Un canal Montana , es una modificación popular del canal Parshall estándar . El canal Montana elimina las secciones de garganta y descarga del canal Parshall, lo que resulta en un canal que es más liviano, más corto en longitud y menos costoso de fabricar. Los canales Montana se utilizan para medir aguas superficiales, caudales de riego, descargas industriales y caudales de plantas de tratamiento de aguas residuales.
Como canal de garganta corta, el canal Montana tiene un único punto de medición específico en la sección de contracción en el que se mide el nivel. [1] El canal Montana se describe en el Manual de medición de agua de la Oficina de Recuperación de EE. UU. [2] y en dos normas técnicas MT199127AG [3] y MT199128AG [4] de la Universidad Estatal de Montana .
Como modificación del canal Parshall, el diseño del canal Montana está estandarizado según ASTM D1941, ISO 9826: 1992 y JIS B7553-1993. Los canales no están patentados y las mesas de descarga no están protegidas por derechos de autor.
Se han desarrollado un total de 22 tamaños estándar de canales Montana, que cubren rangos de flujo desde 0,005 cfs [0,1416 L / s] a 3,280 cfs [92,890 L / s]. [5]
Al carecer de la garganta extendida y las secciones de descarga del canal Parshall, los canales Montana no están diseñados para usarse en condiciones sumergidas. Donde sea posible la inmersión, se debe utilizar un canal Parshall de longitud completa. [6] En caso de que ocurra una inmersión, se han realizado investigaciones para corregir el flujo. [7]
En condiciones de laboratorio, se puede esperar que el canal Parshall, en el que se basa el Montana, exhiba precisiones dentro de +/- 2%, aunque las condiciones de campo hacen que las precisiones sean superiores al 5% dudosas.
Características de flujo libre
El Montana Flume es una restricción con descarga de derrame libre que acelera el flujo de un estado subcrítico ( Fr ~ 0.5) a uno supercrítico ( Fr > 1).
La descarga de flujo libre se puede resumir como
Dónde
- Q es caudal
- C es el coeficiente de flujo libre para el canal
- H a es la cabeza en el punto principal de medición
- n varía según el tamaño del canal (consulte la Tabla 1 a continuación)
Tabla de descarga de canal Montana para condiciones de flujo libre: [8]
Ancho de garganta | Coeficiente (C) | Exponente (n) |
---|---|---|
1 en | .338 | 1,55 |
2 en | .676 | 1,55 |
3 en | .992 | 1,55 |
6 pulg | 2,06 | 1,58 |
9 pulg | 3,07 | 1,53 |
1 pie | 3,95 | 1,55 |
1,5 pies | 6,00 | 1,54 |
2 pies | 8.00 | 1,55 |
3 pies | 12.00 | 1,57 |
4 pies | 16.00 | 1,58 |
5 pies | 20.00 | 1,59 |
6 pies | 24.00 | 1,59 |
7 pies | 28.00 | 1,60 |
8 pies | 32,00 | 1,61 |
10 pies | 39,38 | 1,60 |
12 pies | 46,75 | 1,60 |
15 pies | 57,81 | 1,60 |
20 pies | 76.25 | 1,60 |
25 pies | 94,69 | 1,60 |
30 pies | 113.13 | 1,60 |
40 pies | 150,00 | 1,60 |
50 pies | 186,88 | 1,60 |
Flujo libre frente a flujo sumergido
Flujo libre: cuando no hay "agua de retorno" para restringir el flujo a través de un canal. Solo es necesario medir la profundidad única (punto principal de medición -Ha) para calcular el caudal. Un flujo libre también induce un salto hidráulico aguas abajo del canal.
Flujo sumergido: cuando la superficie del agua aguas abajo del canal es lo suficientemente alta como para restringir el flujo a través de un canal, se considera que el canal está sumergido. Al carecer de la garganta extendida y las secciones de descarga del canal Parshall, el canal Montana tiene poca resistencia a los efectos de la inmersión y, como tal, debe evitarse. Cuando haya o pueda haber flujo sumergido, existen varios métodos para corregir la situación: el canal se puede elevar por encima del piso del canal, el canal aguas abajo se puede modificar o se puede utilizar un tipo de canal diferente (típicamente un canal Parshall ). Aunque comúnmente se piensa que ocurre a velocidades de flujo más altas, el flujo sumergido puede existir en cualquier nivel de flujo, ya que es una función de las condiciones aguas abajo. En aplicaciones de arroyos naturales, el flujo sumergido es frecuentemente el resultado del crecimiento vegetativo en las orillas del canal aguas abajo, sedimentación o hundimiento del canal.
