Medición de caudales: evaluación comparativa entre canaleta Parshall y
método del flotador en el canal Toma Alta-San Francisco-Bagua-Amazonas
Flow rate measurement:
comparative evaluation of the Parshall flume and the float method in the Toma
Alta-San Francisco-Bagua-Amazonas canal.
Medição de vazões: avaliação
comparativa entre a calha Parshall e o método do flutuador no canal Toma Alta-San
Francisco-Bagua-Amazonas
Resumen
La presente investigación tuvo como propósito
comparar la medición de caudales mediante la canaleta Parshall y el método del
flotador en el canal Toma Alta-San Francisco, ubicado en el distrito de La
Peca, provincia de Bagua, Amazonas. El estudio se desarrolló bajo un enfoque
cuantitativo, de tipo aplicado y con un diseño experimental comparativo. Para
ello, se realizaron diez mediciones con cada método. En la canaleta Parshall,
el caudal se calculó a partir de la carga hidráulica registrada y su
correspondiente ecuación de descarga. Para el método del flotador se midió el
tiempo que tardó un elemento flotante en recorrer un tramo de 10 m,
considerando un factor de corrección de velocidad de 0,85 y el área hidráulica
del canal. Los resultados mostraron un caudal promedio de 201,90 L/s para la
canaleta Parshall y 210,86 L/s para el método del flotador, con una diferencia
relativa de 4,44 %. Asimismo, se obtuvieron coeficientes de variación de 0,25 %
y 1,22 %, respectivamente, lo que evidencia una menor dispersión en las
mediciones de la canaleta Parshall. Se concluye que ambos métodos permiten
estimar el caudal en canales abiertos, aunque sus resultados presentan
diferencias relacionadas con el procedimiento de medición y las condiciones de
aplicación.
Palabras
clave: canaleta Parshall, flotadores, caudal, canal
hidráulico.
Abstract
The purpose of this research
was to compare flow rate measurements obtained using a Parshall flume and the
float method in the Toma Alta-San Francisco canal, located in the La Peca
district, Bagua province, Amazonas. The study followed a quantitative, applied
approach with a comparative experimental design. Ten measurements were taken
using each method. For the Parshall flume, the flow rate was calculated based
on the recorded hydraulic head and its corresponding discharge equation. For
the float method, the time taken for a floating object to travel a 10-meter
stretch was measured, incorporating a velocity correction factor of 0.85 and
the hydraulic cross-sectional area of the canal. The results showed an
average flow rate of 201.90 L/s for the Parshall flume and 210.86 L/s for the
float method, representing a relative difference of 4.44%. Furthermore,
coefficients of variation of 0.25% and 1.22% were obtained, respectively,
indicating less dispersion in the measurements taken with the Parshall flume.
It is concluded that both methods can be used to estimate flow rates in open
channels, although their results differ due to the specific measurement
procedures and the conditions under which they are applied.
Keywords: Parshall flume, floats, flow
rate, hydraulic canal.
Resumo
A
presente pesquisa teve como objetivo comparar a medição de vazões por meio da
calha Parshall e do método do flutuador no canal Toma Alta-San Francisco,
localizado no distrito de La Peca, província de Bagua, Amazonas. O estudo foi
desenvolvido sob uma abordagem quantitativa, de natureza aplicada e com um
delineamento experimental comparativo. Para tanto, foram realizadas dez
medições com cada método. Na calha Parshall, a vazão foi calculada a partir da
carga hidráulica registrada e de sua respectiva equação de descarga. No método
do flutuador, mediu-se o tempo que um elemento flutuante levou para percorrer
um trecho de 10 m, considerando um fator de correção de velocidade de 0,85 e a
área hidráulica do canal. Os resultados mostraram uma vazão média de 201,90 L/s
para a calha Parshall e 210,86 L/s para o método do flutuador, com uma
diferença relativa de 4,44%. Além disso, obtiveram-se coeficientes de variação
de 0,25% e 1,22%, respectivamente, o que evidencia uma menor dispersão nas medições
realizadas com a calha Parshall. Conclui-se que ambos os métodos permitem
estimar a vazão em canais abertos, embora seus resultados apresentem diferenças
relacionadas ao procedimento de medição e às condições de aplicação.
