6. Medición de caudal: secciones de control y medición

Nombre de la presentación
Nombre de la persona
M.Sc. Nadia Brigitte Sanabria Méndez
Secciones de Control y Medición de
Caudal
Facultad de Ingeniería

Obras de Excedencia y Medición de
Caudal
Las obras de excedencias son estructuras que forman parte intrínseca de una
presa, sea de almacenamiento o derivación cuya función es la de permitir las
salidas de los volúmenes de agua de excedentes a los de aprovechamiento
(Herrera, 1987).
Consiste en una estructura que permite la salida de los volúmenes de agua que
en determinado momento pueden superar el nivel de las aguas normales en el
embalse. La salida de las aguas de exceso deben entregarse a un canal situado
aguas debajo de la presa. Las obras de excedencia pueden ser de diferentes
formas, estas se seleccionan de acuerdo con la topografía del lugar, por la
magnitud del caudal de diseño, por los costos y por las condiciones de
cimentación de la estructura. Adicionalmente desde el punto de vista de la
ingeniería de riego, la medición del agua es muy importante para la correcta
proyección y operación económica de los sistemas de riego (Materon, 1997).

Caudal
Por definición es cualquier
sección en la que existe una
condición que determine una
relación única entre el tirante y el
gasto (caudal), las secciones de
control en especial, las de control
con tirante crítico son
especialmente usadas para
mediciones de flujo (medidores
Parshall y Vertederos de Cresta
ancha). Generalmente se
presenta un cambio de flujo
crítico a supercrítico.

Caudal
✓ Dentro de las Obras de Excedencia y medición de Caudal se destacan:
✓ Vertederos
✓ Canaletas Parshall
✓ Canaleta Washington State College (WSC)

Vertederos
Vertederos : se llama vertedero a un dispositivo hidráulico que consiste en
una escotadura a través de la cual se hace circular el agua.
h:Carga sobre el vertedero, L: longitud de la cresta del vertedero y d: distancia donde se realiza la
lectura de la carga, mayor o igual a 4h.

Vertederos
El vertedero es una abertura de contorno abierto, practicada en la pared de un
depósito o bien en una barrera colocada en un canal, por lo cual se escurre o
rebosa el líquido contenido en el depósito.
Se clasifican por tipo de cresta, por nivel de aguas abajo, por su forma, por las
condiciones laterales, por su inclinación con respecto a la corriente y por otras
circunstancias.
Un vertedero puede tener las siguientes funciones:
1. Lograr que el nivel de una obra de toma alcance el nivel requerido para el
funcionamiento de la obra de conducción.
2. En una obra de toma, el vertedero de excedencias se constituye en el
órgano de seguridad de mayor importancia, evacuando las aguas en
exceso generadas durante los eventos de máximas crecidas.
3. Medir el caudal.

Vertederos
✓ Ventajas que ofrecen los Vertederos para medición de caudal :
1. Precisión en los aforos.
2. La construcción de la estructura es sencilla.
3. No son obstruidos por los materiales que flotan sobre el agua.
4. La duración es relativamente larga.
✓ Vertederos de excedencia: Son estructuras que tienen aplicación
en todo tipo de sistema hidráulico y expresan una condición especial
de movimiento no uniforme en un tramo con notoria diferencia de
nivel. Normalmente cumplen funciones de seguridad y control.

Clasificación de vertedero por tipo de cresta
Por el tipo de cresta se distinguen dos
grandes grupos: Vertederos de pared
delgada y vertederos de pared gruesa. Se
considera delgada si el espesor de la
pared es menor que 2H/3, el contacto
entre el agua y la cresta es una arista.
Para los vertederos de pared delgada, las
pérdidas de carga que se presentan por el
desarrollo del flujo y por fricción, son muy
pequeñas que pueden ser despreciadas
para cálculos aproximados, sin embargo
para el tratamiento de problemas de
vertederos que requieren mayor exactitud,
estas pérdidas deberán tomarse en
cuenta. Vertederos de pared delgada

Fuente: Cadavid, J. H. (2020). Hidráulica de canales: fundamentos. Universidad Eafit.

