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UNIVERSIDAD NACIONAL SAN LUIS GONZAGA DE ICAFACULTAD DE INGENIERIA CIVIL - OBRAS HIDRAULICAS

AFORADOR PARSHALL

MARCO TEORICO

RALF PARSHALLProfesor y alumno destacado de la Universidad Estatal de Colorado, empez a trabajar en la medicin de flujo en 1915.Seis aos ms tarde present una patente para su "Canal de flujo de Parshall", un dispositivo de medicin basado enel efecto Venturi.

DEFINICIONEs un elemento primario de flujo con una amplia gama de aplicaciones para medir el flujo en canales abiertos. Usado para medir el flujo en ros, canales de irrigacin y/o de desage, salidas de alcantarillas, aguas residuales, vertidos de fabricas, etc.

FORMA:

La canaleta Parshall presenta tres zonas o secciones principales: Seccin de convergencia. Seccin de la garganta. Seccin de divergencia.

FUNCIONAMIENTOSu funcionamiento esta basado en la asuncin de que el flujo critico se produce estrechando la anchura de la garganta de la canaleta y levantando la base; este efecto obliga al agua a elevarse o a remansarse, proceso que debido a la aceleracin del flujo permite establecer una relacin matemtica entre la elevacin del agua y el gasto.

Debido a que la principal funcin de la Canaleta Parshall es medir el caudal. Es importante tener una expresin matemtica que relacione esta variable con el resto de magnitudes medibles en el dispositivo. Dicha expresin en trminos generales es:

Donde:Q: Caudal.Ha: Profundidad del agua en una posicin dada.C y n: Constantes que dependen de las dimensiones del canal.

Las relaciones profundidad-caudal para canaletas Parshall de diferentes tamaos, tal como se calibraron empricamente, se presentan mediante las siguientes ecuaciones:

En las ecuaciones anteriores Q es el caudal libre en pies3/s, W es el ancho de la garganta en pies y Ha es la lectura de la mira de aforo en pies.

SUMERGENCIA:

Es un parmetro que clasifica la descarga en libre o ahogada.

Cuando la sumergencia excede el limite de 0.6 para canaletas de 3, 6 y 12 pulgadas, respectivamente, de 0.7 para canaletas de 1 a 8 pies y de 0.8 para canaletas de 10 a 50 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 debe corregirse mediante una cantidad negativa. Diagrama para el clculo de la tasa de flujo sumergido, en pies3/s, a travs de una canaleta Parshall de un pie de ancho. La correccin para la canaleta de un pie obtenida a travs del grfico anterior se hace aplicable a canaletas mayores multiplicando la correccin de la canaleta de un pie por el factor dado a continuacin, de acuerdo con el tamao particular de la canaleta que se utilice.Tamao de la canaleta W, en piesFactor de correccin

11.0

1.51.4

21.8

32.4

43.1

64.3

85.4

Diagrama para el clculo de la tasa de flujo sumergido, en pies 3/s, a travs de una canaleta Parshall de 10 pies de ancho. De manera similar, la correccin para la canaleta de 10 pies se hace aplicable a canaletas mayores multiplicando la correccin para la canaleta de 10 pies por el factor dado a continuacin para la canaleta particular que est utilizndose.Tamao de la canaleta W, en piesFactor de correccin

101.0

121.2

151.5

202.0

252.5

303.0

404.0

505.0

Requerimientos para la instalacin fsica Velocidad de llegada de la corriente, la cual debe ser mayor igual a 0.3m/s para que esta no permita el crecimiento de la maleza. Caractersticas del flujo del canal y necesidades operacionales: conocer el Qmax y Qmin, erosin y seguridad, evitar la sedimentacin, tramo recto mnimo antes del medidor, tomar en cuenta el azolve*.

Caudalimetro de Parshall Es el instrumento que permite llevar un control del caudal que entra en la planta depuradora o canal, con un medidor de canal de ultrasonidos.

DESCRIPCION DE LA ESTRUCTURAEl medidor parshall est constituido por 3 partes fundamentales que son: la entrada, la garganta y la salida. La primera est formada por 2 pareces verticales simtricas y convergentes, y de un fondo o plantilla que es horizontal la garganta esta formada por 2 paredes tambin verticales pero paralelas, y el fondo es inclinado hacia abajo con una pendiente de 2.67:1; la salida, por 2 paredes verticales divergentes y el fondo es ligeramente inclinado hacia arriba. Se debe notar que tanto el fondo y las paredes son planos, y a la arista que se forma por la unin del fondo de la entrada y el de la garganta se llama creta del medidor y a su longitud (o sea la distancia entre las paredes de la garganta) se le llama tamao del medidor y e le designa por la letra W.La estructura tiene 2 pozos amortiguadores que sirven para medir con precisin las cargas Ha y Hb antes y despus de la creta, estn colocados en los lados de la estructura y comunicados a ella por tubera que se conecta a los puntos buen definidos de la entrada y la garganta. En estas cmaras se alojan los flotadores de los limnigrafos en el caso que se dote a la estructura de estos aparatos y su caseta de albergue. Conviene aclarar que las cargas Ha y Hb son a partir de la cota de la creta y por lo tanto el cero de las escaleras est al nivel del piso de la entrada y dichas escalas se pueden colocar o dibujar directamente sobre las paredes de la estructura cuando es pequea y se desea suprimir las cmaras de reposo.

