Medidor Parshall Informe

MEDIDOR PARSHALL INTRODUCCION El medidor Marshall al igual que los vertederosson dispositivos ampliamente utilizadosen la medicion de gasto en canales abiertos. Cada uno de ollos proboca que cambie la corrientelo cual asu vezcambia el nivel de circulacionde la superficie libre del liquido OBJETIVOS Los objetivos de la presente practica son los siguientes: Observar el funcionamiento hidraulico y obtener la curva de calibración y la relacion empirica entre el gasto y la cargapara una estructura aforadora parshall FUNDAMENTO TEORICO Medidor Par shall Llamado así por el nombre del ingeniero de regadío estadounidense que lo concibió, se describe técnicamente como un canal venturi o de onda estacionaria o de un aforador de profundidad crítica. Sus principales ventajas 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. El principio básico se ilustra en la Figura . 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. 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 en la sección de convergencia . 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, La dimensión de los aforadores con un ancho de garganta de uno a ocho pies se indica . Los manuales citados en la sección Otras obras de consulta dan dimensiones y Cuadros de aforo para aforadores menores o mayores y factores de corrección para una sumersión superior al 70%. 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 . 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.

Reemplaza al vertedero si el agua contiene partículas en suspensión, se depositan y causan un cambio gradual en el coeficiente de descarga. Es una de las canaletas Venturi, donde tiene la profundidad crítica en la sección contraída y un resalto hidráulico en la sección de salida. Sus principales ventajas son que sólo existe una pequeña pérdida de carga a través del aforador, no necesita condiciones especiales de acceso o una poza de amortiguación. Debido a la contracción en la garganta, la velocidad del agua que fluye a través de la canaleta es mayor que la del flujo en el canal. Por esta razón cualquier partícula de arena o limo puede ser arrastrada dejando la canaleta libre de depósitos. En consecuencia, es adecuado para la medición del caudal en los canales de riego o en las corrientes naturales con una pendiente suave. Sin embargo, cuando existe una carga pesada de materiales de erosión en la corriente, la canaleta se volverá inútil al igual que el vertedero, para tales circunstancias se utiliza una canaleta Parshall conocida cono canaleta San Dimas. Las relaciones de profundidad-caudal para canaletas Parshall de diferentes tamaños: Ancho de la garganta 3” 6” 9”

Ecuación Q = 0.992Ha1.547 Q = 2.06Ha1.58 Q = 3.07Ha1.53 1.522W 00.026

12”a 8’

Q  4WH a

10’a50’

Q = (3.6875W + 2.5)Ha1.6

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 dimensiones 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 /2 A, 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, mas el detalle de sus dimensiones.

Figura N° 4.8 Esquema de un aforador Par shall 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).

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.

c) Una sección de salida formado por dos muros divergentes apoyados en un piso inclinado hacia arriba. 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. Los aforadores Parshall se construyen de muy diversos tamaños y se clasifican según sea la anchuraen la sección de garganta. El Parshall más pequeño tiene una anchura de garganta de 1 pulgada (25,4mm) y el más grande de 50 pies (15.250 mm.). La ecuación de descarga es de la forma:

PROCEDIMIENTO DE LA PRACTICA Los pasos que se recomienda para la calibración son los siguientes: 

Medir las dimensiones del medidor parshally tomar nota del material del que esta construido

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Marcar la elevación de la cresta sobre la escala de los piezometros. Para ello se procede a hacer funcionar las bombas que alimentan el medidor y se espera que el agua quede ala altura de la cresta del parshall, entonces se toma la elevación de la cresta en cada uno de los piezometros

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Por medio la valvula de regulación colocada en la entrada se establece el maximo gasto(carga maxima)en el Marshall

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Se toma las lecturas en los piezometros de las elevaciones de la superficie libre del agua, aguas arriba (Ha) y (Hb)aguas debajo de la cresta

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Se mide con la ayuda del cronometro el tiempo que demora en llenarse un volumen de agua conocido en el tanque de aforo

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Se pasa a otra carga, disminuyendo esta con la valvula de regulación. Se espera asta que se estabilise el flujo, y se toma las mismas lecturas indicadas anteriormente .

