informe medidor parshall

7/30/2019 Informe Medidor Parshall

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INFORME MEDIDOR PARSHALL

1. OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL Realizar un estudio de las caractersticas y aplicaciones de la canaleta

Parshall como estructura de aforo.

OBJETIVOS ESPECFICOS Determinar el caudal que pasa por la canaleta. Comparar el caudal obtenido con el aforo volumtrico y el canal Parshall. Determinar el grado de sumersin del aforrador Parshall.

2. FUNDAMENTACIN TERICA

PRINCIPIO DE OPERACIN DEL AFORADOR PARSHALL

El aforador Parshall es una estructura hidrulica que permite medirla cantidadde agua que pasa por una seccin de un canal. Consta de cuatro partesprincipales:

Transici6n de entrada.

Seccin convergente

Garganta.

Seccin divergente.En la transicin de entrada, el piso se eleva sobre el fondo original del canal,con una pendiente suave y las paredes se van cerrando. Va sea en lnea rectao circular. En la seccin convergente, el fondo es horizontal y el ancho vadisminuyendo.

En la garganta el pico vuelve a bajar para terminar con otra pendienteascendente en la Seccin divergenteEn cualquier parte del aforador, desde el inicio de la transicin de entradahasta la salida, el aforador tiene una seccin rectangular.

Junto a la estructura del aforador se tienen dos pozos laterales o tanques con lamisma profundidad, o mayor, que la parte mas baja del aforador. El agua queescurre por el aforador pasa a estos tanques por medio de unas perforacionescolocadas en la pared de la seccin convergente y en la garganta, ver ( Figura1.)

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Fundamentalmente. Elaforador es una reduccin de la seccin que obliga al

agua a elevarse o a Remansarse", y volver a caer hasta la elevacin que setenia sin la presencia del aforador. En este proceso se presenta unaaceleracin del flujo que permite establecer una relacin matemtica entre laelevacin del agua y el gasto.

Por medio de muchos experimentos en los que se colocaron diferentestamaos de aforadores y se midi el gasto y la profundidad, (a la que tambinpuede Ilamrsele elevacin. nivel, tirante o carga), se observo que todos losaforadores tienen un comportamiento similar en la relacin tirante contra

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gasto, para condiciones de descarga libre, es decir, todos se puedenrepresentar matemticamente con la siguiente ecuacin.

Donde Q esel gasto, para condiciones de descarga libre; Haes la profundidaddel agua en una ubicacin determinada del aforador (ver figura 3); C y n son

valores diferentes para cada tamao de aforador. En funcin del tamao delaforador las unidades de la ecuacin (1) pueden ser en l/s o m3/s cbicos parael gasto y en milmetros o metros para la profundidad HA.

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Desarrollo Terico

Se considera un canal abierto a un conducto con una superficie libre,que siempre est a presin atmosfrica. El flujo en canales abiertostiene lugar en ros, arroyos, acequias, desages, etc.Para los casos en los que el canal abierto sea horizontal o tenga unapequea pendiente, se puede aplicar la ecuacin de la conservacin deenerga de Bernouilli entre dos puntos de una misma lnea de corriente(Figura 4):

(2)

Donde z es la altura del fondo del canal, y la profundidad del fluido en elcanal, v la velocidad del fluido, g la gravedad y h12 las prdidas porfriccin entre los puntos 1 y 2.

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Figura 4.Partiendo de la ecuacin 1, usando la ecuacin de continuidad (2), ydefiniendo q=Q/b (donde b es el ancho del canal):

(2)

(3)

(4)

Partiendo de la ecuacin 4, se define la energa especfica como:

(5)

La ecuacin permite calcular, para un caudal fijo q, la profundidad delfluido en el canal (y) a partir del dato de la energa especfica yviceversa. La representacin grfica de la ecuacin 5 se muestra en laFigura 1.4.

Figura 5.

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El diagrama anterior muestra que para una cierta energa especfica porencima de un mnimo (por ejemplo H3=H4 en la Figura 5) existen dosprofundidades alternativas. Podemos tambin comprobar en el diagramaque para cada q existe una profundidad y, que hace que la energaespecfica del canal sea mnima. Dicha profundidad, denominada

profundidad crtica (yc), se puede calcular igualando a cero la derivadade la ecuacin 1.5. De esta manera se obtiene la expresin:

(6)

Asociada a esta profundidad crtica aparecen tambin las definiciones deenerga mnima (Hmin) y velocidad crtica (vc):

(7)

(8)

ESTIMACIN DEL GASTO PARA DESCARGA AHOGADA

El ejemplo anterior funciona cuando el aforador trabaja con descarga libre. Estoquiere decir que la profundidad del agua Ha es mayor, en cierto valor. Que laprofundidad H, [ver figura 6) Para determinar este cierto valor es necesariodefinir la sumergencia, que no es mas que el cociente del valor de H, entreHa, tal como se indica en la ecuacin (9) donde S es la sumergencia.

