51HidráulicaCapítulo 7: Diseño de canaleta ParshallISBN: 978-9942-42-101-2Edición: PrimeraEditorial: AutanaBooks SASFecha de Publicación: Abril 2022Autores: Sleyther Arturo De La Cruz Vega, Cristian Milton Mendoza Flores, Fernando Ricardo Arteaga Valdez, Cris-tina Johanna Toledo Toledo , Fernando Demetrio Llatas Villanueva , José Luis Zumarán Irribarren. INFORMACIÓN DE LOS AUTORES De la Cruz et al., Hidráulica: Capitulo 7 : Diseño de canaleta ParshallISSN 26973650MINERVA, MULTIDISCIPLINARY JOURNAL OF SCIENTIFIC RESEARCH Vol. 3, Nº 7 April 2022 (pp. 5177)SleytherArturoDeLaCruzVegaIngenierocivilconmaestríaenecologíaygestiónambiental.Cuentaconestudiosdedoctoradoeningenieríacivil.Tieneexperienciaeneláreadeproyectos.EsdocentedelauniversidadnacionaldeBarranca,asesordetesisyproyectosdeinvestigación.ORCID:https://orcid.org/0000-0003-0254-301XCorreo:sdelacruz@unab.edu.peAfiliacióninstitucional:UniversidadNacionaldeBarrancaCristianMiltonMendozaFloresLicenciadoenfísicadelaUniversidadNacionalPedroRuizGallodesdeelaño2006enlaciudaddeLambayeque,Perú,tambiéncuentaconelgradodemaestroenecologíaygestiónambientaldelaUniversidadNacionalJoséFaustinoSánchezCarrióndesdeelaño2018.EnlaactualidadesdocentedelaUniversidadJoséFaustinoSánchezCarriónydesempeñaelcargodedirector(e)deldepartamentoacadémicodefísicaORCID:https://orcid.org/0000-0002-2298-6224Correo:cmendozaf@unjfsc.edu.peAfiliacióninstitucional:UniversidadNacionalJoséFaustinoSánchezCarrióndoi: https://doi.org/10.47460/minerva.v3i7.53
52De la Cruz et al., Hidráulica: Capitulo 7 : Diseño de canaleta ParshallMINERVA, MULTIDISCIPLINARY JOURNAL OF SCIENTIFIC RESEARCH Vol. 3, Nº 7 April 2022 (pp. 5177)ISSN 26973650FernandoRicardoArteagaValdezIngenieropesquero,conestudiosdeposgradoenproyectosydesarrolloempresarial,conaltaexperienciaenadministraciónpública.ActualmenteenelcargodeasistenteadministrativoenlaoficinacentraldeadmisióndelaUniversidadNacionalJoséFaustinoSánchezCarrión.ORCID:https://orcid.org/0000-0001-6453-1925Correo:farteaga@unjfsc.edu.peAfiliaciónInstitucional:UniversidadNacionalJoséFaustinoSánchezCarriónCristinaJohannaToledoToledoComunicadorasocial,magísterengestiónpública,conestudiosdedoctoradoenCienciasdelaEducación,conespecialidadenmarketing,docenteenlaFacultaddeCienciasSocialesdelaUniversidadNacionalJoséFaustinoSánchezCarrión.ORCID:https://orcid.org/0000-0002-5591-2539Correo:ctoledo@unjfsc.edu.peAfiliaciónInstitucional:UniversidadNacionalJoséFaustinoSánchezCarrión
53De la Cruz et al., Hidráulica: Capitulo 7 : Diseño de canaleta ParshallISSN 26973650MINERVA, MULTIDISCIPLINARY JOURNAL OF SCIENTIFIC RESEARCH Vol. 3, Nº 7 April 2022 (pp. 5177)FernandoDemetrioLlatasVillanuevaIngenierocivil,conestudiosdeposgradogerenciadeobrasyconstrucciónmodernayademáscongestiónuniversitaria,conexperienciaengerenciaydocentedelaUniversidadCesarVallejoyUniversidadNacionaldeJaéneneláreadegerenciaORCID:https://orcid.org/0000-0001-5718-948XCorreo:fernando.llatas@unj.edu.peAfiliaciónInstitucional:UniversidadNacionaldeJaénJoséLuisZumaránIrribarren:Ingenierocivilconmaestríaengestiónpública,cuentaconestudiosdedoctoradoencienciasambientalesdelaUniversidadNacionalJoséFaustinoSánchezCarrión,tieneexperienciaeneláreadeproyectosyejecucióndeobraspúblicasyprivadas,EsdocentenombradoenlaUniversidadNacionalJoséFaustinoSánchezCarrión,asesoryjuradodetesisyproyectosdeinvestigación.ORCID:https://orcid.org/0000-0003-3688-5851Correo:jzumarani@jfsc.edu.peAfiliacióninstitucional:UniversidadNacionalJoséFaustinoSánchezCarrión
54De la Cruz et al., Hidráulica: Capitulo 7 : Diseño de canaleta ParshallI..INTRODUCCIÓN La Canaleta Parshall que fue inventada en el año 1920 por R. Parshall, esta es mayormente usada en aguas residuales y de abastecimiento para los cultivos. Mediante ecuaciones, Parshall estableció dimensiones que se ajustan al diseño, una de las ventajas es la conversión de energía de posición a energía de velocidad, ya que en otras estructuras de medi-ción se da las perdidas mínimas de energía en esta no permite la sedimentación [1]. El estructuramiento del proyecto esta adherido por distintos modelos que denen su comportamiento y limitan su uso. Este es el caso de una longitud de aproximación de la entrada del canal, que no es más que una distancia pri-maria para la acción del ujo dentro del canal. Durante la historia se realizaron una serie de estudios en un intento de establecer un valor aproximado