El canal de Montana es una modificación popular del estándar canal Parshall. Su principal diferencia radica en que elimina las secciones de garganta y descarga del diseño original, lo que resulta en una estructura más ligera, corta y económica de fabricar. Esta herramienta es fundamental para medir aguas superficiales, flujos de irrigación, descargas industriales y flujos en plantas de tratamiento de aguas residuales.
Características y Funcionamiento
Como un canal de garganta corta, el canal de Montana posee un único punto de medición especificado en la sección de contracción donde se mide el nivel del agua. Su diseño está respaldado por el Manual de Medición de Agua de la Oficina de Reclamación de los EE. UU. y estándares técnicos de la Universidad Estatal de Montana.
El diseño está estandarizado bajo normas internacionales como ASTM D1941, ISO 9826:1992 y JIS B7553-1993. Actualmente, existen 22 tamaños estándar que cubren rangos de flujo desde 0.005 cfs (0.1416 L/s) hasta 3,280 cfs (92,890 L/s).
Dinámica de Flujo: Flujo Libre vs. Flujo Sumergido
El canal de Montana es una restricción con descarga de caída libre que acelera el flujo desde un estado subcrítico (Fr~0.5) a uno supercrítico (Fr>1).
Flujo Libre
Ocurre cuando no hay "agua de respaldo" que restrinja el flujo a través del canal. En este estado, solo es necesario medir la profundidad en el punto primario (Ha) para calcular la tasa de flujo. El flujo libre también induce un salto hidráulico aguas abajo del canal.
Flujo Sumergido
Se produce cuando la superficie del agua aguas abajo es lo suficientemente alta como para restringir el flujo. Debido a la falta de secciones extendidas de garganta y descarga, el canal de Montana tiene poca resistencia a los efectos de la sumersión y, por lo tanto, debe evitarse. Si ocurre la sumersión, se puede corregir elevando el canal sobre el piso del canal, modificando el canal de salida o utilizando un canal Parshall completo.
Construcción y Materiales
Dependiendo de la aplicación, los canales de Montana pueden fabricarse en diversos materiales:
- Fibra de vidrio: Ideal para aguas residuales debido a su resistencia a la corrosión.
- Acero inoxidable: Para flujos con altas temperaturas o sustancias corrosivas.
- Acero galvanizado: Común en derechos de agua e irrigación.
- Hormigón: Utilizado en tamaños grandes (de 160 a 600 pulgadas).
- Aluminio: Para aplicaciones portátiles.
- Madera: Para mediciones temporales.
- Plástico (PVC o Lexan): Para diversas aplicaciones industriales.
En la práctica, es inusual encontrar canales de Montana mayores a 48 pulgadas, ya que la necesidad de descarga libre suele ser difícil de cumplir o el desgaste aguas abajo sería excesivo.
Limitaciones y Desventajas
- Requerimiento de caída: Requiere una descarga de caída libre, lo que puede obligar a elevar la estructura o modificar el canal existente.
- Impacto en la fauna: Al igual que las represas, pueden bloquear el paso de algunas especies acuáticas debido a su naturaleza elevada.
- Erosión: En canales de tierra, puede ocurrir un bypass aguas arriba y erosión aguas abajo si el canal no está blindado.
- Obstrucciones: Los modelos menores a 3 pulgadas no se recomiendan para flujos sanitarios sin cribado debido al riesgo de obstrucción.
- Naturaleza empírica: No son modelos a escala; la interpolación entre tamaños estándar no es un defecto preciso para crear tamaños intermedios.