(9)

Figura 6.La sumergencia permitida, para cada tipo de aforador, sepresenta en la tabla3. Cuando se tiene una sumergencia mayor se dice que el vertedor trabajaahogado o seque presenta descarga sumergida, en estecaso, ser necesariocorregir el gasto calculado con la ecuacin (1)

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3. MATERIAL UTILIZADO

Canal Parshall

Flexmetro.

Cronometro.

Figura 7. (Esquema y partes del Canal Parshall)

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4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

El objetivo de la prctica es la observacin de la curva de calibracin de unmedidor Parshall.

En el laboratorio se encuentra disponible un equipo que ha sido construido con

unas medidas especiales, las cuales estn acordes con los gastos que puedenser obtenidos a partir de las bombas instaladas.

Para la realizacin de la prctica se requiere un tanque de aforo y uncronmetro para la medicin de los gastos, as como de de dos piezmetrosque se encuentran conectados a los puntos de medicin del aforadorestudiado.

Los pasos que se recomienda seguir para la calibracin, son los siguientes:

1. Medir las dimensiones del medidor Parshall y tomar nota del material deque est construido.

2. Marcar la elevacin de la cresta sobre la escala de los piezmetros. Para

ello se produce a hacer funcionar las bombas que alimentan al medidory se asegura que el agua quede a la altura de la cresta del Parshall,entonces se toma la elevacin de la cresta en cada uno de lospiezmetros.

3. por medio de la vlvula de regulacin colocada a la entrada se estableceel mximo gasto (mxima carga) en el Parshall.

4. Se toma las lecturas en los piezmetros de las elevaciones de lasuperficie libre del agua, aguas arriba (Ha) y aguas debajo de la cresta(Hb).

5. Se miden con la ayuda del cronometro el tiempo que demora en llenarseun volumen de agua conocido en el tanque de aforo.

6. se pasa a otra carga, disminuyendo esto con la vlvula de regulacin. Se

espera a que se estabilice el flujo, y se toman las mismas lecturasindicadas anteriormente. Esto se hace para una 5 cargas diferentes(trabajando libre y la misma cantidad trabajando ahogado) espaciadasconvenientemente entre las mximas y la minima carga del Parshall.

El procedimiento de los datos consiste en lo siguiente:

1. Calcular el gasto (Q), en l/s, correspondiente a cada una de lasobservaciones. Para ello se divide el volumen entre el tiempo.

2. Determinar el grado de sumersin (S). Se utilizar la ecuacin (9).3. Definir si la descarga es libre o ahogado (tabla 4).4. Agrupar las mediciones trabajando libre y ahogado.

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5. DATOS Y OBSERVACIONES

DATOS OBTENIDOSrea del tanque de aforo a

5967,850

cm2

Ancho de la garganta b 2,0000 cmLongitud de la pared lateral de la seccinconvergente A 35,500 cmAncho del extremo aguas abajo del canal C 9,7000 cmDistancia del extremo de la cresta alpunto de medicin

(2/3)A 23,670 cm

Longitud axial de la seccin convergente B 35,000 cmAncho del extremo aguas arriba delcanal D 15,500 cmProfundidad del canal E 14,500 cmLongitud de la garganta F 6,7000 cmLongitud de la seccin divergente G 19,000 cmElevacin entre el extremo ms bajo delcanal y la cresta K 1,6000 cmProfundidad de la cresta debajo de lagarganta N 1,6000 cm

Observaciones del aforo

N deObservacin

Tiempo

h(cm)

1 15,52 5

2 15,09 5

3 15,38 5

4 15,50 5

5 15,44 5

6 14,68 5

6. CLCULOS

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7. RESULTADOS

8. ANLISIS DE RESULTADOS

9. CONCLUSIONES

10. BIBLIOGRAFA

- Manual de prcticas del laboratorio de Hidrulica. Dr. Ernesto Garca. R.

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