Universidad nacional del centro del perú Facultad de ingeniería civil
I) INDICE:
Contenido: I)
INDICE:
1
II)
INTRODUCCION:
2
III) RESUMEN EJECUTIVO:
2
IV) TIPOS DE AFORADORES:
3
A)
Aforador Parshall:
3
B)
Aforador del Washington State College (WSC):
6
C)
Aforadores RBC:
6
V) CONCLUCIONES:
7
VI) CITAS BIBLIOGRAFICAS:
7
II)
INTRODUCCION:
EI diseño e instalación de un aforador es algo generalmente deseable para medir y regular el caudal de agua de los canales de riego y para medir el gasto de los cauces no navegables, drenajes, vertidos libres, etc. La mayoría de las obras de medición o de regulación de caudales constan de un tramo convergente.
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INTRODUCCION: III) RESUMEN EJECUTIVO:
En la explotación de un sistema de riego es importante poder medir con exactitud el caudal en las derivaciones y en las tomas del canal de modo que el agua disponible pueda suministrarse a las zonas que verdaderamente la necesitan y evitar su distribución incorrecta. La mayoría de las obras de medición o de regulación de caudales constan de un tramo convergente en donde el agua, que llega en régimen subcritico, se acelera y conduce hacia una contracción o garganta, en la que alcanza una velocidad supercritica, a partir de la cual esta velocidad se va reduciendo gradualmente, hasta llegar, de nuevo, a un régimen subcritico, en el que se recupera la energía potencial. Aguas arriba de la obra existe un canal de aproximación, que es necesario para que se produzca un régimen laminar, de modo que la superficie del agua se mantenga estable y poder medir su altura con exactitud. Aguas abajo del medidor hay un canal de cola, que es de capital importancia para el diseño de la obra, debido a que la gama de niveles de agua en el mismo, que resultan de variar los caudales, será la que determine la altura del resalto en el estrangulamiento, con respecto a la cota de la solera de éste canal de cola. De todos los elementos, el mas importante es el estrangulamiento o garganta, de cierta longitud, en donde el caudal entra sin derivación alguna y hace posible aplicar los conocimientos teóricos de hidráulica, de manera que sea posible predecir con exactitud el comportamiento. Hidráulico de las obras con diferentes formas que puedan utilizarse.
Figura 3.1 Disposición general de una obra para medición de caudales.
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IV) TIPOS DE AFORADORES: La razón de este enfoque es el diseño complicado de las diferentes dimensiones de los aforadores, que se normalizaron después de años de pruebas y errores y que luego se calibraron. Las diferentes dimensiones de los aforadores no son modelos a escala hidráulicos, de manera que no se puede asumir que una dimensión en un aforador de cuatro pies será el doble de las dimensiones correspondientes de un aforador de dos pies. Algunas dimensiones o proporciones son constantes para algunas partes, pero otras varían para cada medida. A) Aforador Parshall: Llamado así por el nombre del ingeniero de regadío estadounidense que lo concibió, se describe técnicamente como un canal venturi o de onda estacionaria o de un aforador de profundidad crítica. Sus principales ventajas son que sólo existe una pequeña pérdida de carga a través del aforador, que deja pasar fácilmente sedimentos o desechos, que no necesita condiciones especiales de acceso o una poza de amortiguación y que tampoco necesita correcciones para una sumersión de hasta el 70%. En consecuencia, es adecuado para la medición del caudal en los canales de riego o en las corrientes naturales con una pendiente suave. El aforador está constituido por una sección de convergencia con un piso nivelado, una garganta con un piso en pendiente hacia aguas abajo y una sección de divergencia con un piso en pendiente hacia aguas arriba. Gracias a ello el caudal avanza a una velocidad crítica a través de la garganta y con una onda estacionaria en la sección de divergencia. Con un flujo libre el nivel del agua en la salida no es lo bastante elevado como para afectar el caudal a través de la garganta y, en consecuencia, el caudal es proporcional al nivel medido en el punto especificado en la sección de convergencia (Fotografía 27 y Figura 32). La relación del nivel del agua aguas abajo (Hb en la Figura 32) con el nivel aguas arriba Ha se conoce como el grado de sumersión; una ventaja del canal de aforo Parshall es que no requiere corrección alguna hasta un 70% de sumersión. Si es probable que se produzca un grado de sumersión mayor, Ha y Hb deben registrarse, como se indica en la Fotografía 28.
