Descripción
Son dispositivos que consisten en una reducción en la sección de flujo de una tubería, de modo que se produzca una caída de presión como consecuencia del aumento de velocidad.
Haciendo un balance entre el orificio (punto 1) y la sección posterior al orificio (punto 2), y despreciando las pérdidas por fricción, se tiene:
Para un fluido incompresible:
Sustituyendo:
Despejando u1 y sabiendo que D1=D0=D orificio
En caso de que se consideren las perdidas por fricción, es necesario agregar el coeficiente de orificio Co teniendo lo siguiente:
Si se desea calcular el caudal:
Co = coeficiente de orificio o coeficiente de descarga para el caudal. (Este coeficiente varía entre 0.62 y 0.6 para orificios concéntricos de bordes afilados, si el número de Reynolds es mayor de 20000 y si la toma posterior está en la vena contracta).
D2= diámetro de la tubería
D0= diámetro del orificio
U1= velocidad del fluido en el orificio
Usualmente el diámetro del orificio oscila entre 50 y 76 por ciento del diámetro de la tubería. La toma de presión antes del orificio debe quedar a una distancia correspondiente a un diámetro de la tubería de la cara del orificio y la de corriente abajo a una distancia de 0.5 DI.
En los medidores instalados la manera más simple de obtener la caída de presión consiste en el empleo de un manómetro en U.
La pérdida de carga o pérdidas permanentes por fricción se obtienen por gráficas o por fórmula, como la siguiente:
Para gases la ecuación anterior debe modificarse mediante un factor empírico, que para el caso de comportamiento ideal es:
K = relación de las capacidades caloríficas a presión y temperatura constantes.
Por lo tanto
Las ecuaciones anteriores se aplican cuando las tomas de presión están situadas en las bridas (una antes y después de la placa) o en 1a vena contracta (un diámetro de la tubería antes de la placa y 0.5D después); si la toma posterior está situada después de la vena contracta se utiliza un factor K, que es función de la relación (3 y para Reynolds mayores de 20 000.
Valores encontrados en tablas.