CÁTEDRA
: HIDRÁULICA
CATEDRÁTICO
: MSc. Osmar Cuentas Toledo
ESTUDIANTE
: ARCE CRUZ, Claudia Rocio MARCA VALDIVIA, Cristhian Andres
CICLO
:V
FECHA
: 28/02/2018
INTRODUCCIÓN En el campo de la hidráulica de flujo abierto se tiene diversos métodos y técnicas de medición del flujo según las características y necesidades de cada caso en particular donde se desea medir el caudal. Existen desde los más complicados y costosos, que muchos de ellos son empleados solo en laboratorios, hasta los más sencillos, prácticos y económicos, usados para estimaciones y aproximaciones. El método de medición más adecuado depende de la magnitud del flujo y de la precisión deseada. La mayoría, si no es todos los procedimientos, están basados en establecer una relación entre el gasto y el o los niveles de carga de la superficie del agua que discurre en determinadas secciones y determinados momentos; naturalmente en cada caso se hacen de diferentes formas y también los resultados obtenidos tienen diferentes grados de precisión. En este campo, entre las estructuras de aforo más antiguas y comúnmente empleadas para la medición de caudales se encuentra el denominado aforador Parshall , introducido por el estadounidense Ing. Ralph l. Parshall, que ha tenido gran aceptación como estructura de aforo debido a las grandes ventajas que presenta por su relativa sencillez en su diseño y por presentar muy pequeñas pérdidas de carga en comparación con las que se originan en otras estructuras de aforo; el mismo que se encuentra estandarizado a nivel internacional en sus dimensiones y capacidades de medición de caudales a través del uso de coeficientes para la ecuación general establecido en las XII correspondientes tablas y manuales ; que debe entenderse valores elaborados y calculados para condiciones estándar. A través del tiempo se he vuelto indispensable crear estructuras que permitan regular el flujo del agua y la medición de caudales en canales, por ello las canaletas son usualmente empleadas en cualquier tipo de canales; estas son medidores de flujo crítico que opera con una condición no sumergida o de flujo libre, que tiene la profundidad crítica en la sección contraída y un resalto hidráulico en la sección de salida, que puede ser sumergido bajo ciertas condiciones de flujo. La canaleta Parshall utilizada en la práctica del correspondiente informe, es una estructura hidráulica que permite medir el flujo de agua que pasa por una sección de un canal.
INTRODUCCIÓN En el campo de la hidráulica de flujo abierto se tiene diversos métodos y técnicas de medición del flujo según las características y necesidades de cada caso en particular donde se desea medir el caudal. Existen desde los más complicados y costosos, que muchos de ellos son empleados solo en laboratorios, hasta los más sencillos, prácticos y económicos, usados para estimaciones y aproximaciones. El método de medición más adecuado depende de la magnitud del flujo y de la precisión deseada. La mayoría, si no es todos los procedimientos, están basados en establecer una relación entre el gasto y el o los niveles de carga de la superficie del agua que discurre en determinadas secciones y determinados momentos; naturalmente en cada caso se hacen de diferentes formas y también los resultados obtenidos tienen diferentes grados de precisión. En este campo, entre las estructuras de aforo más antiguas y comúnmente empleadas para la medición de caudales se encuentra el denominado aforador Parshall , introducido por el estadounidense Ing. Ralph l. Parshall, que ha tenido gran aceptación como estructura de aforo debido a las grandes ventajas que presenta por su relativa sencillez en su diseño y por presentar muy pequeñas pérdidas de carga en comparación con las que se originan en otras estructuras de aforo; el mismo que se encuentra estandarizado a nivel internacional en sus dimensiones y capacidades de medición de caudales a través del uso de coeficientes para la ecuación general establecido en las XII correspondientes tablas y manuales ; que debe entenderse valores elaborados y calculados para condiciones estándar. A través del tiempo se he vuelto indispensable crear estructuras que permitan regular el flujo del agua y la medición de caudales en canales, por ello las canaletas son usualmente empleadas en cualquier tipo de canales; estas son medidores de flujo crítico que opera con una condición no sumergida o de flujo libre, que tiene la profundidad crítica en la sección contraída y un resalto hidráulico en la sección de salida, que puede ser sumergido bajo ciertas condiciones de flujo. La canaleta Parshall utilizada en la práctica del correspondiente informe, es una estructura hidráulica que permite medir el flujo de agua que pasa por una sección de un canal.