Vertederos de pared delgada en función de las condiciones de flujo aguas arriba

Clasificación de vertedero por su forma

Descarga sobre un vertedero rectangular en una
pared delgada

Contracciones Posibles en el Vertedero

Vertederos de Pared Delgada
Vertederos Rectangulares: Para determinar el caudal que pasa a través de
un vertedero rectangular es la siguiente para el sistema internacional.
𝑄 = 1.838(𝐿 − 0.1𝑛𝐻)𝐻3/2
con contracciones (Francis)
Dónde:
𝑄= Caudal en
𝑚3
𝑠
𝑛= número de contracciones
𝐻=Carga sobre el vertedero (m)
𝐿= Longitud de la cresta o del vertedero (m)
𝐶𝐷= Coeficiente de descarga
𝑄 =
2
3
𝐶𝐷 2𝑔(𝐿 − 0.1𝑛𝐻)𝐻3/2

W=Umbral (m)

Vertederos Rectangulares: Cuando no se presentan contracciones laterales 𝑛=0 la
ecuación anterior es igual a la ecuación de Francis.
𝑄 = 1.838𝐿𝐻3/2
sin contracciones
𝑄 =
2
3
𝐶𝐷 2𝑔(𝐿 − 0.1𝑛𝐻)𝐻3/2
𝑄 =
2
3
𝐶𝐷 2𝑔 𝐿 𝐻3/2

Vertederos Rectangulares: Para determinar el caudal que pasa a través
de un vertedero rectangular es la siguiente para el sistema inglés.
𝑄 = 3.33(𝐿 − 0.1𝑛𝐻)𝐻3/2 con contracciones
𝑄 = 3.33𝐿𝐻3/2 sin contracciones
Dónde:
𝑄= Caudal en
𝑝𝑖𝑒𝑠3
𝑠
𝑛= número de contracciones
𝐻=Carga sobre el vertedero (pies)
𝐿= Longitud de la cresta o del vertedero (pies)

Vertederos Rectangulares: Efecto de la Velocidad de Llegada
En las ecuaciones anteriormente planteadas no tienen en cuenta la velocidad de llegada. Habrá casos en
los que la corriente llega al vertedero con una determinada velocidad, de tal forma que si la relación entre
las dimensiones del vertedero y el canal están en tal proporción, se alteran las condiciones del
escurrimiento que sirvieron para establecer las ecuaciones. Si la velocidad en el canal es grande, se
puede sentir su efecto en el vertedero, incrementando el gasto.
𝑆𝑒𝑎 𝐾𝑅𝑉 𝑒𝑙 𝑒𝑓𝑒𝑐𝑡𝑜 𝑞𝑢𝑒 𝑔𝑒𝑛𝑒𝑟𝑎 𝑙𝑎 𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑎𝑝𝑟𝑜𝑥𝑖𝑚𝑎𝑛𝑐𝑖ó𝑛 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝐶𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙,
𝐾𝑅𝑉 = 1 +
2
3
𝐶𝐷
2 𝐵
𝑏
2 𝐻
𝑊+𝐻
2
el caso más común en la práctica es que 𝑏 ≫ 𝐵, 𝑝𝑜𝑟 𝑡𝑎𝑛𝑡𝑜
𝐵
𝑏
2
≈ 0, ℎ𝑎𝑐𝑖𝑒𝑛𝑑𝑜 𝑞𝑢𝑒 𝐾𝑅𝑉 ≈ 1, por tanto,
𝑵𝑶 𝒔𝒆 𝒄𝒐𝒏𝒔𝒊𝒅𝒆𝒓𝒂 𝒗𝒆𝒍𝒐𝒄𝒊𝒅𝒂𝒅 𝒅𝒆 𝒍𝒍𝒆𝒈𝒂𝒅𝒂, 𝒅𝒆 𝒍𝒐 𝒄𝒐𝒏𝒕𝒓𝒂𝒓𝒊𝒐 𝒅𝒆𝒃𝒆 𝒄𝒐𝒏𝒔𝒊𝒅𝒆𝒓𝒂𝒓𝒔𝒆.
𝑏 = 𝐴𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝐶𝑎𝑛𝑎𝑙, 𝐵 = 𝐿 = 𝐴𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑐𝑟𝑒𝑠𝑡𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑉𝑒𝑟𝑡𝑒𝑑𝑒𝑟𝑜,
𝐻 = 𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑠𝑜𝑏𝑟𝑒 𝑒𝑙 𝑉𝑒𝑟𝑡𝑒𝑑𝑒𝑟𝑜 𝑦 𝑊 = 𝑈𝑚𝑏𝑟𝑎𝑙 𝑜 𝑎𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑣𝑒𝑟𝑡𝑒𝑑𝑒𝑟𝑜
𝑄 =
2
3
𝐶𝐷 𝐾𝑅𝑉 2𝑔 𝐿 𝐻3/2