DATOS OBTENIDO Area del tanque de aforo Ancho del canal Longitud de la pared lateral de la seccion convergente Ancho del extremo agua abajo del canal Distancia del extremo de la cresta el punto de medicion Longitud axial de la seccion convergente Ancho del extremo aguas arriba del canal Profundidad del canal Longitud de la garganta Longitud de la seccion divergente Elevaciuon entre el extremo mas bajo de la garganta Profundidad de la cresta por debajo de la garganta Dist. Pto. De medicion desde pto. Mas bajo de la garganta Distancia verticaldel punto mas bajo de la garganta OBSERV. N0 1 2 3 4 5 CALCULOS 1. Gasto de circulacion

AFORO h(cm) t(seg) 3,00 35,48 3,00 14,82 6,00 16,03 6,00 11,67 3,00 8,17

a: b: A: C: (2/3)A: B: D: E: F: G: K: N: X: Y:

0,600 2,000 45,30 10,00 30,20 34,50 25,50 25,00 7,000 19,20 2,000 2,000 0,800 1,300

CARGAS Ha (cm) Hb(cm) 5,5 3,9 9,1 7,3 13,1 10,9 16,1 13,7 19,1 16,7

m cm. cm. cm. cm. cm. cm. cm. cm. cm. cm. cm. cm. cm.

2. Grado de sumersion (S)

3. Tipo de descarga Según esta tabla observamos que estamos en la primera fila porque nuestro tamaño de parshall es 0,02 m Tamaño del parshall

Descarga libre

Descarga con sumersion

Tambien observamos que para los diferrentes caudales lel grado de sumercion esta entre los rangos de 0,60 y 0,95 por lo que decimos que en todos los caudales es una descarga con sumersion 4. Ecuacion de calibracion  Descarga libre Los valores de (K) y (n)estan en funcion del ancho de la garganta (b) de esta tabla podemos ver que estamos en la primeta fila porque nuestro ancho de gasganta es aproximadamente 1 pulgada Entonces los valores de K y n son los siguientes



Descarga con sumercion

La ecuacion de la curva de calibracion para descarga libre es la siguiente

TABLA DE RESULTADOS SEUMERCION S DESCARGA 0,709 LIBRE 0,802 LIBRE 0,832 LIBRE 0,851 LIBRE 0,87 LIBRE

GASTO (L/seg) 0,507 1,21 2,24 3,085 4,41

ANALISIS DE RESULTADOS con la obtención de nuestra curva de calibración es fácil determinar cuanto de tirante se necesita para un determinado caudal o viceversa para un determinado tirante cuanto caudal se necesita también podemos observar que el caudal no es influenciado por la velocidad de llegada CONCLUSIONES 

Permite medir con precisión tanto caudales pequeños como grandes, para tal fin se construyen de diversos materiales.

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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.

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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

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Las pérdidas de carga son insignificantes frente a otras estructuras

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Su principal desventaja es que la construcción del aforador debe hacerse de acuerdo a medidas estándar especificadas en la ISO 9826, lo cuál dificulta y encarece su construcción, además no puede combinarse con estructuras de derivación o control.

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El flujo de entrada debe ser uniforme y la superficie del agua relativamente suave

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Su uso está recomendado tanto para el aforo de canales de riego, canales de drenaje así como de ríos pequeños.

BIBLIOGRAFIA 

Libros Manual de laboratorio de hidráulica de la U.A.J.M.S

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Paginas de internet http://www.ingenieria.uady.mx/jgarcia/notas/flujo%20rapidamente %20variado.pdf http://www.fondouni.com/Archivos/Fluidos/9%20MF%20FGV_2005_2_pdf.pdf http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/sedes/palmira/5000117/contenido/cap5/le c6.htm