Informe de campo 2

aforador sin cuello

1. Informe Nº 028E-1/12






Servicio:


Aforadores Sin Cuello
(Parshall de Fondo Plano)

Nombre:
MAQUERA CORDOVA
EVERLIN LORENSO

2. INDICE





1. Objetivo .............................................................................................................................4

2. Metodología ....................................................................................................................4

3. Aforador Sin Cuello .........................................................................................................5


4.1.Desarrollo del Aforador Sin Cuello ..............................................................................6

4.2.Descripción General del Aforador Sin Cuello ..........................................................7

4.3.Principio de medición de caudal ...............................................................................7

4.4.Ecuaciones de Diseño ...................................................................................................8

4.5.1.Flujo libre ........................................................................................................................8

4.5.2.Flujo sumergido.............................................................................................................9

4.6.Instalación y Mantenimiento ......................................................................................11

4.6.1.Selección del sitio de instalación ...........................................................................11

4.6.2.Mantenimiento ...........................................................................................................12


5. Anexos .............................................................................................................................14

5.1 Anexo N° 1: Esquema de la planta y perfil del Aforador Sin Cuello. ................14

5.2 Anexo N° 2: Tabla de relación de longitud de Aforador Sin Cuello. ................14

3. 1.
Objetivo

Realizar la descripción, desarrollo, operación, determinación de caudal, instalación,
mantenimiento y aspectos relevantes de los Aforadores Sin Cuello, mediante síntesis
de la nutrida documentación técnica disponible en la actualidad .
Por el ensayo se realize en la Cuenca del Río Moquegua osmore y ha elaborado un
informe de Aforadores Sin Cuello (Parshall de Fondo Plano).

2. Metodología


La metodología aplicada para el desarrollo del presente informe, se basa en la
experiencia en la medición de flujo líquido en canales abiertos.
3. Desarrollo del Aforador Sin Cuello

El Aforador Parshall, es uno de los más conocidos para medir el flujo del agua en
canales abiertos y fue creado en los laboratorios de la Universidad del Estado de
Colorado en los EEUU. Este aforador consta de tres secciones, la sección de
entrada de paredes verticales convergentes y de fondo horizontal; la sección
de garganta de paredes verticales paralelas y con fondo inclinado hacia abajo; y
finalmente, la sección de salida de paredes verticales divergentes con fondo
ligeramente inclinado hacia arriba. Posteriormente con el objeto de investigar las
características hidráulicas de una modificación del aforador Parshall, se
realizaron estudios en los laboratorios de Utah State University, utilizando
aforadores de fondo plano horizontal.
Estos estudios revelaron que los aforadores de fondos plano horizontal pueden
operar satisfactoriamente ya sea bajo condiciones de flujo libre o sumergido.
Posterior a los estudios y resultados de experiencias, se dio paso al diseño del
Aforador Sin Cuello, llamado así por sus autores, debido a la ausencia de la sección
del cuello.

4. 4.3. Descripción General del Aforador Sin Cuello



El Aforador Sin Cuello, es un instrumento para medir caudal basado en la
creación de flujo crítico mediante el estrechamiento de la sección
transversal. El lecho del aforador es horizontal, lo que facilita su instalación. Está
conformado por una sección de entrada convergente (3:1) y longitud L1 de paredes
verticales. El cuello es una sección divergente (6:1) de paredes verticales y longitud
L2. El fondo del aforador es horizontal.
Los Aforadores Sin Cuello, se identifican por el ancho del cuello W y su longitud
L. El ancho de la sección de entrada y salida son de igual dimensión. Para calcular el
caudal, es necesario medir las alturas del nivel de agua tanto aguas arriba como
aguas abajo del cuello y con respecto al fondo del canal, para lo cual, se requiere
instalar los piezómetros a las longitudes La (Medición del nivel de agua ha)y Lb (Medición
del nivel de agua hb).
En el Anexo N° 1, puede apreciarse un esquema de la planta y perfil del

Aforador Sin Cuello, con sus respectivas dimensiones.

