MÉTODO DEL MOLINETE HIDROMÉTRICO
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MTODO DEL MOLINETE HIDROMTRICO
Molinetes.- Los molinetes son aparatos constituidos de paletas o conchas mviles, las cuales,
impulsadas por el lquido, dan un nmero de revoluciones proporcional a la velocidad de la
corriente.Existen dos tipos de molinetes, el de cazoletas y el de hlice, los cuales pueden ser montados
sobre una varilla para el aforo de corrientes superficiales o suspendidos desde un cable durante
el aforo de ros, diques profundos, etc.
a) De eje vertical o cazoletas: Tipo Price, de origen norte-americano.
FIGURA Molinete de eje vertical o de cazoletas.
b) De eje horizontal o de hlice Ms comunes en Europa
FIGURA Molinete de eje horizontal o de hlice.
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TABLA Ecuaciones de calibracin para algunos modelos de molinetes.
(Adaptado de: G. Briones Snchez, I. Garca Casillas)
El medidor Price es el molinete adoptado oficialmente por la Divisin de Recursos Hidrulicos del
Departamento de Geologa de Estados Unidos, para el aforo de corrientes. El molinete Gurley esmuy usado en los estudios hidromtricos realizados en Mxico.
Aplicacin.- Este mtodo consiste bsicamente en medir en un rea transversal de la corriente,
previamente determinada, las velocidades de flujo con las cuales se puede obtener luego el
caudal. El lugar elegido para hacer el aforo o medicin debe cumplir los siguientes requisitos:
La seccin transversal debe estar bien definida y que en lo posible no se presente agradacin odegradacin del lecho.
Debe tener fcil acceso. Debe estar en un sitio recto, para evitar las sobre elevaciones y cambios en la profundidad
producidos por curvas.
El sitio debe estar libre de efectos de controles aguas abajo, que puedan producir remansos queafecten luego los valores obtenidos con la curva de calibracin.
En el sitio que se decidi hacer el aforo, se hace un levantamiento topogrfico completo de la
seccin transversal, el cual dependiendo de su ancho y profundidad, puede hacerse con una
cinta mtrica o con un equipo de topografa, Figura.
La seccin escogida se divide en tramos iguales tal como muestra la Figura. En cada vertical, de
las varias en que se divide la seccin, se miden velocidades con el molinete a 0.2, 0.6 y 0.8 de
la profundidad total. Cada vertical tiene su respectiva rea de influencia (sombreada en la
grfica), la cual se determina de la siguiente manera:
Una vez conocido el tirante inicial yi, y el final yi+1 del rea de influenciaAi, se determina el
tirante promedio:
Luego calculamos el rea de influenciaAi mediante la siguiente formula:
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Dnde:
b = ancho del rea de influencia
FIGURA Seccin transversal en el punto de aforo.
Las verticales deben tener las siguientes caractersticas:
El ancho entre ellas (b), no debe ser mayor que 1/15 a 1/20 del ancho total de la seccin. El caudal Qi que pasa por cada rea de influencia Ai, no debe ser mayor que el 10% del caudal
total. La diferencia de velocidades entre verticales no debe sobrepasar un 20%.
La velocidad media en cada vertical se determina como:
Y el caudal Qi correspondiente a la respectiva rea de influencia,Ai, es:
Y el caudal total, QT, ser entonces:
Cuando las profundidades de la seccin son pequeas, menores de 0.6 m, solo se mide la
velocidad a 0.6 de la profundidad, velocidad que se considera representativa de la velocidad
media de la vertical
COEFICIENTES DE DISTRIBUCIN DE VELOCIDAD
COEFICIENTE DE CORIOLIS
Como resultado de la distribucin no uniforme de velocidades en una seccin de canal, la altura
de velocidad de un flujo en canales abiertos es por lo general mayor que el valor calculado de
acuerdo con la expresin V2 / 2g donde V es la velocidad media. Cuando se utiliza el principio de
energa en clculos, la altura de la velocidad real puede expresarse como (V2 / 2g).
El coeficiente de Coriolis que aparece en la expresin de la energa cintica, representa la
relacin que existe, para una seccin dada, entre la energa real y la que se obtendra
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considerando una distribucin uniforme de velocidades. Su valor se calcula con la siguiente
ecuacin:
Dnde:
Vh = Componente vertical de la velocidad a una profundidad h
dA = Diferencial de rea correspondiente a la velocidad Vh
V = Velocidad media
A = rea total
Los ensayos experimentales muestran que vara entre 1.03 y 1.36 para los canales prismticos
(canales con seccin transversal y pendiente del fondo constante).
El uso del coeficiente de Coriolis, depende de la exactitud con que se estn haciendo los clculos,
en muchos casos se justifica considerar: = 1, siendo un valor lmite utilizado generalmente en
secciones transversales de alineacin casi recta y tamao regular; en este caso la distribucin de
la velocidad ser estrictamente uniforme.
COEFICIENTE DE BOUSSINESQ
La distribucin no uniforme de velocidades tambin afecta el clculo del momentum en flujo de
canales abiertos. A partir del principio de mecnica, el momentum de un fluido que pasa a travs
de la seccin de canal por unidad de tiempo se expresa por Q V, donde es conocido
como coeficiente de momentum o coeficiente de Boussinesq, en honor a quien lo propuso por
primera vez; es la densidad del agua; Q es el caudal; V es la velocidad media. Se ha
encontrado que el valor de para canales prismticos aproximadamente rectos vara desde 1.01hasta 1.12.
En muchos casos se justifica considerar: = 1, siendo un valor lmite utilizado generalmente en
secciones transversales de alineacin casi recta y tamao regular; en este caso la distribucin de
la velocidad ser estrictamente uniforme.
El valor de se determina mediante la siguiente ecuacin:
Dnde:
Vh =Componente vertical de la velocidad a una profundidad h
dA = Diferencial de rea correspondiente a la velocidad Vh
V = Velocidad media
A = rea total
= densidad del fluido
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