El canal Palmer-Bowlus es una clase de canales que se utilizan comúnmente para medir el flujo de aguas residuales en tuberías y conductos de alcantarillado. El canal Palmer-Bowlus tiene una sección transversal en forma de U y fue diseñado para insertarse en, o en línea con, tuberías y canales en U que se encuentran en aplicaciones de alcantarillado sanitario. [1]
Como canal de garganta larga, el punto de medición del canal Palmer-Bowlus está en cualquier lugar aguas arriba de la rampa de garganta mayor que D / 2 (D = tamaño del canal). El canal Montana tiene un único punto de medición específico en la sección de contracción en el que se mide el nivel. A diferencia de la mayoría de los otros canales utilizados para la medición de flujo en canales abiertos, el canal Palmer-Bowlus se puede calibrar mediante análisis teórico.
El diseño general del canal que se detalla en ASTM D5390: Método de prueba estándar para la medición de flujo de agua en canal abierto con canales Palmer-Bowlus. [2] Es importante señalar que, a diferencia del canal Parshall , el estándar para el canal no establece tamaños y tasas de flujo específicos, sino solo características generales para la clase de canal.
Se han desarrollado 18 tamaños de canales Palmer-Bowlus, en línea con los tamaños de tubería comunes a los que se adaptarían, desde 4 pulgadas hasta 72 pulgadas. En la práctica, sin embargo, es poco común ver canales Palmer-Bowlus de más de 24 pulgadas de tamaño. [3]
En condiciones de flujo promedio, el canal Palmer-Bowlus tiene una precisión de 3-5%. Para tasas de flujo más bajas, donde la profundidad es baja en relación con la longitud del canal, la precisión disminuye a 5-6%. Este error, combinado con errores típicos de instalación / caudalímetro, significa que la precisión general del sitio es algo menor que otros canales más comunes. [4]
Características de flujo libre
El flujo en el canal Palmer-Bowlus pasa de una sección inferior circular a una garganta trapezoidal elevada y luego regresa, acelerando el flujo subcrítico ( Fr ~ 0.5) a un estado supercrítico ( Fr > 1) para desarrollar la relación nivel-flujo .
La descarga de flujo libre simplificada 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)
Tenga en cuenta que los canales Palmer-Bowlus son propiedad de cada fabricante / configuración de garganta. La tabla que se presenta a continuación es para la configuración de garganta más común, una rampa trapezoidal, y está simplificada para todo el rango de flujo del canal. Para otras configuraciones de garganta, consulte las tablas de flujo del fabricante. [1]
Ancho de garganta | Coeficiente (C) | Exponente (n) |
---|---|---|
4 pulgadas | 1,68 | 1,9 |
6 pulgadas | 2.18 | 1,9 |
8 pulgadas | 2.591 | 1,9 |
10 pulgadas | 2.961 | 1,9 |
12 pulgadas | 3.31 | 1,9 |
15 pulgadas | 3,79 | 1,9 |
18 pulgadas | 4.23 | 1,9 |
21 pulgadas | 4.61 | 1,9 |
24 pulgadas | 5,03 | 1,9 |
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. Las transiciones de inmersión para los canales Palmer-Bowlus son bastante altas: 85-90%. [5] [6] Como resultado, no se han publicado correcciones para el flujo sumergido en los canales Palmer-Bowlus. Como resultado, es importante configurar el canal para que no experimente condiciones de flujo sumergido. 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
A diferencia de otros canales, como el Parshall , los canales Palmer-Bowlus normalmente solo se fabrican en dos materiales:
- 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)
Inconvenientes
Para canales Palmer-Bowlus estándar con rampa de garganta trapezoidal estándar:
- El canal puede experimentar sedimentación / caída de sólidos aguas arriba de la rampa de garganta. Esto es particularmente cierto si los caudales son bajos y el contenido de sólidos es alto o los sólidos son pesados.
- A diferencia de otros canales donde el diseño y las ecuaciones de descarga se han estandarizado, es posible que el canal Palmer-Bowlus no se programe fácilmente en los medidores de flujo secundarios que se utilizan comúnmente con el canal.
- Al ser un canal de garganta larga, el canal Palmer-Bowlus requiere tramos rectos largos río arriba: 25 diámetros de tubería. [7]
Referencias
- ^ a b "Manual de medición de agua USBR - Capítulo 8 - TUBOS, Sección 10. Canales Parshall" . Usbr.gov.
- ^ "Método de prueba estándar para la medición de flujo de agua en canal abierto con canales Palmer-Bowlus" .
- ^ "Canales Palmer-Bowlus" .
- ^ "Características de flujo del canal Palmer-Bowlus" .
- ^ "Diseño de canales Palmer-Bowlus". JSTOR 25031687 . Falta o vacío
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( ayuda ) - ^ "Inmersión de canal Palmer-Bowlus" .
- ^ "Práctica recomendada para el uso de canales Parshall y canales Palmer-Bowlus en plantas de tratamiento de aguas residuales" .