¿Qué es la calculadora de caudal por orificio?
Esta herramienta estima el caudal volumétrico de un líquido que escapa por un orificio de borde afilado bajo una carga estática. Aplica la clásica ecuación del orificio, derivada del teorema de Torricelli y corregida mediante un coeficiente de descarga que tiene en cuenta la contracción real del chorro y las pérdidas por fricción. Se utiliza con frecuencia en hidráulica, en el diseño del vaciado de depósitos, en los estudios de mecánica de fluidos y en la ingeniería de procesos.
Cómo utilizarla
Introduce el coeficiente de descarga (Cd), el área de la sección transversal del orificio (A) en metros cuadrados, la altura de líquido por encima del centro del orificio (h) en metros y la aceleración de la gravedad (g, valor por defecto 9,81 m/s²). La calculadora devuelve el caudal Q en metros cúbicos por segundo, junto con la velocidad teórica de salida.
La fórmula explicada
La ecuación es $$Q = \text{C}_d \cdot \text{A} \cdot \sqrt{2 \cdot \text{g} \cdot \text{h}}$$ El término \(\sqrt{2gh}\) es la velocidad teórica del teorema de Torricelli: la velocidad que alcanzaría una partícula de fluido al caer desde una altura h. Al multiplicarla por el área A se obtiene el caudal ideal, y el coeficiente de descarga Cd (normalmente entre 0,60 y 0,65 para un orificio de borde afilado) lo reduce al caudal real, recogiendo el efecto de la vena contracta y las pérdidas viscosas.
Ejemplo resuelto
Con Cd = 0,62, A = 0,01 m², h = 2 m y g = 9,81 m/s²: velocidad = $$\sqrt{2 \times 9{,}81 \times 2} = \sqrt{39{,}24} \approx 6{,}2642 \text{ m/s}$$ Entonces $$Q = 0{,}62 \times 0{,}01 \times 6{,}2642 \approx 0{,}03884 \text{ m}^3\text{/s}$$ es decir, unos 38,8 litros por segundo.
Preguntas frecuentes
¿Qué valor debo usar para Cd? Para un orificio circular de borde afilado, Cd ≈ 0,61–0,62. Las entradas redondeadas o abocinadas pueden acercarse a 0,95–0,98.
¿Qué es la altura h? Es la distancia vertical desde la superficie libre del líquido hasta el centro del orificio.
¿Tiene en cuenta el descenso del nivel? No: ofrece el caudal instantáneo para la altura indicada. A medida que el depósito se vacía, h disminuye y, con ella, también Q.
