CANOA PARSHALL Una forma práctica de medir caudales en canales y acequias de riego es mediante el uso de un aforador Parshall (Figura 16). Se pueden construir de metal o de cemento y su característica principal es el cambio de pendientes de su fondo y el angostamiento de su garganta.
Figura 16. Vista isométrica de una canoa Parshall. La ventaja de este tipo de aforador son las siguientes: I. I.
No nece necesi sita ta caí caída da libre libre ya que que no prod produc ucee ele eleva vació ción n del del nive nivell del del agu agua, a, y por por lo tant tanto o se se pued puedee adap adaptar tar a cauc cauces es poco poco prof profun undo doss y de poca poca pend pendien iente. te. No acum acumul ula a sedimentos, y por eso su mantención es fácil. Su precisión es indepe ependien iente de la velocida idad de aproxima imación del agua a la estructura. El error de lectura no es superior al 3%.
I I.
a) Const onstru ruccción ción
Como se señala en las figuras 17 y 18, la parte principal del mediador es la garganta ( W ), que es la unidad diferencial de las canoas y que a su vez define el resto de las dimensiones, como se indica en la Tabla 5. El piso de la sección anterior a la garganta horizontal y sus paredes convergen con un ángulo (1:5). Las paredes de la garganta son paralelas y el piso inclinado hacia abajo. En la sección posterior las paredes son divergentes en un ángulo (1:6) y el piso inclinado hacia arriba.
TABLA 5 Dimensiones de canoas Parshall de 3 y 6 pulgadas de garganta (letras según Figuras 17 y 18) W Pulgada
A cm
B cm
C cm
D cm
E cm
F cm
G cm
K cm
N cm
X cm
Y cm
Qmin
Qmax
3 6
46,6 62,2
45,7 61,0
17,3 39,3
25,8 39,2
38,1 45,7
15,2 30,5
30,5 61,0
2,5 7,6
5,7 11,3
2,5 5,1
3, 8 7, 6
0,85 1,40
34,0 114,0
W: ancho de la garganta.
Figura 17. Planta de una canoa del tipo Parshall.
L/s
L/s
Figura 18. Elevación de una canoa Parshall de acuerdo al corte A-A. b) Instalación La canoa Parshall se de muy sencilla instalación, ya que además de colocarse en la parte central del cauce superficial, el único requisito que necesita es que el piso de la sección anterior a la garganta esté completamente horizontal. Para verificar esto, se utiliza un nivel de carpintero.
c) Lectura
Será necesario tomar dos lecturas del medidor. La lectura de carga Ha, se toma a una distancia de 2/3 A aguas arriba a partir de la garganta. Se mide desde el piso del medidor a la superficie del agua. Luego se hace una segunda lectura Hb, en la zona inmediatamente anterior a la unión de la garganta con la sección posterior. Para esta lectura se toma como nivel inferior de referencia el piso de la sección anterior a la garganta. El caudal está dado por ecuación general.
Q = b* H xa Donde: Q = caudal (m3 /seg) Ha = Carga de agua medida (m) b y x = Coeficientes de gasto Los coeficientes x e y considerados para los anchos de garganta que son más utilizadas bajo condiciones de caudales pequeños, son las que se muestran en la siguiente tabla:
TABLA 6 Coeficientes de gasto para las canoas tipo Parshall más adaptables a las condiciones del secano Ancho de la garganta 3” 6”
X 1,580 1,522
B 0,281 0,680
Cuando el cuociente entre Hb y Ha, es superior a 0.7 se dice que la canoa trabaja ahogada y por lo tanto el caudal calculado mediante la ecuación anterior debe corregirse restando los valores que se obtienen a partir de las figuras 19 y 20.
Figura 19. Diagrama para el cálculo del factor de corrección en canoas Parshall de 3 pulgadas de garganta.
Figura 20. Diagrama para el cálculo del factor de corrección en canoas Parshall de 6 pulgadas de garganta. Ejemplo Se instala una canoa Parshall de 3 pulgadas de garganta donde se obtuvieron las siguientes lecturas para dos situaciones:
Situación 1 Lectura Ha : 20 cm Lectura Hb : 5 cm Cuociente Hb / Ha = 5 / 20 = 0.25. por lo tanto la canoa trabaja a flujo libre. El caudal se obtiene de reemplazar los valores de b y X de la tabla 6 en la ecuación general, obteniéndose la siguiente ecuación:
Q = 0.281 H a1.58
Por lo que el caudal circulante para esa situación es de 0.022 m3/s (22 lt/seg).
Situación 2 Lectura Ha : 10 cm Lectura Hb : 7.5 cm Relación Hb/Ha = 7.5 / 10 = 0.75, por lo tanto la canoa trabaja ahogada. El caudal se obtiene de reemplazar los valores de b y x de la tabla 6 en la ecuación genera, obteniéndose la siguiente ecuación:
Q = 0.281 H a1.58
El caudal que se obtiene es de 0.0074 m3 /s (7.4 lt/seg), ahogamiento, obtenido de la Figura 20.
a lo que hay que descontar el
Caudal a restar: 0.7 lt/seg. Finalmente el caudal para las condiciones de escurrimiento es de 6.7 lt/s. Es necesario considerar que siempre es conveniente calibrar las canoas Parshall, con el fin de determinar exactamente los coeficientes b y x.
