Estudiantes

Experiencia N° 5 | Tiempo de Descarga
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Segundo Semestre 2012 |

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UNIVERSIDAD TÉCNICA FEDERICO SANTA MARÍADEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA Y AMBIENTALMECÁNICA DE FLUIDOS 2s-2012 – CAMPUS SAN JOAQUÍN |

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Profesor: | Adrián Rojo |
Ay. Laboratorio: | Diego Calderón |
Bloque: | Miércoles – 14:30 |
Integrantes: | Ignacio Pereira |
| Sebastián Trautmann |
|Manuel Quintana |

1. Resumen ejecutivo

El presente estudio tiene como finalidad medir el tiempo que demora en vaciarse un recipiente, para luego ser comparado con la teoría mediante el análisis correspondiente. Para ello se dispone de un simple montaje consistente de un estanque que contiene al fluido, el cual está conectado a una bomba que se encarga de enviar el fluido a un estanquesuperior en forma de cilindro abierto a la atmósfera, a partir del cual se efectúan mediciones, con ayuda de un cronometro, del tiempo tardado en vaciar a este a través de una válvula de globo abierta primeramente a un 50% y después abierta en un 100%. Se anotan intervalos de tiempos en función de la posición que tiene la parte superior del líquido a medida que desciende a través del contenedor, conayuda de cotas previamente graduadas en la pared de este.

2. Introducción y Teoría

Para comprender mejor el concepto de tiempo de descarga, es necesario conocer las dimensiones del estanque, donde se hace imprescindible conocer la altura de éste y el tipo de fluido con el que se está trabajando. Se tiene un sistema inicialmente estacionario en que no se producen variaciones de suscaracterísticas físicas en el principio, donde obviamente no se puede evaluar nada. Una vez se abre la válvula, se pasa a un sistema no estacionario en que ve afectadas sus características físicas conforme transcurre el tiempo, es decir, en este caso se está viendo variado el cambio de masa por parte del fluido que se está evacuando, según:

min-mout=dMsistdt

Las características para algún fluidovan a jugar un papel fundamental en lo que es la determinación de este tiempo, por ejemplo en términos de la viscosidad que este presenta (esfuerzo de corte que experimentará este con las paredes del recipiente al ir descendiendo) y la densidad a la hora de realizar el balance de Bernoulli respectivo para determinar la velocidad de salida.
Además, existen tres casos de vaciado de estanque en dondese puede tener:

Caso 1: sistema no estacionario sin fricción

Se tiene un estanque abierto a la atmósfera que contiene un fluido que alcanza una altura z1. El estanque posee por el extremo inferior, una válvula que regula el flujo de salida. En esta ocasión, la válvula se encuentra completamente abierta y por ende, las pérdidas de fricción son mínimas o cercanas a cero.

Figura 2.1:Esquema de estanque abierto
a la atmósfera con válvula abierta al 100%

Caso 2: sistema no estacionario con fricción:

Se tiene un estanque abierto a la atmósfera que contiene un fluido que alcanza una altura z1. El estanque posee por el extremo inferior, una válvula que regula el flujo de salida. En esta ocasión, la válvula se encuentra parcialmente abierta y por ende, las pérdidas por fricciónno pueden despreciarse. Además, la salida puede estar constituida de cañerías en donde se encuentren accesorios o fittings que producen el efecto de aumentar las pérdidas. La velocidad se ve afectada por estas pérdidas además de la altura que alcanza el fluido.


Figura 2.2: Esquema de estanque abierto a
la atmósfera con válvula parcialmente abierta

Caso 3: sistema no estacionariocerrado a la atmósfera, con válvula de venteo y aire al interior a presión determinada:

Se tiene un estanque cerrado a la atmósfera que contiene un fluido que alcanza una altura z1. El estanque posee en los extremos superior e inferior, válvulas que regulan la presión interna del aire y el control del flujo de salida, respectivamente. La válvula inferior puede encontrarse parcial o completamente...