OBJETIVOS Objetivo general
Observar el comportamiento del flujo en un canal que pasa por encima de una canaleta Parshall.
Objetivos específicos
Identificar cada una de las partes de la canaleta Parshall para su puesta en operación.
Analizar e interpretar la ecuación de energía aguas arriba y aguas abajo, así como la ecuación que relaciona el caudal en la sección de control con una altura sobre la canaleta Parshall.
Conocer las características e usos del aforador de Parshall.
Conocer las ventajas y desventajas de Canal Parshall.
Realizar un estudio de las partes del aforador Parshall
Determinar el caudal que pasa por la canaleta y el grado de sumersión
1. ANTECEDENTES A nivel internacional, se tiene como el más relevante aporte el del estadounidense Ing. Ralph L. Parshall de la estación agrícola e xperimental de Colorado U.S.A en 1922, quien a través de diversos ensayos de investigación introdujo al campo de las estructuras hidráulicas de aforo, este elemento de control de caudales para canales abiertos; inicialmente lo llamó Medidor de Ventura mejorado, nombre que fue cambiado posteriormente por el de conducto medidor Parshall o simplemente aforador Parshall. Fue Ralph Parshall (1881-1959) quien patentó un método físico para medir el caudal que circula por una canal., constatando las dificultades de medición de caudales en cauces, desarrolló un instrumento que implementado en un canal es capaz de medir el paso del flujo mediante una relación inequívoca con el calado.
Fig.1. Ralph Parshall tomando medidas de flujo (1946). Vinculado con la Colorado State Universty (entonces Colorado Agricultural College), cuando se enroló en su laboratorio de hidráulica inició sus estudios sobre la medición de flujo, que culminaron a principios de los años 20 del
siglo XX, cuando presentó la patente en 1921 del "Venturi-flume water-stagerecording instruments", que le fue otorgada un año después en 1922.
Fig.2. Patente en 1921 del "Venturi-flume water-stage-recording instruments" Su patente ha sido, y sigue siendo, uno de los instrumentos de medición de flujo en lámina libre más extensamente implementado en cauces, canales de riego, redes de saneamiento, procesos de tratamiento y depuración de aguas, vertidos, etc.
La caracterización hidráulica de los flujos en canales abiertos o lámina libre ha sido una tarea que trajo de cabeza a numerosos científicos a lo largo de la historia. Fue su tratamiento como concepto de energía lo que permitió dar el salto definitivo en el estudio del movimiento de fluidos y el desarrollo de las distintas teorías y formulaciones que posteriormente permitieron la caracterización hidráulica del mismo.
Es en el siglo XVIII cuando Daniel Bernoulli plantea en sus estudios de hidrodinámica los conceptos de altura y conservación de la energía que posteriormente implementó Leonhard Euler en la ecuación que al final acabaría adoptando el nombre del primero como reconocimiento a sus pioneros logros.
A lo largo de estos casi tres siglos, el conocimiento en este campo ha ido avanzando gracias a nombres como Venturi, Chezy, Manning o Bakhmeteff, que formularon expresiones y teorías fundamentales en la comprensión del comportamiento de los fluidos. Y basándose en todos estos conocimientos, Ralph Parshall desarrolló su estudio que derivó finalmente en su patente.
Así, sabemos que cuando las condiciones por las que transita el flujo son constantes, éste se desarrollará en régimen uniforme, pero si estas condiciones (como por ejemplo la sección de paso) se ven modificadas el régimen del flujo variará gradual o rápidamente dependiendo de cómo sea esa modificación.