Vertederos Rectangulares: Efecto de la Velocidad de Llegada
𝑆𝑖
𝐻
𝑊
→ 0 → 𝐾𝑅𝑉 = 1, esto es, en vertederos de carga pequeña (con respecto a su altura), el efecto de la
velocidad de aproximación resulta también despreciable.
El efecto de la velocidad de aproximación sobre la descarga de un vertedero
rectangular, es importante cuando la carga es apreciable al compararla con la altura
del vertedero, y además, la relación entre el ancho del canal de aproximación y el del
vertedero, se acerca a la unidad.
De igual forma si B =b el efecto de la velocidad pasa a depender del parámetro H/W
𝐾𝑅𝑉 = 1 +
2
3
𝐶𝐷
2
𝐻
𝑊
1 +
𝐻
𝑊
2

Vertederos Rectangulares con Velocidad de Llegada
Otra forma es:
𝑄 = 𝛼(𝐿 − 0.1𝑛𝐻)(𝐻 + ℎ𝑜)3/2
con contracciones
𝑄 = 𝛼𝐿(𝐻 + ℎ𝑜)3/2 sin contracciones
𝐷𝑜𝑛𝑑𝑒 ℎ𝑜 𝑒𝑠 𝑙𝑎 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑑𝑒 𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑: ℎ𝑜 =
𝑉2
2𝑔
El efecto de la velocidad de aproximación se considera si 𝒉𝒐 > 𝟏𝒎𝒎
𝛼 = 1.84 para el sistema Internacional
𝛼 = 3.33 para el sistema inglés.

Vertederos Triangular: La expresión general que representa la descarga de un aforador
triangular en el sistema internacional es:
𝑄 = 2.54 𝐻 Τ
5
2 (sistema Ingles)
𝑄 = 1.40 𝐻 Τ
5
2 (sistema Internacional)
Dónde:
𝑄= Caudal en
𝑚3
𝑠
𝐿= Es la longitud de la cresta o del vertedero (m)
Ecuación para vertedero triangular en pared delgada con ángulo recto

Vertederos Triangular: En la universidad de Michigan, el profesor
Horance W King, obtuvo experimentalmente las siguientes ecuaciones:
𝑄 = 2.52 𝐻2.47
(sistema Ingles)
𝑄 = 1.34 𝐻2.47
(sistema Internacional)
Si 𝛼 = 30° el ángulo del vertedero sería 60°, entonces
la ecuación de King se vuelve:
𝑄 = 0.775 𝐻2.47 (sistema Internacional)

Vertederos Trapezoidal (Vertedero de Cipolletti): La expresión general que representa la
descarga de un aforador trapezoidal en el sistema métrico es:
𝑄 = 1.859𝐿𝐻3/2
( Sistema Internacional)
𝑄 = 3.367𝐿𝐻3/2
(Sistema inglés)
𝑄 = 1.859𝐿𝐻
3
2(1 + 0.56
𝐻2
𝑌2) con velocidad de llegada ( Sistema Internacional)
Dónde:
𝑄= Caudal en
𝑚3
𝑠
ó
𝑝𝑖𝑒3
𝑠
𝐿= Es la longitud de la cresta o del vertedero (m) ó pie
𝐻=Carga sobre el vertedero (m) ó pie
𝑌=Profundidad de flujo medida desde el fondo del canal (m) ó pie

