Practica 3 Descarga de tanques

8/10/2019 Practica 3 Descarga de tanques

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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CIUDAD MADERO

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA Y BIOQUÍMICA

LABORATORIO INTEGRAL I

PRÁCTICA Nº 3

“DESCARGA DE TANQUES”

REALIZADA:REPORTADA:



2

ÍNDICE

Página

Objetivo

Teoría y Desarrollo Matemático

Material y Equipo empleado

Procedimiento empleado

Datos experimentales

Resultados

Gráficas

Discusión de Resultados

Comentarios

Bibliografía

Apéndices

3

3

6

7

8

8

9

11

14

16

17



3

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 matemáticoque 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.



4



5

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



7

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 7.761.63 103.8 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 15.661.55 89.8 83.8 9.37

Tabla 1.1



8

RESULTADOS DE FLUJO VOLUMÉTRICO.

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 92.131.76 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 8.5 106.441.55 11.85 76.35

1.55 10.57 85.59

1.55 15.66 57.77

1.55 9.37 96.56



9

APÉNDICE

Cálculo del tiempo ideal o modelo

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

Tomamos los valores de la sección Datos Experimentales de h i(altura inicial), hf (altura final),

Dtp (diámetro del tapón) y t (tiempo).

Aplicamos la función ESTIMACIÓN LINEAL en el programa Microsoft Office Excel para

obtener los valores de b0, b1 y b2.

Los resultados obtenidos son:

b2 b1 b0

96.2244775 -90.5318276 -0.91283251

Se muestra la sustitución de los datos en cada tapón para determinar el tiempo ideal:

Diámetro de tapón: 1.83 cm

√ √

Tiempo modelo = 9.55 s Tiempo experimental = 9.68 s



10


√

√



√

√



√

√


Porcentaje de error

Se toma el valor absoluto del resultado obtenido




11




DISCUSIÓN DE RESULTADOS

En esta práctica pudimos observar que obtuvimos distintos cálculos experimentales debido a

los diferentes tipos de diámetros de cada tapón, empleados en la descarga de tanques donde

utilizamos el mismo flujo para cada tapón.

Por la parte de las gráficas podemos observar que a mayor diámetro es menor el tiempo de

descarga de un tanque, al igual que el flujo volumétrico, a mayor diámetro es mayor el flujo de

descarga.

BIBLIOGRAFIA

DESCARGA DE TANQUES

http://cbi.izt.uam.mx/iq/lab_mec_de_fluidos/Practicas%20Laboratorios/PRACTICA3.

pdf

http://fjartnmusic.com/Personal/6o_Semestre_files/DT.pdf

http://cbi.izt.uam.mx/iq/lab_mec_de_fluidos/Practicas%20Laboratorios/PRACTICA3.pdf










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CUESTIONARIO

1.- Hacer las curvas experimentales de h (cm) vs. t (seg) y de q (m3 / s) vs. h (cm) para los

diferentes diámetros de descargas.

Graficas de altura vs tiempo con los diferentes diámetros del tapón.

Figura 1.1 grafica de altura vs tiempo utilizando el tapón de 1.83cm


0

2

4

6

8

10

12

88 90 92 94 96 98 100 102 104 106

T

i e m p o ( s )

altura (cm)

altura vs tiempo

0

2

4

6

8

10

12

14

88 90 92 94 96 98 100 102 104 106

T i e m p o ( s )

altura (cm)

altura vs tiempo



13



0

2

4

6

8

10

12

14

16

88 90 92 94 96 98 100 102 104 106

T i e m p o ( s )

altura (cm)

altura vs tiempo

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

88 90 92 94 96 98 100 102 104 106

T i e m p o

( s )

altura (cm)

altura vs tiempo



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Graficas de flujo volumétrico vs altura con los diferentes diámetros del tapón.

Figura 2.1 grafia de flujo volumétrico vs altura utilizando el tapón de 1.83cm.

Figura 2.2 grafica de flujo volumétrico vs altura utilizando el tapón de 1.76cm

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

88 90 92 94 96 98 100 102 104 106

f l u j o v o l u m e t r i c o c m 3 / s

altura (cm)

altura vs flujo volumetrico

0

20

40

60

80

100

120

140

88 90 92 94 96 98 100 102 104 106

f l u j o v o l u m e t r i c o ( c m 3

/ s )

altura (cm)




15

Figura 2.3 grafica de flujo volumétrico vs altura utilizando el tapón de 1.63cm.

Figura 2.4 grafica de flujo volumétrico vs altura utilizando el tapón de 1.55cm.

0

20

40

60

80

100

120

88 90 92 94 96 98 100 102 104 106 f l u j o v o l u m e t r i c o ( c m 3 / s )

altura (cm)


0

20

40

60

80

100

120

88 90 92 94 96 98 100 102 104 106

f l u j o v o l u m e t r i c o ( c m 3 / s )

altura (cm)


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