Palavras-chave:
calha Parshall, flutuadores, vazão, canal hidráulico.
Introducción
La medición del caudal constituye un paso
fundamental en el estudio, aprovechamiento y gestión de los recursos hídricos,
particularmente en sistemas de conducción mediante canales abiertos destinados
al riego y otras actividades productivas. En términos sencillos, la medición
del caudal nos permite saber exactamente qué volumen de agua está pasando por
una determinada sección en un momento preciso de un sistema de conducción. La
determinación del caudal es particularmente importante para el diseño y
operación de sistemas de riego, distribución de agua, drenaje y control
hidráulico, puesto que permite evaluar las condiciones de funcionamiento y
distribución del recurso. Sin esta información, sería muy difícil saber si una
infraestructura está funcionando como debería o si el agua se está repartiendo
de forma justa y eficiente. En este contexto, la utilización de métodos de
aforo que representan una alternativa para obtener estimaciones de manera
práctica, confiable y accesible de calcular el caudal resulta relevante para
obtener información hidráulica bajo condiciones de campo. Para estimar el
caudal en cauces abiertos existen diversas alternativas técnicas, cuya elección
depende fundamentalmente del principio físico empleado, la norma ASTM D1941-21 establece
el procedimiento normalizado para la medición mediante canaletas Parshall, que
relacionan el nivel del agua con la descarga, siendo la más representativa; por
otro lado, la norma ISO 748:2021 incluye el método del flotador, procedimientos
basados en la velocidad y el área de la sección transversal. (International Organization for Standardization [ISO],
2021) y (ASTM International, 2021). Dado que ambos enfoques operan bajo principios
distintos, su ejecución en condiciones similares permite contrastar sus
resultados y examinar las variaciones derivadas de su aplicación práctica.
La canaleta Parshall es una estructura hidráulica
empleada para medir caudales en canales abiertos y sistemas de conducción, una
estructura creada durante la década de 1920 y desarrollada originalmente para
medir flujos de agua destinados al riego, su configuración geométrica comprende
tres zonas: una entrada convergente, una garganta angosta con un desnivel en el
suelo y una salida divergente. Esta geometría tan particular estrecha el paso
del agua y acelera su velocidad hasta generar un flujo crítico, logrando
que la cantidad de agua que pasa dependa directamente de su altura (Heyrani et al., 2022). Diversos
autores, como (Khosronejad et al., 2021), señalan su efectividad, aunque advierten que su
comportamiento puede alterarse por factores como las condiciones de
aproximación del flujo, tolerancias geométricas, problemas de nivelación o
fluctuaciones en la superficie libre, sobre todo en rangos de caudal bajo. Otro aspecto que debe considerarse es la incertidumbre asociada con las
mediciones realizadas mediante este tipo de estructuras. (Ribeiro
et al., 2021) analizaron dicha incertidumbre utilizando información experimental
obtenida en un canal abierto y simulaciones desarrolladas mediante el método de
Monte Carlo. El estudio reportó diferencias relativas de hasta 12 % entre los
escenarios evaluados, dependiendo de la manera en que se consideraron los
parámetros del modelo y las correlaciones existentes entre ellos. Los autores
concluyeron que la incertidumbre presente en los parámetros empleados para
relacionar el nivel del agua con el caudal puede influir de manera importante
en los resultados, por lo que debe ser tomada en cuenta al momento de valorar
la confiabilidad de las mediciones obtenidas con canaletas Parshall.
