Cálculo exacto del volumen dentro de recipientes cilíndricos inclinados en función del nivel de llenado

• Salas-Flores, Michelle Guadalupe ^[1] ; Gasca-Figueroa, David ^[2] ; García-Rodríguez, Francisco Javier ^[3] ; Ramos-Beltrán, José Alfredo ^[2] ; Macias-Aboytes, Jorge ^[2] ; Tula-Maldonado, Jafet Gassen ^[2]
  1. [1] Tecnológico Nacional de México/Instituto Tecnológico de Celaya, Av. Antonio García Cubas #600, Celaya, Gto., 38010, México. Departamento de Ingeniería Química
  2. [2] Tecnológico Nacional de México/Instituto Tecnológico de Celaya, Av. Antonio García Cubas #600, Celaya, Gto., 38010, México. Departamento de Ciencias Básicas
  3. [3] Tecnológico Nacional de México/Instituto Tecnológico de Celaya, Av. Antonio García Cubas #600, Celaya, Gto., 38010, México. Departamento de Ingeniería Mecatrónica

  Mostrar afiliaciones +
• Localización: Revista de Ciencias Tecnológicas, ISSN 2594-1925, Vol. 7, Nº. 2, 2024 (Ejemplar dedicado a: April-June (Continuous Flow Publication); e349), págs. 1-11
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Exact volume calculation inside tilted cylindrical container as a function of the fill level
• Enlaces
  • Texto completo (pdf)
• Resumen
  • español

    En el presente trabajo se obtienen expresiones matemáticas para determinar el volumen contenido dentro de un recipiente (contenedor) cilíndrico inclinado en función del nivel de llenado. La inclinación del recipiente está dada por el ángulo entre la horizontal y el eje de simetría del cilindro. Las formulaciones se obtienen para los tres casos posibles: i) el nivel de llenado está comprendido entre el punto más bajo del contenedor y el plano horizontal existente en la primera altura mojada, ii) el nivel de llenado comprendido entre los planos horizontales situados a la primera y segunda altura mojadas y iii) iniciando en el plano horizontal situado en la segunda altura mojada y terminando con el llenado completo del contenedor. Las expresiones obtenidas proporcionan el cálculo del volumen exacto en función de los parámetros conocidos radio, altura e inclinación del recipiente y del parámetro variable dado por la altura de llenado del recipiente. Finalmente, estas expresiones son aplicadas usando dimensiones regulares y críticas del recipiente en el transporte de sustancias, se observa un comportamiento similar al de una función sinusoidal en la gráfica de volumen vs altura de llenado. Los resultados obtenidos conducen a mejores prácticas en el diseño de contenedores cilíndricos para el transporte de sustancias y la implementación de protocolos de seguridad.

  • English

    In the present work math expressions to determine the exact volume inside a tilted cylindrical recipe (container) as a function of the fill level were obtained. The tilt container is given by the angle between the horizontal and the axis symmetry of the cylinder. Formulations are developed for three cases: i) the limits of the filled level are between the lowest point in the container and the corresponding level where a horizontal plane reaches the first wet height, ii) the filled level is given by the liquid height limited by the horizontal planes corresponding to the first and second wet heights, respectively; iii) the filled level starts at the horizontal plane corresponding to the second wet height and ending with the fill full of the container. The math expressions give the exact volume inside the container as a function of the known parameters of radius, length, and tilt of the cylinder, and the variable parameter represented by the filled level. Finally, these expressions are applied using critical and regular dimensions of the recipe in the substance’s transportation, the graph volume vs filled level shows a behavior like a sinusoidal function. The results obtained lead to best practices in the design of cylindrical containers for the transport of substances and the implementation of security protocols.