Un caudalímetro de canal abierto es un dispositivo que mide el caudal de agua en superficie libre, y se aplica principalmente en la monitorización de caudales en tuberías no llenas o canales abiertos, como ríos, canales de riego, redes de drenaje y plantas de tratamiento de aguas residuales.
Su principio de funcionamiento se basa en los principios de los vertederos y canales hidráulicos. El método principal consiste en construir un dispositivo estándar de retención de agua o contracción de caudal de dimensiones conocidas en el canal abierto, como un canal Parshall, un vertedero triangular o un vertedero rectangular. Cuando el agua fluye a través de este dispositivo, crea un efecto de remanso aguas arriba, lo que resulta en cambios regulares en los patrones de flujo. Al medir la altura del nivel del líquido en un punto específico aguas arriba del dispositivo, se puede calcular el caudal instantáneo utilizando la curva de relación nivel-caudal inherente (o fórmula de cálculo) de ese dispositivo específico. Por lo tanto, la medición del caudal en canal abierto consiste esencialmente en convertir las mediciones del nivel del líquido en caudal.
Los dispositivos de medición comunes se clasifican principalmente en dos categorías: vertederos y canales. Los vertederos son barreras que se colocan en canales donde el agua rebosa por la parte superior. Se clasifican, según la forma de la muesca, en vertederos triangulares, vertederos rectangulares, etc. Los canales son secciones de contracciones con formas específicas, como los canales Parshall y Sontek, por donde el agua se acelera. La elección del dispositivo depende del rango de caudal, las condiciones del canal, el contenido de sedimentos y los requisitos de precisión.
Un sistema de medición típico consta de tres partes: primero, instrumentos primarios (dispositivos de estrangulación), como vertederos o canales, que regulan el caudal de agua; segundo, instrumentos de medición de nivel (como medidores de nivel ultrasónicos y medidores de nivel de tipo presión) que detectan con precisión el nivel de líquido aguas arriba; y tercero, integradores de flujo (instrumentos secundarios) que almacenan modelos matemáticos del vertedero o canal seleccionado, reciben señales de nivel y calculan automáticamente los caudales en tiempo real y acumulados.
Las ventajas de los medidores de caudal de canal abierto incluyen una estructura relativamente sencilla, alta fiabilidad y resistencia a la obstrucción. Los puntos clave son que la fabricación e instalación de vertederos y canales deben cumplir estrictamente las normas, y que la medición de nivel debe ser precisa; de lo contrario, la precisión de los resultados del caudal final se verá directamente afectada. Se utilizan ampliamente en la medición y la gestión de la programación del agua en la conservación del agua, la protección ambiental, la ingeniería municipal y otros campos.
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