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MUESTREADOR HELLEY-SMITH Helley y Smith (1971) introdujeron un muestreador de carga de cama de diferencia de presión que es una versión modificada estructuralmente del muestreador Arnhem (Hubbell, 1964). El muestreador helley-Smith tiene una boquilla en expansión, una bolsa de muestra y un marco (fig. 1). El toma muestras fue diseñado para ser utilizado en flujos con velocidades medias a 3 m/s y tamaños de sedimento de 2 a 10 mm.

El muestreador tiene una boquilla de entrada cuadrada de 7,62 cm y una bolsa de muestra de 46 cm de largo construida de poliéster de malla de 0,2 mm, aunque más recientemente se ha convertido en estándar práctica de usar una bolsa de muestra de poliéster de malla de 0,25 mm. La bolsa de muestra estándar tiene una superficie aproximada de 1.900 cm2. Los detalles de la boquilla del tomamuestras y el conjunto del bastidor se muestran en la figura 2. El diseño original incluía una boquilla de latón, un marco de aluminio ponderado con plomo fundido vertido a un peso total de 30 kg, aletas de cola de aluminio y construcción atornillada. Las versiones más recientes del muestreador tienen boquillas de acero inoxidable para una mayor durabilidad, aletas de cola de chapa de acero, marco de barra de material redondo de acero sólido seleccionado para mantener un peso total de 30 kg y toda la construcción soldada. La bolsa de muestra se adhiere a la parte trasera de la boquilla con un anillo de goma "O". Un soporte deslizante en el miembro del bastidor superior permite la reducción y elevación del cable suspendido del tomamuestras. La posición del soporte a lo largo del marco controla la actitud del muestreador; actitud

normal es una posición ligeramente pesada de la cola (ángulo de aproximadamente 15 grados).

Desde este diseño original, se han construido varias versiones estructuralmente diferentes del muestreador para adaptar el toma muestras a varios usos de campo. Una versión, desarrollada por el autor, ha sido ampliada a partir del sampler de 7,62 cm. El orificio es de dos escalas (15,24 cm), y el marco es de una escala y media. El conjunto de bastidor más grande permite una mayor ponderación; el peso total del toma muestras más grande ha sido generalmente de 45 kg o 75 kg, pero un sampler construido para su uso en el río Amazonas pesa 250 kg. El toma muestras de boquillas grandes se utiliza generalmente para tomar muestras de sedimentos más grandes, y los muestreadores más pesados se vuelven necesarios a medida que se muestrean ríos más profundos y rápidos. Tal vez la versión más utilizada del sampler es la boquilla de 7,62 cm adaptada a una varilla de vadeo, en lugar de tener un conjunto de marco y aleta de cola. Para minimizar el peso y

facilitar el uso de este modelo, la boquilla es generalmente de aluminio fundido y está equipada con una varilla de vadeo de aluminio tubular seccionada.

Se ha realizado una calibración hidráulica de laboratorio del muestreador de carga de lecho Helley- Smith (Druffel y otros, 1976). La eficiencia hidráulica de un tomamuestras de carga de cama se ha definido (Hubbell, 1964) como la relación entre la velocidad media de la descarga de agua a través del tomamuestras y la velocidad media de la descarga de agua que se habría producido a través de la zona ocupada por la apertura en el boquilla del tomamuestras si el tomamuestras no hubiera estado allí. En el estudio de laboratorio, se midieron perfiles de velocidad en la boquilla del tomamuestras y en ubicaciones aguas arriba del tomamuestras. Los perfiles de velocidad típicos se ilustran en la figura 3. Los resultados de este estudio mostraron que la eficiencia hidráulica del muestreador de carga de lecho Helley-Smith de 7,62 cm y 15,24 cm es de aproximadamente 1,54 cm. Se encontró que este valor de eficiencia hidráulica era constante para la gama de condiciones de flujo en los experimentos, un rango aplicable a muchas condiciones de flujo de flujo natural.

El estudio, junto con otras observaciones del autor, indica que la bolsa de muestra se puede llenar a un 40 por ciento de capacidad con sedimentos mayores que el tamaño de malla (0,2-0,25 mm) de la bolsa sin reducción en la eficiencia hidráulica. Sin embargo, los sedimentos con diámetros al tamaño de malla de la bolsa de muestra se conecta la bolsa de muestra y se escapa a través de la malla, causando una disminución impredecible en la eficiencia hidráulica y la pérdida de la muestra. Los datos sobre las características hidráulicas del tomamuestras proporcionan información cualitativa sobre el rendimiento probable, pero estos datos no se pueden utilizar directamente para evaluar la eficiencia de la unidad de captura de sedimentos. Todavía se necesitan experimentos controlados para definir la eficiencia de la trampa de sedimentos; este informe describe los resultados de una de esas calibraciones de campo del muestreador.