sábado, 10 de julio de 2010

Volumen en Tanques Cilíndricos Horizontales




Esto se obtiene por integrales. :

A =1 /2 R2 (α-seno)


H = R [1-cos(α/2)]




α = 2 cos-1(1- H/R)


A: área del circulo

H: altura del nivel de líquido,

R: Radio ; 1/2 Diámetro

α: ángulo central ; se obtiene del triangulo con vértice en el centro de la circunferencia y los dos extremos del segmento circular (que sería el nivel del líquido en el TQ cilíndrico Horizontal)

s: longitud de arco

s = 2 R seno (α/2)

H= R - R cos (α/2) dH= R seno (α/2) d (α/2) ; u = α/2 du = d (α/2)

dA = área del rectángulo s por la altura diferencial..... dA= s dH

dA = 2 R seno (α/2) R seno (α/2) d (α/2) ................... cambio de variable u = α/2 du = d (α/2)

dA = 2 R^2 sen^2 u du

Integramos la función de 0 a u ( que más adelante será de 0 a α/2 ) tendremos

A = 2 R^2 (1/2 u - 1/4 seno (2u))

con el cambio de variable A = 2 R^2 (1/2 α/2 - 1/4 seno (2 α/2 ))

A = 1/2 R^2 ( α - seno α )

verificamos para los valores 0; π (mitad del tanque) y 2π (TQ lleno); (el ángulo esta en radianes) tenemos:

A(0) =0;

A(π )= 1/2 π R^2 ;

A (2π )= π R^2

V = 1/2 R^2 ( α - seno α ) L

para la altura dada H, podes calcular el ángulo con la formula

α = 2 x cos-1(1- H/R)





Por ejemplo, si el nivel de líquido en el TQ cilíndrico horizontal, de diámetro 2.350 mm y largo 6 metros, es de 85 cm, el volumen se calculará como:


H= 0.85 m ; R = 1/2 2.350 = 1.175 m; L=6 m (Si trabajas en º sexagesimales multiplicar el ángulo por π = 3.1415992654 y dividir por 180)

α = 2.5811 rad





V = 1/2 R^2 ( α - seno α ) L

V= 1/2 x (1.175)`2 x (2.5811 - seno 2.5811 rad) x 6 = 8,489 m3


Volumen = 8.489 Litros.