INGENIERÍA QUÍMICA CUESTIONARIO PREVIO No. 5 “Descarga de un Tanque”

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO[pic 1]

FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLÁN

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INGENIERÍA QUÍMICA

CUESTIONARIO PREVIO No. 5

“Descarga de un Tanque”

ASIGNATURA: Laboratorio Experimental Multidisciplinario II

PROFESOR: Castillo Agreda Margarita

                   Álvarez Fernández Paula

ALUMNO: Martínez Arciniega Miguel Ángel

GRUPO: 2452

1 de abril de 2013

1. Hacer el diagrama de flujo del sistema, indicando sus dimensiones.

1. Elaborar una lista de los accesorios y válvulas usadas en el sistema.

Tubería de 1 ½ “

• 1 válvula de bola soldada.

Tubería de 1”

• 2 codos 90°
• 1 válvula de bola soldada

Tubería de ½ “

• 2 codo de 90°
• 2 codos 45°
• 1 válvula de bola soldada

1. Dar la ecuación general de balance de materia y energía para descargar un tanque en estado transitorio. Considerar como límites del sistema la altura total del líquido en el tanque y el punto inferior del tubo de descarga.

Cuando un deposito en el que está contenido un líquido se está descargando, desciende el nivel del líquido en el mismo; la velocidad de salida disminuirá a medida que va descendiendo el nivel del líquido, y por lo tanto el tiempo de descarga de un volumen determinado del líquido dependerá de aquel nivel, si perpendicularmente al fondo del depósito está conectado un tubo a través del cual se vacía. Tomando como plano de referencia para alturas en el punto inferior del tubo, el tiempo que tarda en descender el nivel de agua en el depósito está dado por la ecuación;

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Donde;

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La ecuación anterior se deduce mediante;

Considerando un punto de un tanque a una altura H, al descender el nivel dH en el tiempo dt, el caudal vendrá dado por:

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En ese instante, a través del tubo de sección AT circulara el mismo caudal;

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Podemos considerar  que la velocidad entro del tanque es prácticamente despreciable frente a la velocidad  en el tubo. Si tomamos como plano de referencia las alturas el punto inferir del tubo (H=0), aplicando la ecuación de balance de energía mecánica, obtenemos;[pic 13]

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Despejando la velocidad ;[pic 15]

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Igualando ambas expresiones de caudal;

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Despejando dt;

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Integrando la ecuación anterior obtenemos la ecuación para el cálculo del tiempo de descarga de un tanque.

1. Explique cómo se lleva a cabo el cálculo de las perdidas por fricción en el sistema.

Podemos calcular las perdidas por fricción mediante la longuitud equivalente, la longitud equivalente es la longitud de tubo recto que provocaría una caída de presión semejante a la causada por el accesorio; para nuestro sistema tenemos;

Las longitudes equivalentes sumadas a la longitud de tramo recto, y mediante la ecuación de Darcy podemos obtener la perdidas por fricción.

1. En que consiste el teorema de Torricelli.

El teorema de Torricelli es una aplicación del principio de Bernoulli y estudia el flujo de un líquido contenido en un recipiente, a través de un orificio, bajo la acción de la gravedad.

A partir de este teorema se puede calcular el caudal de salida de un líquido por un orificio. El teorema de Torricelli se expresa de la siguiente manera:

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