y realista de la longitud a la hora de realizar las mediciones, pero las teorías planteadas se perdieron. Hay personas que enlazan esta longitud con el estrecho de la garganta, y otros sugieren condiciones de caudal antes de ingresar a la canaleta.Para el desarrollo del proyecto establecido con sus respectivos objetivos en mención se realizó la respectiva estruc-turación: Para la medición se tomará los puntos ya establecidos en campo con ayuda de una estación total, GPS, así poder vericar las medidas respectivas de tal canaleta Parshall. Para los cálculos y el diseño, se introducirá los puntos en el civil 3D para poder vericar si los puntos tomados son los correctos y que distancias tienen entre sí, a través de ello podemos aplicar distintos métodos para poder vericar el diseño que tiene esta canaleta Parshall. Para la evaluación y replanteo de la canaleta, de ser el caso se realizará un replanteo en planta con los datos ya calculados en gabinete y eva-luaremos la situación en la cual se encuentra, así poder aplicar una solución posible, para que no ocurra un desperfecto.En el presente informe nos enfocamos en realizar y rediseñar un canal hidráulico de regadío donde encontramos una sección Parshall, la cual tiene como función medir el caudal que se encuentre en dicha sección. Las medidas que se encuentren en campo podrán ser vericadas en gabinete mediante fórmulas y software para poder vericar si los datos son los correctos, de ser así podremos decir que está bien diseñada, de no ser el caso se buscara una posible solución haciendo un estudio de campo.II. ASPECTOS TEÓRICOSA.Propiedades de los uidos El uido se dena como una sustancia que pierde continuamente su forma cuando esta se somete a una tensión de corte, por muy minúscula que esta sea [2]. Se puede caracterizar en dos maneras, una que está en rose constante con la atmosfera ya sea en estructuras como canales, ríos o alcantarillas, mientras que el otro ujo es la que se da en tuberías la cual se ejerce una presión sobre el líquido [3].A continuación, se muestra algunas propiedades que se dan en los uidos asimismo con su respectiva formula:Densidad especíca: (1)Donde:m: masa (kg)V: volumen (m³)Peso especíco: (2)MINERVA, MULTIDISCIPLINARY JOURNAL OF SCIENTIFIC RESEARCH Vol. 3, Nº 7 April 2022 (pp. 5177)ISSN 26973650===.=.
55Donde:W: peso (N)V: volumen (m³)Volumen especíco: (3)Donde:v: volumen especico La viscosidad tiene relación con el roce interno que se da en un uido, además esta depende en el estado en que se encuentra ya que existen algunos líquidos con mayor viscosidad que otros característicos por su temperatura y presión, se representa mediante la letra griega “ ” [3].Tensión supercial:Esta propiedad produce una pequeña tensión en la supercie del líquido, lo que origina esta fuerza viene a ser la cohesión entre moléculas y la adherencia que se da del uido al sólido [3].B.Flujo en un canal:En un canal encontramos ujos que dependen principalmente de diferentes causas como la gravedad y las fuerzas viscosas, como también encontramos diferentes regímenes en la desagregación del uido: el régimen turbulento y el régimen laminar. El régimen laminar, se presenta pocas veces en los canales debido a que el agua tiene baja viscosidad cinemática, por lo contrario, el régimen turbulento se da en canales abiertos, en el cual nos permite denir la velocidad y profundidad de una sección de acuerdo al tipo de caudal en una canaleta [4].Tipos de ujos en Canales: Los Tipos de ujos se dene de acuerdo a la variable de la referencia que se tome, tales como: [4]Flujo Permanente y No Permanente El Flujo es permanente si los parámetros (tirante, velocidad, etc.) no cambian con respecto al tiempo. Flujo Uniforme y Variado El ujo es Uniforme si los parámetros (tirante, velocidad, área, etc.) no cambian con respecto al espacio. El ujo Gradualmente Variado si los parámetros hidráulicos, cambian en forma gradualmente a lo largo del canal, como es el caso de una curva de remanso. El ujo Rápidamente Variado El Flujo Rápidamente Variado si los parámetros varían instantáneamente en una distancia muy pequeña, como es el caso del resalto hidráulico. C.Clasicación de los canales Por su origen:Canaletas Naturales: Se considera aquellos que son de tierra en el cual podemos encontrar acequias, quebradas, ríos, etc. Estas canaletas tienen dimensiones muy irregulares. Para tener un estudio más adecuado sobre la conducción de canales naturales, únicamente se recurre a los diferentes conocimientos, así como de hidráulica, topografía y mecánica de suelos. [5]Canales articiales: Son aquellos que tienen la intervención de la mano del hombre; tales como canales de tierra con bastantes malezas, cunetas de drenaje y canales de las centrales hidroeléctricas, etc. [5]De la Cruz et al., Hidráulica: Capitulo 7 : Diseño de canaleta ParshallISSN 26973650MINERVA, MULTIDISCIPLINARY JOURNAL OF SCIENTIFIC RESEARCH Vol. 3, Nº 7 April 2022 (pp. 5177)=1ɳ
