Quimica

TIEMPO DE VACIADO DE UN DEPÓSITO

Experimentación en Ingeniería Química I
Autores:
Andrea Ramírez Jiménez
Rafael Fernández González
Autores:
Andrea Ramírez Jiménez
Rafael Fernández González

Realización de la práctica
La práctica consiste en medir el tiempo de vaciado de un depósito, para lo que se cuenta con diferentes tubos con distintas longitudes y diámetros:
tubo | 1 | 2 | 3 |4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
L (m) | 1,50 | 1,50 | 1,50 | 0,97 | 0,97 | 0,97 | 0,50 | 0,50 | 0,50 |
D (mm) | 8,00 | 5,87 | 4,07 | 8,07 | 5,95 | 4,05 | 8,00 | 5,90 | 4,07 |

Los tubos se enroscan al depósito y se miden los datos de diferentes alturas y sus tiempos para el vaciado del depósito. En nuestro caso medimos el tiempo cada dos centímetros de altura para cada uno de los tubos:
Tubo 1:H(m) | 2,09 | 2,07 | 2,05 | 2,03 | 2,01 | 1,99 | 1,97 | 1,95 | 1,93 | 1,91 | 1,89 | 1,87 | 1,85 | 1,83 | 1,81 | 1,79 |
t(s) | 0 | 3 | 6 | 9 | 12 | 15 | 18 | 21 | 25 | 28 | 31 | 34 | 37 | 40 | 43 | 47 |

Tubo 2:
H(m) | 2,09 | 2,07 | 2,05 | 2,03 | 2,01 | 1,99 | 1,97 | 1,95 | 1,93 | 1,91 | 1,89 | 1,87 | 1,85 | 1,83 | 1,81 | 1,79 |
t(s) | 0 | 6 | 13 | 19 | 26 | 33 | 39 | 46 | 53 | 60 | 67 | 73| 81 | 88 | 94 | 103 |

Tubo 3:
H(m) | 2,09 | 2,07 | 2,05 | 2,03 | 2,01 | 1,99 | 1,97 | 1,95 | 1,93 | 1,91 | 1,89 | 1,87 | 1,85 | 1,83 | 1,81 | 1,79 |
t(s) | 0 | 17 | 33 | 50 | 68 | 85 | 103 | 119 | 139 | 155 | 172 | 191 | 209 | 227 | 246 | 265 |

Tubo 4:
H(m) | 1,56 | 1,54 | 1,52 | 1,5 | 1,48 | 1,46 | 1,44 | 1,42 | 1,4 | 1,38 | 1,36 | 1,34 | 1,32 | 1,3 | 1,28 | 1,26 |
t(s) | 0 | 3 | 5| 8 | 11 | 14 | 18 | 21 | 24 | 27 | 30 | 33 | 36 | 39 | 43 | 47 |

Tubo 5:
H(m) | 1,56 | 1,54 | 1,52 | 1,5 | 1,48 | 1,46 | 1,44 | 1,42 | 1,4 | 1,38 | 1,36 | 1,34 | 1,32 | 1,3 | 1,28 | 1,26 |
t(s) | 0 | 6 | 13 | 19 | 25 | 32 | 38 | 45 | 52 | 58 | 64 | 71 | 78 | 85 | 92 | 100 |

Tubo 6:
H(m) | 1,56 | 1,54 | 1,52 | 1,5 | 1,48 | 1,46 | 1,44 | 1,42 | 1,4 | 1,38 | 1,36 | 1,34 | 1,32 | 1,3 |1,28 | 1,26 |
t(s) | 0 | 16 | 33 | 49 | 66 | 84 | 101 | 118 | 137 | 153 | 172 | 190 | 208 | 226 | 245 | 264 |

Tubo 7:
H(m) | 1,09 | 1,07 | 1,05 | 1,03 | 1,01 | 0,99 | 0,97 | 0,95 | 0,93 | 0,91 | 0,89 | 0,87 | 0,85 | 0,83 | 0,81 | 0,79 |
t(s) | 0 | 3 | 5 | 8 | 11 | 14 | 17 | 20 | 23 | 26 | 29 | 32 | 36 | 39 | 42 | 46 |

Tubo 8:
H(m) | 1,09 | 1,07 | 1,05 | 1,03 | 1,01 | 0,99 | 0,97 |0,95 | 0,93 | 0,91 | 0,89 | 0,87 | 0,85 | 0,83 | 0,81 | 0,79 |
t(s) | 0 | 6 | 11 | 18 | 24 | 31 | 37 | 44 | 50 | 57 | 64 | 71 | 79 | 85 | 92 | 100 |

Tubo 9:
H(m) | 1,09 | 1,07 | 1,05 | 1,03 | 1,01 | 0,99 | 0,97 | 0,95 | 0,93 | 0,91 | 0,89 | 0,87 | 0,85 | 0,83 | 0,81 | 0,79 |
t(s) | 0 | 14 | 29 | 45 | 61 | 76 | 92 | 108 | 124 | 140 | 157 | 175 | 191 | 210 | 227 | 246 |

Una vez contamos contodos los datos experimentales lo siguiente que hay que hacer es calcular los valores teóricos de la descarga del depósito para cada uno de los tubos, lo cual se representara junto con los datos experimentales para comparar resultados.
A continuación, vamos a ver como se calcularía teóricamente la velocidad de descarga del depósito:
* En primer lugar recabamos todos los datos con los quecontamos(en este ejemplo se usaran los del tubo 1):
L = | 1,5 | m |
D = | 0,008 | m |
D1 = | 0,15 | m |
ρ = | 1000 | kg/m3 |
ε = | 5,00E-05 | m |
εr = | 6,25E-03 | |
μ = | 0,001 | Pa·s |
H0 = | 2,09 | m |
S1 = | 0,018 | m2 |
S2 = | 5,03E-05 | m2 |
g = | 9,81 | m/s2 |

* Después usando Excel se hace una columna para el tiempo(que vaya aumentando de 0.1 s en 0.1 s) y otrapara la altura a cada uno de estos tiempos, la cual se calcula como:
Hj=Ha-v2*S2S1* ∆t
, donde Ha es la altura al tiempo anterior.

* En el punto anterior surge el problema de que no conocemos el valor de v2 para el cual tenemos una formula en función del valor del factor de fricción, que es otra incógnita:
v2=2*g*H1+4*f*LD21/2

El problema es que contamos con una ecuación y dos...