Medidores de Flujo

MEDICIÓN DE LA VELOCIDAD Y EL CAUDAL EN RIOS.
El caudal es el parámetro más importante para determinar las posibilidades de aprovechamiento de un río o arroyo, por tal motivo es importante la determinación de sus variaciones a lo largo del tiempo. Tales fluctuaciones son propias de cada curso, y se verifican espacialmente, a lo largo del cauce y temporalmente, ya que éstas son de carácter diario. En cada río, las variaciones dependen por un lado de las condiciones climáticas precedentes, principalmente precipitación, temperatura y radiación solar y por otra parte del estado de humedad de la cuenca de aporte. Los tipos de caudales requeridos en los ríos, dependen del fin que se busca.
Para la medición del caudal en un río se realizan aforos que consisten en medir la sección del curso y la velocidad en la misma. Ello se hace a través de verticales referidas a las márgenes en las que se mide profundidad y velocidad. Se determinan así áreas parciales y velocidades medias en las áreas parciales con las cuales se determinan caudales parciales, cuya sumatoria arroja el caudal total.




Q= A1 V1 + A2. V2 + A3. V3 + . . . . . .
Para realizar la medición de velocidad se requiere de un instrumento denominado molinete hidrométrico. Las mediciones de velocidad se hacen al mismo tiempo que las de profundidad.
En algunas otras ocasiones, se calcula el caudal en función de la profundidad del flujo, por lo que se hace necesario tener una gran cantidad de puntos para poder establecer una ecuación de la forma Q = f(h), todo esto teniendo en cuenta que se pueden presentar alteraciones en la curva por cambios en la sección, para esto se realizan monitoreos constantes.
Por otro lado, de acuerdo a las propiedades del flujo crítico para el cálculo de canales abiertos, la propiedad del flujo crítico que se utiliza para tal efecto es la relación entre la profundidad y el caudal que es definitiva, independiente de la rugosidad del canal y de otras circunstancias no controlables. Tal relación nivel- caudal definitiva da una base teórica para la medición del caudal en canales abiertos.
MEDICIÓN DE FLUJO EN CANALES.
1. Vertederos de pared delgada.
Rectangular: Se caracterizan porque la forma de la ventana creada para el vertido del flujo es rectangular. Para el calculo de la descarga se utiliza la siguiente ecuación:



Ce = Coeficiente de descarga; g = gravedad (9.81 m/s2); b = Ancho de la cresta (m); h = Altura de carga sobre el vertedor (m).

Triangular: Es uno de las estructuras más precisas para la medición de un amplio rango de caudales, especialmente para caudales pequeños, para el calculo de el caudal aplicamos la siguiente ecuación:



θ= ángulo del vértice triángulo ; Ce= Coef. de descarga; h= altura sobre la cresta.

Trapezoidal: La ecuación general para el caudal en un vertedero de este tipo es:



B= ancho de la base; h= altura sobre la cresta; θ= ángulo de inclinación; μ= coef. de descarga; μtp= coef. de contracción del trapecio.

2. Canaletas.
Parshall: Es una canaleta de fondo variable, en la que se toman mediciones de la profundidad del flujo en la garganta (h1) y a 2/3 de ella aguas arriba (h2), si la relación h1/h2 es menor que 0.6, el flujo es libre y se utiliza h1 en la siguiente fórmula, si es mayor que 0.6 es ahogado y se utiliza h2:



K= coef. que depende del material; b= ancho de la garganta; h= altura del agua.

Venturi: Es una canaleta de fondo plano en la que el caudal se calcula utilizando la fórmula:



C= coef. que depende de las características de la canaleta; B=ancho de la garganta; h= altura del agua.

Palmer: la fórmula utilizada para el cálculo del caudal en esta canaleta es:



g= gravedad; B= ancho de la garganta; h= Prof. Del flujo en la canaleta.

Balloffet: el caudal en este tipo de canaletas es calculado para una relación de contracción de 2/3 es:



Y para una relación de contracción igual a 1/3 es:



La relación de contracción relaciona el ancho de la canaleta con el del canal.
B= ancho del canal; h= prof. Del flujo.

3. Estructuras de control de flujo en canales.

Compuertas deslizantes: Se basan en la relación altura-caudal y la distribución de presiones sobre la compuerta en diferentes posiciones de ésta, lo que afecta distribuciones de velocidades y de presiones, la pérdida de energía en el flujo a través de la abertura de la compuerta. El caudal viene dado por:



C= coef. de descarga; B= ancho del canal; h= altura de la abertura de la compuerta; y= profundidad del flujo aguas arriba; g= gravedad.

Vertederos de pared gruesa.
En los vertederos de pared gruesa, el caudal puede ser calculado aplicando la siguiente ecuación:



C= coef. de descarga; B= ancho del canal; y= prof. sobre la cresta del vertedero; g= gravedad; h= prof. del flujo aguas arriba.