![PARSHALL - Progrés · 2018-10-01 · Ancho [“]: dimensiones del canal Parshall, en pulgadas, y de acuerdo a la tabla anterior. Altura total [m]: distancia desde el sensor a nivel](https://static.fdocuments.ec/doc/165x107/5e87cc72f2e18a5d620ca7eb/parshall-progrs-2018-10-01-ancho-aoe-dimensiones-del-canal-parshall-en.jpg)
Canal Parshall LISTO
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UNIVERSIDAD NACIONAL “SANTIAGO ANTÚNEZ DE MAYOLO FACULTAD DE CIENCIAS DEL AMBIENTE ESCUELA ACADÉMICA PROFESIONAL DE INGENIERÍA SANITARIA TRABAJO : “PARSHALL” Medidor de Caudales ASIGNATURA : MECÁNICA DE FLUIDOS II DOCENTE : ING. Francisco Espinoza, Mancisidor ALUMNA: MORENO LÁZARO, Crusa
Transcript of Canal Parshall LISTO
UNIVERSIDAD NACIONAL
“SANTIAGO ANTÚNEZ DE MAYOLO
FACULTAD DE CIENCIAS DEL AMBIENTE
ESCUELA ACADÉMICA PROFESIONAL DE INGENIERÍA SANITARIA
TRABAJO :
“PARSHALL”
Medidor de Caudales
ASIGNATURA :
MECÁNICA DE FLUIDOS II
DOCENTE : ING. Francisco Espinoza, Mancisidor
ALUMNA:
MORENO LÁZARO, Crusa
HUARAZ - 2013
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PARSHALLMEDIDOR DE CANALES
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INTRODUCCIÓN
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
cuáles son los requerimientos mínimos para su elaboración, así como sus dimensiones, su
clasificación y la forma de elaborarlo.
Por lo tanto, en el siguiente trabajo se presenta las características más importantes relacionadas
con la construcción de un Aforador de Parshall.
La Alumna.
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OBJETIVOS
Conocer las características e usos del aforador de Parshall.
Conocer las ventajas y desventajas de Canal Parshall.
Estudiar los tipos de Canal Parshall.
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ANTECEDENTES
Este medidor a régimen crítico fue ideado por Ralp L. Parshall. En este aforador se aplica el
aparato de Venturi y por lo tanto se usa el teorema de Bernoulli;. En la literatura es posible
encontrar las imensiones estándar de los Parshall, así como sus relaciones altura caudal. El
rango para la medición práctica de caudales con estas estructuras es de 0.09 lt/s a 93 m3/s.
La medición del nivel de agua en un Parshall se la hace en una de las paredes convergentes de
la base horizontal a la distancia de 3 A 2 , medida de la forma en que se ilustra en la Figura 4.8
En esta figura, también se puede observar la geometría de un medidor Parshall, más el detalle
de sus dimensiones.
MARCO TEÓRICOPágina
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CANAL PARSHALL:
El canal de Parshall es un tipo de medidor perfeccionado del de Venturi, estudiado para el aforo
de aguas destinadas al riego agrícola. Es un dispositivo de aforo bastante exacto, aunque no
tanto como el medidor Venturi, pero tiene la ventaja de que su costo es menor. El canal Parshall
ha sido empleado como dispositivo de medición de gastos en las plantas de tratamiento de
aguas residuales, instalaciones en las que el bajo costo es cuestión de importancia. Ha resultado
un medio de aforo satisfactorio y también muy útil para verificar la velocidad en los
desarenadores.
Los medidores Venturi y Parshall, dotados de dispositivos apropiados, pueden emplearse
también para la dosificación de productos químicos a agregar a las aguas en proporción directa a
su gasto.
La ventaja del canal Parshall que lo hace ser el más utilizado, es que su forma no permite la
acumulación de sólidos en ninguna parte del canal. Su diseño hidráulico se ha hecho de tal
manera que el gasto es una función lineal de la altura del tirante a la entrada del dispositivo.
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La Figura 1 muestra su configuración, que en el sentido de escurrimiento inicia con una sección
convergente donde el piso es horizontal, continúa con una sección de paredes paralelas de corta
longitud denominada “garganta” en donde el piso tiene pendiente descendente, y termina con
una sección divergente cuyo piso es de pendiente positiva.
Figura 1.1. Geometría de un canal Parshall.
En el canal Parshall se tienen dos puntos de medición de carga hidráulica: uno aguas arriba,
situado en la sección convergente (designado con h1 en la Figura 1), y otro situado en la salida
de la garganta (designado con hw en la misma figura). Tanto h1 como hw se miden utilizando el
piso horizontal de la sección convergente como nivel de referencia.
