ORIFICIOS TUBOS TOBERAS Y VERTEDEROS

2. Un orificio es una abertura practicada en la pared de
un deposito o un diafragma en una tubería por donde
circula un fluido.
La forma de un orifico podría ser cualquiera: circular,
rectangular, etc.
El tamaño puede ser desde unos hasta varios .
El orificio se puede comunicar con la atmosfera o
bien con otro fluido bajo presión.

3. Las paredes del orificio pueden ser de contorno redondeado
o con aristas vivas.
El orifico puede terminar en un tubo corto cilíndrico de
diversas maneras, en una tobera o en un difusor.
Los orificios, tubos, toberas y vertederos, además de
realizar otras funciones como la regulación y el control del
flujo son también los instrumentos más utilizados para la
medición del caudal.

4. ORIFICIOS, TUBOS Y
TOBERAS.
Representa el caso general de un orificio de
forma cualquiera practicado en la pared lateral
de un depósito por donde desagua un líquido
a la atmosfera. Se trata de averiguar el
caudal. Escribamos la ecuación de Bernoulli
sin perdidas entre las secciones 1 y 2, esta
última en la << vena contracta>>, donde la
presión es 0.

5. Aplicaciones
Se pueden agrupar en dos clases: control de flujo y medición
de caudales
Control de flujo
Orificio, tubos y toberas de diferentes clases se utilizan en las
transmisiones y controles hidráulicos y neumáticos. Con los
elementos q figuran en la tabla 14-2 y otros análogos y
combinando sus características ( longitud, diámetro del tubo,
etc) se puede regular, por ejemplo, la velocidad de un cilindro
de aceite a presión que mueve el embolo de una prensa
hidráulica.

6. El orificio en particular es un
medidor muy barato de flujo.
Para medida y control del flujo
se utiliza siempre un orificio de
aristas vivas porque es
insensible a la viscosidad, y por
tanto su funcionamiento no se
altera con la temperatura del
fluido. El aparto antiguo y muy
sencillo conocido con el nombre
de cuba Danaide, posee uno o
varios orificios en el fondo y mide
canales de 5 a 500 1/s.
Donde
n= número de orificios abiertos
d= es el diámetro del orificio
Medición de canales

7. DESAGÜE POR UNA
COMPUERTA DE FONDO
Una abertura de compuerta, no es más que un
orificio rectangular de altura a y de ancho b,
que supondremos constante e igual al ancho
de canal. En el fondo no hay contracción; pero
si en la lámina superior.

8. t = tiempo que se requiere para descargar de una
profundad y1, a una profundidad y2.
Ar = área transversal constante del recipiente
Ao = área del orificio
Cd = coeficiente de descarga
•ORIFICIO CON REGIMEN VARIABLE
•Entra el mismo caudal Q que sale.
•Al vaciarse el deposito , el nivel de la superficie descenderá y el
nivel no será constante entonces de régimen variable.
Se iguala el volumen vaciado contado a partir del caudal, y el
vaciado a partir del recipiente, en un tiempo dt,

9. •VERTEDERO
•Dispositivo hidráulico que consiste en una escotadura a través de la cual
se hace circular el caudal que se desea determinar.
•Pared de nivel que intercepta la corriente causando una elevación.
APLICACIONES:
•Control de nivel como vertedero de
presas.
•Medición de caudales como vertederos de
medidas.
TIPOS DE VERTEDEROS:
• Vertedero
lamina libre
• Vertredero
sumergido
Segun la
altura
laminar
• Inclinados
• Quebrados
• Curvilineos
Segun la
dispociion
en plantas
de
vertederos
• Pared
delgada
• Pared
gruesa
Segun el
espesor de
la pared

10. VERTEDEROS DE PARED DELGADA:
 Sirven para medir caudales con mayor precisión
 La exactitud de la medida del caudal exige que el
vertedero este bien ventilado.
VERTEDERO DE PARED GRUESA
 Son estructuras fuertes que no son
dañadas fácilmente y pueden manejar
grandes caudales.
 Su función principal es el control de
niveles en los ríos o canales.

11. CANAL DE VENTURI
Gracias a una disminución de la sección transversal del
canal, se consigue un decremento en la altura
piezométrica de la corriente a expensa también de un
incremento de la energía cinética.
Existen tres tipos de canal de Venturi:
a) Solera plana, estrechamiento lateral solamente.
b) Solera no plana, sin estrechamiento lateral.
c) Solera no plana y estrechamiento lateral.

12. PARA MEDIR EL CAUDAL EN
FLUJO LIBRE
Pantalla higrométrica de Anderson:
El flujo que se quiere medir se conduce a
un canal en el cual la pantalla se mueve
prácticamente con la misma velocidad
media del fluido. Este método es caro
pero de gran precisión. En movimiento
uniforme, siendo Δs distancia recorrida en
el tiempo Δt, se tendrá:
v =Δs/Δt
De donde se obtiene inmediatamente el
caudal.
En los canales se pueden utilizar los tubos de Prandtl y los
molinetes hidráulicos que son instrumentos que miden directamente
la velocidad y permiten calcular el caudal.
Otros procedimientos que se aplican en hidráulica son:

13. Se inyecta una solución
concentrada de sal en el agua
en la estación 1 y se
determina la concentración de
la misma en la estación de la
2.
Método de la sal de Allen:
Este método se basa en el hecho que
la concentración de sales en el agua
aumenta su conductividad. Se
efectúa una inyección de sal en la
estación 1 y se detecta
eléctricamente a su llegada a la
estación 2. La velocidad con la que
recorre la sal la distancia entre
ambos puntos se calcula dividiendo
el espacio por el tiempo transcurrido.

