UN INFORME EXPERIMENTAL: DESCARGA DE UN TANQUE”

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO

FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLÁN

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LABORATORIO EXPERIMENTAL MULTIDISCIPLINARIO II

“INFORME EXPERIMENTAL: DESCARGA DE UN TANQUE”

PROFESORAS:

ANA MARÍA SOTO BAUTISTA

ANA MARÍA SIXTO BERROCAL

ALUMN0S:

GUTIERREZ MATA ANA GABRIELA

SAHAGÚN ARAGÓN CARLA

ORIZ TORRES CITLALLI

MONTERO GUIDO GRECIA

PEÑA ISRAEL

                                                                    INGENIERÍA QUÍMICA

INTRODUCCIÓN

En esta práctica realizamos la descarga de un tanque en estado transiente utilizando como fluido agua,  medimos seis alturas de descarga en el tanque para tres tuberías de diámetros: 1/2”, 1” y 1 1/2”, tomando el tiempo en que llegaba a determinada altura del tanque.

DESCARGA DE UN TANQUE

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La carga H sobre el orificio se mide del centro del orificio hasta la superficie libre. Despreciando pérdidas, con el dato de la presión como la presión atmosférica local, P1=P2=0; con la referencia de la elevación a través del punto 2, Z2=0, Z1=H y la velocidad en la superficie del depósito es cero.

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Insertando los valores dados

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O bien                   [pic 20]

Esta expresión da solo la velocidad teórica ya que se desprecian las pérdidas entre los dos puntos.

Considerando las pérdidas por fricción:

Ec. Inicial de balance:    
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Donde:    
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Como ∆P=0, Z2=0 y V1=0, tenemos la siguiente ecuación

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Coeficiente de descarga 

Habida cuenta del significado del coeficiente de descarga C, parece ser que las variables del flujo de que depende serán las características de:

• El medidor: tipo, forma, tamaño.
• El fluido: densidad y viscosidad.
• El flujo: velocidad o caudal del fluido.

Y donde nuestro coeficiente de descarga (Cd) viene dado por la combinación de los coeficientes de velocidad (Cv) y de contracción (Cc).

El coeficente de velocidad real Va y la velocidad teórica Vt recibe el nombre de coeficiente de velocidad Cv, es decir:

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La descarga real Qa del orificio es el producto de la velocidad real en la vena contracta por el área del chorro. El cociente del área A2 del chorro en la vena contracta, entre el área A0 del orificio se llama  coeficiente de contracción Cc:

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El área en la vena contracta es C0A0. Entonces la descarga real es:

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Es usual combinar los coeficientes anteriores  en un tercero llamado coeficiente de descarga Cd

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Balance de materia y energía para la descarga de un tanque en estado transitorio

Midiendo el A0 (área del orificio), la cabeza (H) y el caudal real (Qa) de la siguiente ecuación podemos obtener Cd.

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Considerando una variación de altura (H) del líquido en le tanque varía con respecto al tiempo, se está producido una descarga de este. El tiempo del vaciado del tanque bien sea parcial o total se puede determinar conociendo el área de la sección del tanque (AR), área del orificio (A0) y las alturas inicial (H0) y final (H1) del agua en el tanque, además del coeficiente de descarga (Cd).

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PROBLEMA EXPERIMENTAL

• Determinar el coeficiente de descarga para el vaciado de un tanque empleando los datos experimentales.
• Obtener experimentalmente las pérdidas por fricción en el sistema instalado en el laboratorio, considerando como plano de referencia para alturas en el balance, el punto inferior de los tubos de descarga.

DESARROLLO EXPERIMENTAL

Material

• Cronómetro
• Flexómetro

Descripción de actividades

1. Se marcaron seis alturas, a partir del fondo del tanque (nuestras alturas fueron de 10cm entre cada una.
2. Llenamos el tanque hasta la altura H0.
3. Se descargó el líquido contenido en el tanque y se tomaron los tiempos cada que transcurso de altura hasta vaciar el tanque por completo.  

Diagrama del sistema

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Tabla de datos experimentales

El Área del Tanque es de 1.3526 ft

El volumen del Tanque es de 0.4337 ft3 

Para la tubería de ½ “  se obtiene lo siguiente

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