El Cuadro 1.a muestra las dimensiones de uso frecuente en canales Parshall para proyectos de
plantas de tratamiento.
Se denomina operación modular del canal Parshall a aquella en que la descarga a la salida es
libre; por oposición, cuando la descarga es sumergida se le llama operación no modular.
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Cuadro 1.aCaracterísticas de descarga de canales Parshall (Ackers, 1978)
Las relaciones para calcular el gasto a través de un canal Parshall en función del ancho de
garganta son las siguientes:
Q ' 0.1771 h11.550, para w ' 76.2 mm
Q ' 0.3812 h11.580, para w ' 152.4 mm
Q ' 0.5354 h1 1.530, para w ' 228.6 mm
A ' 1.5697 (W) 0.026 Q ' 0.3716 w (h11.550/0.3048)A, para 304.8mm…. w … 2438.4 mm
Dónde:
A ' 1.5697 (W)0.026
Además:
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h1 = tirante a la entrada del canal, m
w = ancho de la garganta, m
Q = gasto, m3/s
El Cuadro 2 presenta las dimensiones estándar de los canales Parshall.
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Figura 2. Perfil hidráulico del canal Parshall.
La decisión del ancho de garganta (w) determina, a partir del Cuadro 9.2, sus características, así
como la calibración de los gastos en función del tirante de agua. La Figura 9.2 muestra los datos
de mayor interés para el diseño del canal Parshall. Sólo resta por determinar la pérdida de carga
hidráulica en el canal, valor que se utilizará posteriormente en el trazo de la línea piezométrica.
Las dimensiones para diferentes magnitudes Parshall y las relaciones altura (H) – caudal (Q), se
indican en el Cuadro 4.2. La identificación de los diferentes Parshall se la hace en base a su
magnitud más representativa, el ancho de la garganta (W).
ESTRUCTURA DEL CANAL
El principio básico se ilustra en la Figura 3. 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.
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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.La relación del nivel del agua aguas abajo (Hb ) 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.
Este medidor básicamente consta de las siguientes partes:
a) Una sección de entrada formada por dos muros convergentes, sobre un piso horizontal, a
nivel, donde está ubicada la escala de medida, a 2/3 del punto final de la sección de
convergencia.
b) Una garganta que es un elemento básico de medida y que puede tener diversas dimensiones,
a la cual se le ha asignado la letra “W”. Esta garganta está formada por dos muros paralelos y
verticales sobre un piso inclinado hacia abajo con pendiente de 2.67:1 que en conjunto se
denomina cuello, es decir, la garganta es la intersección de la entrada con el cuello.
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c) Una sección de salida formada por dos muros divergentes apoyados en un piso inclinado
hacia arriba.
d) Las medidas del medidor Parshall deben ser cuidadosamente respetados para poder utilizar
las mismas tablas dadas por el autor; pues de variar es necesario efectuar ensayos de
calibración para ajustar los coeficientes de medida y corrección.
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"
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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.
Ventajas:
Permite medir con precisión tanto caudales pequeños como grandes, para tal fin se
construyen de diversos materiales.
Soluciona el problema de azolve muy comprometido y notorio en los vertederos, por
mantenerse libre de obstrucciones gracias a su geometría y la velocidad en la garganta.
El caudal no está influenciado por la velocidad de llegada.
Las pérdidas de carga son insignificantes frente a otras estructuras.
Su uso está recomendado tanto para el aforo de canales de riego, canales de drenaje
así como de ríos pequeños.
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La velocidad de aproximación no afecta las medidas de caudal cuando el aforador es
construido de acuerdo a las dimensiones dadas y son usadas cuando el ingreso de flujo
es uniformemente distribuido y libre de turbulencia.
Desventajas:
Son generalmente más caros en su construcción que los vertederos.
No pueden ser usados en lugares cercanos a las derivaciones.
El flujo de entrada debe ser uniforme y la superficie del agua relativamente suave.
Sus mediciones son satisfactorias solo si la construcción es cuidadosa y exacta.
Si no se construye con las dimensiones exactas la tabla de magnitudes no es confiable.
Los pequeños aforadores requieren una pequeña pérdida de carga para la medición de
flujo modular; aunque las calibraciones de flujo sumergido son confiables no es
recomendable diseñar aforadores para flujo no modular porque el manejo de las dos
cargas consume tiempo y da como resultado mediciones de baja exactitud.
