INSTITUTO TECNOLÓGICO DE COSTA RICA

VICERRECTORÍA DE DOCENCIA

ESCUELA DE INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA

Laboratorio de Mecánica de Fluidos

INFORME N° 7

Tanque Hidroneumático

PROFESOR: Óscar Eduardo Monge Ruiz

AUTORES:

Richard Rodríguez Murillo

Anthony Pérez Saldaña

FECHA: 09/05/2013

I) Descripción del Equipo, Materiales y Accesorios utilizados

Tanque Hidroneumático.

Mangueras.

Bomba centrifuga.

Interruptor de presión.

Tanque Calibrado.

Compresor.

II) Procedimiento de Operación de los Equipos y Accesorios, y

Preparación de los Materiales

1. Conecte el cable que alimenta a la bomba centrifuga.

2. Conecte el cable que va del panel al interruptor de presión.

3. Con ayuda de mangueras alimente el tanque con agua procedente de la

bomba centrifuga, compruebe que el tanque hidroneumático se encuentre

vacío.

4. Conecte el interruptor general del panel ·2 (en la parte posterior), ponga la

bomba a funcionar en manual.

5. Cuando la presión en el tanque hidroneumático sea de 1,5 bar, desconecte

la bomba pulsando el botón de automático.

6. Conecte la manguera de la salida de fondo del tanque hidroneumático al

tanque calibrado, abra la llave hasta que la presión baje a 1 bar, cierre la

válvula.

7. mida el volumen de agua entregado por el tanque.

8. Repita el paso 6 y 7 pero para un presión de 2 bar.

9. Llene de nuevo el tanque a una presión de 2 bar con la bomba, luego

conecte una alimentación de aire al tanque hidroneumático.

10. Introduzca aire al tanque hasta que la presión sea de 3 bar, entonces mida

el volumen de agua entregada.

11.Desconecte el equipo.

III) Explicación del Laboratorio realizado

A. Marco teórico

El tanque neumático basa su funcionamiento en la compresibilidad del aire.

El aire atrapado en la parte superior del tanque actúa como un resorte empujando

el agua que está atrapado en la parte inferior obligándola a salir. Conforme el agua

va saliendo la presión a bajar, cuando se llega a un límite previamente ajustado,

un interruptor de presión conecta la bomba de agua para reponer el agua gastada.

De esta forma la presión sube hasta un límite en donde el interruptor de presión

desconecta la bomba y el ciclo se repite.

El aire que está en la parte superior del tanque poco a poco se va junto con

el agua hasta que el tanque se inunda totalmente de agua y pierde su función.

Para evitar este fenómeno se adiciona al sistema un cargador de aire que cada

ciclo introduce una pequeña cantidad de aire al tanque suficiente para reponer el

perdido.

En tanques muy grandes se utiliza un compresor, que además de

suministrar el aire perdido aumenta la presión del sistema con lo cual la cantidad

de agua suministrada en el ciclo aumenta.

Para calcular el volumen desalojado para un tanque que se llena solo con

agua se puede utilizar la siguiente ecuación:

∆V=Patm∗V T ( 1P1 + 1P2 )Donde:

∆V=volumen de líquidodesalojado

Patm=presiónatmosférica ¿

V T=Volumen totaldel tanque

P1 y P2=Presión absolutainicial y final

Para un tanque al que se le agrega agua y aire se debe usar la siguiente

fórmula, la cual contempla el aire que se agrega.

∆V=Patm∗V TP3 (1+P2P1 )

Donde:

∆V=volumen de líquidodesalojado

Patm=presiónatmosférica ¿

V T=Volumen totaldel tanque

P1=Presiónde conexión

P3=Presiónde desconexión

P2=Presióna la quese empieza aagregar aire

B. Objetivos del Laboratorio

Conocer el funcionamiento de un tanque hidroneumático. Hacer los cálculos

teóricos sobre el volumen de agua en cada ciclo, hacer comparaciones con el

volumen de agua entregado experimentalmente por el tanque.