La obtención precisa del nivel del agua representa,
por otra parte, un elemento fundamental para el funcionamiento adecuado de este
sistema de aforo. (Theodoro et al., 2023) comprobaron el buen desempeño de sensores
ultrasónicos de bajo costo instalados en canaletas Parshall, en condiciones de
campo. La investigación se desarrolló en la granja experimental de la
Universidad Federal de Grande Dourados, Brasil, donde se utilizaron sensores
HC-SR04 y se compararon sus lecturas con instrumentos de referencia. Los
resultados mostraron valores de
La aplicación de esta metodología ha sido estudiada
por (Abed, 2021) quien evaluó el uso de esferas plásticas como
flotadores integradores, reportando una alta correspondencia con métodos de
referencia, registrándose errores menores al 2,5% y recomendando el uso de elementos pequeños y
con una densidad relativa próxima a la unidad para optimizar la precisión. Debido
a que la canaleta Parshall y el método del flotador se fundamentan en
principios teóricos diferentes, contrastar ambos procedimientos permite
identificar discrepancias atribuibles a la geometría del canal, las condiciones
de aproximación, la toma de datos o la distribución de velocidades, sin asumir
a priori la superioridad absoluta de uno sobre el otro. En consecuencia,
realizar una comparación experimental resulta útil para determinar el nivel de
concordancia entre ambos procedimientos sin asumir de antemano que uno de ellos
necesariamente producirá el valor más exacto.
La necesidad de contrastar diferentes procedimientos
de aforo también se encuentra respaldada por investigaciones relacionadas con
el comportamiento de las canaletas Parshall. (Khosronejad et al., 2021) y (Abed, 2021) permiten reconocer que comparar distintas
metodologías constituye una estrategia apropiada para evaluar la confiabilidad
de las mediciones realizadas en condiciones reales.
En lugares como Bagua, donde la agricultura sustenta
gran parte de la economía local y la infraestructura de riego es fundamental,
el estudio de los caudales circulantes constituye un aspecto clave. (Urbina
et al., 2022) analizaron los canales de regadío de Bagua a través de trabajo de campo,
cálculos hidráulicos y elaboración de modelos matemáticos para estudiar el
comportamiento de diferentes conductos abiertos. Los resultados resaltan la importancia de
efectuar mediciones directamente sobre los sistemas existentes y contrastarlas
posteriormente con los valores obtenidos mediante procedimientos de cálculo.
De manera similar, existen antecedentes relacionados
con la infraestructura hidráulica de La Peca y su función en el aprovechamiento
del recurso hídrico. (Altamirano Tocas, 2020) abordó el diseño del canal lateral El Zapote en La
Peca, evidenciando la importancia de optimizar los sistemas de riego en la
zona. Del mismo modo, registros técnicos de entidades como EMAPAB sitúan al
canal La Peca como una fuente superficial estratégica para el abastecimiento
urbano, contextualizando geográficamente la zona de estudio. Partiendo de estos
antecedentes, si bien la literatura ha profundizado en el comportamiento de las
canaletas Parshall y en las bondades de los aforos con flotadores, persiste la
necesidad de evaluar experimentalmente ambos métodos de manera conjunta bajo
las condiciones reales de operación de un canal en Bagua.
Por lo tanto,
la presente investigación propone realizar una evaluación comparativa de los
caudales determinados mediante una canaleta Parshall y el método del flotador
en el canal Toma Alta-San Francisco, sector La Peca, ubicado en Bagua,
Amazonas. Para ello, se efectuarán mediciones directamente en campo bajo
condiciones de flujo similares, con el propósito de determinar las diferencias
entre ambas metodologías y analizar el grado de concordancia de sus resultados.
De esta manera, se busca generar evidencia experimental que contribuya al
conocimiento y evaluación de los métodos de aforo aplicables a canales abiertos
dentro del contexto hidráulico local.
Metodología
La
presente investigación se desarrolló bajo un enfoque cuantitativo, de tipo
aplicada y con diseño experimental de campo y comparativo, orientada a la
comparación del caudal mediante dos métodos de aforo: la canaleta Parshall y el
método del flotador, aplicados en condiciones reales de funcionamiento de un
canal abierto. La investigación se desarrolló en cinco fases.
