Orificios y vertederos

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República Bolivariana de Venezuela.
Ministerio del Poder Popular para la Educación Superior.
I.U.P “Santiago Mariño”.
Porlamar-Estado Nueva Esparta.

Realizado por:
Fátima Martínez Aguiar. CI: 20.536.876

1.-ORIFICIOS

1.1Clasificación

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 elfondo. 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:
* Orificios en pared delgada
* 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.

b) Según el nivel de la superficie libre:
* Orificios de nivel constante
* Orificios de nivel variable

c) Según el nivel del líquido aguas abajo:
* Orificios libres
* Orificios sumergidos

1.2 Coeficiente de gasto.

El caudal teórico Qt que sale a través de un orificio, viene determinado,por:

Q t= S vt = S 2 g h comprobándose experimentalmente que el caudal real QR es menor que el teórico, por lo que la expresión del caudal vendrá afectada por un coeficiente de gasto < 1, es decir: Q R= Qt = S 2 g h

Valores de :
* Pared delgada: 0,57 < < 0,70; valor medio: =0,62
* Pared gruesa: =0,83

Para orificios practicados en el fondo de paredes inclinadas setiene:
= 0,6385 + 0,21207 cos3 + 0,10640 cos4

2.-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:
R= t
En la que es un coeficiente de reducción de velocidad, comprendidoen el intervalo (0,96 < < 0,99); esto supone que la velocidad de salida real puede ponerse en función de una altura h1, en la forma:

R = 2 g h =2 g h* ; 2 g h 2 = 2 g h* ⇒h*= h 2

La diferencia entre h y h* determina la altura correspondiente a la pérdida de carga del orificio:
hp = h - h* = h*2 - h* = h* (12 - 1) = 2 R2 g (12 - 1) = 1= 12 - 1 = 12R2g
en la que, ξ1 = 0,065, es elcoeficiente de pérdida de carga.

2.1 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:

η= h*h= 2R/2gh= 2R2 g h = (RT)2= 2= 1=12 – 1 = 11+ 1

2.2 Orificio sumergido

Se tiene derramesumergido, cuando la vena liquida que sale por el orificio queda por debajo del nivel del líquido del depósito en el cual entra.

Se puede suponer que en B los filetes del líquido saliente son paralelos y que el desnivel entre ambos depósitos permanece constante; aplicando Bernoulli entre A y B, y tomando como plano de comparación el que pasa por B, se tiene:

2A2 + h + P0 = 2B2g + 0 + PB =2B2g + h2+p`0 = 2B2g + h2 +P`0
Si las dos superficies libres están a la misma presión o al aire libre: p0 = p0 , = patm
Despejando B resulta:

2B2 g+2A2 g+ h - h2= 2A2 g+ h1 ; B= 2A+2 g h1 Q =S 2A+2 g h1

3.- ORIFICIOS EN PARED GRUESA

Se pueden dar dos casos:
* Que desde el contorno se separe la vena líquida de la pared.
* Que la vena líquida quede adherida a la misma.

Parael primer caso se puede utilizar la formulación desarrollada para los orificios en pared delgada, tomando para el coeficiente los dados para orificios rectangulares, y para aristas vivas o redondeadas en que hay contracción incompleta. En general se puede tomar:

* Cuando el borde inferior del orificio está más alto que el fondo del recipiente se toma un valor medio igual a = 0,60....
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