Vaciado de Tanque

INFORME 5

1. Objetivos:        

1.1. General:

• Determinar el tiempo en el cual se produce el Vaciado de un Tanque.

1.2. Específicos: 

• Observar la descarga de un tanque a través de un orificio y medir el tiempo de vaciado a partir de diferentes alturas iniciales y/o con diferentes alturas finales.
• Desarrollar un modelo teórico capaz de predecir el vaciado y comparar sus resultados.
• Analizar la descarga de un tanque utilizando las ecuaciones de balance de materia y energía, y el teorema de Torricelli.
• Encontrar el coeficiente de descarga Cd adecuado que de cuenta de la diferencia entre el modelo y los datos medidos, y compararlo con los valores típicos que da la bibliografía para el mismo tipo de orificio.

2. Marco Teórico Referencial:

2.1. Marco  Teórico:

Una placa orificio es una placa plana con un orificio. Cuando se coloca en forma concéntrica dentro de una tubería ésta provoca que el flujo se contraiga bruscamente conforme se aproxima al orificio y se expanda nuevamente al diámetro total de la tubería luego de atravesarlo. La corriente que fluye a través del orificio forma una vena contracta y la rápida velocidad del flujo resulta en una disminución de presión aguas abajo del orificio. Es por ello que en la descarga de fluidos a través de sistemas de procesos industriales es necesario tomar la medición correcta y exacta del volumen de líquido que se envasa en un tiempo determinado. Es decir, la medición del caudal real que pasa por el orificio de descarga. El caudal teórico es aquel que relaciona el área del recipiente y la velocidad que tiene el fluido para un instante dado. Generalmente el caudal real se reduce en un 60% del caudal teórico y esa relación da origen al llamado coeficiente de descarga de un orificio. El tanque se asume lo suficientemente grande para que la velocidad del fluido en este sea despreciable excepto para cerrar el orificio. En la vecindad del orificio, el fluido se acelera hacia el centro del hueco, así que cuando el chorro emerge este sufre una reducción de área debido a la curvatura de las líneas de corriente, una línea de corriente típica se muestra en la Fig. 7.1 (MN) la reducción de área debido a esta curvatura local puede ser completa o cerca de la mitad del diámetro del orificio al final de la línea corriente (N) en el plano del orificio, la reducción de área es usualmente conocida como vena contracta. La presión sobre la superficie del chorro en cualquier lado es la atmosférica.

2.2. Marco Referencial:

3. Parte Experimental:

3.1. Sustancias y Reactivos:

• Agua.

3.2. Materiales y Equipos:

• Calibrador.
• Termómetro.
• Flexómetro.
• Cronómetro.
• Probeta de 1000 ml.
• Equipo de Vaciado de Tanque.

3.3. Procedimiento:

• Taponar el orificio de salida.
• Medir la altura del tanque.
• Llenar el tanque con agua hasta un nivel determinado.
• Retirar el tapón.
• Mantener el  nivel constante.
• Medir la distancia del fluido x (horizontal), y (vertical).
• Medir el volumen determinado, desde  hasta .[pic 4][pic 5]
• Medir el tiempo que demora en recolectar el volumen determinado.
• Tomar la temperatura del agua.
• Repetir el mismo procedimiento cinco veces.

4. Datos:

4.1. Datos Experimentales:

Tabla 4.1-1

Datos Experimentales para Calcular el tiempo de vaciado de un tanque

FUENTE: APELLIDO, Nombre. ESPOCH 2014

Dónde:

n = número de repeticiones.

V= volumen (ml)

t =  tiempo (s)

Tabla 4.1-2

Datos Experimentales para Calcular el tiempo de vaciado de un tanque

FUENTE: APELLIDO, Nombre. ESPOCH 2014

Dónde:

x  = Distancia desde el orificio hasta el punto que cae el líquido en sentido horizontal (m).

y  = Distancia desde el orificio hasta el punto que cae el líquido en sentido vertical (m).

h = Altura total desde y hasta el nivel determinado.

H = Altura total desde el orificio.

  = Diámetro del cilindro (m).[pic 8]

  = Diámetro del orificio (m).[pic 9]

5. Cálculos y Resultados:

5.1. Datos Adicionales:

Tabla 5.1-1

Datos Adicionales para Calcular el tiempo de vaciado de un tanque

FUENTE: APELLIDO, Nombre. ESPOCH 2014

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