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• Tatiana Chuquilín

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MARCO TEORICO CHORROS LIBRES Un chorro libre es considerado como un flujo fluido que fluye desde un conducto hacia una zona relativamente grande que contiene fluido, el cual tiene una velocidad respecto al chorro que es paralela a la dirección del flujo en el chorro. Los orificios intervienen en el diseño de muchas estructuras hidráulicas y para la medida o aforo de los fluidos que escurren. Orificio, es cualquier abertura que tiene un perímetro cerrado y que se hace en un muro o división. Sus formas son muy variadas, aunque los más empleados son los circulares y rectangulares.

ORIFICIO

Un orificio es una abertura limitada por una curva cerrada de forma regular que da paso a una corriente de agua. A la corriente de agua que sale por un orificio se llama vena líquida o vena fluida, y a la altura del manto de agua que produce la descarga, se llama carga. A un orificio cuyo borde es agudo se llama arista viva. El caudal de llegada es el que conduce hasta un orificio y a la velocidad media del líquido en este canal se le llama velocidad de llegada o acceso y a la velocidad media del líquido en la vena, se le llama velocidad en la vena. Si la vena descarga al aire, el orificio tiene descarga libre. Se califica a un orificio de vertical u horizontal según esté situado en un plano vertical o en uno horizontal. Los orificios pueden ser circulares, cuadrados, rectangulares o de cualquier otra forma regular.

La carga H por encima del orificio se mide desde el centro de la boquilla hasta la superficie libre. Suponiendo que la carga permanece constante por ser las dimensiones del estanque considerablemente mayores que las de la boquilla, la aplicación de la ecuación de Bernoulli entre el punto 1 en la superficie libre y el punto 3 a la salida de la boquilla, no considerando las pérdidas, obtiene:

Que, tomando presiones manométricas, y reemplazando valores, resulta:

Por tanto:

La aplicación de la ecuación de Bernoulli considerando pérdidas de carga entre Los puntos 1 y 3 puede expresarse por:

Donde K es el coeficiente de pérdidas locales. Y despejando V3 queda:

De donde puede encontrarse una relación entre el coeficiente de pérdidas locales y el coeficiente de velocidad al comparar ecuaciones la cual es:

En la boquilla larga y en los orificios en pared gruesa la pérdida de carga se debe además de la contracción a la fricción. Para cada uno de estos efectos podemos descomponer K en dos factores, K =K o + K 1 Si se acepta que se produce una contracción completa similar a lo que sucede la salida de un orificio de pared delgada, es decir con un coeficiente de Contracción o C en la sección 2 igual a 0.60, K o = [(1/C o)2− 1]2al aplicar la Ecuación de Bernoulli, y en este caso K o = 0.445. Las pérdidas de carga por fricción se pueden tratar de calcular considerando el Desarrollo de la capa límite, pero con simplicidad puede hacerse utilizando la Ecuación de DarcyWeisbach, aceptando un valor global f = 0.024, resultando: Kf=fL/D= 0.024 L/ D, que con L=3D resulta finalmente K f= 0. 072. Entonces el coeficiente de velocidad y de descarga resulta:

El cual es confirmado por la experiencia, aunque otros autores dan el valor de0.82. Cabe recordar que ello es válido por las condiciones aceptadas: H>>D, números de Reynolds altos, y la boquilla sin ningún agujero lateral. Para otras condiciones ese valor varía, y es preferentemente obtenido por medios experimentales.

VERTEDERO TRIANGULAR

Este tipo de vertedero se emplea con frecuencia para medir caudales pequeños (inferiores aproximadamente a 6 l/s). En la Figura 7 se muestra un esquema de la geometría de este tipo de vertedero. El ángulo θ puede tomar cualquier valor, aunque es muy frecuente el vertedero con θ =90º

Vertederos triangulares de pared delgada Igualmente puede determinarse la expresión que relaciona el caudal y la profundidad de flujo sobre la cresta de un vertedero triangular de pared delgada. Este tipo de vertederos se emplean también para la medición de caudales, obteniéndose una mejor precisión debido a que presentan mayor carga para un mismo caudal. Sin embargo, por esta misma razón, se limita a la medición de caudales pequeños.

Donde ø es el ángulo de abertura para un vertedero simétrico.

CAUDAL El caudal corresponde a una cantidad de agua que pasa por un lugar (canal, tubería, entre otros) en una cierta cantidad de tiempo, o sea, corresponde a un volumen de agua (Litros, Metros Cúbicos, etc.), por unidad de tiempo (Segundos, Minutos. Horas, etc.). Es la cuantificación del caudal de agua que pasa por la sección transversal de un conducto (río, riachuelo, canal, tubería) de agua; también se le conoce como aforo caudal de agua. Para cuantificar el caudal de agua se puede utilizar la siguiente fórmula: Q=AxV Dónde: Q = Caudal o Gasto (m3/s) A = Área de la sección transversal (m2) V = Velocidad media del agua en la sección hidráulica (m/s)

REFERENCIAS http://www.academia.edu/8906072/FLUIDOS_2_DESCARGA_POR_ORIFICIOS_1_ http://www.academia.edu/6671842/Laboratorio_N-3_fluidos http://www.academia.edu/13161594/MECANICA_DE_CHORROS_Y_CHIMENEAS http://www.academia.edu/7836314/PRACTICA_No_4_VERTEDEROS_TRIANGULA RES ROCA VILA, R. “Introducción a la Mecánica de los fluidos" Ed. Limusa (1980)