De este modo, el canal Parshall no es más que una adaptación del principio de
Venturi
en
hidrodinámica
de
canales
abiertos.
Aplicando
un
estrechamiento de la sección y un levantamiento del fondo del canal, se le aplica una aceleración al flujo para forzar un cambio de régimen de subcrítico a supercrítico, lo que implica que entonces se debe pasar irremediablemente por el calado crítico.
Esta variación de régimen se produce además con una pérdida de energía mínima y se produce gracias a una geometría que enlaza una transición de entrada, un estrechamiento o sección convergente, una garganta o sección estrecha y un ensanchamiento o sección divergente.
Fig. 3. Canaleta Parshall. Mediante este desarrollo, y después de probar multitud de tamaños y proporciones de secciones de canal, Parshall fue capaz de establecer una relación matemática entre calado y caudal en situación de descarga libre, que se rige por la siguiente expresión:
En la que Q es el caudal, Ha el calado en un punto determinado del canal, y C y n son coeficientes que dependen de las dimensiones del canal.
2. MARCO TEORICO 2.1.
MEDICIÓN DE CAUDALES 2.1.1. Hidrometría La Hidrometría es una de las partes más importantes de la Hidráulica,
porque se ocupa de medir, registrar, calcular y analizar los volúmenes de agua que circulan en una sección transversal de un río, canal o tubería, por unidad de tiempo. Se define la Hidrometría como la parte de la Hidráulica que tiene por objeto medir el volumen de agua que pasa por unidad de tiempo dentro de una sección transversal de flujo. Las determinaciones de caudal se realizan para diversos fines: sistemas de abastecimiento de agua, obras de riego, estudios de drenajes, instalaciones hidroeléctricas, etc.
Medición del agua Es la cuantificación del caudal de agua que pasa por la sección transversal de un río, canal o tubería. También se le conoce como aforo. La medición del agua resulta de la necesidad de brindar mayor control sobre su uso y distribución. Dicha medición se realiza a través de medidores de flujo, los cuales son dispositivos que utilizan diferentes principios mecánicos o físicos para permitir que un flujo de agua pueda ser cuantificado.
Método volumétrico Se emplea por lo general para caudales muy pequeños y se requiere de un recipiente de un volumen conocido 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. Q=V t
Dónde:
Q = Caudal (l/s) V = Volumen (l) t = Tiempo (s)
2.2.
CANAL PARSHALL 2.2.1. Características del canal Parshall El canal Parshall o también llamado medidor Parshall, es una
estructura hidráulica que permite medir la cantidad de agua que pasa por una sección de un canal determinado. Es un medidor de régimen crítico, siendo idealizado por Ralph L. Parshall, ingeniero del servicio de irrigación del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos. Los medidores Parshall son identificados nominalmente por el ancho de su garganta, por ejemplo: un medidor Parshall de 9 pulgadas mide 0.23 m. Para su fabricación, en los medidores Parshall se han utilizado muy diversos materiales, pudiéndose fabricar de láminas de metal o madera y ecientemente de fibra de vidrio. También se pueden construir directamente sobre el terreno con el uso de elementos de mampostería como ladrillos y bloques de concreto y en algunos casos fundidos con concreto reforzado para mayor durabilidad.
2.2.2. Partes del medidor Parshall Consta de cuatro partes principales: 1) Transición de entrada 2) Sección convergente 3) Garganta 4) Sección divergente En la transición de entrada es conveniente elevar el piso sobre el fondo original del canal, con una pendiente ascendente de 1:4 (1 vertical y 4 horizontal), hasta comenzar la sección convergente, con paredes que se van cerrando en línea recta o circular de radio (R), debido a que el aforador Parshall es una reducción de la sección del canal, que obliga al agua a e levarse o a remansarse para luego volver a descender hasta el nivel inicial sin el aforador.