56De la Cruz et al., Hidráulica: Capitulo 7 : Diseño de canaleta ParshallPor su función Canaletas de primer orden: Determinado el canal de derivación o principal y por lo cual es recomendable tener pendiente mínima, se ubica normalmente a un extremo, porque colinda con terrenos eriazos (cerros) por el otro ex-tremo. [5]Canal de segundo orden: Determinado como canales laterales, estos yacen del canal principal y caudal que transpor-tan, el área bajo riego que irriga por un lateral se le denomina unidad de riego. [5]Canal de tercer orden: Denominado como sub laterales y nacen de canales laterales, el caudal que transportan es distribuidas en parcelas individualmente de toma directa. [5]D.Elementos básicos en el diseño de canales Para el diseño se toma en cuenta la geología, geología topográca, geotecnia, hidráulica, ambientales, etc.Trazo de canales Para desarrollar el trazo de un canal o más se recomienda recopilar información tales como: [5] a) Imágenes satelitales, que te permitirán observar la ubicación y lugares de acceso.b) Planos topográcos y catastrales.c) Estudios de suelos e información que permita el diseño del trazo de los canales. Sección hidráulica óptimaDeterminación de Máxima Eciencia Hidráulica Para el diseño de un canal se debería tener en cuenta para una máxima eciencia hidráulica, por lo que debería de tener una misma pendiente y área que traslade el más alto caudal viable, para eso se establece el perímetro mojado al menos, la ecuación a utilizar es [5]: (4)Siendo: θ: el ángulo que forma el talud con la horizontal, arctan (1/z).b: solera del canal.y: altura o tirante de agua.Determinación de Mínima Inltración Aplicamos para tener la perdida mínima de agua posible por inltración en canales de tierra, Se utiliza cuando que-remos obtener la menor pérdida de agua posible por inltración en los canales de tierra, esto requiere de del tirante del canal y el tipo de suelo, ecuación a usar [5]: (5)MINERVA, MULTIDISCIPLINARY JOURNAL OF SCIENTIFIC RESEARCH Vol. 3, Nº 7 April 2022 (pp. 5177)ISSN 26973650=2∗2=4∗2
57Tabla 1. Relación de plantilla vs tirante para, máxima eciencia, mínima inltración [4]Radios mínimos en canales Para el diseño de los canales de riego, en caso esté cambios bruscos se suple por curvas cuyo radio no sea bastante enorme, por medio del cual se sustituye por un radio mínimo, esto no supone que habrá ahorro de energía, la curva hidráulicamente no va a ser bastante eciente, por lo opuesto, va a ser más caro por darle una más grande longitud. [6]Tabla 2. Radios Mínimos en función al gasto [5].Rasante de un canal Una vez denida el eje del canal, procedemos a gracar el perl longitudinal, se debería considerar las escalas a utilizar habitualmente son 1:100 o 1:200 verticalmente y 1:1000 o 1:2000 horizontalmente, y para la interacción de escalas verticales y horizontales son de 1 a 10. Para hacer el graco y procesar la información en campo se utilizará el programa Civil 3D, AutoCAD, etc. [6]E.Estudio topográcoLevantamiento PlanimétricoPara un levantamiento planimétrico se inicia con la toma de punto llamado BM, gradualmente con el equipo topo-gráco y la estación total se desarrolla el levantamiento topográco y así conseguir la planimetría de todo el canal [8].De igual manera se debe realizar una planimetría en la sección donde se desea realizar el levantamiento tomando De la Cruz et al., Hidráulica: Capitulo 7 : Diseño de canaleta ParshallISSN 26973650MINERVA, MULTIDISCIPLINARY JOURNAL OF SCIENTIFIC RESEARCH Vol. 3, Nº 7 April 2022 (pp. 5177)TaludAnguloMáxima eficienciaMínima infiltraciónPromedioVertical90°00”2,00004,00003,0000¼: 175°58”1,56163,12312,3423½: 163°26”1,23612,47211,85414/7: 160°15”1,16062,32131,7410¾: 153°08”1,00002,00001,50001: 145°00”0,82841,65691,24261 ¼: 138°40”0,70161,40311,05231 ½: 133°41”0,60561,21110,90832: 126°34”0,47210,94430,70823: 118°26”0,32460,64910,4868Capacidad del canalRadio mínimoHasta  ⁄3,0°ancho de soleraDe 10 - ⁄4,0°ancho de soleraDe 14 - ⁄5,0°ancho de soleraDe 17 -2 ⁄6,0°ancho de soleraDe 2 ⁄ a mayor7,0°ancho de soleraRedondear los radios mínimos al próximo metro superior
