MÉTODO DEL MOLINETE HIDROMÉTRICO

Molinetes.- Los molinetes son aparatos constituidos de paletas o conchas móviles, las cuales, impulsadas por el líquido, dan un número de revoluciones proporcional a la velocidad de la corriente.
Existen dos tipos de molinetes, el de cazoletas y el de hélice, los cuales pueden ser montados sobre una varilla para el aforo de corrientes superficiales o suspendidos desde un cable durante el aforo de ríos, diques profundos, etc.
a) De eje vertical o cazoletas: Tipo Price, de origen norte-americano.
FIGURA Molinete de eje vertical o de cazoletas.
b) De eje horizontal o de hélice Más comunes en Europa
FIGURA Molinete de eje horizontal o de hélice.
Cada molinete viene calibrado de fábrica y acompañado de una tabla o ecuación, donde se relaciona la velocidad angular de la rueda giratoria con la velocidad de la corriente. La relación típica se ajusta a una recta con una ligera desviación cerca del origen, tal como se ilustra en la Figura.
Para medir la velocidad de una corriente, el molinete se instala por abajo del espejo de agua, a 0.6 del tirante (medido desde la superficie) y las revoluciones de la ruedecilla se cuentan en un intervalo de tiempo previamente establecido (usualmente un minuto).
FIGURA Típica relación lineal entre velocidad de la corriente y la velocidad de giro de los molinetes.
Cuanto mayor sea el número de registros realizados en un mismo punto de aforo, más confiable será la apreciación de la velocidad medida; por lo mismo, se sugiere explotar las velocidades de corriente en diferentes puntos igualmente espaciados sobre el espejo del agua, sumergiendo el instrumento a 0.2 y 0.8 del tirante respectivo.
En canales y acequias donde el ancho del espejo del agua sea menor de 3 m, la sección puede dividirse en tres o cuatro segmentos de igual longitud, pero en corrientes de gran anchura se acostumbra hacer las mediciones cada 3 m sobre el espejo, operando desde un puente o un andamio.
Las revoluciones del impulsor, dadas por el intervalo de tiempo, pueden ser contadas visualmente en una corriente superficial de agua clara y tranquila, sin embargo, en corrientes de agua turbia y caudalosa es necesario un contador eléctrico para registrarlas.
El número de revoluciones por intervalo de tiempo se transforma a velocidad de la corriente consultando la tabla del instrumento o su ecuación respectiva. En la Tabla se proporcionan las ecuaciones de calibración para algunos molinetes, donde la ecuación reportada para el medidor Price-622 es un promedio de las graduaciones para varios molinetes y es aplicable a cualquier instrumento del mismo modelo (en buenas condiciones), dentro de un nivel de confiabilidad de 99%.
TABLA Ecuaciones de calibración para algunos modelos de molinetes.
(Adaptado de: G. Briones Sánchez, I. García Casillas)
El medidor Price es el molinete adoptado oficialmente por la División de Recursos Hidráulicos del Departamento de Geología de Estados Unidos, para el aforo de corrientes. El molinete Gurley es muy usado en los estudios hidrométricos realizados en México.
Aplicación.- Este método consiste básicamente en medir en un área transversal de la corriente, previamente determinada, las velocidades de flujo con las cuales se puede obtener luego el caudal. El lugar elegido para hacer el aforo o medición debe cumplir los siguientes requisitos:
·         La sección transversal debe estar bien definida y que en lo posible no se presente agradación o degradación del lecho.
·         Debe tener fácil acceso.
·         Debe estar en un sitio recto, para evitar las sobre elevaciones y cambios en la profundidad producidos por curvas.
·         El sitio debe estar libre de efectos de controles aguas abajo, que puedan producir remansos que afecten luego los valores obtenidos con la curva de calibración.
En el sitio que se decidió hacer el aforo, se hace un levantamiento topográfico completo de la sección transversal, el cual dependiendo de su ancho y profundidad, puede hacerse con una cinta métrica o con un equipo de topografía, Figura.
La sección escogida se divide en tramos iguales tal como muestra la Figura. En cada vertical, de las varias en que se divide la sección, se miden velocidades con el molinete a 0.2, 0.6 y 0.8 de la profundidad total. Cada vertical tiene su respectiva área de influencia (sombreada en la gráfica), la cual se determina de la siguiente manera:
Una vez conocido el tirante inicial yi, y el final yi+1 del área de influencia Ai, se determina el tirante promedio:
Luego calculamos el área de influencia Ai mediante la siguiente formula:
Dónde:
b = ancho del área de influencia
FIGURA Sección transversal en el punto de aforo.
Las verticales deben tener las siguientes características:
·         El ancho entre ellas (b), no debe ser mayor que 1/15 a 1/20 del ancho total de la sección.
·         El caudal Qi que pasa por cada área de influencia Ai, no debe ser mayor que el 10% del caudal total.
·         La diferencia de velocidades entre verticales no debe sobrepasar un 20%.
La velocidad media en cada vertical se determina como:
Y el caudal Qi correspondiente a la respectiva área de influencia, Ai, es:
Y el caudal total, QT, será entonces:
Cuando las profundidades de la sección son pequeñas, menores de 0.6 m, solo se mide la velocidad a 0.6 de la profundidad, velocidad que se considera representativa de la velocidad media de la vertical.

MÉTODO DEL MOLINETE HIDROMÉTRICO Rating: 4.5 Diposkan Oleh: Ing. Civil

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