Calculadora de tiempo de llenado y vaciado de tanques
Calcula el vaciado por gravedad mediante un orificio inferior (Torricelli) y el llenado con un caudal dado. Para tanques cilíndricos y rectangulares.
¿Cuánto tarda en vaciarse un tanque?
La velocidad de salida del agua por un orificio en el fondo de un tanque abierto a la atmósfera sigue la ley de Torricelli: v = √(2 × g × h). Al bajar el nivel disminuye la velocidad. Por eso, el tiempo no es simplemente el volumen dividido por un caudal fijo. Para un tanque de sección constante, el resultado es t = At / (Cd × Ao) × √(2 / g) × (√h1 − √h2), donde At es el área de la sección del tanque, Ao el área del orificio, Cd el coeficiente de descarga y h1, h2 los niveles inicial y final medidos desde el eje del orificio.
Coeficiente de descarga
El caudal real es inferior al teórico porque el chorro se contrae al salir y existe fricción. Cd es aproximadamente 0,61 para un orificio de borde afilado y se aproxima a 1 para una boquilla bien redondeada. Una tubería o válvula en la salida añade pérdidas y prolonga el vaciado. Introduce un valor medido si dispones de él.
Ejemplo
Un tanque cilíndrico vertical de 2 metros de diámetro contiene agua hasta 3 metros por encima de un orificio inferior de borde afilado de 50 mm. El cuadrado de la relación de diámetros es 1600 y, con Cd = 0,61, el tiempo es 2052 segundos, unos 34 minutos. El caudal inicial es 9,2 litros por segundo y disminuye con el nivel. El caudal medio es la mitad del inicial.
Tiempo de llenado
Para el llenado, divide el volumen por el caudal neto: t = V / (Qin − Qout). El mismo tanque se llena en 2,36 horas con una entrada de 5 metros cúbicos por hora y una extracción de 1.
Límites
La fórmula abarca cilindros verticales y prismas. Quedan fuera los cilindros horizontales, los fondos cónicos, los tanques presurizados y los sifones.
Preguntas frecuentes
¿Cuánto tarda en llenarse un tanque de agua?
Llenar hasta 3 m un tanque cilíndrico vertical de 2 m de diámetro interior tarda unas 2,356 horas, con una entrada constante de 5 m³/h y una extracción simultánea de 1 m³/h. En este ejemplo se divide el volumen necesario por el caudal neto. Usa el caudal medio real si la entrega de la bomba varía con la presión y considera las interrupciones por separado.
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