8/6/2019 Tiempo de Escurrimiento en Un Tanque

1/6

INTRODUCCION

Los balances microscpicos efectuados en condiciones isotrmicos de

composicin constante, permite realizar el inventario completo de todos los

tems que intervengan en el balance general (de masa, cantidad de movimiento

y energa), que se efecte en sistemas en los cuales no varan la composicinni la temperatura. Se puede plantear y resolver problemas de ingeniera sin que

sea necesario recurrir a estas relaciones, que permiten plantear las condiciones

de forma resumida; sin embargo su empleo permite la compilacin sistemtica

de los valores de factores que intervienen. Para ilustrar la aplicacin de estos

balances y poner de manifiesto las limitaciones inherentes a las premisas

adoptadas durante su realizacin, se proceder a estudiar la velocidad con que

se agota un tanque a travs de un cao de descarga.

Se permite desagitar un tanque cilndrico vertical mediante un tubo, tambin

vertical, conectado a su fondo. El lquido que contiene es de densidad y

viscosidad constante (es decir newtoniano e incomprensible, en condiciones

isotrmicas). Un estudio realizado casi en estado de rgimen, con las

suposiciones de que se puede despreciar la perdida en la entrada del tubo, y la

energa cintica del liquido que abandona el tanque, permite vincular con

facilidad al tiempo de escurrimiento con las dimensiones del sistema y las

propiedades del liquido.

8/6/2019 Tiempo de Escurrimiento en Un Tanque

2/6

I. OBJETIVOS:

1.1Objetivo general:

Determinar el tiempo de escurrimiento utilizando las ecuaciones tericas y

comparar con el tiempo experimental

1.2 objetivo especifico:

Trabajar en el tanque, diseado para flujo turbulento

Compara los resultados del vaciado del tanque con intervalos y sin

intervalos de tiempo

II. RESUMEN:

III. MARCO TEORICO:

3.1 El escurrimiento superficial:

El caudal que fluye sobre el terreno, y sobre las edificaciones es el aspecto

ms palpable del problema pluvial. Sin embargo este fenmeno es el menos

estudiado y el ms complejo de analizar.

Diferentes autores han hecho pruebas en maquetas y mediciones in situ, para

determinar un modelo matemtico que representa al movimiento del agua

sobre el terreno.

Los estudios realizados se han enfocado principalmente en grandes

extensiones de terreno, para dar soluciones a grandes cuencas.

Estos resultados no son aplicables a zonas urbanas con reas de capacitacin

pequeas, especialmente en los casos de pendientes pronunciadas y cuando

se presentan condiciones irregulares. Como pueden ser, la existencia de

obstculos urbansticos; edificaciones y calles que no siguen la direccin del

flujo natural del agua.

3.2 El coeficiente de escurrimiento:

Es la relacin del caudal que fluye sobre el terreno. Al caudal llovido. Este

parmetro no debe confundirse con el coeficiente de infiltracin, el cual no es

empleado en nuestro estudio.

El tiempo de concentracin (tc): Este parmetro se refiere al tiempo que

tarda el agua en su recorrido entre dos puntos determinados, los cuales son: el

8/6/2019 Tiempo de Escurrimiento en Un Tanque

3/6

extremo superior de la cuenca y el punto donde se mide el gasto pluvial. Si

consideramos la cuenca que muestra la siguiente figura:

Donde las curvas de nivel indican cambio de altura a cada 5 metros y la lnea

de fichas muestra la direccin de flujo de la caada. El tiempo de concentracin

se refiere a el lapso que transcurre para que el agua de lluvia, transite desde elpunto b al punto a y ese valor es la suma del tiempo de escurrimiento sobre el

terreno y dentro de canales y tuberas, en caso de existir estos.

Si con tales condiciones que, adems, influyen constancia de la temperatura se

aplica un balance de energa al tubo de salida queda:

(1)

Expresin en la cual:

f= factor de friccin.

g= aceleracin de la gravedad

H= profundidad del liquido dentro del tanque

L= longitud del tubo

R0 =radio del tubo

=velocidad del liquido en el tubo, de tiempo constante

3.2.1 Cuando el lquido circula con rgimen laminar:

f=16/Re

Siendo:

= densidad del liquido

= viscosidad absoluta

= velocidad media del liquido que recorre el liquido

La ecuacin queda de la forma:

8/6/2019 Tiempo de Escurrimiento en Un Tanque

4/6

(2)

Reordenando el balance de masa macroscpico en funcin de la geometra del

sistema que se considera, obtenemos:

(3)

R= radio del tanque

t = tiempo

Sustituyendo en la ecuacin los valores, e integrando se obtiene:

(4)

H1 =profundidad inicial del liquido en el tanque.

H2 = profundidad final del liquido en el tanque.

III.2.2 Si el rgimen es turbulento:

f = 0.0791/(Re)1/4

4000 < Re > 105

Y la ecuacin (1) queda en la forma:

(5)

Reordenando el balance de masa macroscpico en funcin de la geometra delsistema que se considera, obtenemos:

Sustituyendo en la ecuacin (3) los valores obtenemos de la ecuacin (5), e

integrando se obtiene:

(6)

8/6/2019 Tiempo de Escurrimiento en Un Tanque

5/6

Donde:

IV. PARTE EXPERIMENTAL:

4.1. Equipos y materiales:

01 tanque cilndrico dotado de un nivel y tubos intercambiables de salida

de diversas longitudes y dimetros

Agua.

Cronometro.

Termmetro

Probeta

Baldes

4.2. Procedimiento experimental:

a) Calibre el nivel, por medio de la llave del tanque.

b) Llene el tanque con sucesivos volmenes (o pesos) conocidos de agua,

sin desagotar los precedentes. En esta forma se calibra el nivel. Segn

las diferencias entre cantidades agregadas.

c) Mida los tiempos integrales de escurrimiento, en la siguiente forma:

d) Conecte con el tanque uno de los tubos de salida, llene el tanque y tubo

con el liquido cuyo tiempo de escurrimiento se desea determinar.

e) Permita que el lquido comience a escurrir del tanque.

f) Registre la forma en que varia el tiempo de escurrimiento con la

profundidad del lquido (efecte lecturas de tiempos para pequeos

intervalos de variacin en el nivel del lquido), segn lo observado en el

nivel, desde su extremo superior al inferior.

g) Determine los caudales instantneos que egresan del tanque por el tubo

de salida.

8/6/2019 Tiempo de Escurrimiento en Un Tanque

6/6

BIBLIOGRAFIA

R.B.BIRD Y OTROS.fenmenos de transporte,Editorial

Reverte,S.A.Espaa, 1982

R.WELTY,C.E.WICKS Y R.E WILSON,fundamento de la

transferencia de momento,calor y masa, 1era Reimpresion. Editorial

LIMUSA MEXICO. 1982

A. FOUST principio de operaciones unitarias, Editorial CECCSA,

Mexico, 1986