En este proceso se presenta una aceleración del flujo que permite establecer una relación matemática entre la altura de carga o elevación que alcanza el agua y el caudal que circula a través del dispositivo.
Para medidores menores a 1 pie o 30 cm (ancho de garganta), R = 0.41 m
Para medidores de 1 a 3 pies, R = 0.51 m
Para medidores de 4 a 8 pies, R = 0.61 m
Fig. 4. Partes del medidor Parshall (perfil). En la sección convergente, el fondo es horizontal y el ancho va disminuyendo. En la garganta el piso vuelve a bajar con una pendiente de 3:8 (3 vertical y 8 horizontal). En la sección divergente el piso sube nuevamente con pendiente de 1:6 (1 vertical y 6 horizontal).
Fig. 5. Partes del medidor Parshall (planta) En cualquier parte del medidor Parshall, desde el inicio de la transición de entrada hasta la salida, el medidor tiene una sección rectangular.
2.2.3. Dimensiones del medidor Parshall Los medidores menos empleados son los de 1 pulg (2.54 cm) de ancho de garganta y el mayor construido hasta hoy mide 50 pies (15.24 m) y tiene una capacidad para 85,000 l/s.
Fig.6. Dimensiones del medidor Parshall.
La tabla I incluye las dimensiones típicas para los medidores hasta de 10 pies.
2.2.4. Usos del medidor Parshall El medidor Parshall fue creado teniendo como objetivo principal la irrigación. Los de menor tamaño se usan para regular la descarga de agua distribuida a propiedades agrícolas y los de mayor tamaño se utilizan en grandes canales de riego. Los medidores Parshall también se utilizan en estaciones de tratamiento
para la inyección de sustancias químicas, aprovechando el
resalto hidráulico. La medición del caudal, tan necesaria en servicios de abastecimiento de agua, puede ser realizada fácilmente y con pequeño gasto económico si se utilizan los medidores de forma conveniente. Su uso es remendado en canales principales, estaciones de tratamiento, entradas en depósitos, etc.
2.2.5. Puntos de medición La única medida de carga H necesaria para conocer el caudal, se hace en la sección convergente, en un punto que se localiza a 2/3 de la dimensión B o a 2/3 de A. En este punto se mide el tirante de agua con una regla o se instala junto a la pared una escala para lecturas. También se puede colocar un tubo o manguera comunicando el nivel del agua a un pozo lateral de medición, en donde se puede colocar una boya adherida a una varilla metálica que indique la altura o sirva como transmisión de un sistema eléctrico a distancia. Los pozos laterales de medición pueden ser de sección circular con un diámetro igual a:
D = W + 0.15 (m) 2.2.6. Teoría de los medidores de régimen crítico Los medidores de régimen crítico pueden consistir en un simple estrechamiento adecuado de sección, en el rebajamiento o en la elevación del fondo o en una combinación de éstas, capaz de ocasionar el régimen crítico.
Existe una gran variedad de medidores de este tipo, siendo más conocidos los medidores Parshall. Los cuales son construidos por una sección convergente, una sección estrecha y una sección divergente.
Fig.7. Medidor Parshall. Como ya se indicó con anterioridad los medidores Parshall son muy utilizados en la medición de caudales en canales de riego y en algunos casos de aguas residuales. Esto por no presentar aristas u obstáculos que impidan el paso de la corriente líquida como los vertederos. Y por tener una pérdida de carga relativamente pequeña, su uso tiende a generalizarse. Al estudiar de forma generalizada los canales, se comprueba que para determinadas condiciones existe en un canal un tirante límite estrechamente relacionado a los dos regímenes de flujo: el lento y el rápido, es el tirante crítico.
2.2.7. Fórmulas y tablas para el cálculo del caudal en un medidor Parshall Según experimentos y ensayos realizados utilizando canales Parshall se han obtenido ecuaciones para calcular el caudal de tipo potencial:
Q = K *H n Y siendo el valor de "n" según ensayos, muy cercano a 3/2.
