aforador parshall monografico

UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA (CREADA POR LEY N25265)

ESCUELA ACADMICA PROFESIONAL DE INGENIERA CIVIL.

AFORADOR PARSHALL Pgina 1

INTRODUCCIN:

La necesidad creciente de utilizar toda el agua disponible, para desarrollar

nuevas fuentes de agua hace necesario que sta sea aprovechada

eficazmente. Esto no puede lograrse si no se utilizan sistemas de medicin

adecuado como es el medidor o aforador tipo parshall.

Esto hace que para manejar el recurso hdrico de un curso de agua (ro, canal,

etc.) con distintos propsitos (agua potable, energa, riego, atenuacin de

crecidas, etc.) de una manera eficiente, requiera del conocimiento de la

cantidad de agua que pasa por un lugar en un tiempo determinado (el caudal),

durante un perodo de aos lo ms largo posible.

As, para una utilizacin eficiente del recurso hdrico de un curso de agua en su

rea de influencia, como primer paso se deben colocar en las estaciones de

Aforos los distintos tipos e aforadores en nuestro caso es el aforador tipo

parshall.

Ese conocimiento es esencial para determinar controlar el volumen de agua

que fluye, evitando que reciba msagua de la que puede conducir, y para

regular la entrada con las necesidades aguas abajo.




EL AFORADOR PARSHALL

Estructura de concreto armado, diseado para medir caudales desde 6 l/s

hasta 85 m/s, y tiene un diseo hidrulico con geometra tpica, adems para

sta estructura se tiene un cuadro de dimensiones y capacidades para 23

tamaos, el que ha sido tomado en cuenta para estimar los costos del

proyecto, mayor detalles de dimensiones ver planos adjuntos en los anexos.

Es una canaleta que sigue el principio de Venturi para el aforo del flujo en

canales abiertos (donde se provoca la contraccin hay mayor velocidad del

agua y menor altura de la misma), constituida por tres secciones principales:

1) una seccin convergente o de contraccin, localizada en su extremo aguas

arriba, que conduce a

2) una seccin contrada o garganta (de ancho W)

3)una ltima seccin divergente o de expansin aguas abajosiendo sus

paredes en los tres casos verticales.

Canal de aforo Parshall (dibujado a partir de Scott y Houston 1959)




Canal de aforo Parshall con un caudal libre y un registrador de nivel

Este tipo de estructuras funciona muy bien tanto para caudales grandes

(canales principales) como para acequias, estando las dimensiones

estandarizadas por tablas con cada una de sus secciones.

Una ventaja decisiva de la canaleta Parshall consiste en la posibilidad que

trabaje con mnima prdida de carga. Esto hace que se pueda emplear en

canales relativamente poco profundos con pendiente escasa (para darse una

idea, esta canaleta requiere 4 veces menos diferencia de altura de agua que un

vertedero).

Los aforadores Parshall pueden funcionar bajo dos condiciones

diferentes de flujo:

Donde no existe sumergencia: flujo libre.

Donde la elevacin de la superficie del agua, corriente abajo, tiene altura

suficiente para retardar el ndice de descarga: flujo sumergido

oahogado.

El ndice de sumergencia (S) se obtiene como:

S =

Si S > 0,95 no sirve.

Si S < 0,95 son datos confiables.

W (m) Descarga libre Descarga ahogada

W < 0,30 S < 0,60 0,6 < S < 0,95

0,30 < W < 2,50 S < 0,70 0,7 < S < 0,95

2,50 < W < 15,00 S < 0,80 0,8 < S < 0,95

Para determinar el caudal se dispone de dos mediciones de altura de agua (ha

y hb). Ambas escalas se calibran colocando el cero a la altura de la cresta del

aforador.

Si la descarga es libre, basta con medir la altura de la escala o limnmetro

aguas arriba (ha), mientras que si se trabaja con descarga ahogada, se

necesita las dos mediciones (ha y hb):




Descarga libre

Q =

donde para cada W se tiene un valor de m y de n.

Descarga ahogada

Q =

donde C est en funcin de el ancho W, del ndice de sumergencia

S y de la altura aguas arriba

En caso de que se pretenda disear un aforador de este tipo hay que consultar

a Manuales de Hidrulica.

Se los puede construir de chapa, mampostera, hormign, etc., donde hay que

tener datos de caudales mximos y mnimos. Con esos datos se consulta en

las tablas y puede haber varios que cumplan ese rango. Entonces, cal

adoptamos? Hay que tener en cuenta que un aforador ms chico:

se tiene un ahorro en la construccin.

se produce una mayor prdida de carga.

hay un aumento en la velocidad de salida.

se produce mayor deposicin de sedimentos aguas arriba.

DNDE SE INSTALA EL PARSHALL?

Como no lo afecta la velocidad de llegada del agua, pero si las ondas (el

oleaje), no conviene ponerlo cerca de compuertas o de cualquier otra

estructura que perturbe el nivel del agua. Lo mejor es ubicarlo en una parte

recta del canal o acequia.

Otro tipo de aforador de resalto es el aforador de cresta ancha. Se basa en la

elevacin del fondo del canal para conseguir que las lneas o filetes del agua

sean paralelas (flujo laminar) y as poder relacionar la altura del agua en el

canal con el caudal.

Este tipo de aforador tiene las siguientes ventajas:

Se puede construir en canales o acequias de cualquier tamao.

el error de medicin es menor del 2 %.

Los cuerpos flotantes que puede transportar el agua causan pocos

problemas.

Deja pasar la mayor parte de los sedimentos.




Los caudales son proporcionales a las dimensiones de la obra.