La
primera fase consistió en la búsqueda, revisión y selección de fuentes de
información. Inicialmente, se realizó una búsqueda amplia de artículos
científicos y fuentes de información relacionados con la medición de caudales
en canales abiertos, canaletas Parshall, método del flotador, determinación de
variables hidráulicas y comparación de métodos de aforo. Como resultado de esta
búsqueda inicial, se identificaron un total de quince artículos y fuentes de
información potencialmente relacionados con el tema de estudio. Para asegurar
información actualizada y con contexto local, se consultaron bases de datos
como ScienceDirect y SciELO, junto con revistas especializadas y repositorios
institucionales, priorizando publicaciones entre los años 2020 y 2026. Siguiendo las directrices
del enfoque PRISMA 2020, la selección se estructuró en etapas de
identificación, elegibilidad e inclusión. Se priorizaron aquellos estudios con
rigor metodológico, disponibilidad de datos y relación directa con los métodos
de aforo evaluados. Durante el proceso de selección se consideraron como
criterios de inclusión el año de publicación, la relación directa con la
medición de caudales en canales abiertos, el empleo de canaletas Parshall o
método del flotador, y la disponibilidad de información para sustentar el
presente estudio. Se descartaron publicaciones fuera del rango temporal o con
bajo aporte al objetivo de la investigación. Después de aplicar los criterios de selección
establecidos, se incluyeron finalmente diez artículos y fuentes de información,
los cuales fueron considerados pertinentes por aportaron fundamentos teóricos,
procedimientos de medición y antecedentes relacionados directamente con las
variables estudiadas. En la Tabla 1 se detallan los autores de mayor relevancia
y su contribución específica a este artículo.
Tabla
1
Fuentes
de información seleccionadas y aporte conceptual y metodológico al artículo
|
Autor
y año |
Tema
principal |
Aporte
para el artículo |
|
Khosronejad et al.
(2021) |
Evaluación
de canaletas Parshall mediante mediciones de campo y modelación |
Sustenta
la medición del caudal mediante canaleta Parshall |
|
Ribeiro et al. (2021) |
Incertidumbre en la
medición de caudal con canaletas Parshall |
Fundamentos sobre
incertidumbre, variabilidad y confiabilidad de las mediciones |
|
Abed (2021) |
Medición
de flujo mediante flotadores en canales abiertos |
Sustenta
el procedimiento experimental del método del flotador y la determinación de
velocidad y caudal |
|
Urbina et al. (2022) |
Cálculo hidráulico en
canales de regadío de Bagua |
Aporta procedimientos
de medición de variables hidráulicas y antecedentes del contexto de Bagua |
|
Theodoro et al. (2023) |
Medición
de nivel en canaletas Parshall mediante sensores |
Aporta
antecedentes sobre medición del nivel de agua, repetición de lecturas y
evaluación de resultados en canaletas Parshall |
|
Altamirano Tocas (2020) |
Diseño de canal lateral
de riego en La Peca, Bagua |
Contexto específico de
la red de riego local y demanda del recurso hídrico. |
|
Heyrani et al. (2022) |
Revisión
del modelamiento numérico y experimental de canaletas Parshall |
Sustenta
la influencia de la geometría, instalación y condiciones del flujo en la
curva nivel-caudal. |
|
(International Organization for Standardization
[ISO], 2021) |
Norma internacional
para medición de caudal en canales abiertos mediante métodos velocidad-área |
Establece el marco
técnico para mediciones de velocidad superficial, incluidos los flotadores. |
|
(ASTM
International, 2021) |
Método
normalizado para medir flujo en canales abiertos con canaleta Parshall |
Aporta
criterios técnicos para la medición con canaletas Parshall. |
|
(Zhang
et al., 2025) |
Diseño y ensayo de un
caudalímetro ultrasónico multicanal para canales de riego |
Aporta evidencia
reciente sobre instrumentación ultrasónica y medición de caudal en canales
agrícolas. |
La
segunda fase correspondió al área de estudio y reconocimiento del canal. El
trabajo de campo se realizó en el canal Toma Alta–San Francisco, ubicado en La
Peca, provincia de Bagua, región Amazonas, donde se identificó una estructura
de medición tipo canaleta Parshall instalada en el sistema de conducción.