5. 4.4. Principio de medición de Caudal



Como se ha indicado la medición de caudal se basa en la producción de flujo crítico.
Si el grado de sumergencia (hb/ha) es mayor que el valor límite para el tipo de
aforador, se dice que trabaja en flujo sumergido
1
, para lo cual se requiere de las
lecturas de altura aguas arriba y abajo (ha y hb, respectivamente) para determinar
el caudal. En caso contrario, es decir, si el grado de sumergencia es menor que el valor
límite para el tipo de aforador, se dice que trabaja en flujo libre y bastará sólo con la
lectura de la altura aguas arriba ha.
DATOS
W=0.40 m
L=0.90 m
ha= 0.16 m
hb=0.105 m

6. 4.5. Ecuaciones de Diseño

4.5.1. Flujo Libre

Los Aforadores Sin Cuello, permiten medir el caudal pasante en función de la altura
de escurrimiento en sólo un punto, aguas arriba (ha). La función del caudal con
respecto a la altura, bajo flujo crítico (flujo libre) es:

Q (m
3
/s) = C (ha)
n

C = K * W
1,02


Dónde:

K y n se pueden obtener de las tablas estándar de estos aforadores (Ver tabla de
relación de longitud, mientras W es el ancho del cuello (angostura).




�=
10.5
16
∗100=65.625 �>��
65.25>65.3 entonces el flujo es sumergido

7. 4.5.2. Flujo sumergido



Al utilizar estos aforadores sin flujo crítico, es decir en flujo sumergido, la fiabilidad
de ellos es directamente dependiente de la precisión de su construcción e
instalación.
El caudal ya no es función de la altura de escurrimiento de un sólo punto aguas arriba
(ha), ya que al no haber crisis, los eventos aguas abajo no son independientes del nivel
aguas arriba. El caudal pasante es ahora funcióndel nivel aguas arriba ha y del nivel
aguas abajo hb en una proporción no lineal:
Ks y ns se pueden obtener de las tablas estándar de estos aforadores (Ver tabla de
relación de longitud, mientras W es el ancho del cuello (angostura), hb se mide a
0.555 del largo total, aguas abajo desde el cuello.
Las experiencias con los aforadores Sin Cuello, recomiendan evitar su uso en flujo
sumergido, debido a que no es posible su calibración mediante aforo con molinete.


Q(m³/s) = (Cs (ha – hb)ⁿ) / ( (Log (1/S))ⁿs



Dónde:



Cs = Ks * W
1,025
??????� =2.15∗0.4^1.025
??????�=0.8405
N=1.843

S = hb / ha
S=65.625



Q(m³/s) = (Cs (ha – hb)ⁿ) / ( (Log (1/S))ⁿs


??????=
0.8405∗(0.16−0.105)
1.843
(??????????????????????????????0.65625)
1.483

??????=49.7 ??????/??????

8. CONCLUSIONES


 Es aconsejable que el aforador se instale en un tramo uniforme del rio para
que las líneas de corriente ingresen uniformemente a la sección
convergente del aforador. Para seleccionar el tipo de aforador es necesario
conocer los caudales normales máximos y mínimos que pasarán por el
aforador. También los respectivos tirantes así como el ancho, talud y el borde
libre del canal. Debe destacarse que la introducción del aparato en el canal,
perturbará el flujo, especialmente aguas arriba.


 Por la facilidad en la determinación del caudal, se prefiere que el aforador
funcione en flujo libre y una vez instalado, debe verificarse su correcto
 En campo debemos tener ya un diagrama para nustros calculos de caudales
inmediatos como el siguiente

9. funcionamiento. Es necesario calibrar el aforador para encontrar los valores
correspondientes que permitirán determinar el caudal en función de ha.


4.6.2. Mantenimiento



Para asegurar una operación satisfactoria es necesario seguir un plan de
mantenimiento periódico. En las paredes del aforador muchas veces se acumulan
musgos, lo mismo que incrustaciones en aforadores metálicos las que se pueden
eliminar por medio de escobilla de alambre.

10. .

12. Figura N° 1: Esquema de la planta del Aforador Sin Cuello

13. Figura N° 2: Esquema de perfil (Corte), del Aforador Sin Cuello

14. Anexo N° 2: Tabla de relación de longitud de Aforador Sin Cuello








Tabla N° 1: Tabla de relación de longitud de Aforador Sin Cuello

15. Informe Nº 028E-1/12