58De la Cruz et al., Hidráulica: Capitulo 7 : Diseño de canaleta Parshallen cuenta los datos de los azimuts, las distancias y referenciarlas en un apunte de campo, así como también se debe ejecutar una altimetría para poder establecer las elevaciones que existen en los puntos a lo largo del tramo señalado [7].F.Estudio de mecánica de suelosEn el sector del plan de averiguación seleccionado se tienen que realizar muestras de investigación inalteradas y al-teradas con los cuales se evaluará mediante pruebas en el laboratorio, lo cual dejará conseguir el tipo del suelo y brindar las sugerencias para el diseño del canal a construir [8].G.Características geométricas e hidráulicas de un canal Un canal es un ducto abierto en la que el agua uye por gravedad y sin ayuda de la presión y la supercie libre del agua está constante interacción con la atmósfera. Cada uno de ellos se muestra a continuación [9].Características geométricasb: Borde interiorB: Base inferior del canalB’: Base superior del canalb’: Borde exteriorh: Profundidad del canal : Angulo del talud del canalFigura 1. Características geométricasCaracterísticas hidráulicas Q: Caudal del agua (Lt/s)V: Velocidad del agua (m/s)A: Área de la sección transversal (m^2)S: Pendiente del canal (%)d: Tirante de agua o profundidadR: Radio hidráulico R=A/Pp: Perímetro mojado (m)n: Coeciente de rugosidad H.Diseño hidráulico de canales Se tiene que examinar diferentes cambiantes, como, por ejemplo: pendiente, rapidez mínima y máxima permitida, material de la parte, coeciente de rugosidad, talud, etc. [10]Robert Manning estableció su icónica fórmula en el trabajo “On the ow of water in open channels and pipes”, presentado a la Institución de Ingenieros Civiles de Irlanda el 4 de diciembre de 1889. [10]Ecuación de Manning y su fórmula: (6)MINERVA, MULTIDISCIPLINARY JOURNAL OF SCIENTIFIC RESEARCH Vol. 3, Nº 7 April 2022 (pp. 5177)ISSN 26973650θb’B’bBθh
59Donde:Q = Caudal (m3/s). S = Pendiente. n = Rugosidad. A = Área (m2). R = Radio hidráulico = Área de la sección húmeda / Perímetro húmedo. I.Procedimiento de diseño Los procedimientos para realizar el diseño de cal son las siguientes [11]:1.Seleccionar y diseñar el tipo de sección a utilizar.2.Hallar la gradiente de energía al inicio de la sección del canal.3.Calcular las variables de ujo en la sección del canal.4.Diseñar la ruta y la parte empinada de la sección del canal.5.Asumir la altura del fondo de la poza de dispersión y calcule las características de ujo aguas arriba del salto hi-dráulico. Calcular Y2 y el gradiente de energía después del salto hidráulico.6.Determinar el gradiente de energía en el canal aguas debajo de la estructura y comparar con el gradiente de energía después del salto hidráulico.7.Puede ser necesario asumir una nueva elevación del fondo de la poza y volver a calcular los valores anteriores varias veces, antes de que se pueda obtener una coincidencia del nivel de energía.8.Revisar para una operación adecuada con capacidades parciales.9.Determinar la longitud de la poza y la altura de muros de la poza.10.Diseñar los bloques del canal y el umbral terminal o transición de salida como se requiera.11.Vericar la posibilidad de la producción de ondas en la estructura.12.Si es necesario proporcionar protección en el canal aguas abajo.J.Ecuaciones fundamentales En cuanto a las ecuaciones básicas de la hidráulica, las tocaremos de manera limitada, no solo las ecuaciones en sí. Los fenómenos que nos presenta la hidráulica son difíciles de analizar teóricamente, actuar experimentalmente y aplicar estos resultados a las ecuaciones en estudio. [12]Ecuación de Continuidad o de GastoEl caudal o gasto es la cantidad de uido que pasa a través de una sección activa de un ujo por unidad de tiempo. [12]Energía especíca y Profundidad CriticaCon respecto al ujo variado, no mantuvo constantes todos los elementos de la sección de una parte a otra; es útil relacionar el ujo con curvas de Energía Especica [12].Ecuación de Bernoulli o Ecuación de la EnergíaEsta ecuación surge de la aplicación de las leyes de