Durante esta etapa se realizó el reconocimiento de las condiciones físicas del
canal y de la estructura de aforo, considerando las características de la
sección, las condiciones del flujo y la accesibilidad para la toma de datos. La
selección de variables hidráulicas y la realización de mediciones directamente
en canales de regadío de la provincia de Bagua tienen como antecedente el
trabajo desarrollado por (Urbina
et al., 2022),
quienes efectuaron mediciones de campo de variables geométricas e
hidráulicas para determinar el comportamiento del flujo en canales de la zona.
La
tercera fase correspondió a la medición del caudal mediante la canaleta
Parshall. Para ello, se midió la tirante de agua (
La
cuarta fase correspondió a la determinación del caudal mediante el método del
flotador. Para ello, se seleccionó un tramo de 10 m de longitud en una zona
recta y uniforme del canal, procurando reducir la influencia de obstáculos,
turbulencias y variaciones de la sección. Se utilizaron una cinta métrica para
delimitar la distancia, un cronómetro para registrar el tiempo de recorrido y
una mandarina como elemento flotante. La elección de este elemento se
fundamentó en que los procedimientos de aforo mediante flotadores emplean
objetos simples, visibles y con capacidad de desplazarse sobre la superficie
del agua, habiéndose reportado el uso de frutos como la naranja para este tipo
de mediciones. El elemento flotante fue colocado ligeramente aguas arriba del
punto inicial de medición, permitiendo que alcanzara el régimen de
desplazamiento del flujo antes de iniciar el registro del tiempo. El cronómetro
se activó cuando el elemento atravesó el punto inicial y se detuvo al alcanzar
el punto final, correspondiente a los 10 m de recorrido. Este procedimiento se
repitió 10 veces, con la finalidad de obtener una serie de tiempos que
permitiera determinar un valor representativo del desplazamiento superficial.
La velocidad superficial se calculó mediante la relación
La
quinta fase correspondió al procesamiento y comparación de los resultados
obtenidos mediante ambos métodos. Para cada procedimiento se organizaron los
datos correspondientes a las 10 repeticiones y se determinaron los valores
promedio, desviación estándar y coeficiente de variación, con la finalidad de
evaluar la dispersión de las mediciones.
Finalmente,
se determinaron las diferencias absoluta y relativa entre el caudal por
Parshall (
Resultados
1.
Medición del caudal mediante la canaleta Parshall
La
evaluación de la canaleta Parshall se realizó mediante diez lecturas
consecutivas del tirante de agua, utilizando como referencia la escala de
medición instalada en la estructura.
Figura
1
Medición
del tirante de agua en la canaleta Parshall del canal Toma Alta-San Francisco.
Debido
al deterioro de la regla graduada original, las lecturas se efectuaron con un
flexómetro, lo que permitió registrar la altura del agua en cada repetición y
los diferentes parámetros hidráulicos de acuerdo a las especificaciones ya
estandarizadas de la estructura hidráulica.
Tabla
2
Parámetros
hidráulicos
|
ESPECIFICACIONES TÉCNICAS Y
PARÁMETROS HIDRÁULICOS |
|||
|
Ancho de garganta (W) |
30.50 |
cm |
Garganta estandarizada W = 1 ft (12 in) |
|
Tirante de agua (Ha-m) |
0.4449 |
m |
Conversión a metros (0.445 m) |
|
Ubicación de la regla |
115.0000 |
m |
Distancia aguas arriba del tramo flotador |
|
Coeficiente C (SI) |
0.6909 |
- |
Coeficiente calibrado para W = 1 ft en SI |
|
Exponente n |
1.5190 |
- |
Exponente empírico hidráulico |
|
Caudal Teórico Parshall (Q-P) |
0.2019 |
m³/s |
Fórmula |
La
Tabla 3 presenta los resultados obtenidos durante las diez repeticiones. A
partir de las lecturas del tirante y de la relación de descarga utilizada en el
procesamiento de datos, se determinaron los caudales correspondientes a cada
medición. El caudal promedio calculado fue de 201,90 L/s, con una desviación
estándar de 0,51 L/s y un coeficiente de variación de aproximadamente 0,25 %.
Estos indicadores evidencian una baja dispersión de los valores calculados
durante el periodo de medición.
