tiempo de drenado de un tanque

TIEMPO DE DRENADO EN UN TANQUE.

OBJETIVO:

Estudiar la velocidad a la cual se descarga un tanque y determinar si el tiempo experimental de descarga coincide con el teórico.
Ilustrarla aplicación de los balances microscópicos efectuados en condiciones isotérmicas de composición constante.


TEORÍA:

Cuando un depósito en el que está contenido un líquido se estádescargando, desciende el nivel del líquido en el mismo; la velocidad de salida disminuirá a medida que va descendiendo el nivel del líquido y por tanto el tiempo de descarga de un volumen determinadode líquido dependerá de aquel nivel.

Se va a vaciar un tanque cilíndrico vertical por medio de una tubería que está verticalmente unida a la base del tanque. El líquido que contiene eltanque está a una densidad y viscosidad constantes (es decir, un líquido newtoniano, incompresible y a una temperatura constante). Un análisis a condiciones permanentes y considerando que sedesprecia la pérdida en la entrada del tubo y la energía cinética del líquido que abandona el tanque, relaciona el tiempo de drenado con las dimensiones del sistema y las propiedades del líquido.

Sise aplica un balance macroscópico de energía a condiciones isotérmicas a la salida de la tubería, bajo las condiciones especificadas anteriormente, conduce al siguiente resultado:Ec. 4.1

Donde:
g= aceleración de la gravedad,
Ro= radio de la tubería,
L= longitud de la tubería,
H= altura del líquido en eltanque,
f= factor de fricción,
=velocidad media del líquido a través de la tubería.

Para el caso de que el líquido circula con régimen laminar:Donde:


= densidad del líquido,
= viscosidad absoluta,
= velocidad media del líquido a través de la tubería.

Sustituyendo el valor del Reynolds en el factor de fricción:...