Fuente: Sotelo Avila. Hidraulica. Fundamentos I

1. Universidad del Zulia
Facultad de Ingeniería
Escuela de Ingeniería Civil
Cátedra: Mecánica de Fluidos II
Profa. Diana Cegarra
ORIFICIO DE
Integrantes:
Crespo Valeria – Faria Dayanna – Navarro Yefreide
Rojas Giovanni – Sandoval Olga

2. Cuando la pared en el contorno de un orificio
no tiene aristas afiladas, el orificio es de
pared gruesa o tubo corto.
PARED GRUESA

3. En este tipo de orificio se observa que el chorro, una vez que
ha pasado la sección contraída, tiene todavía espacio dentro
del tubo para expandirse y llenar la totalidad de la sección.
Entre la sección contraída y la final ocurre un rápido descenso
de la velocidad acompañado de turbulencia y fuerte pérdida de
energía.

4. Por un racionamiento análogo a los orificios de pared
delgada, se concluye que la velocidad de salida del
líquido se puede calcular con la siguiente ecuación.
𝑉 = 𝐶𝑣 2𝑔𝐻
Donde 𝐶 𝑣= 0.82 y
𝑒
𝐷
= 3

5. Además siendo ahora 𝑪 𝒄 = 𝟏 la ecuación del gasto es la
misma con la única circunstancia que 𝑪 𝒅 = 𝑪 𝒗 = 𝟎. 𝟖𝟐, esto
es, el gasto es, aproximadamente, un tercio mayor que en un
orificio de pared delgada. Lo anterior se explica debido a que
en la sección contraída se forma un vacío parcial con presión
ligeramente menor que la atmosférica e incrementa el valor
efectivo de la carga H.
La pérdida de energía es ahora:
∆ℎ 𝑟 =
1
(0.82)2
− 1
𝑉2
2𝑔
= 0.49
𝑉2
2𝑔
Cuando e/D > 3, empieza a tener influencia la fricción y el
tubo corto debe considerarse como un conducto a presión,
incluyendo todas sus pérdidas de energía.

6. Se pueden dar dos casos:
1) Que desde el contorno se separe la vena líquida de la pared.
2) Que la vena líquida quede adherida a la misma.
PARED GRUESA
Para el primer caso se puede utilizar la formulación
desarrollada para los orificios en pared delgada, tomando
para el coeficiente, los dados por la TABLA 1 para orificios
rectangulares, y por la TABLA 2, para aristas vivas o
redondeadas en que hay contracción incompleta.

7. CASO Que desde el contorno se separe la vena
líquida de la pared.
TABLA 1

8. CASO Que desde el contorno se separe la vena
líquida de la pared.
Valores de Cd en orificios de 0,20 m de ancho; espesor de pared 0,27 m
TABLA 2

9. (Cd = 0,60)
(0,65 < Cd < 0,70)
Borde inferior del orificio está
más alto que el fondo del
recipiente
Borde inferior del orificio
está en el fondo
CASO Que desde el contorno se separe la vena
líquida de la pared.
CASO Que la vena líquida quede adherida a la
misma

10. 𝑄 = 𝐶𝑑.𝐴. √2𝑔𝐻
𝐶𝑑 = 𝑐𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑑𝑒𝑠𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎
𝐴 = 𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑜𝑟𝑖𝑓𝑖𝑐𝑖𝑜
g= 𝑔𝑟𝑎𝑣𝑒𝑑𝑎𝑑
𝐻 = 𝑎𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑙𝑎 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒 𝑦 𝑒𝑙 𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑜 d
𝑒 𝑔𝑟𝑎𝑣𝑒𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑜𝑟𝑖𝑓𝑖𝑐𝑖𝑜
GASTO
𝐶𝑣 = 𝑉𝑟/ 𝑉𝑡
𝑉𝑓 = √2𝑔𝐻 = 𝑉𝑡
𝐶𝑣 = 𝑉𝑟/√2𝑔𝐻
𝐶𝑣 = 𝑐𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑
𝑉𝑟 = 𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑟𝑒𝑎𝑙
𝑉𝑡 = 𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑎
𝑉𝑓 = 𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙
COEFICIENTE DE VELOCIDAD

11. 𝐶𝑑 = 𝐶𝑐.𝐶𝑣
𝑄𝑟 = 𝑉𝑟 . 𝐴𝑐
𝐶𝑑 = 𝑐𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑑𝑒𝑠𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎
𝐶𝑣 = 𝑐𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑
𝑄𝑟 = 𝐺𝑎𝑠𝑡𝑜 𝑟𝑒𝑎𝑙
𝑉𝑡 = 𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑎
COEFICIENTE DE DESCARGA
𝐶𝑑 = 𝑄𝑟 /𝐴√2𝑔𝐻

12. COEFICIENTES DE GASTOS

13. COEFICIENTES DE GASTOS

14. COEFICIENTES DE GASTOS

15. COEFICIENTES DE GASTOS

16. 6.5 La válvula abierta mostrada en la figura,
tiene un diámetro 𝐷1 = 1.50 𝑚 y descarga
un gasto de 31.5 𝑚3/𝑠 cuando se elimina
el tronco de cono, aguas abajo, de la
misma. En estas condiciones el gasto
descargado sigue la ley de orificios 𝑸 =
𝑪 𝒅 𝑨 𝟐𝒈𝑯
(A es el área de la válvula).
Si se coloca el tronco de cono de modo
que la sección de salida tenga un diámetro
𝐷2 = 1.62 𝑚, la pérdida de energía que se
produce en el mismo está dada por la
formula empírica:
∆𝒉 𝒐 = 𝟎. 𝟏𝟎
𝑽 𝟏
𝟐
− 𝑽 𝟐
𝟐
𝟐𝒈
Y el ángulo total con que se realiza la
expansión es de 5°. Calcular el gasto
descargado para estas nuevas
condiciones y explicar a qué se debe el
aumento en el mismo.

17. 6.6
Calcular el gasto que descarga el orificio del problema 6.1
cuando:
a) Aumenta la carga H a 3 metros.
b) Se reemplaza por un tubo corto de 40 cm de largo.
c) Se sustituye por un tubo divergente con redondamiento de sus
aristas cuyo ángulo es θ = 6°.
𝑸 = 𝑪 𝒅 𝑨 𝟐𝒈𝑯

18. 6.6

19. 6.7
Los tanques de la figura están comunicados por un orificio de
pared delgada y diámetro D = 10 cm, los cuales alimentan a
dos modelos hidráulicos distintos a través de tubos cilíndricos
de igual medida diametral. El tanque de la izquierda recibe un
gasto Q = 18 lt/seg. Calcular:
a) Los gastos descargados por cada tanque y la posición del
nivel del agua en los mismos.
b) El diámetro que debe tener el tubo del tanque de la
izquierda para descargar el mismo gasto que el de la derecha.

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