Orificios

2. ORIFICIOS Y VERTEDEROS

2.1. Orificios

2.1.1. Definiciones

Denominamos orificio, en hidráulica, 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.

A la corriente líquida que sale del recipiente se la llamavena líquida o chorro.

Si el contacto de la vena líquida con la pared tiene lugar en una línea estaremos en presencia de un orificio en pared delgada. Si el contacto es en una superficie se tratará de un orificio en pared gruesa (más adelante se precisará con más detalle el concepto).

e Ωc: Sección e
contraídaa a

PARED DELGADA
(arista viva)
PARED GRUESA

Figura 1
Orificios en Pared Gruesa y Delgada

En la práctica, se suele considerar:

- Pared delgada:

- Pared gruesa:

e < 1 a
2
e > 3 a

Se denomina carga a laaltura de líquido que origina la salida del caudal de la estructura. Se mide desde el nivel del líquido hasta el baricentro del orificio.

La velocidad de llegada es la velocidad con que el líquido llega al recipiente.

3

El movimiento permanente o estacionario ocurre cuando el escurrimiento tiene lugar a carga constante.

La salida libretiene lugar cuando el nivel del líquido en el canal de salida, o en el recipiente inferior, está por debajo de la arista o borde inferior del orificio.

El orificio es sumergido cuando el nivel del líquido en el canal de salida o recipiente inferior está por arriba de la arista o borde superior del orificio.

Asimismo la pared puede encontrarse vertical o inclinada, ya sea haciaaguas abajo o aguas arriba, afectando obviamente dicha inclinación, la descarga producida por dicho orificio.

Se mencionan todas estas condiciones pues no es muy difícil intuir que las mismas tienen influencia en el caudal que será capaz de erogar dicho orificio.

h h

PARED VERTICAL

Figura 2
PARED INCLINADA
Paredvertical y pared inclinada

∆h

h h

SALIDA LIBRE
ORIFICIO SUMERGIDO

Figura 3
Orificios Libres y Sumergidos

4
2.1.2. Cálculo del Caudal Teórico Erogado (Teorema de Torricelli)

Si seaplica Bernoulli entre los puntos A y
A C, tenemos que:

h

c
Plano de Ω
Comparación c
p 2
h + + a = 0 +
γ 2g
p a + c
γ 2g
Vc = cte.
Ahora, como Va es nula, si despejamos Vc
(que es la velocidad media en la sección contraída) obtenemos:

Figura 4
Teorema de Torricelli
Vc =
2 g hUn análisis intuitivo de las líneas de
corriente, como puede apreciarse en las figuras, permite interpretar la formación de la “sección contraída Ωc” 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 uncoeficiente experimental µ “de descarga del orificio”, el cual consiste 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 la...