REVISIN BIBLIOGRFICADenominamos orificio, en hidrulica, a una abertura de forma regular, que se practica en la pared o el fondo del recipiente, a travs del cual eroga el lquido contenido en dicho recipiente, mantenindose el contorno del orificio totalmente sumergido. A la corriente lquida que sale del recipiente se la llama vena lquida o chorro. Si el contacto de la vena lquida con la pared tiene lugar en una lnea estaremos en presencia de un orificio en pared delgada. Si el contacto es en una superficie se tratar de un orificio en pared gruesaEl orificio se utiliza para medir el caudal que sale de un recipiente o pasa a travs de una tubera. El orificio en el caso de un recipiente, puede hacerse en la pared o en el fondo. Es una abertura generalmente redonda, a travs de la cual fluye lquido y puede ser de arista aguda o redondeada. El chorro del fluido se contrae a una distancia corta en orificios de arista aguda. Las boquillas estn constituidas por piezas tubulares adaptadas a los orificios y se emplean para dirigir el chorro lquido. En las boquillas el espesor de la pared e debe estar entre 2 y 3 veces el dimetro d del orificio.

CLASIFICACIN DE LOS ORIFICIOS Segn el ancho de la pared

Orificios de pared delgadaEs un orificio de pared delgada si el nico contacto entre el lquido y la pared es alrededor de una arista afilada y e < 1.5d, como se observa en la Figura. Cuando el espesor de la pared es menor que el dimetro (e < d) no se requiere biselar.

Orificios de pared gruesa La pared en el contorno del orificio no tiene aristas afiladas y 1.5d < e < 2d. Se presenta adherencia del chorro lquido a la pared del orificio.

Segn la forma

Orificios circulares. Orificios rectangulares. Orificios cuadrados.

Segn sus dimensiones relativasSegn Azevedo, N y Acosta, A. Netto los orificios se pueden clasificar segn sus dimensiones relativas as:

Orificios pequeos Si d < H.

Orificios grandes Si d > H. d : dimetro del orificio. H : profundidad del agua hasta el centro del orificio.

Segn su funcionamiento

Orificios con descarga libre. En este caso el chorro fluye libremente en la atmsfera siguiendo una trayectoria parablica.

Orificios con descarga ahogada.Cuando el orificio descarga a otro tanque cuyo nivel est por arriba del canto inferior del orificio, se dice que la descarga es ahogada. El funcionamiento es idntico al orificio con descarga libre, pero se debe tener en cuenta que la carga h se mide entre la lmina de flujo antes y despus del orificio.

FRMULAS PARA ORIFICIOS El caudal que pasa a travs de un orificio de cualquier tipo, est dado por la siguiente ecuacin general de patronamiento:

Clculo de la velocidad terica Vt.

Aplicando la ecuacin de energa entre 1 y 2, en la Figura.

Para el caso de un estanque libre la velocidad y presin relativa son nulas (V1=0, P1=0), si el chorro en 2 est en contacto con la atmsfera P2=0, y despreciando prdidas hp, se tiene que la velocidad terica en 2 es:

COEFICIENTES DE GASTO, VELOCIDAD Y CONTRACCIN El coeficiente Cd (coeficiente de gasto o de descarga) est conformado por el coeficiente de velocidad (Cv) y por el coeficiente de contraccin (Cc).

Estos tres valores dependen directamente del nmero de Reynolds y consideran las prdidas producidas en su trayectoria y la contraccin del chorro de agua. La magnitud de cada uno de los coeficientes anteriores pueden determinarse mediante Coeficiente de descarga Cd: Es la relacin entre el caudal real que pasa a travs del dispositivo y el caudal terico.

Este coeficiente Cd no es constante, vara segn el dispositivo y el Nmero de Reynolds, hacindose constante para flujo turbulento (Re>105) como se observa en la grfica siguiente. Tambin es funcin del coeficiente de velocidad Cv y el coeficiente de contraccin Cc.

Coeficiente de velocidad Cv: es la relacin entre la velocidad media real en la seccin recta de la corriente (chorro) y la velocidad media ideal que se tendra sin rozamiento.

Determinacin del coeficiente de velocidad CvSi se desprecia la resistencia del aire, se puede calcular la velocidad real del chorro en funcin de las coordenadas rectangulares de su trayectoria X, Y, en la figura siguiente.

Al despreciar la resistencia del aire, la velocidad horizontal del chorro en cualquier punto de su trayectoria permanece constante y ser:

La distancia vertical Y recorrida por la partcula bajo la accin de la gravedad en el mismo tiempo t y sin velocidad inicial es:

Reemplazando y teniendo en cuenta que Vh = Vr.

Teniendo en cuenta que

Se obtiene:

Haciendo varias observaciones, para cada caudal se miden H, X y Y, se calcula el Cv correspondiente. Si la variacin de Cv no es muy grande, se puede tomar el valor promedio como constante para el orificio.

Coeficiente de contraccin Cc: Relacin entre el rea de la seccin recta contrada de una corriente (chorro) y el rea del orificio a travs del cual fluye, vase Figura