Ejercicios
1. Determine el gasto que pasa a través de un vertedero rectangular con dos
contracciones laterales, con una longitud de la cresta de 1.15 m y una carga de 0.28m.
𝑄 = 1.838(𝐿 − 0.1𝑛𝐻)𝐻3/2
𝑄 = 1.838(1.15𝑚 − 0.1 ∗ 2 ∗ 0.28𝑚)(0.28𝑚)3/2
𝑸 = 𝟎. 𝟐𝟗𝟖
𝒎𝟑
𝒔
2. Determine la carga que debería tener el vertedero anterior si no se tuviese
contracciones laterales.
𝑄 = 1.838𝐿𝐻3/2
𝐻 = (
𝑄
1.838𝐿
)2/3 𝐻 = (
0.298
𝑚3
𝑆
1.838(1.15𝑚)
)2/3 𝑯 = 𝟎. 𝟐𝟕𝟏 𝒎

Ejercicios
3. Calcular el gasto de un vertedero triangular en pared delgada, con escotadura y ángulo
recto y una carga de 38 cm.
𝑄 = 1.40𝐻 ൗ
5
2 = 1.40 ∗ (0.38)
5
2 = 𝟎. 𝟏𝟐𝟓
𝒎𝟑
𝑺
4. Calcular el gasto de un vertedero triangular en pared delgada, cuyo ángulo en la
escotadura es de 60° y una carga de 44 cm.
𝑄 = 0.775 𝐻2.47
= 0.775 0.44𝑚 2.47
= 𝟎. 𝟏𝟎𝟐𝐦𝟑
/𝐒
𝑄 = 2.54 𝐻 ൗ
5
2 = 2.54 ∗ ( 1.247)
5
2 = 𝟒. 𝟒𝟏𝟏
𝒑𝒊𝒆𝟑
𝑺

Ejercicios
5. Determine el Gasto de un vertedero trapezoidal (Tipo Cipolletti) que tiene una longitud
de cresta de 1.85 m y trabaja con una carga de 63 cm.
6. Que Longitud de Cresta deberá dársele a un vertedero tipo Cipolletti para que
descargue hasta 1500 L/s. Con una carga máxima de 40 cm.
𝑄 = 1.859𝐿𝐻3/2
→→ 𝐿 =
𝑄
1.859𝐻3/2
=
1.5 𝑚3
/𝑆
1.859 ∗ (0.40𝑚)3/2
= 3.190 𝑚
7. Determine la carga hidráulica que pasa en un vertedero rectangular y trapezoidal que
tiene una longitud de vertedero de 70 cm y el caudal es de 0.451
𝑚3
𝑠
, despreciando la
velocidad de llegada y sin contracciones laterales.
𝑄 = 1.859𝐿𝐻3/2
= 1.859 ∗ 1.85𝑚 ∗ (0.63𝑚)
3
2 = 𝟏. 𝟕𝟐𝟎
𝒎𝟑
𝒔

Ejercicios
8. Para el vertedero de la figura, determinar el gasto cuando se tiene las siguientes
condiciones: L = 1.50m, h = 0.55m , B = 1.6m y d= 0.73m
𝑄 = 1.838(𝐿 − 0.1𝑛𝐻)𝐻3/2
𝑄 = 1.838 1.50𝑚 − 0.1 ∗ 2 ∗ 0.55 (0.55𝑚)
3
2= 1.042
𝑚3
𝑠

