Aforadores de Paeshall

7/26/2019 Aforadores de Paeshall

1/11

USP-MECANICA DE FLUIDOS II

1

AFORADORES DE PARSHALL

INTRODUCCIN

Entre las diversas maneras que existe para medir el gasto que recorre un canal en una

determinada seccin del mismo, se cre una estructura que facilita la medicin de dicho caudal,

esta estructura se conoce como canaleta Parshall; est hecha con una contraccin del flujo de tal

modo que en alguna seccin dentro de la estructura o cercana a ella se produzca flujo crtico, la

ventaja del rgimen crtico radica en el hecho de que el tirante crtico es independiente de la

pendiente del canal de la rugosidad como en los canales !enturi, lo que elimina ciertos errores

que puedan ocurrir por una inadecuada medida de estos"

Por la importancia que tiene un #forador Parshall dentro de la $idrulica, es necesario conocer

cules son los requerimientos mnimos para su ela%oracin, as como sus dimensiones, su

clasificacin la forma de ela%orarlo"

OBJETIVOS

&onocer entender el mecanismo de funcionamiento del canal Parshall como estructura

hidrulica que permite medir la cantidad de agua que pasa por la seccin de un canal; para

su posterior dise'o %ajo ciertos parmetros de construccin" &onocer las caractersticas e usos del aforador de Parshall"

&onocer las ventajas desventajas de &anal Parshall"

Estudiar los tipos de &anal Parshall"

MARCO TEORICO

#forador de flujo (arshall son dispositivos para la medicin del flujo del agua en canales a%iertos,

desarrollados por Parshall en )*++ "El canal Parshall ha sido empleado como dispositivo de

medicin de gastos en las plantas de tratamiento de aguas residuales, instalaciones en las que el

%ajo costo es cuestin de importancia" $a resultado un medio de aforo satisfactorio tam%in mu

til para verificar la velocidad en los desarenadores"

-os medidores (arshall, dotados de dispositivos apropiados, pueden emplearse tam%in para la

dosificacin de productos qumicos a agregar a las aguas en proporcin directa a su gasto"

FORMA


2/11


2

-a canaleta Parshall presenta

tres zonas o

secciones principales.

/eccin de

convergencia" /eccin de la garganta"

/eccin de divergencia

MEDICIN DE CAUDAL

0e%ido a que la principal funcin de la &analeta Parshall es medir el caudal" Es importante tener

una expresin matemtica que relacione esta varia%le con el resto de magnitudes medi%les en el

dispositivo" 0icha expresin en trminos generales es.

0onde.


3/11


3

1. &audal"$

a. Profundidad del agua en una posicin dada"

& n. &onstantes que dependen de las dimensiones del canal

-as relaciones profundidad2caudal para canaletas Parshall de diferentes tama'os, tal como se

cali%raron empricamente, se presentan mediante las siguientes ecuaciones

En las ecuaciones anteriores 1 es el caudal li%re en pies34s, 5 es el ancho de la garganta en pies

$a es la lectura de la mira de aforo en pies"

SUMERGENCIA

Es un parmetro que clasifica la descarga en li%re o ahogada"

&uando la sugerencia excede el lmite de 6"7 para canaletas de 3, 7 )+ pulgadas,

respectivamente, de 6"8 para canaletas de ) a 9 pies de 6"9 para canaletas de )6 a :6 pies, el

flujo se vuelve sumergido" El efecto de la sumergencia es de reducir el caudal" En este caso el

caudal calculado mediante las ecuaciones anteriores de%e corregirse mediante una cantidad

negativa"


4/11


4

LOS CANALES DE PARSAHALL SEGN SU TAMAO

-os canales Parshall fueron desarrollados en varios tama'os, su construccin de%e cumplir las

dimensiones estructurales"


5/11


5

/o%re la %ase del ancho de la garganta, los canales de flujo Parshall se han clasificado dentro de

tres grupos principales"

(u peque'o +:" mm a 87"+ mm

Peque'o 2):+"6 mm a +39" mm

#> en metros propuesta por #?%4+

@)"+)* en la que % es el ancho de la garganta en metros"