Tabla
3
Sistematización
de las mediciones de caudal mediante la canaleta Parshall
|
Repetición |
Lectura
Ha [cm] |
Lectura
Ha [m] |
Caudal Parshall (QP) [m³/s] |
Caudal Parshall (QP) [L/s] |
|
1 |
44.50 |
0.4450 |
0.2020 |
201.96 |
|
2 |
44.40 |
0.4440 |
0.2013 |
201.28 |
|
3 |
44.60 |
0.4460 |
0.2027 |
202.65 |
|
4 |
44.50 |
0.4450 |
0.2020 |
201.96 |
|
5 |
44.50 |
0.4450 |
0.2020 |
201.96 |
|
6 |
44.60 |
0.4460 |
0.2027 |
202.65 |
|
7 |
44.40 |
0.4440 |
0.2013 |
201.28 |
|
8 |
44.50 |
0.4450 |
0.2020 |
201.96 |
|
9 |
44.50 |
0.4450 |
0.2020 |
201.96 |
|
10 |
44.40 |
0.4440 |
0.2013 |
201.28 |
|
Promedio
(X̄) |
44.49 |
0.4449 |
0.2019 |
201.90 |
|
Desviación
Estándar (S) |
0.07 |
0.0007 |
0.0005 |
0.51 |
|
Coeficiente
de Variación (CV) |
0.17% |
0.17% |
0.25% |
0.25% |
Los resultados muestran variaciones
reducidas del tirante, comprendidas entre 44,4 y 44,6 cm, equivalentes a una diferencia
máxima de 2 mm entre las lecturas registradas en los caudales calculados. No obstante, la baja dispersión observada
representa la consistencia de las lecturas obtenidas durante estas diez
repeticiones. En particular, el deterioro de la regla original y el uso de una
regla metálica como instrumento alternativo constituyen una condición que debe
considerarse al interpretar los resultados.
2.
Medición del caudal mediante el método del flotador
La
determinación del caudal mediante el método del flotador se realizó en un tramo
de 10 m de longitud, seleccionado en un sector aproximadamente uniforme del
canal. Para el registro del tiempo de recorrido se utilizó una mandarina como
elemento flotante y un cronómetro, repitiéndose el procedimiento diez veces
entre los puntos inicial y final del tramo.
Tabla
4
Parámetros
hidráulicos
|
DATOS GEOMÉTRICOS DEL CANAL
TRAPEZOIDAL |
|||
|
Ancho de plantilla (b) |
0.40 |
m |
Base inferior del canal |
|
Tirante de agua (y) |
0.37 |
m |
Profundidad del flujo |
|
Talud del canal (z) |
1.00 |
- |
Inclinación de paredes 1:1 |
|
Área hidráulica (A) |
0.2804 |
m² |
Área trapezoidal |
|
Longitud del tramo (L) |
10.00 |
m |
Distancia recorrida por flotador |
|
Coeficiente de velocidad (C) |
0.85 |
- |
Factor de corrección por rugosidad (concreto) |
Figura 2
Tramo del canal
utilizado para la medición del caudal mediante el método del flotador.
La Tabla 5
presenta los tiempos de recorrido y los caudales calculados en cada repetición.
Los tiempos registrados oscilaron entre 11,11 y 11,60 s, mientras que los
caudales estimados variaron entre 205,43 y 214,49 L/s. El promedio obtenido fue
de 210,86 L/s, con una desviación estándar de 2,58 L/s y un coeficiente de
variación de 1,22 %.
