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Description

INTRODUCCION En la actualidad existen diversos tipos de medidores de caudal para canales abiertos,

uno de estos es el llamado “Canal de Parshall o Aforador de Parshall”,

el cual existen diversos tamaños dependiendo de en donde quiera aplicarse este medidor

Por la importancia que tiene un Aforador Parshall dentro de la Hidráulica,

es necesario conocer cuales son los requerimientos mínimos para su elaboración,

su clasificación y la forma de elaborarlo

Por lo tanto,

en el siguiente trabajo se presenta características más importantes relacionadas con construcción de un Aforador de Parshall

CANAL DE 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

También el aparato tiene unas desventajas que son: 1

Más caros debido a la fabricación requerida 2

La fabricación e instalación es crítica para que funcionen como se debe

CLASIFICACION Los aforadores se clasifican en forma general según el ancho de la garganta como sigue: Tamaño Muy pequeño Pequeño Grande

Ancho de la garganta 1,

y 3 pulgadas 6 pulgadas a 8 pies 10 a 50 pies

Capacidad

5 lps a 3

95 m3/seg

TABLA 1: CLASIFICACIÓN Los tamaños pequeños pueden ser portátiles y fabricados de hierro,

lámina galvanizada,

o madera para instalaciones permanentes y para los tamaños grandes,

concreto es el material más común

TIPOS DE MEDIDORES

Descarga Libre En este tipo de medidor la descarga es libre como en los vertederos,

y la medición siempre debe efectuarse en la sección a 2/3 del inicio del estrangulamiento

FIGURA 1

CANALETA PARSHALL LIBRE

Ahogado En este medidor,

el nivel del líquido aguas abajo tiene influencia sobre el flujo en el medidor,

según se puede observar en el siguiente gráfico

FIGURA2

CANALETA PARSHALL AHOGADA

ESTRUCTURA DEL CANAL El principio básico se ilustra en la Figura 1

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

FIGURA3

CANAL PARSHALL 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,

el caudal es proporcional al nivel medido en el punto especificado en la sección de convergencia (Foto 1 y Figura 3)

La relación del nivel del agua aguas abajo (Hb en la Figura 3) 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,

FOTO 2- CANAL DE AFORO PARSHALL CON SALIDA EN PARTE SUMERGIDA Y DOS REGISTRADORES DE NIVEL

DIMENSIONES DE LOS MEDIDORES PARSHALL Se le utiliza normalmente con la doble finalidad de medir el caudal afluente y realizar la mezcla rápida

Generalmente trabaja con descarga libre

La corriente líquida pasa de una condición supercrítica a una subcrítica,

Fue ideada en 1927 por R

Parshall y patentada en varios tamaños con las dimensiones indicadas en la tabla 2

La secuencia de cálculo incluye alteraciones debida a las variaciones en la seccion (0) de medición

Figura 4

FIGURA4

CANALETA PARSHALL E0 = V0 2 / 2g +H0 + N (2

VALORES DE K Y M La velocidad en la sección de medición es calculada mediante la relación: V0 = Q (2

QE para los aforadores de 1 pulgada hasta < >1 pie

La corrección de < >1 pie de garganta se aplica a los de hasta 8 pies de garganta,

multiplicando el QE por los siguientes factores: Ancho de la garganta (ft) 1 1

Factor 1 1

FACTORES DE CORRECCIÓN POR SUMERGENCIA

Como ejemplo,

supongamos que tenemos un aforador con una garganta de 2 pies

Ha=50cm y Hb = 40 cm

¿Cuál seria el caudal bajo estas condiciones

que es mayor que el limite de 0

y hay que hacer la corrección para sumergencia:

De la figura QE,

para 80% de sumergencia y Ha = 0

Multiplicado este por el factor de 1

78 – 0

74 m3/seg

FIGURA 5

CORRECCIÓN PARA DESCARGA SUMERGIDA AFORADOR PARSHALL DE 2”

FIGURA 6

FIGURA7

DIMENSIONES DEL MEDIDOR PARSHALL

DIMENSIONES ESTANDARIZADAS DE LOS MEDIDORES PARSHALL

EJEMPLO DE COMPROBACION DE LAS CONDICIONES DE MEZCLA DE UNA CANALETA PARSHALL Por relaciones geométricas: D1 = 2/3 (D-W) + W Siendo: D,

N y W dimensiones de la canaleta dada en la Tabla 2

y que en este volumen la mezcla es prácticamente completa

Bajo condiciones de flujo de descarga libre,

la pérdida de carga puede ser calculada por (Figura 2

MEDICION EN EL CAMPO Las lecturas de carga en el vertedero,

deben realizarse preferentemente utilizando un pozo de tranquilización conforme se muestra en la figura 11