Ejercicios
𝑄 = 1.838(𝐿 − 0.1𝑛𝐻)𝐻3/2
𝑄 = 1.838 1.50𝑚 − 0.1 ∗ 2 ∗ 0.55𝑚 (0.55𝑚)
3
2= 1.042
𝑚3
𝑠
𝑉 =
𝑄
𝐴
=
1.042 𝑚3/𝑆
(1.6𝑚 ∗0.73𝑚)
= 0.892
m
s ℎ0 =
𝑉2
2𝑔
=
0.892𝑚
𝑠
2
2∗9.81 𝑚/𝑠2 = 0.0405𝑚 =40.5 mm
40.5 𝑚𝑚 > 1 𝑚𝑚 𝑠𝑒 𝑑𝑒𝑏𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑖𝑑𝑒𝑟𝑎𝑟 𝑙𝑎 𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑙𝑙𝑒𝑔𝑎𝑑𝑎
𝑄 = 1.838(𝐿 − 0.1𝑛𝐻)(𝐻 + ℎ𝑜)3/2
1. 𝑄 = 1.838 1.50 𝑚 − 0.1 ∗ 2 ∗ 0.55 𝑚 0.55𝑚 + 0.0405
3
2 = 1.159 𝑚3
/𝑠
𝑉 =
𝑄
𝐴
=
1.159 𝑚3/𝑆
(1.6𝑚 ∗0.73𝑚)
= 0.992
m
s
ℎ0 =
𝑉2
2𝑔
=
0.992𝑚
𝑠
2
2∗9.81 𝑚/𝑠2 =0.050 m

Ejercicios
2. 𝑄 = 1.838 1.50 𝑚 − 0.1 ∗ 2 ∗ 0.55 𝑚 0.55𝑚 + 0.050𝑚
3
2 = 1.187 𝑚3
/𝑠
𝑉 =
𝑄
𝐴
=
1.187 𝑚3/𝑆
(1.6𝑚 ∗0.73𝑚)
= 1.017
m
s ℎ0 =
𝑉2
2𝑔
=
1.017
𝑚
𝑠
2
2∗9.81 𝑚/𝑠2 =0.052 m
3. 𝑄 = 1.838 1.50 𝑚 − 0.1 ∗ 2 ∗ 0.55 𝑚 0.55𝑚 + 0.052𝑚
3
2 = 1.193 𝑚3
/𝑠
𝑉 =
𝑄
𝐴
=
1.193 𝑚3/𝑆
(1.6𝑚 ∗0.73𝑚)
= 1.021
m
s ℎ0 =
𝑉2
2𝑔
=
1.021
𝑚
𝑠
2
2∗9.81 𝑚/𝑠2 =0.053m

Ejercicios
5. 𝑄 = 1.838 1.50 𝑚 − 0.1 ∗ 2 ∗ 0.55 𝑚 0.55𝑚 + 0.053𝑚
3
2 = 𝟏. 𝟏𝟗𝟔 𝒎𝟑
/𝒔
4. 𝑄 = 1.838 1.50 𝑚 − 0.1 ∗ 2 ∗ 0.55 𝑚 0.55𝑚 + 0.053𝑚
3
2 = 1.196 𝑚3
/𝑠
𝑉 =
𝑄
𝐴
=
1.196 𝑚3/𝑆
(1.6𝑚 ∗0.73𝑚)
= 1.023
m
s
ℎ0 =
𝑉2
2𝑔
=
1.023
𝑚
𝑠
2
2∗9.81 𝑚/𝑠2 =0.053m

Vertederos de Pared Gruesa
Un vertedero como el de la figura es lo que se llama de cresta ancha o pared gruesa; donde h
es la carga sobre el vertedero y b es el ancho de la pared del vertedero.
Para una relación
𝑏
ℎ
≥ 10 , la formula general para el gasto en el vertedero se puede escribir:
𝑄 = 1.45𝐿𝐻3/2
( Sistema Internacional)
Dónde:
𝑄= Caudal en
𝑚3
𝑠

