Medición de flujo en canales abiertos.
Figura F63. Estructuras de los canales abiertos
Los pasos estrechos en un canal con caudales de descarga crean en principio un “canal venturi”. En este tipo de pasos estrechos, el agua se ve obligada a remansarse en el frente de entrada al canal abierto. El nivel de esta entrada de agua permite determinar el caudal o el volumen de descarga.
Para asegurar el correcto funcionamiento de este tipo de sistema de medición, el canal, el paso estrecho y el nivel aguas abajo, deben cumplir unos principios de diseño determinados. Las dimensiones del canal abierto deben establecerse de modo que en el paso estrecho tenga lugar un cambio de estado de circulación del fluido, por ejemplo. Que se de una transición de circulación “tranquila” a “rápida” y otra vez a tranquila.
Los propios usuarios pueden construir canales abiertos en concordancia con los estándares conocidos, o bien los mismos fabricantes de sistemas de medición lo ofrecen como una unidad de medición más. Para los modelos de canales abiertos ya establecidos, como los de tipo Parshall, los fabricantes disponen de ecuaciones de descarga especiales deducidas empíricamente a partir de los ya construido. La forma general de estas ecuaciones viene dada por la expresión F88.
(F88)
Donde:
Qv: Caudal volumétrico.
K: Coeficiente (dependiente de la geometría del canal abierto, de la velocidad de incidencia y del factor de descarga dependiente del rozamiento).
b: Anchura del paso estrecho.
h: Nivel del agua (altura hidrostática) antes del paso estrecho (el valor del exponente n suele estar entre 1,5 y 1,8)
El coeficiente K está documentado en las correspondientes publicaciones ISO para una gran cantidad de tamaños y geometrías. Los canales Parshall están muy difundidos en Norte América, por esta razón se estudian con más detenimiento.
Los canales abiertos son pasos estrechos de control de caudal en un conducto, cuyas secciones pueden presentar distintas formas (figura F63). Estos pasos estrechos son simétricos con respecto al eje del canal. Hay canales abiertos con y sin alzamiento del lecho. Se recomienda una verificación del diseño en caudales elevados para evitar que se acumulen sedimentos en el paso estrecho