C. Descripción

En este laboratorio se hizo uso de un tanque neumático con el fin de

realizar los cálculos correspondientes con el mismo. El tanque neumático utilizado

en el laboratorio tiene un medidor de presión en la parte superior; al tanque se

encuentra conectada la bomba que suministra el agua y el compresor que

suministra el aire necesario. La bomba utilizada es de tipo centrífuga. Se utilizo un

compresor capaz de soportar al menos la presión que se necesita dentro del

tanque.

IV) Resultados obtenidos

Como parte del laboratorio se obtuvieron los siguientes datos

experimentales.

Se realizaron distintas mediciones con el fin de conocer el funcionamiento

de un tanque hidroneumático, y observar el volumen de agua entregado por el

tanque. Los datos obtenidos se mostrarán en la siguiente tabla:

Tabla 1. Datos Experimentales

Presión de

desconexión del

tanque (bar)

Presión de

conexión del

tanque (bar)

Altura medida en

el tanque

calibrado h (mm)

Volumen de agua

entregado (litros)

1,5 1,0 150 75

2,0 1,0 300 150

3,0 1,0 580 296

Tabla 2. Cálculos teóricos

Presión de

desconexión

del tanque

(bar)

Presión de conexión

del tanque (bar)

Volumen de agua

teórico (litros)

Porcentaje de

Variación

1,5 1,0 91,11 21

2,0 1,0 151,98 0.6

3,0 1,0 228,22 23

3,0 (corregido) 1,0 306,97 4

1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3 3.20

50

100

150

200

250

300

350

Valores exper-imentales

Valores teóricos

Figura 1. Grafica de la curva de tendencia del volumen entregado en función de

la presión de desconexión.

1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3 3.20

50

100

150

200

250

300

350

Valores exper-imentales

Valores teóricos

Figura 2. Grafica de la curva de tendencia del volumen entregado en función de

la presión de desconexión con corrección.

Discusión

Observando los datos tomados y recopilados en la tabla 1 se puede

apreciar un comportamiento lineal del volumen entregado por el tanque

hidroneumático en relación con el aumento de presión de desconexión, evaluando

que conforme la presión interna dentro del tanque aumenta, es proporcional la

cantidad de volumen que este entregará, esta tendencia es fácilmente apreciable

en la figura 1 donde se observa que cuando la presión de desconexión es de 1,5

bar el volumen entregado es de 75 litros, pero en la segunda carga cuando la

presión de desconexión se llego hasta 2,0 bar, el volumen aumento en 150 litros

que es el doble, y en la tercera y ultima desconexión donde se llegó la presión

hasta 3,0 bar se pudo observar que el volumen entregado al tanque calibrado fue

de 290 litros que corresponde a casi el doble de la medida anterior. Y por medio

de este podemos observar las cargas y descargas del tanque apreciando los

rápidos tiempos de reacción que con el tanque hidroneumático se obtiene y que

con otro tipo de dispositivo no se podría obtener.

Cuando se aplica la ecuación corregida para cuando se utiliza aire para

aumentar la presión se obtiene que el gráfico se comporta de manera similar a los

valores experimentales. Antes el calculo teórico se alejaba del experimental

debido a que se uso la ecuación para un tanque hidroneumático que se llena con

agua. Esta ecuación no toma en cuenta el aire que se agrega.

Conclusiones

El tanque hidroneumático trabaja bajo el principio de compresibilidad del

aire que al estar sometido a una presión impulsa el agua a salir a gran

velocidad.

Hay que tener cuidado de reponer aire conforme se utilice el tanque ya que

puede alcanzar un punto en donde pierde su funcionalidad.

El calculo para un tanque neumático que se llena con agua o con agua y

aire, es diferente.

V) Bibliografía

Çengel, Y., & Cimbala, J. (2006). Mecánica de Fluidos. México: Mc Graw Hill.