En la Tabla III se presentan los valores del coeficiente "K" para los sistemas métrico e inglés, así como los del exponente "n". Por ejemplo para un canal Parshall con una garganta de ancho igual a 1 pie (0.305 m), la ecuación de caudal para el sistema métrico queda de la siguiente forma:
Q = 0.690 H 1.522 Dónde: Q = m3/s H=m
En la Tabla IV se puede ver los caudales ya calculados para los medidores Parshall de dimensiones más utilizadas.
El canal Parshall es un sistema que se aplica para la medición de caudales. Por tanto, se instala en canales abiertos, dejando libre tanto la entrada como la salida, para que no haya ningún tipo de problemas en el
desarrollo de la actividad. Tiene la misión de medir el caudal por el efecto ventura en canales abiertos. La canaleta presenta una forma abierta, compuesta por una sección convergente, una garganta y una sección divergente. Puede ir anclada a la obra mediante orejetas con tirafondos o bien embebido en obra.
Fig.8. Aforador Parshall.
Grado de Sumergencia La finalidad del grado de sumergencia (S) es determinar de qué manera está trabajando el aforador Parshall, ya que puede ser a descarga libre o ahogado, dependiendo de la relación Hb/Ha.
S= Hb Ha Es por ello que es necesario tomar correctamente los valores de Ha y Hb en el aforador y hacer la relación entre ellos, para calcular el grado de sumergencia y determinar posteriormente el caudal.
Donde: Ha= Carga a la entrada del canal Parshall (a 2/3 de la medida de la sección convergente) Hb= Carga al final de la garganta del canal Parshall. Para evitar que exista sumersión, la pendiente en la garganta de la canaleta Parshall debe ser supercrítica.
TABLA V: Valores de Grado de Sumergencia.
a.
Descarga Libre
El aforador Parshall trabaja a descarga libre, cuando se cumplen las condiciones de la Tabla 2, que está en función al ancho de la garganta (W). Siendo la fórmula para el cálculo del caudal por descarga libre la siguiente:
Q = K*Han Donde: Q= Caudal Ha= Altura de la lámina de agua en la sección convergente del Parshall K y n= Son coeficientes que varían en función al ancho de la garganta. (Ver TABLA III). b. Ahogado El aforador Parshall trabaja ahogado cuando el grado de sumergencia está bajo las condiciones de la Tabla 2, la cual está en función del ancho de la garganta de la canaleta. Cuando el aforador Parshall trabaja ahogado se debe hacer una corrección a la Ecuación anterior, quedando:
Q = K*Han + C Siendo C un factor de corrección, calculado de acuerdo a las condiciones de la Tabla 4, que está en función al grado de sumergencia y de acuerdo al ancho de la garganta del aforador.
TABLA VI: Corrección por ahogamiento
El flujo a través del medidor puede ser en descarga libre o en descarga sumergida. En el primer caso, la lámina vertiente es independiente de las condiciones aguas abajo del canal. La sumergida se presenta cuando el nivel aguas abajo del medidor es lo suficientemente alto para afectar el flujo a través de éste. Consiste en un segmento de canal con cambio rápido de pendientes y construcción en el punto llamado Garganta. Al comienzo de ella el agua pasa por la profundidad crítica y debido al cambio de pendiente se acelera hasta crear un régimen súper critico que se convierte en un salto hidráulico al encontrar la pendiente negativa de la sección G de salida en la que el régimen es subcrítico, este salto hidráulico es el que se usa para la mezcla rápida. A fin de que pueda utilizarse con tal propósito, debe cumplir los siguientes requisitos:
Que no trabaje ahogada, o sea, que la relación S = Hb/Ha no exceda los siguientes valores presentados en la tabla V.
TABLA VII: Relación Ancho de garganta vs Sumergencia.
Ancho de Garganta (pulg.)