DISEÑO DE CANOAS
DISEÑO DE CANOAS
CUENCA Area Total Longitud
m2 413,764.77 1,220.00
Cota Superior (C1) Cota Inferior (C2) C1 - C2 Area total Longitud de la cuenca Diferencia de niveles Precipitacion Maxima
3,960.00 3,734.10 225.90 0.41 1.22 0.23 0.00
km2 0.41 1.22 m m m Km² Km Km mm
TIEMPO DE CONCENTRACION 0.385
L = 0.87 1* C 1 − C 2 3
t C
c
tc =
2.115 hr
T=
100.000 años
INTENSIDAD DE LA LLUVIA Periodo de Retorno Duración de la torm enta t= tc * 60 t= 126.925 min Bt = `0.150485+0.542754*Lnt-0.15447*Lnt^ Bt = 0.884 Ln I (T) = `- 0.55465 * Ln t + Bt Ln I (100) = -1.802 I (100) = 0.165 mm/min
PRECIPITACION CRITICA Pt = Pt =
I(T) * t mm/t 20.934 mm/16.70 hr
DESCARGA MAXIMA DE 100 AÑOS Q(T) = C * Pt * A / 3.6 * t Q(T) = 0.853 m3/seg
PARAMETROS DE DISE O Peso Volumetrico del Concreto fy f´c Recubrim. ( r ) Espesor losa (el) Para Flexi n Sin Carga Axial: Fact. Reduc.( ) Para esfuerzo cortante c/s torsión: Fact. Reduc.( ) Def. Máx. aceptable en el Cº antes de la falla: (εc) Coeficiente de deformación del acero: (εy) Sobrecarga o Carga Viva por 1m de ancho: (W) Altura til (d)
2400 Kg/m3 4200 Kg/cm2 175 Kg/cm2 2.5 cm 0.15 m 0.9 0.85 0.003 0.0025 800 Kg/m 12.5 cm
Calculo de la descarga máxima:
Nro
Area
Longitud
Cota M ay o r
Cota Me n or
(m2)
( m)
(m)
(m)
Prog
Dif . A rea Longitud Ni v el es Cuenca C uenca
Dif. Cotas
Tiempo Concent.
Pre cip. C ri ti c a I (100) Pt mm/min (mm/hr)
Intensidad de lluvia (para 100 años)
(Km)
( K m2 )
( Km )
(K m)
( hr )
t (min)
(Bt)
Ln I (100)
0 .2 3 0 .0 4 0.0 2 0 .0 4 0 .0 3 0.0 2 0 .0 4 0 .0 4 0.0 2 0 .1 5 0.0 2 0.1 0 0 .1 7 0 .1 9 0 .0 7 0 .1 1 0 .1 1 0 .1 2 0.1 3 0 .1 4 0 .0 6 0 .1 2
0 .4 1 0 .0 2 0 .0 3 0 .0 4 0 .0 3 0 .0 3 0 .0 5 0 .1 1 0 .0 4 0 .0 7 0 .0 3 0 .0 3 0 .1 1 0 .3 6 0 .2 7 0 .0 8 0 .3 7 0 .0 9 0 .0 3 0 .2 0 0 .0 6 0 .2 7
1 .2 2 0 .2 1 0 .0 9 0 .2 2 0 .1 5 0 .0 8 0 .2 0 0 .3 7 0 .0 8 0 .3 3 0 .1 0 0 .1 9 0 .4 5 0 .8 8 0 .3 3 0 .3 6 0 .6 7 0 .4 9 0 .1 3 0 .3 0 0 .3 7 0 .2 3
0 .2 3 0 .0 4 0 .0 2 0 .0 4 0 .0 3 0 .0 2 0 .0 4 0 .0 4 0 .0 2 0 .1 5 0 .0 2 0 .1 0 0 .1 7 0 .1 9 0 .0 7 0 .1 1 0 .1 1 0 .1 2 0 .1 3 0 .1 4 0 .0 6 0 .1 2
2 .1 2 0 .5 3 0 .2 7 0 .5 7 0 .4 3 0 .2 5 0 .5 1 1 .0 7 0 .2 6 0 .5 5 0 .2 6 0 .3 5 0 .7 4 1 .5 6 0 .7 1 0 .6 9 1 .3 8 0 .9 4 0 .2 1 0 .5 1 0 .9 1 0 .4 0
