Descarga de tanques

1. OBJETIVO GENERAL

• Determinar los caudales de chorro de cada tanque con y sin válvula de salida.

1. OBJETIVOS ESPECIFICOS

• Evaluar el impacto de la válvula en el caudal de descarga.
• Comparar los resultados obtenidos para entender mejor las dinámicas de flujo en tanques.

1. MARCO TEORICO

1. Caudal: El caudal es una medida del volumen de fluido que pasa por una sección transversal de una tubería, canal, o cualquier conducto en un determinado período de tiempo. Se expresa en unidades de volumen por tiempo, como litros por segundo (L/s) o metros cúbicos por segundo (m³/s). Es una magnitud fundamental en hidráulica y mecánica de fluidos, utilizada para diseñar y analizar sistemas de distribución de agua, sistemas de drenaje, y procesos industriales, entre otros. (Cengel, 2014).
2. Válvula Hidráulica: Una válvula hidráulica es un dispositivo mecánico utilizado para controlar el flujo y la presión de líquidos en un sistema hidráulico. Las válvulas hidráulicas regulan la dirección del flujo, la cantidad de fluido y la presión dentro de un circuito hidráulico, permitiendo el funcionamiento adecuado de maquinaria y equipos hidráulicos. (Cundiff, 2001) Existen varios tipos de válvulas hidráulicas, incluidas las válvulas de retención, las válvulas de alivio de presión, las válvulas de control direccional y las válvulas de estrangulamiento, cada una diseñada para cumplir funciones específicas en el control de fluidos.

1. METODOLOGIA

1. Materiales

• Un tanque pequeño
• Una válvula hidráulica
• Cronometro o temporizador
• Recipientes para medir el volumen del agua

1. Determinación de caudal de un tanque con/sin válvula

Se deberá poner puntos de guía a cada 5cm de altura desde la salida del chorro del tanque hasta completar 7 puntos consiguiendo una altura de 30cm. Luego de tener los puntos de guía, llenar el tanque hasta el último punto registrado en la parte superior del tanque para que posterior mente abrir la salida del tanque y comenzar a cronometrar hasta que el tanque este vacío o haya llegado al último punto marcado, este proceso se deberá repetir unas 3 veces para obtener un promedio confiable.

1. Procedimiento para la obtención de caudal

1. La ecuación de Torricelli

Es una fórmula derivada de los principios de la mecánica de fluidos, específicamente del teorema de Bernoulli, se utiliza para calcular la velocidad de un fluido que fluye bajo la influencia de la gravedad a través de un orificio en un tanque.

Esta ecuación establece que la velocidad de salida del fluido es proporcional a la raíz cuadrada del doble del producto de la aceleración debida a la gravedad y la altura del nivel del fluido sobre el orificio:

[pic 1]

Posteriormente hallar la velocidad y área del orificio ya que medimos cronometramos el tiempo a diferentes alturas podemos obtener la velocidad y al haber medido el diámetro del chorro teniendo de referencia la salida en el punto 0m usamos las siguientes ecuaciones:

[pic 2]

[pic 3]

1. Resultados y Discusiones

Tabla.1 Repeticiones cronometradas cada 5cm de altura del tanque sin válvula con su respectivo diámetro de chorro en cada punto

Tabla.2 Repeticiones cronometradas cada 5cm de altura del tanque con válvula con su respectivo diámetro de chorro en cada punto

En esta tabla 1 y 2se puede apreciar 7 puntos referenciales de altura a cada 0.05m desde la boquilla de salida del tanque hasta la altura máxima de 0.3m cronometrada en cada tiempo que hay entre cada punto y también presenta el diámetro de chorro en los respectivos puntos tomados como altura para poder captar la varianza que tiene el diámetro del chorro mientras el tanque se va vaciando y a su vez perdiendo velocidad lo que ocasiona que su diámetro reduzca.

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