La prueba en campo consiste en medir diez caudales por medio del tubo pitot,

para cada uno de los cuales de mide una carga H en el medidor considerado

Evidentemente,

para que se pueda utilizar el tubo pitot en una prueba de este tipo es necesario que,

en serie con el medidor(canal,

exista una tubería bajo presión en la cual se pueda instalar el pitot

En caso que no exista esta tubería,

también se pueden medir caudales utilizando molinetes,

Los diez caudales deben estar distribuidos uniformemente

La variación de caudales se consigue operando alguna válvula existente en el circuito

FIGURA8

PARSHALL

ELABORACION DE LOS CANALES DE AFORO PARSHALL Para fabricar los canales de aforo Parshall se han utilizado muy diversos materiales

Se pueden prefabricar a partir de láminas de metal o madera o se pueden construir sobre el terreno con ladrillo y argamasa utilizando un armazón de metal prefabricado para garantizar mediciones exactas (Fotografía 29)

Si hacen falta varios aforadores,

se pueden moldear en hormigón empleando tableros reutilizables

Se pueden tomar medidas eventuales de la profundidad del caudal a partir de un puesto de aforo establecido en el muro del canal o,

si se requieren registros constantes,

es posible instalar en una poza de amortiguación colocada en una situación específica un registrador de flotante

CONSTRUCCIÓN DE UN CANAL DE AFORO PARSHALL EN EL CAMPO EMPLEANDO UN ARMAZÓN METÁLICO REUTILIZABLE CARACTERISTICAS  El canal de entrada debe ser recto y uniforme

 Punto Caudal: Punto de Medición del Caudal

 Medición de la garganta de una canaleta Parshall

 La profundidad de agua debe medirse en el punto "2/3A"

 La canaleta debe estar nivelada,

y sus paredes laterales deben ser verticales y lisas

Por lo general,

el aforador debe ser instalado cerca al punto de diversión o cerca de la compuerta de control

Debe estar en un tramo recto del canal a una distancia de la compuerta donde no hay turbulencia

Después es necesario escoger el ancho de la garganta y establecer la elevación indicada para la cresta

Como un ejemplo,

se considera un caudal de 0-57 m3 /seg

En un canal con tirante de 75 cm

El limite de sumergencia es 0

Para economía,

puede escoger la garganta más estrecha,

pero también debe considerar el efecto sobre el flujo,

el aumento en profundidad aguas arriba y el costo de levantar mas los bordes del canal

Para el ejemplo,

uno de 3 pies y uno de 4 pies de garganta

Según las formulas,

el Ha requerido para una garganta de 4 pies es 0

426 m" >0

Para el aforador de 4' el Hb para 70% sumergencia es 0

353 = 0

En la figura este es la dimensión D

Restando el valor de Hb,

247 de 0

Este es la elevación de la cresta arriba del fondo del canal

Bajo estas condiciones la pérdida de carga es 0

Entonces el tirante aguas arriba del Parshall será 0

Para el aforador de 3',

el Hb para 70% sumergencia es 0

424 = 0

El valor de X,

o sea la elevación de la cresta arriba del fondo seria 0

El tirante aguas arriba seria = 0

o sea la superficie del agua en el canal sería 15 cm más alto que el original,

más alto en el caso de instalar un aforador de 4'

Desde el punto de vista económico,

seria preferido escoger el de 3' de ancho,

una vez que el borde libre del canal lo permite

El ancho del canal

también puede influir la decisión

Cono regla general,

el ancho de la garganta varia de 1/3 a 1-2 del ancho del canal

FIGURA9

SECCIÓN DE UN AFORADOR PARSHALL Y LA DETERMINACIÓN DE LA ELEVACIÓN DE LA CRESTA

FIGURA10

PÉRDIDA DE CARGA A TRAVÉS DE LOS AFORADORES PARSHALL

CONCLUSIONES  El aforador Parshall es un aparato que se basa en la pérdida de altura del nivel del agua producida por el paso forzado de una corriente a través de un estrechamiento inclinado

La entrada,

están separadas por una garganta de paredes paralelas y con el piso inclinado

Se usan aforadores de tamaños escalonados para medir diferentes caudales de agua

Los de mayor tamaño son fijos y construidos con obra de albañilería,

mientras que los más pequeños son movibles y se construyen de chapa metálica

 La medición del caudal se obtiene mediante tablas y ábacos específicos para cada tipo de aforador

Con este procedimiento se obtienen mediciones muy precisas,

aún cuando el aforador trabaje con inmersión casi completa

 Las principales ventajas de un aforador de parshall 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

 Las desventajas que posee este tipo de medidor son: que son más caros debido a la fabricación requerida y La fabricación e instalación debe realizarse con precisión para que funcionen como se debe

BIBLIOGRAFIA  ocwus

es/ingenieria-agroforestal/hidraulica-y riegos/temario/Tema%204

org/bvsacd/scan2/011643/011643-05

org/bvsacd/scan/027757/027757-03b

co/cursos/sedes/palmira/5000117/contenido /cap5/lec5_5