Este documento presenta un experimento sobre el tiempo de descarga de un tanque. Explica que se medirá el tiempo que tarda en vaciarse un tanque cilíndrico vertical al descargar su contenido a través de tuberías de diferentes diámetros, y sin tubería. También presenta ecuaciones para calcular el tiempo de descarga en cada caso. El objetivo es conocer cómo afectan variables como el diámetro de la tubería al tiempo de vaciado del tanque.

1. PRÁCTICA DE FENÓMENOS DE TRANSPORTE No. 7
TIEMPO DE DESCARGA DE UN TANQUE

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Ing. CLAUDIA MOLINA

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1. OBJETIVOS:
1.1 Conocer las ecuaciones aplicables a la descarga de un tanque.
1.2 Determinar los parámetros y variables que se deben medir para comprobar los resultados.
1.3 Aprender cómo afectan algunas variables al fenómeno de descarga.
2. IMPLEMENTOS DE SEGURIDAD:
 Bata.
 Guantes.
 Tapabocas.
 Zapatos de seguridad.
3. MATERIALES Y/O EQUIPOS:
 Tanque con un indicador de nivel
 Cronómetro.
 Juego de tubos de descarga intercambiables de diversas longitudes y diámetros.
 Agua.
4. MARCO TEÓRICO:
La competitividad industrial es esencial para sobrevivir en escenarios cada vez más exigentes,
por las continuas innovaciones que la competencia industrial implementa a fin de obtener
ventajas respecto a sus pares. En la búsqueda de la competitividad es importante identificar y
eliminar los procesos que no agreguen valor al producto.
El vaciado de tanques y recipientes, así como la transferencia de productos entre ellos son
operaciones frecuentes en las plantas de procesos. Estas operaciones pueden realizarse por
medio de bombas o por convección natural aprovechando las diferencias de niveles entre
tanques. En este último caso es importante conocer los tiempos requeridos dado que pueden
ser importantes para la operación y planificación de actividades sobre estos equipos.
4.1 VACIADO DE TANQUES Y RECIPIENTES
En muchas industrias existe en un momento dado la necesidad de vaciar sus tanques sea con
fines de limpieza o para efectuar algún mantenimiento. En otras situaciones, se precisa
trasvasar producto de un equipo a otro aprovechando las diferencias de niveles entre ellos
(descarga por gravedad). De esta manera se trata de aprovechar la gravedad sin necesidad de
recurrir a un equipo de bombeo.
Este proceso es en régimen no estacionario dado que se tiene una salida de masa del sistema
a una velocidad variable que depende del nivel de líquido en el mismo. Al no haber ingreso de
masas al tanque, esta descarga provoca un cambio en el contenido inicial del equipo, de modo
que se puede plantear el balance de masas y energía del sistema de la siguiente forma:
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4.1.1 Balance de masas y energía:
4.2 TIEMPO DE DESCARGA EN TANQUES Y RECIPIENTES
El diseño de tanque más difundido en la industria es el cilíndrico de eje vertical con fondo plano,
el tiempo de descarga se puede calcular en dos situaciones diferentes a saber:
4.2.1 Tanque cilíndrico vertical de fondo plano sin cañería asociada (descarga libre):
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Por la ecuación de Bernoulli:
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4.2.2 Tanque cilíndrico vertical de fondo plano con cañería asociada para trasvase o
transferencia de líquido:
Aplicando Bernoulli:
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5. DESARROLLO EXPERIMENTAL:
5.1 Colocar el tanque adecuadamente.
5.2 CASO 1: Se coloca uno de los tubos de descarga enroscándolo en el fondo del tanque.
5.3 Se tapa la salida del tubo (con un tapón o con la mano) y se llena de agua el tanque.
5.4 Se prepara el cronómetro y se dispara, destapando simultáneamente la salida del tubo.
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5.5 Se para el cronómetro al tiempo que se vacía el tanque.
5.6 Se cambia el tubo de descarga y se repite el procedimiento.
5.7 CASO 2: Realizar el mismo ensayo sin conectar tubos (salida libre).
6. CUESTIONARIO
6.1 Determinar el número de Reynolds para definir el régimen de flujo para cada tubo.
6.2 Calcular los tiempos para los dos casos y hacer un análisis comparativo.
6.3 Consulten qué influencia tiene la geometría del recipiente en el vaciado.
6.4 Hagan un cuadro comparativo donde identifiquen el tipo de recipiente, características,
fórmula del tiempo de vaciado y dibujo.
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