El canal Cutthroat es una clase de canal de medición de flujo desarrollado durante 1966/1967 que se utiliza para medir el flujo de aguas superficiales, flujos de aguas residuales y descargas industriales. Como otros canales , el canal Cutthroat es una estructura hidráulica fija . Usando paredes laterales verticales en todas partes, el canal acelera el flujo a través de una contracción de paredes laterales hasta que el flujo llega a la "garganta" del canal, donde luego se expande el flujo. A diferencia del canal Parshall , el canal Cutthroat carece de una sección de garganta de paredes paralelas y mantiene un piso plano en todo el canal. [1]
El diseño del canal Cutthroat está estandarizado pero no está cubierto por un estándar nacional o internacional (a diferencia del canal Parshall ). Los canales no están patentados y las mesas de descarga no están protegidas por derechos de autor.
Se han desarrollado un total de 16 tamaños estándar de canales Cutthroat, que cubren rangos de flujo desde 0.3536 gpm [0.0223 L / s] a 54,801 gpm [3.458 L / s]. [2]
Ecuación de flujo libre
En condiciones de flujo libre, la profundidad del agua en una ubicación específica aguas arriba de la garganta del canal se puede convertir en una tasa de flujo.
La descarga de flujo libre se puede resumir como [3]
Dónde
- Q es caudal
- "C" es el coeficiente de flujo libre
- K es el coeficiente de longitud de flujo libre para el canal
- H es la cabeza en el punto principal de medición
- n es el exponente de flujo libre
- "W" es el ancho de la garganta
Tanto "K" como "n" varían solo por la longitud del canal.
Cuadro 1 [4]
Largo | Ancho de garganta | Coeficiente (C) | Exponente (n) | Coeficiente de longitud de flujo libre |
---|---|---|---|---|
18 " | 1 " | 0,494 | 2.150 | 6.100 |
18 " | 2 " | 0,974 | 2.150 | 6.100 |
18 " | 4 " | 1.975 | 2.150 | 6.100 |
18 " | 8 " | 4.030 | 2.150 | 6.100 |
36 " | 2 " | 0,719 | 1.840 | 4.500 |
36 " | 4 " | 1.459 | 1.840 | 4.500 |
36 " | 8 " | 2.970 | 1.840 | 4.500 |
36 " | dieciséis" | 6.040 | 1.840 | 4.500 |
54 " | 3 " | 0,960 | 1.720 | 3.980 |
54 " | 6 " | 1.960 | 1.720 | 3.980 |
54 " | 12 " | 3.980 | 1.720 | 3.980 |
54 " | 24 " | 8.010 | 1.720 | 3.980 |
108 " | 12 " | 3,50 | 1.560 | 3.500 |
108 " | 24 " | 7.11 | 1.560 | 3.500 |
108 " | 48 " | 14.49 | 1.560 | 3.500 |
108 " | 12 " | 22,0 | 1.560 | 3.500 |
Sumersión
Las transiciones de inmersión para los canales Cutthroat varían según la longitud del canal:
- 60% para 18 pulgadas de largo
- 65% para 36 pulgadas de largo
- 70% para 54 pulgadas de largo
- 80% para 108 pulgadas de largo
Los valores de transición de inmersión para los canales Cutthroat son generalmente mejores que los de los canales Parshall de tamaño similar, una ventaja en los canales de gradiente plano donde la hidráulica corriente abajo puede aumentar la relación de inmersión en el canal. [5]
A diferencia del canal Parshall, el punto secundario de medición, Hb, en el canal Cutthroat está ubicado lejos de la sección de la garganta, lo que hace que la determinación del nivel sea relativamente fácil. [6]
Desarrollo
El canal Cutthroat fue desarrollado durante los años 1966-67 en el Laboratorio de Investigación del Agua de Utah, Estado de Utah, Logan, Utah por Skogerboe, Hyatt, Anderson y Eggleston. El resultado de estos esfuerzos fue un canal que es simple en forma y construcción y que es muy adecuado para su uso en aplicaciones de pendiente plana (pendiente baja).
Diseño
Los canales de garganta cortada carecen de una sección de garganta de pared paralela (de ahí el nombre) y tienen un fondo plano para permitir la instalación en canales de gradiente plano. Desde arriba, el canal Cutthroat tiene un aspecto de reloj de arena similar al canal Parshall, con el que a veces se confunde.
Las paredes de un canal Cutthroat son verticales, como los canales Parshall y HS / H / HL. Las paredes de la sección de aproximación se contraen uniformemente en una proporción de 3: 1, mientras que las paredes de la sección de descarga se expanden en una proporción de 6: 1. El punto en el que se juntan las paredes de la sección de aproximación y descarga se denomina "garganta" del canal Cutthroat.
El punto principal de medición, Ha, ocurre en un punto aguas arriba de la garganta del canal y se puede determinar mediante la ecuación
Donde L es la longitud del canal.
El punto secundario de medición, Hb, ocurre en un punto aguas abajo de la garganta del canal y se puede determinar mediante la ecuación
Donde L es la longitud del canal.