GRANDES CANALES DE FLUJO

-a capacidad de descarga de los grandes canales de flujo vara desde 6")7 m34s a *3"6 m34s" la

capacidad de cada tama'o del canal que se superpone considera%lemente al tama'o del prximo"

-a longitud axial de la seccin convergente es considera%lemente ms larga que en los canales de

flujo peque'o para o%tener un patrn de flujo adecuadamente liso en la parte aguas arri%a de laestructura" Aodos los canales de flujo de%e ser cuidadosamente construido para las dimensiones

de la lista, la nivelacin cuidadosa es necesaria en am%os sentidos longitudinal transversal"

&uando son esta%lecidos indicadores ceros, de%en instalarse de modo que ha, h%, medidores hc

den la profundidad del agua so%re la cresta de nivel, no en las profundidades por encima de las

tapas de presin

El &uadro se muestra las dimensiones de uso frecuente en canales Parshall para proectos de

plantas de tratamiento"

/e denomina operacin modular del canal Parshall a aquella en que la descarga a la salida es

li%re; por oposicin, cuando la descarga es sumergida se le llama operacin no modulo

&uadro&aractersticas de descarga de canales Parshall B#cCers, )*89D


6/11


6

ESTRUCTURA DEL CANAL

El principio %sico se ilustra en la igura El aforador est constituido por una seccin de

convergencia con un piso nivelado, una garganta con un piso en pendiente hacia aguas a%ajo

una seccin de divergencia con un piso en pendiente hacia aguas arri%a"


7/11


7

Este medidor %sicamente consta de las siguientes partes.

aD Gna seccin de entrada formada por dos muros convergentes, so%re un piso horizontal, a nivel,

donde est u%icada la escala de medida, a +43 del punto final de la seccin de convergencia"

%D Gna garganta que es un elemento %sico de medida que puede tener diversas dimensiones, a

la cual se le ha asignado la letra H5I" Esta garganta est formada por dos muros paralelos

verticales so%re un piso inclinado hacia a%ajo con pendiente de +"78.) que en conjunto sedenomina cuello, es decir, la garganta es la interseccin de la entrada con el cuello"

cD Gna seccin de salida formada por dos muros divergentes apoados en un piso inclinado hacia

arri%a"

dD -as medidas del medidor Parshall de%en ser cuidadosamente respetados para poder utilizar las

mismas ta%las dadas por el autor; pues de variar es necesario efectuar ensaos de cali%racin

para ajustar los coeficientes de medida correccin"

Ventajas:

Permite medir con precisin tanto caudales peque'os como grandes, para tal fin se

construen de diversos materiales" /oluciona el pro%lema de azolve mu comprometido notorio en los vertederos, por

mantenerse li%re de o%strucciones gracias a su geometra la velocidad en la garganta" El caudal no est influenciado por la velocidad de llegada"

-as prdidas de carga son insignificantes frente a otras estructuras"

/u uso est recomendado tanto para el aforo de canales de riego, canales de drenaje as

como de ros peque'os" -a velocidad de aproximacin no afecta las medidas de caudal cuando el aforador es

construido de acuerdo a las dimensiones dadas son usadas cuando el ingreso de flujo es

uniformemente distri%uido li%re de tur%ulencia"

Desven!"!s:

/on generalmente ms caros en su construccin que los vertederos"

Jo pueden ser usados en lugares cercanos a las derivaciones"

El flujo de entrada de%e ser uniforme la superficie del agua relativamente suave"

/us mediciones son satisfactorias solo si la construccin es cuidadosa exacta"

/i no se construe con las dimensiones exactas la ta%la de magnitudes no es confia%le"

-os peque'os aforadores requieren una peque'a prdida de carga para la medicin de

flujo modular; aunque las cali%raciones de flujo sumergido son confia%les no es

recomenda%le dise'ar aforadores para flujo no modular porque el manejo de las dos

cargas consume tiempo da como resultado mediciones de %aja exactitud"


