Reporte Descarga De Tanques

OBJETIVO

Describir en fenómeno físico (descarga de tanques) mediante modelos matemáticos y comparar los resultados obtenidos experimentalmente al aplicar el análisis dimensional. Desarrollar un programa de cómputo para resolver el modelo matemático

que describe el drenado de un tanque.

TEORÍA Y DESARROLLO MATEMÁTICO

Algunos investigadores sobresalientes, como Reynolds y Karman consideran que el estudio de flujo de materia y energía debe ser una mezcla de teoría y experimentación. La descripción de un proceso mediante un modelo para su análisis y control requiere de la aplicación de ciertos principios, por lo que se hace necesario desarrollar experimentaciones cuidadosas para obtener una relación que describa de una manera mas completa el proceso. Se estudiará la descarga de un tanque de sección constante y el tubo de descarga variable; entonces, en la aplicación de los balances de materia y energía, tendrá que considerarse la variación del flujo de salida sin y con perdidas de fricción, ya que esto afectará la propuesta del modelo matemático que representa dicha descarga (diámetro de descarga variable y su conexión al tanque).

La descarga de tanques, por mas simple que parezca, es quiza una de las practicas mas utilizadas en la industria. Todo proceso que se lleva a cabo en un tanque incluye un proceso de vaciado del mismo. Es por ello la gran importancia de esta operacion y su estudio. Se estudio el vaciado de tanques con tubos de diferente diametro y el efecto de los mismos en la velocidad. Para los tubos se obtuvieron resultados satisfactorios, notando que una disminucion en el diametro en el tubo de vaciado disminuirá la velocidad de vaciado como esperado.

MATERIAL Y EQUIPO EMPLEADO

Cronómetro

Tanque

Tapón

Diámetro : 1.55 cm

Diámetro : 1.63 cm

Diámetro : 1.76 cm

Diámetro : 1.83 cm

Probeta

Flexómetro

Vernier

PROCEDIMIENTO EMPLEADO

Con la válvula de descarga cerrada llenar el tanque con agua.

Tomar la medida de la altura inicial.

Colocar uno de los tapones en el orificio de descarga. Tomando previamente la medida de su diámetro.

Abrir la válvula de descarga y tomar las medidas correspondientes.

Cerrar la válvula y tomar la medida de la altura de al agua.

Repetir los pasos anteriores con los distintos tapones.

DATOS EXPERIMENTALES

Diámetro del tapón (Dtp) (cm) Altura inicial (hi) (cm) Altura final (hf)

(cm) Tiempo

(s)

1.83 103.8 98.8 7.48

1.83 98.8 93.8 7.07

1.83 93.8 89.8 9.68

1.83 89.8 83.8 5.53

1.76 103.8 98.8 9.82

1.76 98.8 93.8 8.94

1.76 93.8 89.8 12.24

1.76 89.8 83.8 7.76

1.63 103.8 98.8 11.06

1.63 98.8 93.8 11.04

1.63 93.8 89.8 14.4

1.63 89.8 83.8 8.5

1.55 103.8 98.8 11.85

1.55 98.8 93.8 10.57

1.55 93.8 89.8 15.66

1.55 89.8 83.8 9.37

Tabla 1.1

Diámetro de tapón Dtp (cm)

tiempo (s)

q (cm3/s)

1.83 7.48 120.95

1.83 7.07 127.97

1.83 9.68 93.46

1.83 5.53 163.61

1.76 9.82 92.13

1.76 8.94 101.20

1.76 12.24 73.91

1.76 7.76 116.59

1.63 11.06 81.80

1.63 11.04 81.95

1.63 14.4 62.83

1.63 8.5 106.44

1.55 11.85 76.35

1.55 10.57 85.59

1.55 15.66 57.77

1.55 9.37 96.56

RESULTADOS DE FLUJO VOLUMÉTRICO.

APÉNDICE

Cálculo del tiempo ideal o modelo

Para calcular el tiempo ideal tenemos que sacar los coeficientes b0,b1 yb2 de la ecuación:

t=b_0+(b_1 √(h_i ))/〖D_tp〗^2 +(b_2 √(h_f ))/〖D_tp〗^2

Tomamos los valores de la sección Datos Experimentales de hi(altura inicial), hf(altura final), Dtp (diámetro del tapón) y t (tiempo).

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