Ventajas
- La simplicidad de la geometría del canal Cutthroat es tal que se puede fabricar en una amplia variedad de materiales, incluidos hormigón , acero galvanizado, láminas de policarbonato , acero inoxidable, madera (aplicaciones temporales) o fibra de vidrio , según lo requiera la aplicación. [7]
- La geometría del canal Cutthroat es la misma entre diferentes longitudes de canales Cutthroat. El ángulo de contracción en la sección de entrada y el ángulo de expansión en la sección de salida son los mismos para todos los canales Cutthroat.
- Como el coeficiente de flujo libre (K) y el exponente de flujo libre (n) dependen solo de la longitud del canal, se pueden desarrollar canales de corte de tamaño intermedio sin necesidad de verificación de laboratorio.
- El diseño de fondo plano significa que el canal se puede adaptar a los canales existentes sin la necesidad de elevar el canal o ajustar el sistema hidráulico aguas abajo.
- Siempre que el ancho de la garganta sea lo suficientemente grande, con su diseño de fondo plano, el canal Cutthroat pasa sedimentos y escombros con bastante facilidad.
Desventajas
- La dificultad para replicar las características de flujo de la investigación inicial ha llevado a algunos investigadores a recomendar el canal Cutthroat. [8]
- Al igual que con los vertederos , los canales también pueden afectar a la fauna local. Algunas especies o ciertas etapas de la vida de la misma especie pueden estar bloqueadas por canales debido a velocidades de nado relativamente lentas o características de comportamiento.
- En los canales de tierra, pueden producirse derivaciones aguas arriba y socavación aguas abajo.
- Los canales de corte de garganta con anchos de garganta de menos de 3 pulgadas de tamaño no deben usarse en flujos sanitarios sin malla debido a la probabilidad de obstrucciones. [9]
Tamaños estándar
Se han desarrollado cuatro longitudes estándar del canal Cutthroat, con cuatro anchos de garganta para cada longitud.
A continuación se muestran las longitudes de canal estándar con sus respectivos anchos de garganta estándar.
- 18 pulgadas
- 1 pulgada, 2 pulgadas, 4 pulgadas, 8 pulgadas
- 36 pulgadas
- 2 pulgadas, 4 pulgadas, 8 pulgadas, 16 pulgadas
- 54 pulgadas
- 3 pulgadas, 6 pulgadas, 12 pulgadas, 24 pulgadas
- 108 pulgadas
- 12 pulgadas, 24 pulgadas, 48 pulgadas, 72 pulgadas
Para una longitud determinada, se pueden desarrollar canales Cutthroat de anchos de garganta intermedios sin necesidad de pruebas de laboratorio. [10]
Dónde
- Q es caudal
- "C" es el coeficiente de flujo libre
- H es la cabeza en el punto principal de medición
- n es el exponente de flujo libre
- "W" es el ancho de la garganta
- "L" es la longitud del canal
Instalación
Al igual que con el canal Parshall , las aplicaciones iniciales de los canales Cutthroat fueron concebidas para medir los caudales en canales de riego y otras aguas superficiales.
Nuevamente, al igual que el canal Parshall, el canal Cutthroat ha demostrado ser aplicable a una variedad de flujos de canales abiertos que incluyen:
- Canales de riego y acequias
- Surcos
- Aguas superficiales (marismas, arroyos, arroyos y ríos)
- Flujos por tuberías elevados y sobre el nivel del suelo
- Flujos por tuberías por debajo del nivel del suelo (bóvedas / pozos de hormigón incorporados en pozos de medición empaquetados
Referencias
- ^ "Conversión de un canal de desagüe fabricado en un instrumento de medición de descarga" (PDF) . Instituto Internacional de Gestión de Riego . Consultado el 10 de junio de 2013 .
- ^ "Canales de garganta cortante para medición de flujo" . Flujo de canal abierto.
- ^ "Guía de muestreo para el análisis ambiental" (PDF) . Centre d'expertise en analyse Environnementale du Quebec. Archivado desde el original (PDF) el 23 de abril de 2013.
- ^ "Características de flujo de canales de garganta cortada" .
- ^ "Sumergimiento de canal de asesino" .
- ^ "Ubicación de Hb en canaletas asesinas" .
- ^ "Dispositivos de medición de flujo" (PDF) . División de Derechos de Agua de Utah . Consultado el 10 de junio de 2013 .
- ^ "Estructuras de medición de descargas, tercera edición, publicación 20" (PDF) .
- ^ "No se atasque: Flujos sanitarios en canales" .
- ^ "Canalones de garganta de tamaño personalizado" .
enlaces externos
Otras lecturas
- Bos, Marinus (1989). Estructuras de medición de descargas. Tercera edición revisada. Publicación 20 . Oxford, Reino Unido: Instituto Internacional para la Recuperación y Mejoramiento de Tierras. ISBN 978-9070754150.
- Skogerboe, Gaylord (1974). Canales de corte de garganta para la medición de agua (PDF) . Pie. Collins, CO: Oficina de Agricultura, Oficina de Asistencia Técnica.
- Skogerboe, Gaylord (1973). Selección e instalación de canales de corte de garganta para medir el agua de riego y drenaje (PDF) . Pie. Collins, CO: Estación Experimental de la Universidad Estatal de Colorado.[ enlace muerto permanente ]