Newton y el teorema de la energía cinética sobre uidos en mo-vimiento. Se deduce suponiendo un ujo que conserva la energía, estacionario y un líquido incompresible [13].K.Canaleta ParshallEstá dividido en tres partes fundamentales; la sección convergente, garganta y sección divergente. Además, cuenta con sus respectivos puntos de medición indicados de acuerdo a los criterios establecidos de diseño [14].El uso del aforador tipo Parshall es común en proyectos que requieren medir volúmenes de aguas residuales. Es común encontrar que dichos aforadores no cumplen con varias de las indicaciones establecidas en las normas corres-pondientes [14].Funcionamiento de una canaleta ParshallCuando se da un embalse o cuando un Canal de regadío se ramica o subdivide en dos o más causes, se necesitan realizar las obras de regulación [14].De la Cruz et al., Hidráulica: Capitulo 7 : Diseño de canaleta ParshallISSN 26973650MINERVA, MULTIDISCIPLINARY JOURNAL OF SCIENTIFIC RESEARCH Vol. 3, Nº 7 April 2022 (pp. 5177)
60De la Cruz et al., Hidráulica: Capitulo 7 : Diseño de canaleta ParshallLos sistemas de regulación poseen partes móviles, además su lamina puede moverse hacia arriba y hacia abajo. Cuando se mantiene un caudal proporcionalmente constante aguas arriba, se puede asegurar la altura de carga en igual-dad con la cota del canal, lo que permitiría conocer el caudal que pasa por él [14].Tipos de canaletas Parshalla) Descarga LibreEste tipo de canaleta como en los vertederos su descarga es libre, y la medición siempre debe hacerse a 2/3 del inicio de la garganta [15].Figura 2. Canaleta Parshall libreb) AhogadoEn esta canaleta, el nivel de líquido aguas abajo tiene un efecto sobre el ujo en el medidor [15]Figura 3. Canaleta Parshall ahogadaMINERVA, MULTIDISCIPLINARY JOURNAL OF SCIENTIFIC RESEARCH Vol. 3, Nº 7 April 2022 (pp. 5177)ISSN 26973650XH1H2H3XYDWCAFGENXH3H1H2Y
61CaracterísticasEl medidor Parshall cuenta con 3 partes principales: Una sección convergente a la entrada, Una Garganta de pare-des paralelas y una sección Divergente hacia la salida [16].En cualquier punto del aforador, este presenta una sección rectangular de paredes verticales. En la parte convergen-te la base es horizontal y el ancho va achicándose desde el ancho del canal donde se encuentra el centro [16].Por la parte de la garganta, la pendiente del piso es descendiente hacia aguas abajo permaneciendo el ancho cons-tante de paredes paralelas verticales [16].Finalmente, en la salida la pendiente del piso es ascendente hacia arriba y el ancho va aumentando hasta igualarse al ancho del canal. La intersección que se produce por la relación en la base de la entrada y en la garganta se denomina cresta del medidor y su ancho tamaño del medidor [16].Materiales de construcción de la canaleta ParshallEn la elaboración de los medidores Parshall se emplea diferentes materiales tales como láminas de metal o material orgánico como láminas de madera, incluso recientemente se ha utilizado bra de vidrio. Esta elaboración también se puede directamente sobre el terreno con uso de elementos de mampostería como bloques tallados o ladrillos, pudién-dose también hacer con concreto armado para lograr una mayor vida útil del producto [17].L.Dimensionamiento de la canaleta ParshallLos medidores de Parshall menos usados poseen un ancho de garganta de 2.54 cm (1pulg), por otro lado, el mayor Medidor de Parshall construido hasta la fecha es de 15,24 cm (50 ft) además de tener una capacidad de 85 000 l/s [17].Principio de funcionamientoEl principio de funcionamiento del Medidor de PARSHAL está basado en el ujo Critico que se encuentra en la garganta del aforador, dicho sea, el caso los aforadores de Parshall son estructuras cuyo uso es único y es para la medi-ción de los gastos. Se diseñan haciendo uso de los principios Hidráulicos del ujo crítico [17].La estructura produce las condiciones del ujo critico por medio del ensanchamiento de las paredes del canal o también por elevación o depresión de la plantilla, ya sea en una sección transversal o en un tramo especico. Es de esta manera que existe una relación matemática entre el Caudal y el nivel “h” [17].Su funcionamiento está reglamentado en la asunción de que el ujo subcrítico se produce en el estrechamiento, a su vez, la introducción de la caída en el piso de la canaleta produce ujo supercrítico a través de la garganta. Debido