res no es constante
    Fraccion res;

    res.obtenerNum() = r1.obtenerNum() + r2.obtenerNum();
//  ~~~ <--- llama a la versión no-constante de Fraccion::obtenerNum
    res.obtenerDen() = r1.obtenerNum() + r2.obtenerDen();
//  ~~~ <--- llama a la versión no-constante de Fraccion::obtenerDen
    return res;
}

Pero este código es más bien confuso, aprovecha que tienes un constructor que recibe numerador y denominador para construir tu objeto Fraccion en el momento de devolverlo y aprovechar la optimización de valor de retorno:

Fraccion operator+ (const Fraccion& r1, const Fraccion& r2)
{
    return { r1.obtenerNum() + r2.obtenerNum(), r1.obtenerNum() + r2.obtenerDen() };
}

El código es mucho más sencillo así. Claro que también puedes usar una función friend como sugiere Trauma.