Figura 1.- Vista de planta y elevacin, del medidor Parshall, se representa las dimensiones con letras

VENTAJAS: Solo existe una pequea perdida de carga a travs del aforador No necesita condiciones especiales de acceso o una poza de amortiguacin No necesita correcciones para una sumersin de hasta el 70%

DESVENTAJAS: Son costosos debido a la fabricacin requerida La fabricacin e instalacin es critica para que funcionen como se debe

DATOSSE PLANTEA DIMENSIONAR Y CALCULAR UN MEDIDOR PARSHALL EN EL TRAMORECTO DE UN CANAL TRAPEZOIDAL REVESTIDO EN CONCRETO CON TALUD 1.5:1,ANCHO DE LA BASE B=., PENDIENTE S=0.0005 Y ALTURA TOTAL DEL CANAL DE1.20M, SE DESEA SABER LAS DIMENSIONES DE LA GARGANTA W Y A QUEELEVACION X DE LA BASE SE COLOCARA LA CRESTA.DEBE CONSIDERAR EL PRE CLCULO DE LA CAPACIDAD VARIABLE DEL CANAL, PARATRES (3) TIRANTES ADECUADOS A ELEGIR.SE DESEA SABER CON QUE CAUDAL MAXIMO LA ESTRUCTURA TRABAJA A DESCARGALIBRE.RESUMEN DE DATOSTALUDES1.51

BASE (B)0.76

PENDIENTE (S)0.0005

ALTURA DE LOS BORDE (H)1.2

n=0.014Concreto

PROCEDIMIENTO

Seleccin del caudal maximo

Q=1.427

con los valores de m,n, St y del cadal maximo, se apica la ecuacion

Q=(m*Ha)^n

Hb = St*Ha

WHaHb

1.2190.770.54

1.5240.770.55

Para el aforador W=0.914, se tiene:

El valor de X1, se calcula aplicando la siguiente relacion:

X1=Y-Hb

X1=0.25

Y aguas arriba=1.05

Calculo del borde libre aguas arriba:

Borde Libre= H-Yaguas arriba

Borde Libre =2.25

A continuacion se presenta el resumen para los 2 tipos de aforadores:

WHaHbX1Yaguas arribaBL nuevo

1.2190.770.540.261.12.3

1.5240.770.550.251.052.25

Para la ubicacin altimetrica del aforador se debe determinar los niveles topograficos

E1: Elevacion de piso del canal a la salida del medidor

E2: Elevacion del medidor en el piso de la cresta

E3: Elevacion del piso del canal a la entrada del medidor

E1: Dato Topografico450

E2: E1 + X1

E2=450.25

E3= E2-(Y-Ha)

E3=450.21

Resultados:

WE1E2E3

1.219450450.26450.23

1.524450450.25450.21

CONCLUSION

Ambos aforadores cumplen con las caractersticas tcnicas requeridas, ha excepcin de la primera W= 1.219, que solo registra un caudal mximo de 1.926 m3/s, que es e inferior al caudal mximo de diseo.En este caso se asume como diseo el medidor Parshall de W=1.524 m

Calculo de la curva de calibracinDiseo de la reglaQ(m3/s)h(m)

0.050.0656

0.100.1017

0.150.1315

0.200.1577

0.250.1817

0.300.2039

0.350.2248

0.400.2446

0.450.2635

0.500.2817

0.550.2992

0.600.3162

0.650.3326

0.700.3486

0.750.3641

0.800.3793

0.850.3941

0.900.4086

0.950.4229

1.000.4368

1.050.4505

1.100.464

1.150.4772

1.200.4903

1.250.5031

1.300.5157

1.350.5282

1.400.5405

1.450.5526

1.500.5646

1.550.5765

1.600.5882

1.650.5997

1.700.6112

1.750.6225

1.800.6337

1.850.6448

1.900.6557

1.950.6666

2.000.6774

2.050.688

2.100.6986

2.150.7091

2.200.7195

2.250.7298

2.300.74

2.350.7502

2.400.7602

2.450.7702

CONCLUSIONES

Opera con prdidas de carga relativamente bajas. Se logran buenas mediciones sin sumergencia, o inclusive, con sumergencia moderada. Es menos caro que el aforador de garganta larga para la misma capacidad. Debe construirse de acuerdo a medidas estndar, lo que dificulta y encarece su construccin.

PALOMINO TAMAYO, CSAR AUGUSTOPgina 15