Máxima Sumergencia (S)
3-9
0.6
12-96
0.7
120- 600
0.8
Que la relación Ha/W este entre 0.4 y 0.8 la razón para esta condición es que la turbulencia del resalto no penetra en profundidad dentro de la masa de agua, dejando una capa, bajo el salto, en que el flujo se transporta con un mínimo de agitación. Al bajar Ha el espesor de esta capa se minimiza. Que el número de Fraude este comprendido entre estos dos rangos 1.7 a 2.5 o 4.5 a 9.0 debe evitarse números entre 2.5 y 4.5 que producen un resalto inestable el cual no permanece en su posición, sino que siempre está cambiando de sitio. TABLA V. Existen varias fórmulas para el cálculo de flujo en canales Parshall con un flujo libre, las cuales son expuestas en la tabla VI.
TABLA VIII: Ecuaciones de flujo para cada ancho de garganta. W (pulg)
Ecuación
3
= 0.992 1.
6
= 2.06 1.
9
= 3.07 1.
12-8
10-50
= 4 1.
,
= (3.6875 + 2.5) 1.
Cuando el flujo es sumergido se aplican factores de corrección experimentales expresadas en graficas (Ver figuras 9 y 10).
Fig.9. Diagrama para el cálculo de la tasa de flujo sumergido, en pies3/s, a través de una canaleta Parshall de un pie de ancho. V
Fig.10. Diagrama de una canaleta Pars hall de 10 pies de ancho. [3]
La corrección para la canaleta de un pie obtenida a través de la ilustración 2 se hace aplicable a canaletas mayores multiplicando la corrección de la canaleta de un pie por el factor dado a continuación, de acuerdo con el tamaño particular de la canaleta que se utilice. (Ver tabla VII).
TABLA IX: Factores de corrección para tasas de flujos sumergidos a partir de la canaleta de 1 pie de ancho de garganta, para anchos de gargantas mayores. W (pies)
Factor de Corrección
1
1.0
1.5
1.4
2
1.8
3
2.4
4
3.1
6
4.3
8
5.4
De manera similar, la corrección para la canaleta de 10 pies se hace aplicable a canaletas mayores multiplicando la corrección para la canaleta de 10 pies por el factor dado a continuación para la canaleta particular que esté utilizándose. [3] TABLA X: Factores de corrección para tasas de flujos sumergidos a partir de la canaleta de 10 pies de ancho de garganta, para anchos de gargantas mayores.
W (pies)
Factor de Corrección
10
1.0
12
1.2
15
1.5
20
2.0
25
2.5
30
3.0
40
4.0
50
5.0
3. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 3.1.
Diseño y construcción de canal Parshall para ensayo Como se ha expuesto el canal Parshall es un medidor muy práctico en los
aforos de caudales que transportan arenas y sólidos, ya que éstos trabajan a descarga libre y no presentan ningún obstáculo para el flujo a medir. Por ello con base en las dimensiones, principalmente de la sección (ancho y altura) del canal
hidrodinámico del laboratorio de hidráulica indicadas en la figura 11 y del caudal estimado a circular a través de él, considerándose que se encuentra entre los rangos de 0.85 y 53.8 l/s según la tabla II, se considera que un canal Parshall con garganta W = 3 pulg. (7.6 cm) es el más indicado para ser construido y a la vez será el de mejor desempeño para ser utilizado en los ensayos dentro de los cursos de Hidráulica e Hidráulica de Canales. Por las consideraciones anteriores se determinó construir un canal Parshall con garganta W = 3 pulg. (7.6 cm) y para ello se hace uso de las dimensiones típicas asignadas para este tipo de medidores que presenta el manual de Hidráulica, las cuales se describen en tabla I y las cuales quedan descritas en la siguiente figura:
Fig.11.Dimensiones medidor Parshall fabricado para laboratorio. Para fabricar el medidor Parshall se utilizaron láminas de vidrio transparente, con un espesor de 3 mm. Se optó por este material debido a que es presenta una gran resistencia, propiedades que serán de utilidad en el proceso del ensayo de laboratorio. También se elige este material trasparente para facilitar a los
alumnos la visualización del comportamiento del flujo y del medidor en los momentos de realizar los ensayos y así obtener una mejor compresión de su funcionamiento al simular condiciones reales que se puedan presentar a los profesionales de la Ingeniería de Minas. La construcción del canal Parshall, según diseño descrito anteriormente, lo constituyen los siguientes procesos: 1) Corte de vidrio con medidas establecidas en los planos. 2) Armado de estructura de vidrio con la silicona líquida. 3) Colocación de regla graduada en centímetros a 2/3 de la sección convergente (entrada) del canal, para toma de alturas al realizar los ensayos.
