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Vaciado de ¿dos depósitos?

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  • Vaciado de ¿dos depósitos?

    Problema
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Nombre:	F.png
Vitas:	272
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ID:	346940
    En el esquema de la figura se muestra un depósito con agua (de densidad 1 g/cm^3) que alcanza una altura H. El depósito contiene aire comprimido a la presión manométrica p. Recordar que la presión manométrica es la que se mide respecto de la presión atmosférica. El tubo horizontal de desagüe tiene secciones transversales máxima y mínima de 10 cm^2 y 5 cm^2, respectivamente.

    a) ¿Cuál es el caudal en el extremo de la derecha cuando H = 5,5 m y p=3500 kg/m^2 Considere que no hay pérdida de carga.
    b) ¿En ese mismo instante, hasta qué altura h llega el agua en el tubo abierto?
    c) Si se perfora ahora el techo del depósito de manera que se anule la presión manométrica, ¿cuánto vale h si H = 5,5 m?

    Pregunta
    Buenos días. he podido resolver el problema adjunto y mis soluciones coinciden con las del solucionario (a=6640 cm^3/s; b=6,75m; c=4,12m). El problema es que la solución que se da allí a mi parecer considera que el caudal en el extremo de la derecha está dado únicamente por el tanque. ¿No sería correcto considerar que el tubo abierto y el depósito confluyen para formar un caudal aun mayor (suma de caudales)? Se me ocurre que si se colocase una compuerta cerrada entre el depósito y el tubo, de tal manera que el agua del depósito permaneciera estático, aun así habría un caudal ocasionado por el tubo abierto.
    ¿Estoy en lo correcto? Si el caudal del tubo se puede ignorar, me gustaría saber como se puede llegar a esa conclusión.

    Un detalle que quisiera preguntar también es si está bien definir las unidades de presión como kg/m^2 y esperar que el lector lo multiplique por la gravedad. ¿La unidad de presión no debería ser N/m^2 ?

    Muchas gracias!

  • #2
    Escrito por german153 Ver mensaje
    ¿No sería correcto considerar que el tubo abierto y el depósito confluyen para formar un caudal aun mayor (suma de caudales)?
    Sin duda tienes razón, pero acaso tienes el diametro del tubo vertical? Entonces ese tubo interpreto es precisamente un medidor de altura manométrica de referencia de la presión atmosférica y entonces la sección del tubo es despreciable, luego su aporte al caudal lo es también.


    Escrito por german153 Ver mensaje
    Se me ocurre que si se colocase una compuerta cerrada entre el depósito y el tubo, de tal manera que el agua del depósito permaneciera estático, aun así habría un caudal ocasionado por el tubo abierto.
    en ese caso todo se reduce al teorema de torricelli, pero fijate que para sacar alguna expresión útil de nuevo necesita saber la sección.

    Escrito por german153 Ver mensaje
    ¿Estoy en lo correcto? Si el caudal del tubo se puede ignorar, me gustaría saber como se puede llegar a esa conclusión.
    Bueno ya lo dije , desprecias el aporte de caudal suponiendo despreciable , si la sección de ese tubo es mucho menor que la sección de los tubos horizontales. es decir considerarlo como un manómetro de columna de agua.

    Escrito por german153 Ver mensaje
    Un detalle que quisiera preguntar también es si está bien definir las unidades de presión como kg/m^2 y esperar que el lector lo multiplique por la gravedad. ¿La unidad de presión no debería ser N/m^2 ?

    Muchas gracias!
    En realidad la medida de presión kg/m^2 como tu la expresas es en realidad kilogramo fuerza o kilopondio sobre metro cuadrado y la conversión a pascales surge de multiplicarlo por 9.8 del mismo modo que se convierten los kilopondios a Newtons.

    https://es.wikipedia.org/wiki/Kilopondio

    Comentario


    • #3
      Hola a tod@s.

      Coincido al con lo escrito por Richard. Pero como me he entretenido en hacer los cálculos del ejercicio, desearía también comentarlo. Aplicando Bernoulli con las debidas simplificaciones, se llega a los resultados que indicas. Estas simplificaciones son que el depósito se supone muy grande, y por eso se considera que la velocidad del agua en él es nula.

      El tubo piezométrico vertical no puede contribuir al caudal, simplemente es una abertura practicada que te informa de la presión estática (el adjetivo es importante), en el punto en el que se ha instalado.

      Si se instalase una compuerta cerrada entre el depósito y el tubo piezométrico, simplemente se vaciaría este último. Tienes que pensar que el tubo piezométrico no proporciona caudal alguno, sino que el agua asciende por él debido a la presión. Imagínate una manguera de riego de jardín. Si practicas un agujero en la pared de la manguera, el agua sale continuamente, pero si en el agujero colocas un tubo (como el piezométrico) y lo colocas en posición vertical, el agua no ascenderá indefinidamente, sino la altura necesaria para igualar la presión.

      Saludos cordiales,
      JCB.
      Última edición por JCB; 31/03/2020, 20:45:49.
      “Lo consiguieron porque no sabían que era imposible”, autor: Jean Cocteau.

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