Vertedero Ahogado
Un vertedero como el de la figura es considerado un vertedor ahogado. La carga h
𝑄 = 𝐶 𝐿 2𝑔 (ℎ1 − ℎ2) Τ
2
3 ℎ1 − ℎ2 + ℎ2 sin contracciones
𝑄 = 𝐶 (𝐿 − 0.1𝑛ℎ1) 2𝑔 (ℎ1 − ℎ2) Τ
2
3 ℎ1 − ℎ2 + ℎ2 con contracciones
Dónde:
𝑄= Caudal en Τ
𝑚3
𝑠
ℎ1 𝑦 ℎ2=Cargas aguas arriba y aguas abajo sobre el vertedero en (m)
n= número de contracciones.
C= Coeficiente de descarga, para el caso de cresta aguda C = 0.61

Vertedero Ahogado
La influencia de aguas abajo afecta el coeficiente de descarga en vertederos de pared
delgada, sólo cuando su nivel supera el de la cresta del vertedero.
Se denomina a S relación o grado de sumergencia.
𝑆 =
𝐻′
𝐻
𝐻´ = h′ − W

Ejercicios
9. Un vertedero rectangular se localiza dentro de un canal rectangular. Aguas abajo opera
una compuerta que descarga en forma libre. Para el vertedero se tienen los siguientes
datos básicos: B=L= 2m , H=0.5m W=2m y e = 0.01m
• Se pide establecer el valor del caudal, para los datos particulares:
a) h’=1.8 m. y h’ = 2.3 m.
b) h’ = 1.8 m y b = 3m con n = 1. Repetirlo para n = 2.
c) h’ = 2.3 m. Con los mismos datos del numeral b.

Canaleta Parshall
Este dispositivo permite la medición de caudal
principalmente en canales. Es un sistema
práctico debido a su sencillez de construcción y
de operación, ya que se trata de un elemento
de proporciones estandarizadas, con una o dos
lecturas de niveles, es posible obtener el
caudal.
Por otra parte debido a su diseño, no es posible
la acumulación de sedimentos en ninguna parte
del medidor que puedan obstaculizar o alterar
las mediciones, lo cual lo hace ideal para el
caso de aguas con mucho material
sedimentable.
Fotografía de Leidy Viviana Castañeda

Canaleta Parshall
Existe una gran variedad de materiales del medidor Parshall, como por
ejemplo el concreto, mampostería, acrílico y materiales sintéticos. Como
se observa en la figura anterior, el medidor Parshall, consiste en una
reducción gradual de la sección hasta llegar a la garganta, en donde se
debe desarrollar el flujo crítico, posteriormente, hay una ampliación gradual
hasta llegar al ancho del canal.
El flujo a través del medidor puede ser en descarga libre o en descarga
sumergida, en el primer caso, la lámina vertiente (napa) es independiente
de las condiciones aguas abajo del canal y basta tomar una sola lectura
H1 para obtener el caudal.

Ventajas de la Canaleta Parshall
1. Diseño de la estructura es muy simple.
2. Construcción económica.
3. La estructura trabaja eficientemente para
gastos pequeños y grandes. El error es
del 5% cuando trabaja ahogado y 3%
cuando tiene descarga libre.
4. No tiene influencia la velocidad de
llegada.
5. Las perdidas de carga son muy
pequeñas.

Aforador Parshall
La descarga sumergida se presenta
cuando el nivel aguas abajo del
medidor es suficientemente alto para
afectar el flujo a través de este. Se
presenta entonces un flujo ahogado
que causa que la medida inicial Ha no
esté controlada por la canaleta y sea
mayor que la real. Es necesario
entonces hacer una corrección del
caudal por medio de una segunda
lectura Hb, como se indica en la figura.

Aforador Parshall
La descarga sumergida se presenta cuando el nivel aguas abajo del
medidor es suficientemente alto para afectar el flujo a través de este. Se
presenta entonces un flujo ahogado que causa que la medida inicial Ha no
esté controlada por la canaleta y sea mayor que la real. Es necesario
entonces hacer una corrección del caudal por medio de una segunda
lectura Hb.
Cuando la carga Hb es considerablemente menor que la carga Ha, se dice
que el medidor trabaja con descarga libre y en estas condiciones el gasto
es función únicamente de la carga Ha de la entrada; pero cuando la carga
Hb defiere poco de la carga Ha se dice que el medidor trabaja con
Sumersión y entonces el gasto es función de las dos cargas Ha y Hb.