8/11


8

Este aforador tiene el grave inconveniente de no poder adaptarse a nuestras condiciones

topogrficas accidentadas, como lo que es ms insalva%le an, el hecho de tener que

afrontar la gran dificultad de su construccin con los siguientes pro%lemas de cali%racin

de poca adaptacin a la forma de canales de riego; razn por la cual su empleo se hace

cada vez ms restringido"

(s caros de%ido a la fa%ricacin requerida

-a fa%ricacin e instalacin es crtica para que funcionen como se de%e"

TIPOS DE MEDIDORES

#$ Des%!&'! L()&e

En este tipo de medidor la descarga es li%re como en los vertederos, la medicin siempre

de%e efectuarse en la seccin a +43 del inicio del estrangulamiento"

*$ A+,'!-,

En este medidor, el nivel del lquido aguas a%ajo tiene influencia so%re el flujo en el medidor, segn

se puede o%servar en el siguiente grfico"


9/11


9

CONCLUSIONES

El aforador Parshall es un aparato que se %asa en la prdida de altura del nivel del agua

producida por el paso forzado de una corriente a travs de un estrechamiento inclinado"

-a entrada, de paredes convergentes, la salida, de paredes divergentes, estn

separadas por una garganta de paredes paralelas con el piso inclinado" /e usan

aforadores de tama'os escalonados para medir diferentes caudales de agua" -os de maor tama'o son fijos construidos con o%ra de al%a'ilera, mientras que los ms

peque'os son movi%les se construen de chapa metlica" -a medicin del caudal se o%tiene mediante ta%las %acos especficos para cada tipo de

aforador" &on este procedimiento se o%tienen mediciones mu precisas, aun cuando el

aforador tra%aje con inmersin casi completa"


10/11


10

-as principales ventajas de un aforador de parshall son que slo existe una peque'a

prdida de carga a travs del aforador, que deja pasar fcilmente sedimentos o desechos,

que no necesita condiciones especiales de acceso o una poza de amortiguacin que

tampoco necesita correcciones para una sumersin de hasta el 86F" En consecuencia, es adecuado para la medicin del caudal en los canales de riego o en

las corrientes naturales con una pendiente suave"

-as desventajas que posee este tipo de medidor son. que son ms caros de%ido a la

fa%ricacin requerida la fa%ricacin e instalacin de%e realizarse con precisin para que

funcionen como se de%e" &on la construccin de estos aforadores se lograr una mejor distri%ucin del agua, se

podr distinguir las aguas provenientes de los diferentes sistemas de riego" /e podrn controlar los caudales suministrados a cada sistema de riego, en especial

cuando existen ro%os de agua en los tramos intermedios a los puntos definidos en la zona

de estudio"

RECOMENDACIONES

-as siguientes recomendaciones estn dirigidas a la construccin del #forador Parshall.

o -a construccin de los aforadores de%er o%edecer estrictamente las dimensiones

de los dise'os presentados"o En la construccin de estas estructuras se recomienda realizar una nueva

cali%racin para que las regletas de medicin funcionen correctamente"o -as regletas de medicin de%ern ser construidas con plancha metlica de acero

esmaltado o pletina de aluminio" En cuanto al mantenimiento de las o%ras de aforo.

o /e de%er realizar una limpieza de los aforadores cada inicio de periodo de lluvias,

sin da'ar las paredes ni el lecho de las estructuras de aforo"o 0e la misma forma de%er hacerse la limpieza de las regletas de medicin cuando

sea necesario, con herramientas adecuadas, evitando da'ar las graduaciones de

las mismas" En cuanto a la forma de operar las o%ras de medicin.

o -as lecturas de las regletas se darn en forma directa del caudal de agua en

Bm34sD"o /e podrn leer los caudales en la regleta de medicin de todos los puntos de

aforo, con una precisin de @42 6"668 m"

BIBLIOGRAFIA

Re.e&en%(!s )()/(,'&0.(%!s:

)" KL/, MEP-L


11/11


11

H$drometrI Onternational Onstitute for -and Meclamation and Omprovement 4 O-MO,

5ageningen Pu%" 39, Edicin en espa'ol

3"

Documents

Aforadores de Paeshall