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Universidad nacional del centro del perú Facultad de ingeniería civil La dimensión de los aforadores con un ancho de garganta de uno a ocho pies se indica en el Cuadro 6 y en la Figura 33. Los caudales de un aforador de un pie se muestran en el Cuadro 7. Los manuales citados en la sección Otras obras de consulta dan dimensiones y Cuadros de aforo para aforadores menores o mayores y factores de corrección para una sumersión superior al 70%.
CUADRO 4.1: Dimensiones de algunos canales de aforo Parshall (de USDA-SCS 1965)
Ancho de la Garganta "W" (pies)
A (pies, pulgadas)
B
C
D
1
3-0
4-4 7/8
2-0
2-9 1/4
1½
3-2
4-7 7/8
2-6
3-4 3/8
2
3-4
4-10 7/8
3-0
3-11 ½
3
3-8
5-4 3/4
4-0
5-1 7/8
4
4-0
5-10 5/8
5-0
6-4 1 /4
5
4-4
6-4 ½
6-0
7-6 5/8
6
4-8
6-10 3/8
7-0
8-9
7
5-0
7-4 ½
8-0
9-11 3/8
8
5-4
7-10 1/8
9-0
11-1 3/4
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CUADRO 4.2 Caudales en un canal de aforo Parshall con ancho de garganta de 304,8 mm (12 in)
Carga (mm) (Ha en la Figura 4.2)
Caudal (lts/s)
Carga (mm) (Ha en la Figura 4.2)
Caudal (lts/s)
30
3,3
150
38,6
40
5.2
160
42,6
50
7,3
170
46,7
60
9,6
180
51,0
70
12,1
190
55,4
80
14,9
200
59,8
90
17,8
225
71,6
100
20,9
250
84,0
110
24,1
275
97,1
120
27,5
300
110,8
130
31,1
325
125,2
140
34,8
350
140,1
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Universidad nacional del centro del perú Facultad de ingeniería civil B) Aforador del Washington State College (WSC): Este es otro aforador de profundidad crítica de un diseño similar al Parshall, que resulta particularmente útil como aforador portátil para mediciones eventuales de pequeños caudales en corrientes o canales sin revestir (Chamberlain 1952). Se puede prefabricar en fibra de vidrio (Fotografía 31) o en láminas finas de metal e instalarse en unos pocos minutos. Una dimensión intermedia de un aforador de tipo Washington, diseñado para ser utilizado en Nuevo México, puede medir caudales de hasta 6 m³/s con un fuerte arrastre de fondo (Aldon y Brown 1965). No existen aforadores estandarizados y se tienen que calibrar utilizando
el
método
velocidad/superficie
examinado
en
la
sección
Método
velocidad/superficie. CUADRO 4.3 - Caudales en los aforadores de Washington
Profundidad del caudal (mm) Caudal (lts/s)
30
40
0,10 0,20
50
60
70
80
90
0,33
0,50
0,75
1,07
1,43
C) Aforadores RBC: Los aforadores RBC se utilizan para medir la cantidad de agua que fluye por un canal de riego, por ejemplo. En comparación con los aforadores conocidos, como el WSC o el Parshall, el aforador RBC es el más preciso. Ha sido desarrollado especialmente para ser utilizado en cursos de agua o canales pequeños (canales de riego, canales de entrada y salida, capas arables, arroyos y similares). Nuestro programa estándar incluye aforadores de distintos alcances de medición; puede encargarnos especialmente tamaños más grandes. Se entrega un colector de datos con sensor de presión que se puede conectar directamente al aforador para hacer una lectura automática de los aforadores RBC.
Aplicaciones:
Medición de cantidad de agua de riego que fluye a un campo.
Ventajas:
Instrumento sencillo, fiable y fácil de utilizar.
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Los resultados de la medición son fáciles de leer.
La información de la velocidad de paso del agua está disponible enseguida.
Ligero y de tamaño compacto.
Cuatro medidas estándar para cualquier tipo de estudio.
V) CONCLUCIONES:
Siempre que el régimen crítico se produzca en la garganta, será posible calcular unas tablas de caudales, con error menor del 2%, para cualquier combinación de contracción prismática, con cualquier forma de canal de aproximación.
Siempre que la garganta sea horizontal en la dirección de la corriente se puede confeccionar una tabla de valores que se base en las
menciones de la obra
terminada.
En condiciones hidráulicas y del entorno similar estos vertederos y aforadores son, en general, las obras más económicas para la medición exacta de caudales.
VI) CITAS BIBLIOGRAFICAS:
Chow, V. T. (1994). Hidraulica de Canales Abiertos. Colombia: Mc Graw Hill Interamericana.
Ruiz, P. R. (2008). Hidraulica II. Mexico: Ediciones Rodriguez .
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