a la aceleración del ujo se puede establecer una relación matemática entre el agua y el caudal [17].Para que la canaleta opere de manera adecuada este debe construirse de acuerdo a las dimensiones estándar que se proveen en las tablas respectivas (tabla 4 y 5) [17].El canal de Parshall es auto limpiante, requiriendo solo una lectura de la lámina que pasa por el medidor en ujo libre. El caudal es proporcional al nivel medido en el punto especicado en la sección de convergencia [17].De la Cruz et al., Hidráulica: Capitulo 7 : Diseño de canaleta ParshallISSN 26973650MINERVA, MULTIDISCIPLINARY JOURNAL OF SCIENTIFIC RESEARCH Vol. 3, Nº 7 April 2022 (pp. 5177)
62De la Cruz et al., Hidráulica: Capitulo 7 : Diseño de canaleta ParshallTabla 3. Cuadro de Datos Técnicos. Pendiente (7)TRAMO Ib1=0.53y1=0.36 mS1=0.0202n1=0.014 (Según Tabla: Concreto bien acabado Usado)Cálculo del tirante normalPor ecuación de Manning: (8)MINERVA, MULTIDISCIPLINARY JOURNAL OF SCIENTIFIC RESEARCH Vol. 3, Nº 7 April 2022 (pp. 5177)ISSN 26973650Cuadro de datos técnicos WGS -84PuntoEsteNorteCota1203467.038812035.22198.202203459.498812030.30197.903203458.718812030.13197.854203457.658812029.10197.795203457.148812028.77197.766203456.298812028.40197.717203453.808812026.81197.528203452.988812026.51197.449203410.878811999.54196.8610203411.528811998.53196.8611203453.628812025.50197.4412203454.248812026.12197.5213203456.738812027.71197.7114203457.428812028.34197.7615203457.938812028.67197.7916203459.308812029.22197.8517203459.788812029.86197.9018203467.328812034.78198.20=198.2−196.86 66.5375=0.0202=∗23∗12
63Donde:Q: Caudal de diseñoA: Área hidráulicaP: Perímetro mojado R: Radio hidráulicoS: Pendiente del canalT: Espejo de aguay: Tirante de aguaCálculo del área hidráulica (A) (9)Cálculo del perímetro mojado (P) (10)Cálculo del radio hidráulico (R) (11)Cálculo de la velocidad media (V) (12)De la Cruz et al., Hidráulica: Capitulo 7 : Diseño de canaleta ParshallISSN 26973650MINERVA, MULTIDISCIPLINARY JOURNAL OF SCIENTIFIC RESEARCH Vol. 3, Nº 7 April 2022 (pp. 5177)=∗ℎ=0.53∗0.36=0.191=+2=0.53+2=1.5==0.5=∗=2.9 /
64De la Cruz et al., Hidráulica: Capitulo 7 : Diseño de canaleta ParshallCálculo de la velocidad media (V) (13)Borde Libre (B.L) (14)TRAMO III: CANALETA PARSHALLSelección de la canaleta Tabla 4. Fórmulas para canales ParshallMINERVA, MULTIDISCIPLINARY JOURNAL OF SCIENTIFIC RESEARCH Vol. 3, Nº 7 April 2022 (pp. 5177)ISSN 26973650=∗∗=0.1908∗0.153∗0.02020.014=0.55 ൗ.=0.35
65Tabla 5. Dimensiones de la canaleta ParshallCálculo de altura de agua en la sección convergente Datos: (15)Ancho del canal en la sección de H0Datos:D=108.9 cmW=51 cm (16)De la Cruz et al., Hidráulica: Capitulo 7 : Diseño de canaleta ParshallISSN 26973650MINERVA, MULTIDISCIPLINARY JOURNAL OF SCIENTIFIC RESEARCH Vol. 3, Nº 7 April 2022 (pp. 5177)1==0.553/=1.4261.=(1.426)11.ൗ=(0.551.426)11.ൗ=0.4′=23−+′=231.089−0.51+0.51′=0.896
66De la Cruz et al., Hidráulica: Capitulo 7 : Diseño de canaleta ParshallVelocidad en la sección de H0 (17)Caudal especico en la garganta de la canaleta (18)Carga hidráulica disponible en la garganta Datos:Ecuación de la Energía (19)Altura de agua en la sección de la garganta H2 (20)MINERVA, MULTIDISCIPLINARY JOURNAL OF SCIENTIFIC RESEARCH Vol. 3, Nº 7 April 2022 (pp. 5177)ISSN 26973650==∗=0.550.54∗0.896=1.14 /==.55.51=1.08 3/=22.9  =++=1.142∗9.81+0.54+0.229=0.827 ==+ =→=∗
67ReemplazamosVelocidad en la sección de la garganta H2 (21)Sumergencia en la canaleta Parshall (22) Canaleta Parshall con descarga libre.De la Cruz et al., Hidráulica: Capitulo 7 : Diseño de canaleta ParshallISSN 26973650MINERVA, MULTIDISCIPLINARY JOURNAL OF SCIENTIFIC RESEARCH Vol. 3, Nº 7 April 2022 (pp. 5177)==1.8.355=3.04 /=∗100=.355.54∗100=65.7%
68De la Cruz et al., Hidráulica: Capitulo 7 : Diseño de canaleta ParshallCanaleta Parshall con descarga libre.S < Smáx Canaleta Parshall con descarga libreS > Smáx Canaleta Parshall con descarga ahogadaCálculo del número de Froude (23)Cálculo de altura de agua en el resalto (24)MINERVA, MULTIDISCIPLINARY JOURNAL OF SCIENTIFIC RESEARCH Vol. 3, Nº 7 April 2022 (pp. 5177)ISSN 26973650Ancho de la garganta (W mm) Sumergencia máxima permitida (S%) Ancho de la garganta (W m) Sumergencia máxima permitida (S%) Ancho de la garganta (W m) Sumergencia máxima permitida (S%) 25,4 50 0,3048 70 2,4384 70 50,8 50 0,4572 70 3,0480 80 76,2 50 0,6096 70 3,6580 80 152,4 60 0,9144 70 4,5720 80 228,6 60 1,2192 70 6,0960 80 1,5240 70 7,6200 80 1,8288 70 9,1440 80 2,1336 70 12,1920 80 70 15,2400 80 =∗=3.049.81∗0.355=1.633=(1+8)0.5−13=0.3552(1+1.63)0.5−13=0.66