Aforador Parshall
La relación 𝑆 =
𝐻𝑏
𝐻𝑎
se le llama Grado de Sumersión y es la que determina
si en un momento dado el medidor trabaja con descarga libre o con
sumersión, estas características de escurrimiento, están determinadas con
los siguientes valores límites:
Ancho de Garganta Descarga Libre Con Sumersión
W < 0.30 m S < 0.6 0.6 < S < 0.95
0.30 < W < 2.5 S < 0.7 0.7 < S < 0.95
2.5 < W < 15 S < 0.8 0.8 < S < 0.95
Fuente: Ruíz, P. R. (2008). Hidráulica de canales. México: Civilgeeks. com.

Aforador Parshall
Las dimensiones del medidor Parshall son dadas en función del ancho de garganta
y se encuentran en la mayoría de libros y manuales de hidráulica. La selección del
medidor más adecuado se hacen teniendo en cuenta el caudal y el ancho del
canal, es recomendable en general tomar el ancho de garganta como
1
3
a ½ del
ancho del canal. Es de recomendarse el que un medidor trabaje con descarga libre
porque entonces para calcular el gasto será suficiente conocer solamente la lectura
de la carga Ha de entrada para sustituirla" en la expresión general:
𝑸 = 𝞴𝑯𝒏 ó 𝑸 = 𝑲𝑯𝒏 ó 𝑸 = 𝒎𝑯𝒏
Q = gasto en
𝑚3
𝑆
m = K= 𝞴 = Coeficiente que depende del ancho de la garganta
n = Coeficiente que varía entre 1.522 y 1.60
H = Altura piezométrica en la sección de control A

Aforador Parshall
Parshall determinó algunas expresiones para determinar el caudal en función
de Ha y W para unidades del sistema inglés:
Para W=0.5 pies 𝑸 = 𝟐. 𝟎𝟔𝑯𝒂
𝟏.𝟓𝟖
Para W comprendido entre 1 y 8 pies 𝑸 = 𝟒 𝒘𝑯𝒂
𝟏.𝟓𝟐𝟐𝒘𝟎.𝟎𝟐𝟔
Para W comprendido entre 10 y 50 pies 𝑸 = (𝟑. 𝟔𝟖𝟕𝟓𝑾 + 𝟐. 𝟓 )𝟒 𝒘𝑯𝒂
𝟏.𝟔
Q = gasto en
pie3
𝑆
H = Altura piezométrica en la sección de control A en pie
W= Ancho de la Garganta en Pie

Aforador Parshall
Parshall determinó algunas expresiones para determinar el caudal en función
de Ha y W para unidades del sistema internacional:
Para W=0.15 𝒎 𝑸 = 𝟐. 𝟑𝟖𝟏𝟐𝑯𝒂
𝟏.𝟓𝟖
Para W comprendido entre 0.3 y 2.5 𝒎 𝑸 = 𝟎. 𝟑𝟕𝟐 𝑾(𝟑. 𝟐𝟖𝟏𝑯𝒂)𝟏.𝟓𝟕𝒘𝟎.𝟎𝟐𝟔
Para W comprendido entre 2.5 y 15 𝒎 𝑸 = (𝟐. 𝟐𝟗𝟑 + 𝟎. 𝟒𝟕𝟒 )𝑯𝒂
𝟏.𝟔
Q = gasto en
𝑚3
𝑆
H = Altura piezométrica en la sección de control A en m
W= Ancho de la Garganta en m

Aforador Parshall
Para la Ecuación general
tenemos: En la tabla 1. se
presenta el Intervalo de medición
de caudales para cada canaleta,
y en la tabla 2 y 3 los coeficientes
de la ecuación en función del
ancho de garganta.
𝑄 = 𝑚𝐻𝑛
Tabla 1. Caudales máximos y mínimos según dimensiones del
medidor Parshall

Aforador Parshall
Tabla 2. Coeficientes de la ecuación de calibración
Tomado de Netto, A., & y Fernández, M. F. (2018). Manual de hidráulica. Editora Blucher.