Es de construccin econmica.

Deben ser construidos con mucho cuidado, para que funcionen bien.

No pueden ser usados como combinacin de estructura de control y de

aforo (comparado a vertederos ajustables, orificios, compuertas, etc.).

Para todos los casos se tienen que aplicar dimensiones de diseos

estndar, a menos que se est dispuesto desarrollar una calibracin

especial.

Y quizs la ms importante es que si en la construccin del aforador no

se respetaron algunas de las medidas durante su construccin, existen

frmulas hidrulicas que mediante programas computacionales se les

introduce los valores de las nuevas medidas y se obtiene la calibracin

del mismo en gabinete.

ALGUNAS CARACTERSTICAS IMPORTANTES DE ESTE MEDIDOR

SON:

El Parshall tiene diseos especiales tanto para la garganta como para las

secciones de entrada y de salida (dimensiones estndar).

Los diseos originales se hicieron en unidades del sistema ingls (pies y

pulgadas).

El medidor est diseado para medir caudales de 0.035 a 3,000 pies

cbicos por segundo (0.001 a 84.95 m3/s).

Esto ltimo no puede hacerse con los otros aforadores de resalto (Parshall, sin

cuello, etc.), ya que en estos hay que respetar a ultranza las medidas

originales, pues no existen frmulas hidrulicas que permitan una nueva

calibracin con medidas modificadas, ya que han sido obtenidos

empricamente (por prueba y error).

La instalacin ms sencilla en una acequia de tierra consiste en construir un

tramo de acequia de hormign con fondo a nivel cero y paredes verticales

(seccin rectangular uniforme) y luego se construye el resalto y la rampa.

Para disear un aforador de cresta ancha se debe conocer:

- el ancho de la acequia o canal donde se construir.

- el caudal mximo que se pretenda medir.




Para conocer el caudal aproximado que circula por una acequia donde se

pretende instalar el aforador, una manera rpida es calcular la velocidad media

del agua y el rea o seccin transversal, ya que el caudal (Q) es igual a la

Velocidad media multiplicada por el rea (ya visto anteriormente).

Para calcular la velocidad media de la seccin (Vmedia) tomamos un tramo de

la acequia, por ejemplo unos 10 m (medido con cinta mtrica), sealndolo con

dos estacas. Se arroja un flotador (trozo de madera o corcho) un poco antes de

la primera marca y medimos con un cronmetro el tiempo que tarda en recorrer

esos 10 m, supongamos unos 15 segundos.

Dividiendo el espacio (los 10 m) recorrido por el flotador, por el tiempo

empleado en recorrerlo, se tiene la velocidad superficial ( ):

= 10 m / 15 seg = 0, 67 m/seg

El agua que se encuentra ms cerca de la superficie y en el centro de la

acequia se mueve con mayor velocidad que la que se encuentra cerca del piso

o las paredes. Por lo tanto, para obtener la velocidad media de la seccin hay

que afectar a la velocidad superficial por un coeficiente o factor de rugosidad:

=

El coeficiente o factor de rugosidad est asociado con el tipo de material de la

pared de la acequia, donde se dan algunos valores, entre otros:

Tipo de pared Factor de rugosidad

Lisa (hormign liso) 0,82

poco lisa (tierra) 0,77

Rugosa (Tierra y maleza) 0,72




DIMENSIONES DE UN CANAL DE AFORO PARSHALL (DE USDA-SCS

1965)

Canal de aforo Parshall con salida en parte sumergida y dos

registradores de nivel

Construccin de un canal de aforo Parshall en el campo empleando

un armazn metlico reutilizable




CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES:

Las estructuras de control y medicin de caudales a construir reducirn

las prdidas de agua en el sistema de distribucin del recurso hdrico en

especial en las cabeceras de los canales que forman los bloques de riego.

Se usan aforadores de tamaos escalonados para medir diferentes

caudales de agua. Los de mayor tamao son fijos y construidos con obra de

albailera, mientras que los ms pequeos son movibles y se construyen de

chapa metlica.

La medicin del caudal se obtiene mediante tablas y bacos especficos

para cada tipo de aforador. Con este procedimiento se obtienen mediciones

muy precisas, an cuando el aforador trabaje con inmersin casi completa.

Las principales ventajas de un aforador de parshall son que slo existe

una pequea 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 y que tampoco necesita

correcciones para una sumersin de hasta el 70%. En consecuencia, es

adecuado para la medicin 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 ms

caros debido a la fabricacin requerida y La fabricacin e instalacin debe

realizarse con precisin para que funcionen como se debe.




BIBLIOGRAFIA

Escuela Politcnica Superior Guillermo Schulz Curso de Complementos de Ingeniero Gelogo :FLUJO EN CANALES

www.BADGER METER-EUROPRA

MINISTERIO DE AGRICULTURA _ AUTORIDAD NACIONAL DEL

AGUA :Proyecto Proyecto Obras de Control y Medicin de Agua por

Bloques de Riego en el Valle Chancay Huaral

www.virtual.unal.edu.co/cursos/sedes/palmira/5000117/contenido/cap5/

www.cepis.ops-oms.org/bvsacd/scan2/011643/011643-05.pdf

www.icpa.org.ar/files/estirriIH1.doc

WWW.GOOGLE.COM.PE

ANEXO FOTOGRAFICO:

SE MUESTRAN LAS PARTES DEL AFORADOR PARSHALL




BANCO E CALIBRACION DE CANALES PARSHALL

UN AFORADOR CONSTRUIDO EN EL VALLE CHANCAY HUARAL

aforador parshall monografico

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