Orificios y Vertedores

Son estructuras hidrulicas localizadas para las cuales

y

Son estructuras hidrulicas localizadas para las cuales es vlida una relacin entre el gasto o descarga que pasa por ellas y la carga hidrulica requerida para ello:

Ley de descarga Q = f (H )

Dicha ecuacin vara segn el caso y depende l d l d l f d lesencialmente de la geometra del orificio o vertedor, lo

cual los hace aptos para las siguientes aplicaciones:

Control de gastos- Control de gastos- Control de cargas o niveles- Medicin de gastos

OrificioEs una abertura en una placa o pared a travs de la cual se produce un flujo de agua u otro lquidola cual se produce un flujo de agua u otro lquido.

Si el nico contacto del flujo en la abertura es una arista, o el espesor de la pared es menor la mitad de la dimensin transversalespesor de la pared es menor la mitad de la dimensin transversal del orificio, se dice que ste es de pared delgada.

Orificio

Es condicin para que el flujo sea tipo orificio que todo el contorno de la abertura est en contacto contodo el contorno de la abertura est en contacto con el agua.

Orificios

H: carga del orificioQ: gastoQ: gastoAo: rea de la seccin de pasoAc: rea de la seccin

H

contrada o vena contracta

a,b: dimensiones del orificiod l d

Ao a

be: espesor de la pared bQe Ac

La contraccin es la convergencia de las lneas de flujo; laLa contraccin es la convergencia de las lneas de flujo; la seccin en la que se recupera el flujo unidimensional es menor que la seccin de paso del orificio.

OrificiosLey de descarga

Hiptesis:

H Pared delgada Baja altura (H > a)

a

b

Ao Baja altura (H > a) Descarga libre Contraccin completa y b

Qe Ac Contraccin completa y

velocidad de llegada despreciable

Orificios 1

HLey de descarga

VpVp 22

2

fHgVpz

gVpz

2222

211

1 2 V z

e A

02

22

21

gVzz

z

2V

Ec. de Conservacin de la Energa

Ac02

2 g

VzH

HgzHgV 22 HgzHgV 222 Los resultados experimentales concuerdan si se aplica un coeficiente de velocidad Ccoeficiente de velocidad Cv

HgCV 2v2

Orificios 1

HLey de descarga

2zHgACAVQ cc 2v2

Ec. de Continuidad Ao

e A

zAo

cc A

AC (coeficiente de contraccin)Ac

HgACCQ oc 2voA

vCCC cd (coeficiente de descarga)Ley de descarga de los orificios deHgACQ od 2 Ley de descarga de los orificios de pared delgada

OrificiosCoeficientes

CCvCcCd

oAaQReNmero de Reynolds

Orificios... de pared gruesa o tubo corto

La contraccin se forma en el espesor de la pared o tubo para e/a oLa contraccin se forma en el espesor de la pared o tubo para e/a o e/D mayores que 1/2. Como consecuencia existe un efecto de succin perimetral que incrementa el rea de la seccin contrada.

HgACQ od 2

Orificios... de pared gruesa o tubo corto

HgACQ od 2

Orificios... de pared gruesa o tubo corto

HgACQ od 2

Orificios... de pared gruesa o tubo corto

HgACQ od 2

Orificios... con contraccin parcialmente suprimida

La proximidad de los bordes del orificio a los de la pared hace que la contraccin no se desarrolle en su plenitud.

HgkACQ d 2Ap

HgkACQ psod 2

Ao2

641.01

ops A

Ak pA

Orificios... con descarga sumergida

HkACQ 2H HgkACQ dsod 2H

kds se puede suponer igual a 1

Orificios... con velocidad de llegada no despreciable

V 2/2g

V2

H

gVHgACQ od 2

2

Orificios... de gran altura respecto de la carga

La diferencia de carga a lo alto de la seccin del orificio es notableLa diferencia de carga a lo alto de la seccin del orificio es notable, por lo cual las velocidades no pueden calcularse con el promedio H. No obstante la correccin para el gasto no es muy significativa.

H1 dAygCdQ d 2AoH

a H2

ygQ d

dyy

dyxygCdQ d 2x

22 HH d dyyxCgQ 1H d

Orificios... de gran altura respecto de la carga

La diferencia de carga a lo alto de la seccin del orificio es notableLa diferencia de carga a lo alto de la seccin del orificio es notable, por lo cual las velocidades no pueden calcularse con el promedio H. No obstante la correccin para el gasto no es muy significativa.

HgkACQ gaod 2H1

Ao

H

a a/H kga kga H2

2 0.94 0.95

1 0.99 0.99

0.67 1 1