Flujo en un Tanque Presurizado M. En C. José Antonio González Moreno Mecánica de Fluidos, 4° A2 Junio del 2016

Introducción: En la siguiente presentación, se estudiarán los conceptos básicos que involucran un flujo de un fluido en un tanque que se encuentra presurizado, así como su comportamiento y la explicación básica del fenómeno. Finalmente se presentan las conclusiones, las Referencias Bibliográficas consultadas y las preguntas de repaso para el alumnado.

Antecedentes: El flujo de un fluido dentro de un tanque presurizado, tiene su fundamento en el Teorema de Torricelli (año de 1643) que establece que: “La velocidad de salida de un flujo de un depósito depende de la diferencia de elevación entre la superficie libre del fluido y la salida del fluido”. Si sobre la superficie del fluido hay una presión diferente a la atmosférica, esta se ha de tener en cuenta y el análisis se vuelve complejo.

Desarrollo del Tema: Para comenzar a entender el comportamiento del flujo de un fluido, dentro de un tanque presurizado, se debe de definir lo que es un Tanque Hidráulico: Es un depósito de aspiración e impulsión de un sistema de bombeo el cual sirve como almacén y reserva de un fluido y dicho tanque o almacén, por lo general es hermético.

Tanque Presurizado: Los dos tipos principales de tanques Hidráulicos que existen, son: Tanque Presurizado y Tanque No Presurizado. El Tanque Presurizado está completamente sellado. La presión atmosférica no influye sobre la presión interna del depósito, pero a medida que el fluido fluye por el sistema, absorbe calor y se expande. La expansión del fluido, comprime el aire que contiene el sistema y así, el aire comprimido obliga a que el fluido fluya del tanque hacia el exterior.

Tanque No Presurizado El Tanque No Presurizado tiene un respiradero que lo hace diferente del tanque presurizado. El respiradero hace que el aire del exterior entre y salga libremente. La presión atmosférica que actúa en la superficie del fluido, obliga a éste mismo a fluir del tanque al sistema. El respiradero tiene una rejilla que impide que la suciedad entre al tanque.

Características del Tanque Presurizado: La válvula de alivio de vacío cumple con dos propósitos: 1) Evitar el vacío y 2) limitar la presión máxima del tanque. La válvula de alivio de vacío evita que se forme vacío en el tanque al abrirse y permite que entre aire al tanque cuando la presión de éste último cae a valores cercanos a los 3 a 4 kPa, dependiendo del fluido. Cuando la presión del tanque alcanza el valor máximo de presión de la válvula de alivio, ésta se abre y descarga el aire acumulado hacia la atmósfera.

Flujo de Fluidos: Fuerzas que actúan sobre un fluido: La fuerza de la gravedad (externa). La fuerza debida a la diferencia de presiones (interna). La fuerza de la viscosidad (nula en fluido ideal) (interna). La fuerza de la elasticidad (nula en fluido incompresible) (interna). La tensión superficial (despreciable) (interna).

Algunas aplicaciones de los Tanques hidráulicos: Los tanques Hidráulicos (Presurizados y NO presurizados), presentan algunas aplicaciones como: Tanques Ventiladores: Como los Rodillos Vibratorios, los Camiones mineros, etc. Tanques Presurizados: Como las Retroexcavadoras, las Excavadoras y las Pavimentadoras.

Análisis de Flujo en un tanque presurizado: Suponiendo dos tanques presurizados que se conectan por medio de un orificio, entonces el estudio para este sistema viene dado como:

Conclusiones: Se concluye que el estudio de flujo de un fluido en un recipiente a presión puede ser complejo partiendo del Teorema de Torricelli para un orificio a presión. Los Tanques hidráulicos cumplen con la función de un recipiente a presión que contiene un fluido y se encontró que pueden ser no presurizados y presurizados, éstos últimos tiene varias aplicaciones para la industria metal-mecánica. Finalmente, aquí sólo se estudió una pequeña parte de los recipientes a presión, por lo que se recomienda un análisis más profundo como cultura general.

Referencias Bibliográficas. Antonio Valiente Barderas. “Problema de Flujo de Fluidos”. (2002). 2da Edición. Ed. LIMUSA Jemosquera “Fundamentos básicos de sistemas hidráulicos”. Publicado el 22 de octubre del 2011 en http://es.slideshare.net/jemosquera/fundamentos-bsicos-de-sistemas-hidrulicos-9837065 . Consultado el 31 de mayo del 2016.

Preguntas de Repaso: 1) Mencionar 3 partes básicas que conforman un tanque presurizado según el dibujo expuesto en las anteriores diapositivas: R = Válvula de alivio de vacío, Retorno, Bomba, Deflectores, Tubo de llenado, tapa de llenado, etc. 2) Año en que Torricelli expuso su teorema: R = Año de 1643 3) Definir con propias palabras lo que es un Tanque Hidráulico: R = Es un depósito de aspiración e impulsión de un sistema de bombeo el cual sirve como almacén y reserva de un fluido y dicho tanque o almacén, por lo general es hermético.

Preguntas de Repaso: 4) Mencionar los tipos de Tanques Hidráulicos que existen: R = Tanque Hidráulico Presurizado y Tanque Hidráulico No Presurizado. 5) ¿Cuál es la diferencia principal entre un tanque Hidráulico presurizado y uno No presurizado?: R = El respiradero que tiene el tanque no presurizado. 6) Propósitos con los que cumple una Válvula de Vacío de alivio: R = 1) Evitar el vacío y 2) limitar la presión máxima del tanque.