Hidraulica

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XII.- ORIFICIOS Y VERTEDEROS
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XII.1.- CLASIFICACIÓN Orificio es toda abertura realizada o existente en un depósito, por debajo del nivel superior del líquido, ya sea en la pared lateral o en el fondo. Para hacer una clasificación de los orificios se pueden tener en cuenta algunas características importantes de los mismos, como: Orificios en pared delgada a) Según elespesor de la pared:   Orificios en pared gruesa  El espesor de la pared, para los primeros, tiene que ser menor que la mitad de la mínima dimensión del orificio, no debiendo exceder su espesor de 4 a 5 cm. También se considerarán orificios en pared delgada, aquellos que estén tallados a bisel.

Fig XII.1.- Orificios según el nivel del agua, aguas abajo

Orificios de nivel constante b)Según el nivel de la superficie libre:   Orificios de nivel variable  Orificios libres c) Según el nivel del líquido aguas abajo:   Orificios sumergidos  XII.2.- COEFICIENTE DE GASTO El caudal teórico Qt que sale a través de un orificio, viene determinado, Fig XII.2, por: Qt = S vt = S 2gh

comprobándose experimentalmente que el caudal real QR es menor que el teórico, por lo que la expresiónXII.-227

del caudal vendrá afectada por un coeficiente de gasto µ < 1, es decir: Q R = µ Qt = µ S 2 gh

Pared delgada: 0 ,57 < µ < 0 ,7 0 ; valor medio: µ =0,62 Valores de µ :   Pared gruesa: µ =0 ,83  En las Tablas XII.1-2-3 se dan los valores de µ para orificios en pared delgada, de sección cuadrada, rectangular y circular respectivamente. Para orificios practicados en el fondo deparedes inclinadas se tiene:

µ = 0 ,6385 + 0 ,21207 cos 3 α + 0,10640 cos 4 α

Fig XII.2.- Orificios practicados en el fondo

XII.3.- ORIFICIO EN PARED DELGADA Se puede suponer que la lámina líquida que sale, toca a la pared sólo en una arista. Debido a la viscosidad y al rozamiento existente en la proximidad de las paredes, la velocidad de salida es menor que la calculada teóricamente es decir:v R = ϕ vt en la que ϕ es un coeficiente de reducción de velocidad, comprendido en el intervalo (0,96 < ϕ < 0,99); ésto supone que la velocidad de salida real puede ponerse en función de una altura h1 , en la forma: vR = ϕ 2gh = 2 g h* ; 2 g h ϕ 2 = 2 g h* ⇒ h*= h ϕ 2

La diferencia entre h y h* determina la altura correspondiente a la pérdida de carga del orificio: v2 v2 hp = h - h* = h* - h*= h* ( 1 - 1 ) = R ( 1 - 1 ) = ξ1 = 1 - 1 = ξ1 R 2 g ϕ2 2g ϕ2 ϕ2 ϕ2 en la que, ξ1 = 0,065, es el coeficiente de pérdida de carga. Rendimiento de un orificio.- La altura que se aprovecha para transformar en energía cinética es h* y no la disponible, por lo que se define el rendimiento de un orificio, como la relación entre la altura realmente transformada y la totalmente disponible: v 2 /2 g v2 R =( vR ) 2 = ϕ 2 = ξ = 1 - 1 = 1 - 1 = 1 η = h* = R = 1 h h 2gh vT η 1 + ξ1 ϕ2 Contracción de la vena líquida.- Los filetes de la vena liquida son convergentes hasta una sección Ω situada a una cierta distancia de la pared, a partir de la cual comienza a circular paralelamente.
XII.-228

Tabla XII.1.- Valores de µ para orificios cuadrados en pared delgada

Carga sobre el centro del orificio(metros)
0,12 0,15 0,16 0,21 0,24 0,27 0,30 0,40 0,60 0,90 1,20 1,80 2,40 3,00 6,00 30,00

ORIFICIOS CUADRADOS EN PARED DELGADA VERTICAL 0,006 0,015
0,637 0,633 0,630 0,628 0,625 0,623 0,622 0,618 0,615 0,612 0,610 0,609 0,608 0,606 0,603 0,598

Lado del cuadrado en metros 0,03 0,06 0,18
0,621 0,619 0,617 0,616 0,615 0,614 0,613 0,610 0,608 0,607 0,606 0,605 0,605 0,604 0,602 0,598 0,6050,605 0,605 0,605 0,605 0,605 0,605 0,605 0,605 0,605 0,604 0,604 0,603 0,602 0,598 0,597 0,598 0,599 0,600 0,601 0,601 0,602 0,604 0,604 0,603 0,603 0,603 0,602 0,601 0,598

0,30

0,660 0,656 0,652 0,650 0,648 0,642 0,637 0,632 0,628 0,623 0,619 0,616 0,606 0,599

0,596 0,597 0,598 0,599 0,601 0,602 0,603 0,602 0,602 0,602 0,601 0,600 0,598

Tabla XII.2.- Valores de µ para orificios...
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