Tabla 5
Sistematización
de las mediciones de caudal mediante el método del flotador
|
REPETICIÓN |
TIEMPO
(t) [s] |
Vel. SUPERFICIAL
(Vs) [m/s] |
Vel. MEDIA
(Vm) [m/s] |
CAUDAL
(Q) [m³/s] |
CAUDAL
(Q) [L/s] |
|
1 |
11.34 |
0.8818 |
0.7496 |
0.2101 |
210.14 |
|
2 |
11.37 |
0.8795 |
0.7476 |
0.2096 |
209.59 |
|
3 |
11.40 |
0.8772 |
0.7456 |
0.2090 |
209.04 |
|
4 |
11.60 |
0.8621 |
0.7328 |
0.2054 |
205.43 |
|
5 |
11.11 |
0.9001 |
0.7651 |
0.2145 |
214.49 |
|
6 |
11.31 |
0.8842 |
0.7515 |
0.2107 |
210.70 |
|
7 |
11.20 |
0.8929 |
0.7589 |
0.2128 |
212.77 |
|
8 |
11.18 |
0.8945 |
0.7603 |
0.2132 |
213.15 |
|
9 |
11.31 |
0.8842 |
0.7515 |
0.2107 |
210.70 |
|
10 |
11.21 |
0.8921 |
0.7583 |
0.2126 |
212.58 |
|
Promedio
(X̄) |
11.30 |
0.8848 |
0.7521 |
0.2109 |
210.86 |
|
Desviación
Estándar (S) |
0.14 |
0.0108 |
0.0092 |
0.0026 |
2.58 |
|
Coeficiente
de Variación (CV) |
1.23% |
1.22% |
1.22% |
1.22% |
1.22% |
La
variación de los tiempos de recorrido produjo diferencias en las velocidades
superficiales y, en consecuencia, en los caudales estimados. La repetición 5
presentó el menor tiempo registrado (11,11 s) y el mayor caudal calculado
(214,49 L/s); por el contrario, la repetición 4 registró el mayor tiempo (11,60
s) y el menor caudal (205,43 L/s). Este comportamiento es coherente con la
relación inversa entre el tiempo de recorrido y la velocidad calculada para una
distancia constante.
3. Comparación de los caudales
obtenidos mediante ambos métodos
La comparación de los resultados
permitió evaluar las diferencias entre los caudales determinados mediante la
canaleta Parshall y el método del flotador en las diez repeticiones realizadas
en el canal Toma Alta-San Francisco.
La Tabla 6 presenta los valores
obtenidos en cada repetición, así como las diferencias absolutas y relativas
entre ambos procedimientos.
Tabla 6
Comparación de los caudales obtenidos (PARSHALL vs.
FLOTADOR)
|
REPETICIÓN |
CAUDAL PARSHALL
(QP) [L/S] |
CAUDAL FLOTADOR (QF) [L/S] |
DIFERENCIA ABSOLUTA |QF - QP| [L/S] |
DIFERENCIA RELATIVA / ERROR (%) |
|
1 |
201.96 |
210.14 |
8.18 |
+4.05% |
|
2 |
201.28 |
209.59 |
8.31 |
+4.13% |
|
3 |
202.65 |
209.04 |
6.38 |
+3.15% |
|
4 |
201.96 |
205.43 |
3.47 |
+1.72% |
|
5 |
201.96 |
214.49 |
12.53 |
+6.20% |
|
6 |
202.65 |
210.70 |
8.05 |
+3.97% |
|
7 |
201.28 |
212.77 |
11.50 |
+5.71% |
|
8 |
201.96 |
213.15 |
11.19 |
+5.54% |
|
9 |
201.96 |
210.70 |
8.74 |
+4.33% |
|
10 |
201.28 |
212.58 |
11.31 |
+5.62% |
|
Promedio (X̄) |
201.90 |
210.86 |
8.96 |
+4.44% |
|
Desviación Estándar (S) |
0.51 |
2.58 |
2.76 |
1.37% |
|
Coef. Variación (CV) |
0.25% |
1.22% |
- |
- |
3.1
Comparación gráfica de los resultados
Figura
3.
Comparación
de caudales por repetición: canaleta Parshall y método del flotador
La Figura 3
muestra el comportamiento de los caudales registrados en las diez repeticiones.
La serie correspondiente al método del flotador presenta mayores fluctuaciones,
con valores entre 205,43 y 214,49 L/s, mientras que las mediciones de la
canaleta Parshall se mantienen en un intervalo más reducido. Asimismo, se
observa que los valores del flotador superan a los del Parshall, evidenciando
una diferencia sistemática entre los resultados de ambos procedimientos durante
el periodo evaluado.
Figura 4.