Aforador Parshall
Tabla 3. Coeficientes de la ecuación de calibración
Tomado de Ruíz, P. R. (2008). Hidráulica de canales. México: Civilgeeks. com.

Dimensiones
Estandarizadas Aforador Parshall

Aforador Parshall
Cuando un medidor trabaja con sumersión, las ecuaciones correspondientes a
descarga libre dan un gasto mayor que el real, por lo tanto es necesario aplicar
una corrección sustractiva a la ecuación general quedando como expresión
general del gasto:
Para W=0.15 𝒎 𝑪 =
𝟎.𝟎𝟐𝟖𝟓 𝑯𝒂
𝟐.𝟐𝟐
𝑯𝒂+𝟑.𝟎𝟓
𝟑.𝟎𝟓
∗𝑺
𝟏.𝟒𝟒 −
𝑯𝒂−𝟎.𝟎𝟓𝟔
𝟖𝟕.𝟗𝟒
Para W comprendido entre 0.3 y 2.5 𝒎
𝑪 = 𝟎, 𝟎𝟕𝟒𝟔
𝟑.𝟐𝟖 𝑯𝒂
𝟏.𝟖
𝑺
𝟏.𝟖
−𝟐.𝟒𝟓
𝟒.𝟓𝟕−𝟑.𝟏𝟒𝟖
+𝟎. 𝟎𝟗𝟑 𝑺 ∗ 𝑾𝟎.𝟖𝟏𝟓
Para W comprendido entre 2.5 y 15 𝒎 𝑪 = 𝟔𝟗. 𝟔𝟕𝟏 𝑺 − 𝟎. 𝟕𝟏 𝟑.𝟑𝟑𝟑
𝑯𝒂
𝟐
𝑾
Fuente: Ruíz, P. R. (2008). Hidráulica de canales. México: Civilgeeks. com.
𝑄 = 𝑚𝐻𝑛- C

Obras de medición de caudal
Método de canaleta WSC 1952 (Parshall): Utilizada en pequeños
caudales o surcos para el aforo de canales entre 1 a 26 GPM. En el
campo se usan principalmente para medir el caudal de surcos.
Lectura
de la
escala
(pulg.)
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
Galones por minuto
1 1.5 1.8 2.2 2.6 3.0 3.5 4.1 4.7
2 5.3 6.1 6.9 7.7 8.6 9.5 10.4 11.5 12.7 13.8
3 15.0 16.4 17.8 19.0 20.8 22.4 24.0 25.8

Obras de medición de caudal
Ejemplo: Determinar el gasto que circula a través de un surco cuando en
una canaleta WSC se mide una altura de 5.58 cm en la mira.
Lectura
de la
escala
(pulg.)
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
Galones por minuto
1 1.5 1.8 2.2 2.6 3.0 3.5 4.1 4.7
2 5.3 6.1 6.9 7.7 8.6 9.5 10.4 11.5 12.7 13.8
3 15.0 16.4 17.8 19.0 20.8 22.4 24.0 25.8

Ejercicios .
1. Se está empleando una canaleta tipo WSC para medir el suministro
de agua en un terreno, la lectura de la mira es de 3.048 cm,
Determine el caudal en GPM y LPS
2. Determine el caudal en LPS que pasa en una canaleta WSC si la
lectura de la mira es de 9.10 cm
3. Si el caudal que pasa en la canaleta WSC es de 0.8694 l/s, cuál es la
altura en centímetros que se está leyendo en la mira.
Nota: 1 Galón = 3,78541 Litros

Literatura citada
✓ Chow, V. T. (1994). Hidráulica de canales abiertos. McGraw-Hill.
✓ Ruíz, P. R. (2008). Hidráulica de canales. México: Civilgeeks. com.
✓ Cadavid, J. H. (2020). Hidráulica de canales: fundamentos. Universidad
Eafit.
✓ Coronel, S. T. (1954). Hidráulica. CECSA.

6. Medición de caudal: secciones de control y medición

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