Escurrimiento

RESUMEN

Este trabajo tiene como objetivo el estudio del drenaje de tres tanques de sección transversal circular de base plana y cónica.

La experiencia se llevo a cabo con agua a una temperatura constante de 22 ºC.

Se calibraron los tanques en función del volumen y la altura del agua, luego se procedió a llenar los tanques con agua y medir el tiempo de vaciado utilizando tubosde distintos diámetros y longitudes.

Los resultados experimentales obtenidos fueron analizados analíticamente y gráficamente con los modelos matemáticos de Bird-Crosby, Ocon-Tojo y Armijo, de acuerdo al primer modelo mencionado este presenta un error que varía entre 11% hasta 55%, el segundo modelo presenta un error que varía de 0.06% hasta 47%, mientras que en el tercer modelo los erroresvan desde 0.01% hasta 50%.

Por lo tanto observamos que el mejor método para poder calcular el tiempo de escurrimiento tomando ciertas condiciones son los modelos de Armijo y Ocon-Tojo, ya que son los modelos que más se ajustan a los datos experimentales.

INTRODUCCIÓN

El tiempo de escurrimiento de un líquido que se encuentra contenido en un tanque, corresponde a una operación unitariaque se encuentra en las industrias como una labor muy usual en las prácticas ingenieriles; el pasar un líquido de un tanque a otro ya sea para su almacenaje y/o acondicionamiento; para su posterior uso; situándose así como uno de los procedimientos más comunes, motivo por el cual muchas veces se requiere conocer un valor estimado del tiempo de drenado del líquido, para así programar laproducción en la planta.

A su vez actualmente existen normas que controlan el drenaje de aguas residuales provenientes de procesos industriales las que requieren un tratamiento previo antes de ser expulsados al medio ambiente. El ingeniero químico es el encargado de controlar este tratamiento sobre la base de la velocidad de drenado de estos residuos teniendo en cuenta las propiedades de estos fluidos,dimensiones del tanque y/o tuberías.

HISTORIA

La mecánica de fluidos moderna nace con Prandtl, que en las primeras décadas del siglo pasado, Prandtl elaboró la síntesis entre la hidráulica práctica y la hidrodinámica teórica.

Por el siglo XVII, ya estuvo en estudio el desagotamiento de un fluido liquido que se hallaba en un deposito a través de un orificio, estableciendo Torricellila ecuación que ahora lleva su nombre (V2 = 2gH).

Durante el siglo XVII, Bernoulli, Clairant, D´Alembert, Langrange y Euler habían elaborado con el naciente calculo diferencial e integral una síntesis hidrodinámica perfecta; pero no habían obtenido grandes resultados prácticos, Froude busco base física a sus experimentos pero a su vez Prandtl hizo la síntesis de la investigación teórica y lasexperiencias de las investigaciones que realizaba Reynolds. Al inaugurar el curso de Fenómenos de Transporte, el departamento de Ingeniería Química de la Universidad de Wisconsin decidió complementario con su respectivo laboratorio, siendo una de las experiencia la de “Tiempo de Escurrimiento de un Tanque con caño de salida”, en la cual se desprecia la perdida por contracción brusca y que lafricción permanente constante. Variables que son tomadas en cuenta en el desarrollo de su solución en la obra “Problemas de Ingeniería Química de Ocon – Tojo”.

PRINCIPIOS TEÓRICOS

PÉRDIDA DE ALTURA EN UNA TUBERÍA

A medida que un fluido fluye por un conducto, tubo o algún otro dispositivo, ocurren pérdidas de energía debido a la fricción que hay entre el liquido y la pared de la tubería;tales energías traen como resultado una disminución de la presión entre dos puntos del sistema de flujo.

En estructuras largas, las pérdidas por fricción son muy importantes, por lo que ha sido objeto de investigaciones teórico-experimentales para llegar a soluciones satisfactorias de fácil aplicación.

Para estudiar el problema de la resistencia al flujo resulta necesario volver a la...