Otras carreras ¿Por qué no me funciona el principio de vasos comunicantes?

[Carlinos]

Hola foro,

Nunca había participado en el foro y quizás lo que voy a preguntar sea trivial para alguien con experiencia en fluidos pero yo le he dado vueltas y no le veo solución.

En la foto podéis ver tres depósitos de agua. El de la izquierda tiene unos 100 litros y el de la derecha, unos 1000 litros. Están unidos a través de un tramo de manguera.

Lo que yo esperaba es que por teoría de vasos comunicantes el agua fluyera del 3º depósito hacia el 1º pero no ha habido flujo de agua.

¿Se os ocurre por qué?

[JCB]

Re: ¿Por qué no me funciona el principio de vasos comunicantes?

Hola Carlinos.

A mi solo se me ocurre que si los depósitos no tienen respiradero a la atmósfera, se crea una diferencia de presiones entre los dos depósitos, que impide el trasvase de agua.

Saludos cordiales,
JCB.

[Carlinos]

Re: ¿Por qué no me funciona el principio de vasos comunicantes?

Gracias por responder tan rápido.

Los dos tienen una abertura por la parte de arriba, por lo que descarto esa posibilidad (aunque de todas maneras no llego a entender por qué si no hubiera respiradero no fluiría el agua).

Un saludo!

[JCB]

Re: ¿Por qué no me funciona el principio de vasos comunicantes?

Hola Carlinos.

Si la presión $p_2$ del punto 2 es diferente a la presión $p_1$ del punto 1, nos encontramos en la situación dibujada:



Las presiones que debería haber en los puntos 1 y 2, para que no hubiese diferencia de altura en los niveles de líquido (h=0), son:

$p_1=p_2+\cancel{\rho gh}=p_2$,

$p_1=p_2$.

Saludos cordiales,
JCB.

[Richard R Richard]

Re: ¿Por qué no me funciona el principio de vasos comunicantes?

Hola Carlinos Bienvenido al foro!!!! como nuevo miembro te será útil leer consejos para recibir ayuda de forma efectiva.

también te será útil leer Cómo introducir ecuaciones en los mensajes

el agua fluyera del 3º depósito hacia el 1º pero no ha habido flujo de agua.

¿Se os ocurre por qué?

1) están las dos válvulas abiertas? con una cerrada u obstruidas no habrá flujo

Los dos tienen una abertura por la parte de arriba,

2) están las 2 "aberturas" , abiertas?.

3) si solo una de las aberturas esta abierta tampoco habrá flujo

4) los 1000 litros tienen distinta cota que los 100 del otro tanque ? en la fotografía solo veo claro los depósitos no los niveles.

5) a que temperatura esta la manguera, hay hielo en su interior?

6) a qué temperatura está el sistema , ninguno de los dos depósitos tiene una capa de hielo en su superficie?

7) como no indicaste que hay en el depósito 1 , puedo suponer que es un fluido más denso 10 veces la densidad del agua, que equilibra presion 10 a 1 sus cotas.?

8) del mismo modo si es otro producto distinto al agua, puede que reaccione con esta y obstruya la manguera.

9)revisa una posible obstrucción en el caucho o plastico interior en el recorrido de la manguera.

10) la toma interna de la valvula del deposito 3 está por encima del nivel de 1000 l por lado interno del depósito....

11)se me ocurren 5 o 6 explicaciones más, pero entiendo que el pasto debajo está unido a la superficie terrestre naturalmente. no hay aceleraciones, centrífugas y lineales horizontales, etc

12) las superficies internas son libres, no hay ningún tipo de pistón interior?

13) hay alguna válvula de retención inversa al sentido de flujo, para que no entre aire por el pico durante el vaciado de los tanques?.

14) las válvulas de apertura y cierre funcionan realmente?

Todos son intentos por creer que " No hay Flujo" , que si hay diferencia de cotas entre dos depósitos de un fluido viscoso a temperatura superior al punto de fusión, con las válvulas abiertas y presión atmosférica normal reinante por sobre la cota, conectados por una manguera libre de obstáculos, debe trasvasar fluido, desde la cota superior hasta alcanzar igualdad de nivel, mientras la aceleración del sistema solo sea la gravedad terrestre, y no se encuentre en caída libre el sistema, la velocidad dependerá de la viscosidad del fluido y de la sección y rugosidad de la manguera.

[Carlinos]

Re: ¿Por qué no me funciona el principio de vasos comunicantes?

Hola,

Se te olvidó una posibilidad Richard ;-)

Resulta que no había caído en un problema: estaba conectando los 2 depósitos con una manguera a la que no le había sacado el aire. Ese era el problema.

Para solucionarlo simplemente conecté un extremo al tanque de 1000 litros, abrí la válvula, empezó a brotar agua por el otro lado de la manguera y en ese momento lo conecté al segundo tanque. Y entonces se cumplió la teoría y el agua fluyó.