1 26 .9 2 3 1. 62 1 6. 33 3 4. 26 2 5. 57 1 5. 03 3 0. 74 6 4. 21 1 5. 58 3 2. 71 1 5. 70 2 1. 00 4 4. 61 9 3. 72 4 2. 83 4 1. 57 8 3. 09 5 6. 53 1 2. 38 3 0. 90 5 4. 42 2 3. 85
0. 88 0. 88 0. 88 0. 88 0. 88 0. 88 0. 88 0. 88 0. 88 0. 88 0. 88 0. 88 0. 88 0. 88 0. 88 0. 88 0. 88 0. 88 0. 88 0. 88 0. 88 0. 88
- 1. 80 - 1. 03 - 0. 66 - 1. 08 - 0. 91 - 0. 62 - 1. 02 - 1. 42 - 0. 64 - 1. 05 - 0. 64 - 0. 80 - 1. 22 - 1. 63 - 1. 20 - 1. 18 - 1. 57 - 1. 35 - 0. 51 - 1. 02 - 1. 33 - 0. 88
Desc. M ax . Q(t) (m3/seg)
LINEA CONDUCCION TOTORA - CCORCA
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
0 0+ 07 4 0 0+ 20 4 0 0+ 25 6 0 0+ 28 0 0 0+ 39 8 0 0+ 41 0 0 0+ 53 0 0 0+ 83 0 0 1+ 06 0 0 1+ 40 7 0 1+ 80 5 0 1+ 85 0 0 3+ 40 0 0 8+ 96 2 1 0+ 83 0 1 1+ 83 0 1 2+ 73 0 1 4+ 02 0 1 4+ 58 5 1 4+ 79 0 1 4+ 90 0 1 5+ 16 0
4 13 ,7 64 .7 7 2 3,6 00 .19 3 3,5 54 .44 4 4,0 54 .53 2 5,0 38 .15 3 2,1 54 .54 4 7,6 18 .47 1 12 ,3 64 .0 0 3 5,0 48 .00 6 7,0 08 .44 3 2,3 24 .00 3 4,2 67 .97 1 08 ,2 27 .2 3 3 59 ,5 48 .9 8 2 71 ,5 42 .8 4 8 4,2 74 .76 3 72 ,9 39 .9 9 8 7,6 73 .37 3 4,5 65 .00 2 02 ,2 91 .1 3 6 0,0 97 .54 2 67 ,8 76 .0 0
1 ,22 0. 00 2 07. 15 8 8. 09 2 19. 68 1 46. 75 8 4. 72 2 00. 88 3 71. 50 8 3. 96 3 25. 32 9 5. 60 1 93. 76 4 45. 33 8 83. 12 3 29. 54 3 63. 80 6 72. 40 4 86. 24 1 34. 34 3 02. 99 3 74. 12 2 34. 56
3 ,9 60 .0 0 3 ,7 72 .0 0 3 ,7 50 .0 0 3 ,7 73 .0 0 3 ,7 58 .0 0 3 ,7 52 .0 0 3 ,7 72 .0 0 3 ,7 78 .0 0 3 ,7 48 .0 0 3 ,8 75 .0 0 3 ,7 53 .0 0 3 ,8 25 .0 0 3 ,8 87 .0 0 3 ,9 00 .0 0 3 ,7 79 .0 0 3 ,8 12 .0 0 3 ,8 16 .0 0 3 ,7 56 .0 0 3 ,7 52 .0 0 3 ,7 52 .0 0 3 ,6 75 .0 0 3 ,7 23 .0 0
3 ,7 34 .1 0 3 ,7 31 .1 3 3 ,7 32 .5 2 3 ,7 33 .4 3 3 ,7 32 .7 7 3 ,7 32 .6 9 3 ,7 31 .9 0 3 ,7 40 .5 5 3 ,7 30 .8 8 3 ,7 30 .0 0 3 ,7 28 .2 3 3 ,7 28 .1 3 3 ,7 20 .9 1 3 ,7 11 .6 4 3 ,7 04 .2 0 3 ,7 03 .2 3 3 ,7 02 .3 3 3 ,6 39 .1 1 3 ,6 24 .6 0 3 ,6 16 .2 0 3 ,6 16 .2 3 3 ,5 99 .6 0
0 .1 6 0 .3 6 0 .5 1 0 .3 4 0 .4 0 0 .5 4 0 .3 6 0 .2 4 0 .5 3 0 .3 5 0 .5 3 0 .4 5 0 .2 9 0 .2 0 0 .3 0 0 .3 1 0 .2 1 0 .2 6 0 .6 0 0 .3 6 0 .2 6 0 .4 2
2 0.9 3 1 1.2 7 8. 40 1 1.6 8 1 0.2 6 8. 09 1 1.1 3 1 5.4 5 8. 22 1 1.4 4 8. 25 9. 39 1 3.1 4 1 8.2 9 1 2.9 0 1 2.7 3 1 7.3 3 1 4.6 0 7. 42 1 1.1 6 1 4.3 6 9. 94
0 .8 53 0 .1 05 0 .2 16 0 .1 88 0 .1 26 0 .2 16 0 .2 16 0 .3 38 0 .2 31 0 .2 93 0 .2 12 0 .1 92 0 .3 98 0 .8 77 1 .0 23 0 .3 23 0 .9 73 0 .2 83 0 .2 59 0 .9 13 0 .1 98 1 .3 96