69Velocidad en el resaltoAltura de agua en la sección de salida (25)Cálculo “x” de la elevación de la cresta (26)Por motivo de seguridad se recomienda aumentar un 10% al factor xTRAMO II: DIAGONAL (27)De la Cruz et al., Hidráulica: Capitulo 7 : Diseño de canaleta ParshallISSN 26973650MINERVA, MULTIDISCIPLINARY JOURNAL OF SCIENTIFIC RESEARCH Vol. 3, Nº 7 April 2022 (pp. 5177)==1.080.66=1.64 /4=−− =7.64=0.66−0.229−0.076 4=0.507 =4−(5+) 5:0.24 =0.507−(0.24+0.076) =0.191 =0.191∗1.10 =0.21 =1.09=0.53.=0.75.=2−2=0.28..=0.752+0.28²=0.801
70De la Cruz et al., Hidráulica: Capitulo 7 : Diseño de canaleta ParshallTRAMO IV CÁLCULO DEL TIRANTE NORMALPor ecuación de Manning: (12)Donde:Q: Caudal de diseñoA: Área hidráulicaP: Perímetro mojado R: Radio hidráulicoS: Pendiente del canalT: Espejo de aguay: Tirante de aguaReemplazando en la ecuación se tiene:MINERVA, MULTIDISCIPLINARY JOURNAL OF SCIENTIFIC RESEARCH Vol. 3, Nº 7 April 2022 (pp. 5177)ISSN 26973650=0.821=0.551=0.02021=0.014=∗23∗12=0.82=0.82+2=0.55∗0.014=0.820.820.82+223∗0.020212=0.235
71Cálculo del área hidráulica (A) (9)Cálculo del perímetro mojado (P) (10)Cálculo del radio hidráulico (R) (11)Cálculo de la velocidad media (V) (17)Borde Libre (B.L)De la Cruz et al., Hidráulica: Capitulo 7 : Diseño de canaleta ParshallISSN 26973650MINERVA, MULTIDISCIPLINARY JOURNAL OF SCIENTIFIC RESEARCH Vol. 3, Nº 7 April 2022 (pp. 5177)=∗ℎ=0.82∗0.235=0.1922=+2=0.82+2∗0.235=1.288==0.149 ==0.550.192=2.866 /.=0.35
72De la Cruz et al., Hidráulica: Capitulo 7 : Diseño de canaleta ParshallTramo VCálculo del tirante normalPor ecuación de Manning: (12)Donde:Q: Caudal de diseñoA: Área hidráulicaP: Perímetro mojado R: Radio hidráulicoS: Pendiente del canalT: Espejo de aguay: Tirante de agua (28) (29) (11)MINERVA, MULTIDISCIPLINARY JOURNAL OF SCIENTIFIC RESEARCH Vol. 3, Nº 7 April 2022 (pp. 5177)ISSN 26973650=0.41=0.551=0.02021=0.014.=0.60−0.452=0.375.=0.5=atan (0.50.375)=53.13˚=53.16˚=0.75=∗23∗12=0.4+0.75∗=+2∗1+0.752=
73Reemplazando en las ecuaciones se tiene:Cálculo del área hidráulica (A) (30)Cálculo del perímetro mojado (P) (31)Cálculo del radio hidráulico (R) (11)Cálculo de la velocidad media (V) (17)Borde Libre (B.L) (11)De la Cruz et al., Hidráulica: Capitulo 7 : Diseño de canaleta ParshallISSN 26973650MINERVA, MULTIDISCIPLINARY JOURNAL OF SCIENTIFIC RESEARCH Vol. 3, Nº 7 April 2022 (pp. 5177)0.55∗0.014=0.4+0.75∗0.4+0.75∗0.4+∗+0.75∗0.0202=0.295=0.4+0.75∗=0.183=+2∗1+0.75=1.188==0.154==0.550.8=3.00 /.=0.15
74De la Cruz et al., Hidráulica: Capitulo 7 : Diseño de canaleta ParshallTRAMO VCARGASECUACIÓN DE BERNULLI (32)BORDE LIBRE (Según ANA)Para tramo I (11)MINERVA, MULTIDISCIPLINARY JOURNAL OF SCIENTIFIC RESEARCH Vol. 3, Nº 7 April 2022 (pp. 5177)ISSN 269736504=0.824=2.8664=0.2344=0….6=0.406=3.0016=0.2956=0.75….=0.3ℎ4=(4)22∗9.81ℎ4=0.419….ℎ6=(6)22∗9.81ℎ6=0.459∆23+4+ℎ4=6+ℎ6+∗ℎ4−ℎ6∆23=0.0911=0.3012=0.5=1.5∗4=0.592
75Para tramo II (11)ALTURA TOTAL (33) (33)ESPEJO DE AGUA (34) (34)TRANSICIÓNComisión Nacional de Irrigación de México (35)De la Cruz et al., Hidráulica: Capitulo 7 : Diseño de canaleta ParshallISSN 26973650MINERVA, MULTIDISCIPLINARY JOURNAL OF SCIENTIFIC RESEARCH Vol. 3, Nº 7 April 2022 (pp. 5177)11=0.3012=0.6=1.5∗=0.665→=0.3=+.=0.595=0.6=+.=0.534=0.54=+2∗∗=0.82=+2∗∗=1.20−2∗(22.5°)=0.4591=0.24
76De la Cruz et al., Hidráulica: Capitulo 7 : Diseño de canaleta ParshallBureau of ReclamationEscoger el máx. valorDIAGONAL DEL CANAL (L Inclinada)El valor dado para el maestro aprox.DISEÑO DE LA CANALETA PARSHALLFigura 4. Diseño nal de canaleta ParshallMINERVA, MULTIDISCIPLINARY JOURNAL OF SCIENTIFIC RESEARCH Vol. 3, Nº 7 April 2022 (pp. 5177)ISSN 269736506−42∗(12.5°)=0.8571=0.86=0.86(6−42)2+2=0.881=0.88
