Alternativa 3: Desgaste por Cavitación

Esta alternativa surge a partir de la observación del desgaste de los álabes de máquinas hidráulicas tales como bombas y turbinas debido al fenómeno de cavitación.

El dispositivo busca mostrar visualmente como se produce la cavitación al hacer girar una hélice dentro de un recipiente con agua,  mostrando las implosiones de las burbujas en los bordes de los álabes que corresponden a zonas de mayor presión. La velocidad de giro de las aspas será controlada por el usuario para que pueda percibir la relación entre velocidad de giro y cavitación, se dispondrá también de hélices ya gastadas para que el usuario pueda comprobar el real daño que provoca este fenómeno.

A grandes rasgos el dispositivo no presenta mayor complejidad en su funcionamiento y operación. Está constituido elementalmente por un motor eléctrico pequeño con su respectiva fuente de poder, al cual va conectada una hélice de 4 aspas de un material no muy resistente para poder mostrar el efecto de desgaste por cavitación (Ver Figura). La hélice estará sumergida en un recipiente transparente con agua o bien un líquido de mayor presión de vapor, con la finalidad de que se produzca rápidamente la cavitación y por ende se desgaste más la hélice. 

Diseño túnel de viento

Como fue propuesto hace unos días atrás, se publicó lo que sería nuestro primer diseño del túnel de viento. Con respecto al diseño, cabe destacar:

- El objeto permanece estacionario mientras se fuerza el paso de aire o gas alrededor de él.

- Pueden inyectarse tintes o humo en el flujo de aire para observar el movimiento de las partículas al pasar por la superficie.

Con estos dos puntos trataremos de explicar lo más claramente posible el fenómeno de la aerodinámica.

Otro tema tambíén a tratar es el mecanismo de aire que tendrá el dispositivo. Inicialmente se pensó en un ventilador, pero luego de consultarlo, se nos dijo que un extractor de aire parece ser una mejor opción, ya que este genera una menor turbulencia o corriente, y con esto las lineas de humo podrían ser mejor apreciadas en el dispositivo.

Continuaremos investigando y manejando distintas opciones que hagan de nuestro proyecto un experimento entretenido, fácil de manipular y o sobre todo, didáctico.

Hasta Luego!

Alternativa N°2: Mesa de viscosidad

El fin de esta mesa es mostrar de manera sencilla la existencia de esta propiedad en los fluidos, y ver los efectos de esto sobre los cuerpos al desgastar la base de un bloque que deslice sobre el fluido por efectos de los esfuerzos de corte.

El funcionamiento del dispositivo consiste en lo siguiente: se colocan muestras de tres fluidos de distintas viscosidades sobre la superficie de la mesa. Luego se procede a levantar la mesa poco a poco, de manera de dejarla inclinada lo suficiente como para que los fluidos desparramen sin caerse de la mesa. Es claro que, debido a la diferencia de sus viscosidades, unos fluidos se deformarán más que otros respecto a su condición inicial, común para los tres.

Este dispositivo es bastante realizable, tanto desde el punto de vista de la construcción como de la simplicidad con que explica el fenómeno en cuestión. Una mayor investigación del tema permitirá introducir algunas modificaciones al diseño que faciliten el entendimiento de la viscosidad, pero que a la vez permita ser más interactivo con el observador.

Hasta Luego!

Calendario de Trabajo

Como una medida de organización  y planificación desarrollamos la siguiente carta gantt con las principales actividades y fechas del desarrollo de nuestro proyecto. 

Esperamos que sea una herramienta de gran ayuda para alcanzar las metas propuestas por el grupo.

(Haga Click para agrandar la imagen)

Alternativa N°1: Túnel de Viento

La primera alternativa de solución a este problema surge a partir del tema de la aerodinámica, específicamente en cómo se comporta un flujo de aire al pasar por obstáculos con distintos atributos geométricos. Con esta motivación, surge la idea de construir un dispositivo similar a un túnel de viento a pequeña escala.

La finalidad del túnel de viento que deseamos construir es mostrar gráficamente el comportamiento de las líneas de corriente del flujo de aire al incidir en un objeto, permitiendo al usuario modificar la velocidad del viento dentro del túnel, la posición del cuerpo estacionario con respecto a un eje de giro, y modificar el cuerpo estacionario en observación. De este modo el usuario manipulando estos elementos podrá generar distintos escenarios, simulando desde flujos bastante calmos hasta flujos turbulentos. La interacción directa del usuario le permitirá comprender de mejor manera distintos fenómenos que se producen cuando el aire incide en un cuerpo.

Los elementos principales del dispositivo son: ventilador, rejilla, tubo o conducto y la zona de prueba, todo dispuesto como se puede ver en la figura. 

Básicamente el dispositivo funciona de la siguiente manera: el aire es soplado por el ventilador a través del conducto hacia la zona de prueba donde distintos cuerpos son montados para el estudio. Inmediatamente después del ventilador se instala una rejilla, debido a que el flujo generado por el ventilador es altamente turbulento y no sirve para los fines de estudio. Esta rejilla permite que el flujo de aire en el conducto sea libre de turbulencias y laminar lo cual es ideal para nuestro estudio.

Creemos que este es un diseño totalmente viable, sin mayores dificultades en su construcción, y por sobre todo un dispositivo que cumple a cabalidad con el fin último del proyecto, que es educar de una forma interactiva mostrando claramente un fenómeno de la mecánica de fluidos

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Metodología de Trabajo

Claramente el problema expuesto es complejo y considera múltiples variables por lo que para abordarlo adoptamos la siguiente metodología de trabajo compuesta de  las siguientes etapas.

·        Identificación del Problema.

Se define claramente el problema y los objetivos a cumplir, se establecen los límites y restricciones con la finalidad de acotar el problema y concentrar los esfuerzos en algo específico.

·        Definición de temática a trabajar.

Se barajan distintas temáticas y fenómenos de la mecánica de fluidos analizando la viabilidad de representar dichos fenómenos cumpliendo con las restricciones del problema. Finalmente se escoge un fenómeno o temática en torno al cual se trabajará.

·        Ideas Preliminares.

Se realiza una lluvia de ideas de diseños de dispositivos en torno al tema elegido en la etapa anterior sin analizar su factibilidad. Se realizan bosquejos y dibujos de todos los potenciales diseños. Esta es la etapa de mayor creatividad y todas las ideas deben ser consideradas, la idea es que la generación de una idea estimule el proceso creativo generando otras nuevas.

·        Análisis y perfeccionamiento de las ideas.

En esta etapa se evalúan las ideas preliminares considerando las restricciones planteadas en la definición del problema. Todas las ideas obtenidas en la etapa anterior son estudiadas y pueden ser combinadas. La idea es obtener posibles diseños de dispositivos ya más elaborados y que cumplan con las restricciones requeridas.

·        Decisión.

De los diseños posibles obtenidos, se hace un análisis comparativo de los beneficios y falencias que pueda tener cada uno, escogiendo definitivamente el diseño a realizar.

·        Realización.

Se realizan los planos detallados del dispositivo, se especifican claramente los detalles de fabricación, materiales y herramientas a utilizar y métodos de ensamblaje. Se realiza un calendario para las etapas de construcción y pruebas del dispositivo con la finalidad de ir chequeando avances graduales.