3.2.
Ensayo Experimental 1) Verter agua por el canal Parshall desde la zona convergente, pasando por la garganta y terminando por la zona divergente. 2) Se tomara en cuenta las medidas en las cintas métricas tomando apunte de estos datos que son las alturas dispuestas a 2/3 de la zona convergente (Ha) y al final de la garganta (Hb), para hallar el grado de sumergencia y por ende determinar el caudal siguiendo las formulas precisas.
4. RESULTADOS 1) Nuestros datos tomados en el ensayo se dan en la siguiente tabla:
N° ENSAYOS
Ha
Hb
1
5.7
3.2
2
5.9
3.5
3
5.6
3.1
2) Para saber si la canaleta operó con descarga libre o sumergida hallamos el parámetro de sumergencia:
S= Hb Ha Donde: Ha= Carga a la entrada del canal Parshall (a 2/3 de la medida de la sección convergente) Hb= Carga al final de la garganta del canal Parshall.
Donde los cálculos se determinan en esta tabla:
N° ENSAYOS
Ha
Hb
Grado de sumersión (S)
1
5.7
3.2
0.56
2
5.9
3.5
0.59
3
5.6
3.1
0.55
Indicando
entonces
que
nuestros
datos
dan
como
descarga
libre.
3) El aforador Parshall trabaja a descarga libre, a cumplir las condiciones de la Tabla anterior, que está en función al ancho de la garganta (W), se procederá a resolver la fórmula para el cálculo del caudal por descarga libre la siguiente:
Q = K*Han Donde: Q= Caudal Ha= Altura de la lámina de agua en la sección convergente del Parshall K y n= Son coeficientes que varían en función al ancho de la garganta.
Resolviendo la fórmula para cada ensayo tendremos los siguientes resultados finales
Ensayos N°
Ha
Hb
(cm) (cm)
Grado de sumersión
Q = K*Han
Conversión de Q
S
(m3/s)
l/s
1
5.7
3.2
0.56
0.00209
2.09
2
5.9
3.5
0.59
0.00220
2.20
3
5.6
3.1
0.55
0.00203
2.03
VENTAJAS
Permite medir tanto caudales pequeños como grandes, permitiendo además la construcción del aforador usando una gran variedad de materiales.
Evita las obturaciones y sedimentación gracias a la geometría y a la velocidad de paso por la garganta.
El caudal no está influenciado por la velocidad de llegada del flujo.
Las pérdidas de carga son muy pequeñas en comparación con otros métodos de medición.
Su uso es válido para una gran variedad de emplazamientos (cauces, canales de riego, pequeños canales, etc.)
DESVENTAJAS
Su construcción es más costosa ya que requiere de una precisión geométrica detallada para que sus mediciones sean correctas.
El flujo de llegada debe ser uniforme y la superficie de agua de entrada relativamente suave
CONCLUSIONES Haciendo uso de la canaleta Parshall pudo determinarse de manera satisfactoria el valor del caudal, haciendo uso de las ecuaciones ya establecidas. De tal manera que se pudieron lograr los objetivos propuestos e identificar de manera positiva los elementos de la estructura de la canaleta, así como lo son las miras de aforo para las lecturas de las tirantes sobre la misma.