De todas formas, no comprendo del todo por qué ese aire que se quedaba dentro de la manguera no dejaba pasar el agua. Entiendo que la presión del agua del tanque derecho debería de empujar ese aire dentro del depósito izquierdo...

Un saludo a todos y gracias por la ayuda

[JCB]

Re: ¿Por qué no me funciona el principio de vasos comunicantes?

Hola a todos.

Carlinos: a mí me cuesta de creer que solo el aire de la manguera, haya sido el responsable. Como dices tú, la mayor presión en el lado derecho de la manguera, habría empujado el aire hacia el lado izquierdo, ascendiendo éste hasta alcanzar la superficie libre del depósito izquierdo.

De todas formas la situación es reproducible.

Saludos cordiales,
JCB.

[pod]

Re: ¿Por qué no me funciona el principio de vasos comunicantes?

Recordad que el principio de vasos comunicantes es una consecuencia del principio de Pascal (y, por lo tanto, los vasos comunicantes no son un principio propiamente dicho, pero bueno). El principio de Pascal nos dice que que toda presión aplicada sobre un fluido incompresible se transmite a todos sus puntos y en todas direcciones. De nuevo, en realidad esto no es un principio propiamente dicho sino que es una consecuencia de considerar que el fluido es incompresible. En resumen: si la diferencia de alturas en las columnas de fluido provoca una diferencia de presiones en la manguera de unión, entonces el fluido que hay dentro de la manguera -como no se puede comprimir- no tiene más remedio que desplazarse, y eso ocurrirá hasta que las presiones iguales que, suponiendo homogeneidad en el campo gravitatorio, ocurre cuando las columnas de fluido se igualan en altura.

Ahora bien, el agua es bastante incompresible. No del todo (no existe nada 100% incomprensible), pero lo es en primera aproximación. No obstante, el aire si es significativamente compresible. Así, por lo tanto, lo primero que hará el aire de la manguera al existir una diferencia de presiones será comprimirse, en vez de desplazarse. Sobre todo, si la diferencia de presiones no es muy grande; porque cuando el aire esté bastante comprimido entonces su comprensibilidad baja y volveremos a la situación de un fluido casi incompresible. Por la foto, la diferencia de alturas parece excesivamente grande, así que probablemente la diferencia de presiones no era demasiado grande y al aire de la manguera aún "le quedaba compresibilidad".

[Chusg]

Re: ¿Por qué no me funciona el principio de vasos comunicantes?

Yo sigo sin entenderlo. El aire se comprime, vale. Pero no entiendo como puede llegarse a una situación estática en la que el aire (comprimido) no se mueve dentro de la manguera y al mismo tiempo en un depósito el agua sigue estando más alta que en el otro. ¿La presión que ejerce el agua de un depósito sobre el aire de la manguera no sería mayor que la ejercida por el agua del otro depósito?. Esa asimetría de presiones no me encaja con un volumen de aire estático dentro de la manguera.

[Richard R Richard]

Re: ¿Por qué no me funciona el principio de vasos comunicantes?

No obstante, el aire si es significativamente compresible. Así, por lo tanto, lo primero que hará el aire de la manguera al existir una diferencia de presiones será comprimirse, en vez de desplazarse.

Cuando el aire se comprime lo que se reduce es el volumen de la burbuja interior, pero la burbuja transmite la misma presión hacia el otro extremo de la manguera, por lo que el flujo debe darse, con retardo mínimo, pero debe darse, es decir primero se autopurga o sale el aire y luego fluye. Similar a lo que ocurre en los automóviles, los frenos deben ser purgados, para eliminar el efecto de la compresibilidad del aire, (que limita el volumen de líquido que ingresa a los cilindros) aunque la presión ejercida sea la misma.

Si la manguera estuviese elevada por encima del nivel del recipiente de 1000l entendería que no hay flujo si hay aire en el interior de la manguera, porque no se ocurre el efecto sifón, pero como se ve en la foto, la manguera pasa por debajo de los niveles y me sigue sonando muy extraño.

Otra cosa que no escribí es que 15) puede haber elevada rugosidad interior en la manguera, elevando el coeficiente de resistencia al flujo, lo que limita el caudal, aumentando el tiempo de transvase, pero creo que en ningún caso puede hacer nulo al caudal. cosa que no pregunté, si el caudal era poco, o si era nulo.

estaba conectando los 2 depósitos con una manguera a la que no le había sacado el aire. Ese era el problema.

Para solucionarlo simplemente conecté un extremo al tanque de 1000 litros, abrí la válvula, empezó a brotar agua por el otro lado de la manguera y en ese momento lo conecté al segundo tanque. Y entonces se cumplió la teoría y el agua fluyó.

solo se me ocurre que al brotar el agua eliminaste alguna obstrucción que no te permitía el flujo previamente.