Hay varias razones por las que es posible que desee instalar un dispositivo u orificio restrictivo en un sistema de tuberías.

• Para crear un cabezal falso para una bomba centrífuga, lo que le permite hacer funcionar la bomba cerca de su BEP.
• Para aumentar la presión de la línea.
• Para disminuir el flujo a través de una línea.
• Para aumentar la velocidad del fluido en una línea.

La ecuación para el flujo a través de un orificio es simple de entender. Solo que las unidades son un poco incómodas.

Q = AV

Q = El flujo en pies cúbicos por segundo (ft3/seg).

A = El área del orificio en pies cuadrados (ft2).

V = La velocidad del líquido en pies por segundo (pies por segundo).

La experiencia muestra que el flujo real es bastante diferente del calculado debido a las diferentes formas de los diversos orificios. Mira los siguientes diagramas y verás algunas de estas formas populares. A cada uno se le ha asignado un valor «K».

Introduciremos ese valor » K «en nuestra ecuación y la nueva ecuación se convertirá en:

Q = AVK

Para que la ecuación sea más fácil de manejar, podemos expresar la velocidad» V » como:

• g = 32,2 pies / seg2
• h = Cabeza a través del orificio. Si el lado aguas abajo del orificio está presurizado, utilice la cabeza diferencial a través del orificio.

Si no sabe cómo convertir presión en cabezal, use esta fórmula:

También tendría sentido convertir algunos de los términos de nuestra ecuación en términos que sean más convenientes de usar. A modo de ejemplo:

• «Q» se puede convertir de pies cúbicos por segundo a galones por minuto:
  • 1 ft3 / seg = 448.8 gpm.
• «» El área en pies cuadrados se puede convertir a pulgadas cuadradas:
  • 1 pie2 = 144 pulgadas cuadradas

Poniendo todo esto junto nos da una nueva fórmula que se parece a esto:

Conectemos algunos números y calculemos un flujo a través de un orificio típico.

Dado:

• h = 20 pies
• A = 0.049 pulgadas cuadradas
• K = 0.62

Q = 25 x 0.049 x 0.62 x 4.47 o

Q = 3.40 galones por minuto

Si queremos resolver para el área de orificio:

Si no se siente cómodo trabajando con el área de orificio en pulgadas cuadradas puede utilizar el diámetro del lugar. Utilice la siguiente ecuación:

Insertando el 0.049 pulgadas cuadradas calculamos a partir de la fórmula anterior que obtenemos

o 1/4 de pulgada

Hicimos nuestra fórmula más fácil de usar al sustituir algunas conversiones y ahora podemos hacer nuestros cálculos en galones por minuto y pulgadas cuadradas, pero las fórmulas serían mejores si pudiéramos medir el diámetro del orificio en lugar de el área del orificio

Lo llevé a través de este ejercicio para mostrarle cómo se derivan las fórmulas que usamos en estos documentos. Reescribiremos las fórmulas de flujo y diámetro de orificio de nuevo y tal vez esta vez sean lo suficientemente simples para que cualquiera las use. Comenzaremos con la fórmula de flujo y luego fijaremos la fórmula del orificio:

La fórmula para calcular el diámetro del orificio se convierte en:

Veamos si las fórmulas aún funcionan. Aquí están los números:

• d = .250 o 1/4 de pulgada
• K = 0.620
• Q = 3.4 galones por minuto
• h = 20 pies

Comenzaremos por resolver el flujo (Q)

Bueno, eso funcionó, ahora intentemos el tamaño del orificio:

Todos estos números anteriores se generaron asumiendo que estaba moviendo agua a través del orificio. Si está haciendo cálculos para un líquido que no sea agua, tendrá que tener en cuenta la viscosidad de ese líquido en comparación con el agua.

También asumimos que el diámetro del orificio no es superior al 30% del diámetro de la tubería. Hay otra fórmula que usamos para un orificio menos restrictivo.

En cualquier momento, la relación entre el diámetro del orificio y el diámetro de la tubería es mayor que 30%

(0.30) debe modificar la fórmula. El modificador (M) se ve así:

• d1 = diámetro del orificio
• d2 = diámetro de la tubería

Cuando está utilizando el modificador, las fórmulas se ven así:

Ahora veremos qué sucede cuando se coloca un orificio de 0,250 pulgadas (1/4) en una sección transversal 0 más pequeña.tubo de 500 pulgadas (1/2), suponiendo que los otros números permanezcan iguales:

Esto significa que tendrías que multiplicar por 1.03 para que los 3.46 gpm que obtuvimos en el último cálculo se convirtieran en 3.56 gpm.

¿Cuán precisos son estos números predichos? Cada vez que realice un cálculo utilizando el flujo como parte de la ecuación, se encontrará con algunas variables que afectarán sus resultados:

• La rugosidad de las tuberías en el interior de las paredes afecta a las pérdidas de fricción.
• El material de la tubería y las tolerancias permitidas de espesor de pared.
• Acumulación de sólidos dentro de la tubería. El calcio en aplicaciones de agua y el coque en aplicaciones de aceite caliente son típicos. Una temperatura más alta generalmente acelera la acumulación de sólidos.