Variabilidad de
las mediciones de caudal según el método de aforo
La Figura 4
presenta la distribución y dispersión de los caudales obtenidos mediante ambos
métodos. El diagrama muestra una mayor amplitud de los datos del flotador, en
comparación con la agrupación más estrecha de los valores del Parshall. Esto
coincide con los coeficientes de variación calculados: aproximadamente 1,22 %
para el flotador y 0,25 % para el Parshall. Por tanto, las mediciones de
Parshall presentaron menor variabilidad relativa entre las repeticiones.
Figura 5.
Diferencia
relativa entre el método del flotador y la canaleta Parshall
La Figura 5
muestra la diferencia relativa de cada repetición, tomando la canaleta Parshall
como referencia. Los valores se encuentran entre 1,72 % y 6,20 %, con un
promedio de 4,44 %. La menor diferencia se registró en la cuarta repetición,
mientras que la mayor correspondió a la quinta. Estos resultados permiten
cuantificar la separación entre las estimaciones de ambos métodos y muestran
que dicha diferencia no fue constante durante las mediciones.
Discusión
Los
resultados obtenidos en el canal Toma Alta-San Francisco ponen de manifiesto
una clara diferenciación operativa entre ambas metodologías de aforo,
respondiendo directamente al objetivo de evaluar su concordancia hidráulica en
condiciones reales de campo. El método del flotador registró un caudal promedio
de
La
discrepancia cuantitativa del
Es
indispensable reconocer las limitaciones físicas e instrumentales enfrentadas
durante el trabajo de campo en el sector La Peca. En primer lugar, el deterioro
severo de la regla graduada original de la canaleta Parshall obligó a registrar
el tirante hidráulico promedio
Desde la
perspectiva de la gestión del agua de riego en el distrito de La Peca, una
diferencia del 4,44 % representa un volumen no contabilizado de aproximadamente
774,1 m³ diarios en el canal Toma Alta-San Francisco. Esta cifra resulta de
alta trascendencia práctica para la distribución equitativa del recurso entre
las comisiones de usuarios, coincidiendo con lo planteado por (Altamirano Tocas, 2020) sobre la urgente necesidad de optimizar la
eficiencia de conducción en la red del canal lateral para fortalecer la
sostenibilidad de los cultivos de arroz, café y pastos en la zona. Como
proyección para futuras investigaciones, se sugiere trascender la medición
manual mediante la implementación de programas continuos de mantenimiento del
canal (maleza y resanado de paredes) y la automatización del registro de
niveles mediante sensores ultrasónicos de bajo costo (tipo HC-SR04) acoplados a
microcontroladores con curvas de calibración por temperatura. Esta solución
tecnológica, probada con éxito por (Theodoro et al., 2023) al alcanzar coeficientes de determinación
Conclusiones
El análisis de la variabilidad evidenció que las
mediciones realizadas mediante la canaleta Parshall presentaron mayor consistencia
entre las diez repeticiones, con un coeficiente de variación de 0,25 %, frente
al 1,22 % obtenido mediante el método del flotador. Estos resultados muestran
una menor dispersión de las estimaciones obtenidas con la canaleta durante el
periodo evaluado; sin embargo, esta condición no representa necesariamente una
mayor exactitud del método.
La aplicación del método del flotador permitió
estimar el caudal a partir de la velocidad superficial, el factor de corrección
de 0,85 y el área hidráulica del canal. No obstante, las variaciones en los
tiempos de recorrido influyeron directamente en los valores calculados,
evidenciando la importancia de controlar las condiciones de medición y las
características del flujo durante su aplicación en canales abiertos.
La investigación permitió establecer que ambos
procedimientos constituyen alternativas para la estimación del caudal en
canales abiertos, aunque sus resultados pueden presentar diferencias asociadas
a sus principios de medición y condiciones de aplicación. La ausencia de un
método independiente de referencia y el deterioro de la escala original de la
canaleta Parshall constituyen limitaciones que deben considerarse al
interpretar los resultados. En ese sentido, el estudio aporta información
experimental sobre el comportamiento de ambos métodos en las condiciones
evaluadas del canal Toma Alta–San Francisco, en La Peca, Bagua.
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