El método más común para medir el caudal en un canal abierto es mediante el uso de estructuras hidráulicas. Las estructuras hidráulicas son dispositivos estáticos de forma especial sobre o a través de los cuales se dirige el flujo y que, en condiciones de flujo libre, generan una relación conocida entre el nivel del agua (altura) en una única ubicación específica y el caudal.
Las estructuras hidráulicas utilizadas para medir los flujos en canales abiertos se conocen como dispositivos primarios y pueden dividirse aproximadamente en dos categorías: canales y vertederos.
Un canal es una estructura con una forma especial, con un área y/o pendiente diferente a la del canal en el que se encuentra. El resultado es una aceleración y un cambio en la carga del flujo a través del canal. La aceleración se produce mediante la convergencia de las paredes laterales, la elevación del fondo o una combinación de ambas. Un canal normalmente consta de una sección convergente, una sección de garganta y una sección divergente.
La pérdida de carga del canal es menor que aproximadamente una cuarta parte de la que se necesita para operar un vertedero de cresta aguda que tenga el mismo ancho de control. Otra ventaja en comparación con la mayoría de los vertederos estándar es que, para un canal diseñado e instalado correctamente, la velocidad de aproximación es parte de las ecuaciones de calibración. La alteración no autorizada de las dimensiones de los canales construidos para obtener una porción injusta de agua es difícil y, por lo tanto, poco probable. A diferencia de los vertederos, la mayoría de los estilos de canal permiten el paso fácil de sedimentación y desechos flotantes, lo que reduce el tiempo y el esfuerzo asociados con el mantenimiento de un canal.
Un vertedero es esencialmente una presa que atraviesa un canal abierto por el que fluye el agua , generalmente a través de una muesca o abertura. Los vertederos se dividen en vertederos de cresta aguda (placa delgada) y de cresta ancha. Los vertederos de cresta aguda se clasifican además según la forma y la geometría de la muesca (es decir, vertedero en V de 45°, rectangular de 12" [30,48 cm] con contracciones en los extremos, trapezoidal/cipolletti de 36" [941,44 cm]). El diseño simple y el bajo costo de fabricación (aunque no necesariamente de instalación) han llevado al uso generalizado de vertederos en la medición del flujo en canales abiertos.
Construcciones de vertederos
La descarga a través de un vertedero es proporcional a la altura sobre la cresta y se ve afectada por: el estanque del vertedero aguas arriba, la condición de la cresta, la contracción, la velocidad de aproximación y la elevación de la superficie del agua aguas abajo del vertedero. Para que funcione con precisión, el cuerpo de agua aguas arriba del vertedero (el estanque del vertedero) debe formarse con cuidado y [para vertederos de cresta aguda (placa delgada)] la altura máxima (Hmax) no debe superar las 24" [60,96 cm].
Naturaleza obstructiva de los vertederos
La naturaleza obstructiva de los vertederos puede provocar sedimentación y el filtrado involuntario de desechos flotantes. Además, como la cresta (superficie de flujo) es fundamental para el funcionamiento adecuado del vertedero, los desechos vegetales, el crecimiento biológico y los daños en la cresta pueden dar lugar a descargas incorrectas sobre un vertedero.
Vertederos prefabricados
Los vertederos prefabricados son casi exclusivamente del tipo de cresta afilada (placa delgada) y se proporcionan como portadores de placas de vertedero portátiles e intercambiables (para medidores de caudal y monitoreo de escorrentía) o se instalan en cajas de vertedero (para flujos entubados justo debajo del nivel del suelo o al nivel del suelo o por encima de él).
