Desenvolvida pelo Dr. Ralph L. Parshall para medir a vazão de águas superficiais e irrigação.
Modifica a calha Venturi ao introduzir uma queda de elevação na garganta, criando a transição de fluxo subcrítico para supercrítico.
Padronizada por normas internacionais como ISO 9826 e ASTM D1941.
Utiliza diferentes materiais de construção, desde fibra de vidro e plástico para laboratórios até concreto para grandes dimensões.
A Calha de Parshall é um dispositivo de medição de vazão para canais abertos, projetado especificamente para medir o fluxo de águas superficiais e sistemas de irrigação. Trata-se de uma versão modificada da calha Venturi, desenvolvida para oferecer maior precisão e facilidade de instalação em diversas condições hidráulicas.
Nomeada em homenagem ao seu criador, o Dr. Ralph L. Parshall, do Serviço de Conservação do Solo dos Estados Unidos, a estrutura é amplamente utilizada para determinar a vazão volumétrica em águas superficiais, descartes industriais, linhas de esgoto municipal e fluxos de entrada e saída em estações de tratamento de águas residuais.
Desenvolvimento e Evolução
A partir de 1915, o Dr. Ralph Parshall aprimorou a calha Venturi subcrítica, introduzindo uma queda de elevação na seção da garganta. Essa modificação fundamental criou uma transição do regime de fluxo subcrítico para o regime de fluxo supercrítico ao longo da garganta da calha.
As principais alterações realizadas por Parshall em relação ao design de Venturi incluem:
A redução do ângulo de convergência das paredes de entrada;
O prolongamento da seção da garganta;
A redução do ângulo de divergência da parede de saída;
A implementação de um desnível (queda) através da garganta da calha.
Em 1930, o dispositivo foi oficialmente denominado Calha de Medição de Parshall pelo Comitê de Irrigação da Sociedade Americana de Engenheiros Civis (ASCE), em reconhecimento às contribuições técnicas de Parshall.
Aplicações Práticas
Embora o foco inicial tenha sido a irrigação e águas superficiais, a versatilidade da Calha de Parshall permitiu sua aplicação em diversos cenários de fluxo em canais abertos, tais como:
Canais e valas de irrigação;
Sulcos de plantio;
Águas superficiais (como riachos, córregos e rios);
Fluxos em tubulações elevadas (acima do nível do solo);
Fluxos em tubulações abaixo do nível do solo (incorporadas em caixas de concreto ou poços de visita).
Construção e Materiais
A escolha do material de construção da Calha de Parshall depende da aplicação, do volume de água e da agressividade do fluido:
Material
Aplicação Típica
Fibra de vidro
Tratamento de águas residuais (devido à alta resistência à corrosão).
Aço inoxidável
Fluxos com altas temperaturas ou substâncias corrosivas.
Aço galvanizado
Sistemas de irrigação e medição de direitos hídricos.
Concreto
Grandes dimensões (larguras de garganta acima de 144 polegadas ou 3,7 metros).
Alumínio
Aplicações portáteis e medição de rios (devido ao baixo peso).
Madeira
Medições temporárias de fluxo.
Plástico (PVC ou Policarbonato)
Investigações laboratoriais e fins didáticos.
Historicamente, a partir da década de 1960, a fabricação comercial tornou-se comum, com empresas especializando-se em materiais como plástico reforçado com fibra de vidro ou aço.
Detalhes Técnicos e Funcionamento
O design da Calha de Parshall é padronizado internacionalmente por normas como a ASTM D1941, ISO 9826:1992 e JIS B7553-1993. O dispositivo não é patenteado, e suas tabelas de descarga são de domínio público.
Regimes de Fluxo
A calha opera em dois regimes principais:
Fluxo Livre: Ocorre quando a profundidade da água em um ponto específico a montante da garganta pode ser convertida diretamente em uma taxa de vazão. A equação geral para a descarga em fluxo livre é: Equação fundamental de descarga para fluxo livre: Q = CH^n Onde Q é a taxa de fluxo, C é o coeficiente de fluxo livre, H é a carga no ponto de medição primário e n varia conforme o tamanho da calha.
Fluxo Submerso: Ocorre quando a profundidade a jusante é alta o suficiente para que a transição para o fluxo subcrítico avance para dentro da garganta, eliminando o salto hidráulico. Nesses casos, a vazão é calculada subtraindo-se uma correção de submersão (QE) da equação de fluxo livre: Equação de descarga para fluxo submerso: Q = CH^n - QE A correção QE é obtida através de tabelas pré-determinadas para a geometria específica da calha.
Precisão e Dimensões
Existem 22 tamanhos padrão de calhas de Parshall, abrangendo faixas de vazão de 0,005 a 3.280 pés cúbicos por segundo (aproximadamente 0,142 a 92.900 litros por segundo). Em condições laboratoriais, a precisão pode chegar a ±2%, embora em condições de campo a precisão superior a 5% seja considerada difícil de alcançar.
Perguntas frequentes
O que é a Calha de Parshall?
É um dispositivo hidráulico de medição de vazão para canais abertos, utilizado para medir a água em canais de irrigação, esgotos e riachos.
Qual a diferença entre a Calha de Parshall e a Calha Venturi?
A Calha de Parshall diferencia-se por ter um ângulo de convergência de entrada menor, uma garganta mais longa e, principalmente, a introdução de um desnível (queda) na garganta, o que altera o regime de fluxo.
O que acontece quando a calha opera em regime de fluxo submerso?
No fluxo submerso, a profundidade a jusante afeta a medição. É necessário realizar medições em dois pontos (primário e secundário) e aplicar uma correção de submersão às equações de vazão.
Quais materiais são usados na construção de calhas de Parshall?
Os materiais variam conforme a aplicação: fibra de vidro para águas residuais, aço inoxidável para corrosivos, concreto para grandes vazões e alumínio para medições portáteis.
