Tiempo de Vaciado de un recipiente

Tiempo de Vaciado de un recipiente

1. Objetivos

Objetivo General

• Determinar de forma metodológica y experimental el tiempo de vaciado en un recipiente cilíndrico.

Objetivos Específicos

• Plantear el cálculo para determinar el tiempo que demora un reciente en vaciarse utilizando el Teorema de transporte de Reynolds.
• Analizar mediante comparaciones el tiempo de vaciado del líquido calculado por el Teorema de Reynolds y el tiempo medido por un cronómetro.

2. Descripción del experimento

• Montaje

Para el montaje se realizó un agujero en la parte inferior de un recipiente cilíndrico con una broca de 5mm de diámetro, después se le colocó agua destilada hasta una altura seleccionada, a continuación se tapó el agujero para que el líquido no fluya, una vez realizado el montaje se procedió a la toma de tiempo con un cronómetro, cabe recalcar que se realizaron 3 mediciones del tiempo de vaciado.

Para los cálculos del tiempo en la parte teórica se utilizará el Teorema de transporte de Reynolds considerando el diámetro del recipiente, el diámetro del agujero, la altura. Para después comparar los resultados obtenidos en los dos casos y poder verificar si los tiempos son iguales.

Fig. 1 Elaboración de agujero en la parte inferior.                                        Fig.2 Colocación del líquido en el recipiente

• Materiales

Para realizar este proyecto se utilizaron los siguientes materiales:

1. Recipiente cilíndrico.
2. Broca de 5mm
4. Agua destilada.
5. Flexómetro.
6. Jarra con medidas.
7. Cronómetro.

Fig. 3 Materiales utilizados

3. Valores medidos

• Datos

El recipiente utilizado tiene las siguientes dimensiones:

Diámetro del recipiente = 10.5 cm

Altura del líquido = 11.2 cm

Diámetro del agujero = 5 mm

Fig.4  Toma de tiempos

• Valores Obtenidos

Se realizaron tres mediciones de tiempo.

Tabla 1 – Tiempos obtenidos

4. Cálculos

Para el cálculo del tiempo se utilizó el Teorema de transporte de Reynolds y se obtuvo el siguiente resultado.

La velocidad con que sale el liquido esta variando de acuerdo a la altura, por lo tanto el flujo en este volumen de control sería un flujo no permanente, la velocidad con la que sale el fluido es un flujo unidimensional.

5. Comparación de resultados

Comparando los resultados que se obtuvieron en este experimento se puede observar que los tiempos varían un poco, tanto en lo teórico como en la parte experimental teniendo unos resultados de 66.633 s aplicando el Teorema de Reynolds y con un tiempo promedio de 66.92 s en las mediciones realizadas, existiendo un margen de error de 0.297 s , esta diferencia en los dos tiempos puede ser debido a diferentes factores como por ejemplo el material del recipiente.

Tabla 2– Comparación de resultados

6. Conclusiones

Al realizar este trabajo se pudo observar, como el uso de la física y más concretamente el Teorema de transporte de Reynolds, se ve reflejado en acciones de la vida cotidiana. En este caso en el tiempo de vaciado de un recipiente.

Se comprobó que el teorema de Reynolds cumple para este experimento debido a que tiene un tiempo de vaciado muy parecido al de la realidad, existiendo un margen de error muy pequeño entre los dos tiempos.

7. Referencias

Aguilar, H. [garZeelerudito]. (2017, Mayo 7). Problema 2 vaciado de tanque [Archivo de video]. Recuperado de https://www.youtube.com/watch?v=eniglP5eXSg.

Njock J, Mechanics of the slow draining of a large tank under gravity. Am. J. Phys. 71 (11) November 2003, pp.           1204-1207.

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