14. INSTRUMENTACIÓN DE
MEDIDA DE NIVEL
Esta medida sirve para determinar el contenido de los tanques, para
accionar dispositivos de alarma y seguridad en los recipientes a presión,
para el accionamiento de válvulas y vertederos en la regulación de las
centrales hidroeléctricas, etc.
la destilación del petróleo, en las centrales termoeléctricas, etc., se
requiere con frecuFinalmente, en encia la medición del nivel de fluido en
el proceso de destilación, calderas, etc.

15. MEDICIÓN DIRECTA
El aparato consta de una
manómetro diferencial de
flotador. Sobre la columna
del líquido manométrico,
actúa por un lado el agua
de la caldera y por el otro
el agua de otro depósito.
Al aumenta el nivel de
agua en la caldera
disminuye la diferencia de
presiones; mientras que al
disminuir dicho nivel
aumenta ésta.
Se realiza por medio de un tubo de vidrio provisto de escala
conectado al recipiente (vasos comunicantes).
En este caso
puede medirse el
nivel mediante un
flotador que
acciona una
aguja indicadora
por el
procedimiento
desarrollado por
la firma de
Siemens und
Haslske AG de
Alemania.

17. Vertedero rectangular.
Q = caudal en m3/s
C=es un coeficiente indicador de las condiciones de escurrimiento del
agua sobre el vertedero
L = longitud de la solera del vertedero en m
h = altura de la lámina vertiente sobre la cresta en m
g = aceleración de la gravedad, en m/s2
V0 = velocidad de llegada de la corriente inmediatamente aguas arriba del
vertedero, en m/s

18. VERTEDERO TRIAGULAR.
Se emplea para medir caudales pequeños, inferiores a 6 l/s.
Donde Q1= caudal teórico.
Es muy frecuente un vertedero triangular con α=90° .
Donde:

19. VERTEDERO TRIAGULAR.
la Formula para un vertedero triangular es:
Donde:
Pero si a Cp=C. La ecuación de un vertedero triangular se simplificaría a:
Nota: la C es una constante para cada vertedero.

20. Fórmulas de otros vertederos.
Las aberturas de los vertederos puede ser cualquiera además de triangulares y
rectangulares etc.
Su fórmula es:
Suponiendo que todos los vertederos cumplen esto
aunque C no es constante, si no varía con la altura.
Pero se podría diseñar un vertedero para que la ecuación
Donde n es el número que se desee. Es decir bastara solo descifrar una forma, para que el
área se proporcional a hn-1/2 , es decir:
Puede diseñarse un vertedero para cualquier valor de n.

21. Fórmulas de otros vertederos.

23. Medida hidrostática de nivel
Al aumentar el nivel del agua
aumenta la presión que actúa
sobre el manómetro. Amplitud de
medida, hasta 150 m.

24. Medida de nivel por el
empuje de Arquímedes
Al aumentar el nivel, aumenta
el empuje de Arquímedes que
se opone al peso de la varilla
de buzo: la resultante de
ambas fuerzas da una medida
del nivel del líquido. Amplitud
de medida hasta 50 m.

25. Medida neumática de nivel
Al burbujear el aire
proviene de un pequeño
compresor o una botella a
presión, la presión en el
tubo de aire de salida
aumenta mientras
aumenta el nivel del
líquido. Amplitud de
medida hasta 50 m.

26. La medida de la lámina de agua h de un vertedero
necesaria para medir el caudal
Puede hacerse por uno cualquiera de los
cuatro métodos descritos puede utilizarse la
balanza de presión, que sirve por lo tanto para
medir presiones, caudales y niveles. La
balanza mide la presión transmitida por la
tubería de detección, el empuje vertical de la
varilla de inmersión indica la cota de nivel. Los
componentes principales de la balanza son: el
transformador de presión, el fiel de la balanza y
un servomotor. La precisión de la medida
puede llegar hasta el 0.025% del valor máximo
de la escala.

28. Principio de la variación de
resistencia
Utiliza electrodos
inmersos en el líquido,
que miden la variación de
la resistencia. Se emplean
para controlar el vacío,
llenado, medición o
indicación de nivel en toda
clase de líquidos. Se
emplea corriente alterna
para evitar la ionización
del líquido.

29. Principio de variación de
capacidad
Un electrodo inmerso en el
líquido, cuyo nivel se requiere
medir o controlar, forma con
este último un condensador,
cuya capacidad varía
linealmente con el nivel del
liquido en el depósito. Se
mide la corriente del
condensador proporcional a
la capacidad que constituye
por tanto una medida del
nivel del líquido.

31. El principio de este instrumento es el
mismo del sónar empleando por los
submarinos para medir la profundidad de
inmersión. Se mide el tiempo que tarda
la onda ultrasónica y su eco en recorrer
el espacio entre el emisor, colocado en el
fondo del depósito, y el receptor, donde
se recibe la onda reflejada, colocado
convenientemente también en el fondo
del depósito. Este instrumento es usado
para la medición de líquidos con peligro
de fuego y explosión.

33. Se basa en la medida de radiación
remanente de rayos gamma, que se
hace incidir sobre el líquido. A un
lado del recipiente se coloca a lo
largo de toda la altura ocupada por
el líquido emisor de rayos gamma
de intensidad I0. En el lado opuesto
se mide la intensidad I de la
radiación residual con un contador
de Geiger. La intensidad I es más
pequeña cuanto mayor el nivel h del
liquido en el depósito.

34. GRACIAS
POR:
Dayana Vásquez.