Este aforador tiene el grave inconveniente de no poder adaptarse a nuestras
condiciones topográficas accidentadas, como lo que es más insalvable aún, el hecho de
tener que afrontar la gran dificultad de su construcción con los siguientes problemas de
calibración y de poca adaptación a la forma de canales de riego; razón por la cual su
empleo se hace cada vez más restringido.
Más caros debido a la fabricación requerida
La fabricación e instalación es crítica para que funcionen como se debe.
MEDICION EN EL CAMPO
Las lecturas de carga en el vertedero, en el Parshall o en el canal, deben realizarse
preferentemente utilizando un pozo de tranquilización conforme se muestra en la figura 11.3
Para una buena precisión es fundamental que la nivelación del cero de la escala fija en el pozo
se realice de forma tal que coincida exactamente con la altura de la superficie del agua que
caracteriza una carga nula (H=0).
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,
parshall o vertedero), exista una tubería bajo presión en la cual se pueda instalar el pitot. En Página
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caso que no exista esta tubería, también se pueden medir caudales utilizando molinetes,
procesos químicos, radioactivos, etc. Los diez caudales deben estar distribuidos uniformemente.
La variación de caudales se consigue operando alguna válvula existente en el circuito
CLASIFICACION
Los aforadores se clasifican en forma general según el ancho de la gar-ganta como sigue:
Tamaño Ancho de la garganta CapacidadMuy pequeño 1, 2, y 3 pulgadas .9 a 32 lps
Pequeño 6 pulgadas a 8 pies 1.5 lps a 3.95 m3/segGrande 10 a 50 pies .16 a 93 m/seg
TABLA 1: CLASIFICACIÓN
Los tamaños pequeños pueden ser portátiles y fabricados de hierro, lámina galvanizada, fibra de
vidrio, o madera para instalaciones permanentes y para los tamaños grandes, concreto es el
material más común.
TIPOS DE MEDIDORES
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1. 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
2. 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.
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FIGURA2. CANALETA PARSHALL AHOGADA
ELABORACION DEL CANAL 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.
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CONSTRUCCIÓN DE UN CANAL DE AFORO PARSHALL EN EL CAMPO EMPLEANDO UN ARMAZÓN METÁLICO REUTILIZABLE
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, de paredes convergentes, y la salida, de paredes divergentes, 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, aun cuando
el aforador trabaje con inmersión casi completa.
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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.
Con la construcción de estos aforadores se logrará una mejor distribución del agua, y se
podrá distinguir las aguas provenientes de los diferentes sistemas de riego.
Se podrán controlar los caudales suministrados a cada sistema de riego, en especial
cuando existen robos de agua en los tramos intermedios a los puntos definidos en la
zona de estudio.
RECOMENDACIONES
Las siguientes recomendaciones están dirigidas a la construcción del Aforador Parshall:
o La construcción de los aforadores deberá obedecer estrictamente las
dimensiones de los diseños presentados.
o En la construcción de estas estructuras se recomienda realizar una nueva
calibración para que las regletas de medición funcionen correctamente.
o Las regletas de medición deberán ser construidas con plancha metálica de
acero esmaltado o pletina de aluminio.
En cuanto al mantenimiento de las obras de aforo:
o Se deberá realizar una limpieza de los aforadores cada inicio de periodo de
lluvias, sin dañar las paredes ni el lecho de las estructuras de aforo.
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o De la misma forma deberá hacerse la limpieza de las regletas de medición
cuando sea necesario, con herramientas adecuadas, evitando dañar las
graduaciones de las mismas.
En cuanto a la forma de operar las obras de medición:
o Las lecturas de las regletas se darán en forma directa del caudal de agua en
(m3/s).
o Se podrán leer los caudales en la regleta de medición de todos los puntos de
aforo, con una precisión de +/- 0.007 m.
o Se recomienda verificar constantemente el buen funcionamiento de estas, y si
existieran datos erróneos, luego de una comparación con datos anteriores, se
necesitará una nueva calibración.
BIBLIOGRAFIA
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ANEXOS
CANAL DE AFORO PARSHALL CON UN CAUDAL LIBRE Y UN REGISTRADOR DE NIVEL
CANAL DE AFORO PARSHALL CON SALIDA EN PARTE SUMERGIDA Y DOS REGISTRADORES
DE NIVELPágina
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PÉRDIDA DE CARGA A TRAVÉS DE LOS AFORADORES PARSHALL
SECCIÓN DE UN AFORADOR PARSHALL Y LA DETERMINACIÓN DE LA ELEVACIÓN DE LA
CRESTA
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