77Los resultados obtenidos tenemos tanto en el primer y segundo tramo una sección rectangular con sus respec-tivos parámetros (base, área, tirante, etc.), en el tercer tramo nos encontramos con la sección Parshall, con ayuda del exómetro tomamos todos sus dimensiones respectivas (garganta, altura de resalto, altura de salida, altura de entrada). Estas dimensiones dadas fueron comparadas con los resultados obtenidos mediante las ecuaciones y fór-mulas en gabinete, concluyendo algunas diferencias en la parte de la altura de resalto, esta se da en la sección de la canaleta Parshall y cambio de sección con el cuarto tramo, a pesar de encontrar estas diferencias, el ujo que se da de la canaleta tomada en campo y el ujo que se halló en los resultados nos demuestra que no se puede dar ningún tipo de fallos, en el último y quinto tramo nos encontramos con un canal de sección trapezoidal con sus respectivos parámetros ya indicados en los resultados.El canal hidráulico de uso agrícola en estudio, a pesar de sus mínimas imperfecciones, este cumple con su fun-ción de transportar y soportar un buen caudal hidráulico, el cual tiene una compuerta de control, esta canaleta está diseñada para poder soportar hasta un caudal máximo de 0,7 m3/s. y trabaja sin defecto alguno. REFERENCIAS [1]C. Aponte. “Diseño y construcción de una canaleta Parshall para el laboratorio de hidráulica de la universidad Santo Tomás Sede Central” (Tesis para obtener el grado: Universidad Santo Tomás, 2019)[2]V. Streeter. “Mecánica de Fluidos” (Editorial McGraw-Hill, 1972) [3]C. Marín, M. Menjivar and J. Zavaleta. “Diseño y Construcción de un Canal Hidráulico de Pendiente Variable para Uso Didáctico e Investigación” (Trabajo de graduación: Universidad De El Salvador, 2012)[4]E. Santisteban. “Diseño hidráulico del canal L-02 Huabal, en el distrito de Mórrope, Lambayeque – 2018” (Te-sis para obtener el título profesional: Universidad Cesar Vallejo, 2019)[5]J. Ramírez. “Diseño de canal de derivación tramo Taymi-Cayalti, distrito de Cayalti, Lambayeque” (Tesis para obtener el título profesional de: Ingeniero Civil, 2020[6]G. Sotelo-Ávila. “Hidráulica de canales”, 1a Ed., 836. UNAM Facultad de Ingeniería, México DC, México (2002)[7]W. Baltodano and S. Socorro. “Diseño Hidráulico De Un Canal De 1km De Longitud Que Comprende Parte De La Zona 2, 5, 6 Y 11 Del Municipio De Ciudad Sandino, De Marzo A Julio De 2015” (Monografía Para Optar Al Título De Ingeniero Civil: Universidad Nacional Autónoma De Nicaragua, Managua Unan-Managua, 2015)[8]C. Espinoza. “Diseño hidráulico del canal L - 02 García en el distrito de Mochumi, Lambayeque – 2018” (Tesis para obtener el Título Profesional de Ingeniería Civil: Universidad Cesar Vallejo, 2018)[9]A. Lujan, W. Quispe, K. Romero and F. Torres, “Manual proceso constructivo de un canal trapezoidal”, (Uni-versidad Peruana de los Andes, 2015)[10]E. Levi, “Robert Manning y su Fórmula”, (Revista Bibliográca: Instituto Mexicano de Tecnología del Agua, 1991)[11]J. Palomino, “Diseño hidráulico de una rápida para el proyecto: Construcción del canal principal de Fortaleza, distrito Congas, provincia Ocros, región Ancash”, (Monografía técnica para optar el título de ingeniero mecánico de uidos: Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2003)[12]N. Bustamante. “Revestimiento del canal alimentador de las lagunas boro, tramo: toma bola de oro hasta ingreso, que permita captar agua cruda en cantidad, para abastecer a la planta de tratamiento de la ciudad de Chi-clayo” (Tesis para optar grado académico: Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo,2019)[13]E. Gettys, F. Keller, M. Skove, “Física clásica y moderna” (Mc Graw Hill, New York, 1991)[14]K. León, “Elaboración Y Calibración De Una Canaleta Parshall Para Medir Diferentes Caudales De Flujo Que Permita Validar Las Ecuaciones De Aforos.” (Examen Complexivo de Facultad de Ingeniería Civil: Universidad Técnica de Machala, 2017).[15]S. Cedeño, “Análisis de un canal Parshall mediante un modelo hidráulico de laboratorio” (Proyecto de inves-tigación previo a la obtención del título profesional de ingeniero civil: Universidad Estatal del Sur de Manabí de Ecuador, 2020)[16]R. Quello, “Calibración De Control De Gasto Con El Aforador Parshall En El Laboratorio De Hidráulica De Juliaca” (Tesis para optar el grado académico de: Magister en Ingeniería Civil, 2015)[17]L. Cuenca, “Cálculo De La Longitud Mínima De Aproximación Para Una Canaleta Parshall, A Través De La Comparación Del Comportamiento Hidráulico Entre Un Modelo Numérico Y Un Modelo Físico.” (Trabajo de grado para optar por el título de Ingeniero Civil: Universidad Católica de Colombia, 2019.De la Cruz et al., Hidráulica: Capitulo 7 : Diseño de canaleta ParshallISSN 26973650MINERVA, MULTIDISCIPLINARY JOURNAL OF SCIENTIFIC RESEARCH Vol. 3, Nº 7 April 2022 (pp. 5177)