Autor Tema: Tiempo de vaciado de un recipiente

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15 Febrero, 2008, 02:06 am
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candexis

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Hola, en este enlace http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/fluidos/dinamica/vaciado/vaciado.htm#Actividades encontré la fórmula para calcular el tiempo de vaciado de un recipiente donde dice que T = (S1/S2)Sqrt((2h/g)) donde S1 es el área total del recipiente, S2 es el área del orificio, h es la altura del líquido en t = 0 y g es la gravedad, tengo dos preguntas:

 1. Para el desarrollo de esta fórmula (Tiempo de vaciado T) el área del recipiente que utilizan es un cilindro. ¿Esta fórmula me serviría si el recipiente que yo voy a utilizar es un trapecio? y en este caso, ¿S1 sería el área del trapecio?

2. En esta fórmula el tiempo de vaciado no depende directamente de la viscosidad del liquido, entonces si yo utilizo un aceite que tiene determinada viscosidad esta formula me serviría, o en otras palabras el tiempo de vaciado de un recipiente depende de la viscosidad del líquido a utilizar.

Gracias

15 Febrero, 2008, 02:53 am
Respuesta #1

escarabajo

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Hola...

En realidad si, le llaman S1 y S2 a la sección del tanque y sección del orificio por donde sale el agua.

Yo diría que esa fórmula no es aplicable a un tanque que tenga sección variable con la altura, pero si, siguiendo la misma idea, aplicando bernoulli y continuidad, y planteando la relación entre la sección del tanque en función de la altura se puede deducir otra fórmula.

Con respecto a lo otro, también cambiaría la cosa (aunque son simplemente suposiciones mias) , dado que la ecuación de bernoulli hasta donde yo sé,supone  que los fluidos son no viscosos.

Saludos.
"Escapar sólo no es interesante...minimo tienen que ser dos".

16 Febrero, 2008, 12:24 am
Respuesta #2

candexis

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Hola, sera que me puede ayudar a deducir la ecaucion del tiempo de vaciado para un recipiente con un liquido viscoso y con un area trapesoidal? Gracias. . . . .


Edwin Alvear

16 Febrero, 2008, 12:41 am
Respuesta #3

escarabajo

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Hola, lo haría con gusto, si supiera cómo. ;)

La verdad es que no conozco cómo modelar un fluido viscoso, aunque si te interesa, voy a pensar cómo deducir la fórmula para un fluido ideal en un tanque de forma de trapecio.

Pero tengo que pensarlo.

Capáz que alguno de los ingenieros que hay por el foro te puede dar una mano.

Saludos.
"Escapar sólo no es interesante...minimo tienen que ser dos".

10 Noviembre, 2026, 04:24 am
Respuesta #4

Richard R Richard

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Otro medio tirado de la galera , a ver que opinan.

Hola, sera que me puede ayudar a deducir la ecuación del tiempo de vaciado para un recipiente con un liquido viscoso y con un área trapezoidal? Gracias. . . . .

Si $$h$$ la altura del líquido medida desde el fondo. La sección varía linealmente entre $$S_v=S_{vacio}$$ (en $$h=0$$) y $$S_l=S_{lleno}$$ (en $$h=H$$):

$$S(h)=S_v+(S_l-S_v)\dfrac{h}{H}$$

Si supongo flujo laminar y aplico la Ley de Poiseville, el caudal de salida tiene  variación de presión hidrostática $$\Delta P=\rho g h$$ y despreciando la altura $$(2r)$$ del propio orificio frente a $$h$$

$$Q=\dfrac{\pi r^4\ \Delta P}{8\eta L}=\dfrac{\pi r^4\rho g}{8\eta L}\ h\equiv k\ h \qquad\to\  k=\dfrac{\pi r^4\rho g}{8\eta L}$$

El volumen volumen se conserva

$$S(h)\ \dfrac{dh}{dt}=-k\ h\quad\Rightarrow\quad dt=-\dfrac{S(h)}{k\ h}\ dh$$

Hay que separar variables e integrar desde $$h=H$$ (t = 0) hasta $$h=x$$ en tiempo t

$$t=\dfrac{1}{k}\int_H^x -\dfrac{S_v+(S_l-S_v)h/H}{h}\,dh$$

$$\int_H^x -\dfrac{S_v+(S_l-S_v)h/H}{h}\,dh=S_v\ln\dfrac{H}{x}+(S_l-S_v)\left(1-\dfrac{x}{H}\right)$$

entonces

$$\boxed{t=\dfrac{8\eta L}{\pi r^4\rho g}\left[S_v\ln\dfrac{H}{x}+(S_l-S_v)\left(1-\dfrac{x}{H}\right)\right]}$$

Donde $$\eta$$ es la viscosidad $$\rho$$ la densidad del fluido $$r$$ el radio del orificio de salida y $$L$$ la longitud de ese orificio o bien el espesor del contenedor. 

Si $$x=H$$entonces  $$t=0$$

Para $$x\to 0$$ el tiempo diverge, no se vacía completo en tiempo finito , pues cuando queda poca altura menos fluye,  el caudal se anula con la diferencia de presión $$\equiv$$ diferencia de altura.

Si $$S_l=S_v=S$$ (recipiente cilíndrico o de cualquier sección constante con la altura): $$t=\dfrac{8\eta L S}{\pi r^4\rho g}\ln\dfrac{H}{x}$$

para conseguir tiempo finito hay que fijar un $$x>0$$

Podría resolverlo también para el fluido en régimen turbulento, pero me lo pienso un poco mas, las pérdidas de carga hay que buscarlas en tablas de fluidos en función de la viscosidad o el número de Reynolds, ya no es tan directo  por falta de datos, pero los puedo inventar.
Saludos  \(\mathbb {R}^3\)