Construcción
Los canales Montana se pueden construir con una variedad de materiales: [9]
- Fibra de vidrio (aplicaciones de aguas residuales debido a su resistencia a la corrosión)
- Acero inoxidable (aplicaciones que involucran altas temperaturas / corrientes de flujo corrosivas)
- Acero galvanizado (derechos de agua / riego)
- Hormigón
- Aluminio (aplicaciones portátiles)
- Madera (medición de flujo temporal)
- Plástico (PVC o policarbonato / Lexan)
Los canales Montana más pequeños tienden a fabricarse con fibra de vidrio y acero galvanizado (según la aplicación), mientras que los canales Montana más grandes se pueden fabricar con fibra de vidrio (tamaños de hasta 160 ") u hormigón (160" -600 ").
En la práctica, ¿es habitual ver canales Montana de más de 48 pulgadas, ya que normalmente no se puede satisfacer la necesidad de una descarga de derrame libre, la socavación aguas abajo sería excesiva u otros tipos de canales manejan mejor el flujo?
Inconvenientes
- Los canales Montana requieren una descarga de derrame libre del canal (para condiciones de flujo libre). Para acomodar la caída en un canal existente, el canal debe elevarse por encima del piso del canal (elevando el nivel del agua corriente arriba) o se debe modificar el canal corriente abajo.
- 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. La naturaleza elevada del canal de Montana agrava este problema.
- En los canales de tierra, puede ocurrir una derivación aguas arriba y socavación aguas abajo a menos que el canal esté blindado. Y puede ocurrir socavación aguas abajo.
- Los canales Montana de menos de 3 pulgadas de tamaño no deben usarse en flujos sanitarios sin malla, debido a la probabilidad de obstrucciones. [10]
- El canal de Montana es un dispositivo empírico. La interpolación entre tamaños no es un método preciso para desarrollar canales Montana de tamaño intermedio, ya que los canales no son modelos a escala entre sí. [11] [12] [13] Los tamaños de 30 pulgadas [76,2 cm] y 42 pulgadas [106,7 cm] son ejemplos de tamaños intermedios de canales Montana que se han introducido en el mercado sin el respaldo de investigaciones publicadas sobre su tamaño y caudales. [14]
Referencias
- ^ "Manual de medición de agua USBR - Capítulo 8 - TUBOS, Sección 10. Canales Parshall" . Usbr.gov . Consultado el 15 de abril de 2013 .
- ^ "Manual de medición de agua" . Archivado desde el original el 1 de octubre de 2014 . Consultado el 3 de septiembre de 2016 .
- ^ "MT199127AG" . Archivado desde el original el 1 de junio de 2014.
- ^ "MT199128AG" . Archivado desde el original el 1 de junio de 2014.
- ^ "Dimensiones de Montana Flume" .
- ^ "Inmersión de Montana Flume" .
- ^ Willeitner, Ryan P .; Barfuss, Steven L .; Johnson, Michael C. (2012). "Correcciones de flujo de Montana Flume bajo flujo sumergido" . Revista de Ingeniería de Riego y Drenaje . 138 (7): 685. doi : 10.1061 / (ASCE) IR.1943-4774.0000434 .
- ^ "Manual de medición de agua de la Oficina de recuperación de los Estados Unidos" .
- ^ "Medición de campo de la erosión del suelo y la escorrentía - Capítulo 4 Corrientes" . Fao.org . Consultado el 15 de abril de 2013 .
- ^ "No se atasque: Flujos sanitarios en canales" .
- ^ "Manual de medición de agua, capítulo 8, sección 10" .
- ^ "Parshall Flumes" .
- ^ "Práctica recomendada para el uso de canales Parshall y canales Palmer-Bowlus en plantas de tratamiento de aguas residuales" . EPA600 / 2-84-186. Noviembre de 1984: 5. Cite journal requiere
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( ayuda ) - ^ "Tamaños de canal Parshall no estándar" .
enlaces externos
- Imágenes de canales Montana de fibra de vidrio, acero galvanizado y acero inoxidable