orificios compuertas y vertederos

ORIFICIOS, COMPUERTAS Y VERTEDEROS
1. ORIFICIOS
1.1. DEFINICIONES
Denominamos orificio, a una abertura de forma regular, que se practica en la pared o el fondo del recipiente, a través del cual eroga el líquido contenido en dicho recipiente, manteniéndose el contorno del orificio totalmente sumergido.

Vena líquida.- Se llama vena líquida o chorro a la corriente líquida que sale delrecipiente.
Carga.- Se denomina carga a la altura de líquido que origina la salida del caudal de la estructura. Se mide desde el nivel del líquido hasta el baricentro del orificio.
Velocidad de llegada.- Es la velocidad con que el líquido llega al recipiente.
Salida libre.- La salida libre tiene lugar cuando el nivel del líquido en el canal de salida, o en el recipiente inferior, está por debajo dela arista o borde inferior del orificio.
1.2. CLASIFICACIÓN: Para hacer una clasificación de los orificios se pueden tener en cuenta algunas características importantes de los mismos, como:
a) Según el espesor de la pared:
¾ Orificio de pared delgada.
¾ Orificio de pared gruesa.
¾ Orificio de tubo.

b) Según el nivel de la superficie libre:
¾ Orificio de nivel constante.
¾Orificio de nivel variable.
c) Según el nivel del agua, aguas abajo:
¾ Orificio con descarga libre.
¾ Orificio sumergido.
1.3. CÁLCULO DEL CAUDAL EROGADO (TEOREMA DE TORRICELLI)
7747031178500El caudal teórico QT que sale a través de un orificio, viene determinado por:
Comprobándose experimentalmente que el caudal real QR es menor que el teórico, por lo que la expresión del caudal vendrá afectadapor un coeficiente de descarga (Cd < 1), es decir:
698514795500
Siendo Cd un coeficiente cuyo significado expondremos más adelante.
124142514414500
Si se aplica Bernoulli entre los puntos A y C, tenemos que:
18415010541000
Ahora, como Va es nula, si despejamos Vc (que es la velocidad media en la sección
contraída o velocidad de salida real VR) obtenemos:
21082017081500
Un análisisintuitivo de las líneas de corriente, como puede apreciarse en la Figura 11- 3, permite interpretar la formación de la “sección contraída Ac” a una cierta distancia de la pared del orificio, que es sobre la cual aplicamos Bernoulli.
De esta forma, aplicando la Ecuación de Continuidad y teniendo en cuenta el coeficiente experimental Cd “de descarga del orificio”, el cualconsiste en una función compleja menor a la unidad (disminuye, en consecuencia, el valor teórico dado por la expresión) en la que influyen la viscosidad, la formación de la sección contraída, la variación real de la velocidad en la misma (consideramos el valor medio en la deducción), la forma de la sección, etc.; se obtiene:
317515113000
Que es la expresión general en la que Ao es lasección real del orificio cuyas dimensiones, a diferencia de la sección contraída, son de obtención inmediata. A partir de investigaciones realizadas se han determinado valores experimentales de Cd

FIGURA : Valores experimentales del coeficiente de descarga Cd. La expresión previa dada en la ecuación 11-6 es aplicable al “Orificio Perfecto”, el que se define como tal cuando se cumplen lassiguientes condiciones:
a) Pared delgada, vertical y perpendicular al escurrimiento.
b) Velocidad de llegada despreciable (menor a 0,30 m/s)
c) Contracción de la vena completa, lo que implica suficiente distancia desde el fondo y los laterales (orificio cerca de los límites minimizan la contracción).
d) Idéntica presión (atmosférica generalmente, salvo casos muy particulares) aguas arriba delorificio y alrededor de la vena fluida en caída.
e) Caída libre, no influenciada por los niveles aguas abajo.
Cuando el orificio no cumple con algunas de las propiedades enunciadas debe ser corregido el coeficiente de descarga, el que se obtiene de los manuales especializados y que se simboliza como Ci, donde i es el número o letra asignado a cada corrección, con lo que la expresión general...