Ensayos del Prototipo

Tenemos pendientes las fotos del ensayo de prototipo de la presentación final.

Construcción del Prototipo

A continuación mostraremos fotos del trabajo de construcción del prototipo:

Pepe marcando los orificios para perforar.

Pepe perforando orificios de 10mm de diámetro en la madera.

Lijando para disminuir el roce y marcar definitivamente las formas.

Cortando el bidón para formar el estanque principal.



Tomando medidas.


Agregándole barniz para disminuir las pérdidas por fricción.

Estanque mirado por abajo con los tres orificios de igual área.

Cumplimiento de Requisitos

Al inicio del semestre cuando se nos presentó el proyecto, se exigieron ciertos requisitos a cumplir al momento de la construcción del prototipo. Para ello tuvimos que enfrentar retos y dificultades para concordar con lo pedido.

Ahora, ya con la idea definida y los materiales establecidos, podemos decir que todo fue hecho de acuerdo con las reglas.

A continuación, haremos una revisión de todos los puntos que se tomaron en cuenta:

• Presupuesto restringido a $20.000: Después de buscar distintas opciones y el lugar más económico, elegimos nuestros materiales, de acuerdo a sus respectivos precios y pudimos establecer un precio total inferior al exigido inicialmente.

• Prototipo didáctico: Con el experimento podemos mostrar una propiedad de los fluídos de manera clara e interesante para el usuario, la cual no está expuesta en el MIM. Además, por tratarse de un fenómeno no muy intuitivo, resulta como un medio de aprendizaje.

• Prototipo autónomo: Lo que buscamos en este punto fue construir algo que no implicara un riesgo para los usuarios ni que requiriera de terceras personas para su funcionamiento.
  

Materiales y Precios

A continuación se presentan los materiales utilizados para la construcción del prototipo, junto con su precio, estos los averiguamos cotizando en diferentes ferreterías, mercados, etc.

Bidón de plástico 20 lts.
$4.690



Madera con Melamina
$ 1.000

Lija para Madera
$ 500


Silicona con Pistola
$3.580


Caja de Poxilina
$2.890


3 Bidones de agua 5 lts.
$2.880

6 Codos de PVC
$876

2 Tubos de PVC
$940

1 Poliprop

$630

Teoría y Modelación Matemática

Los distintos tipos de orificio inciden en diferente medida en los fluidos, pero se relacionan directamente con la Velocidad y Área de salida del flujo e indirectamente con el caudal.

Primero, nos centraremos en los efectos que se presentan en el ÁREA:

El área transversal del chorro no necesariamente coincide con el orificio de salida, debido a la dificultad que tienen los elementos de fluidos de girar bruscamente en las cercanías de la abertura. Esto queda representado por:

A0 = Cc*A

donde Cc es un coeficiente de contracción que dependerá de la forma geométrica del orificio, A el área geométrica original y A0, el área real de salida del chorro.

Ahora, viendo la VELOCIDAD:

La velocidad también varía, ya que la velocidad media en la sección contraída no tiene porque ser igual a la velocidad del eje antes de la salida. Esto queda plasmado en:

V0 = Cv*V

donde Cv es el coeficiente de velocidades, V es la velocidad antes de la salida y V0 es la velocidad media del chorro.

Con lo visto anteriormente podemos analizar el caudal, que puede expresarse como:

Q= Cv*Cc*A*V

Idea Final y Diseño

Después de las pertinentes averiguaciones para cada una de nuestras posibles ideas finales, hemos decidido que ninguna sería factible de acuerdo a nuestras posibilidades y restricciones del problema. Esto debido a que las ideas superaban el presupuesto limite ($20.000), de difícil construcción o no enseñaban Mecánica de Fluídos de manera entretenida y interactiva.

Por lo anteriormente nombrado, nos hemos decidido por una nueva idea basada en el flujo de agua a través de distintos tipos de orificio. Esta se basa en un estanque principal, el cual posee tres orificios de vaciado, de igual sección, pero que en su salida cada una posee un orificio distinto, por el cual depositan el agua a otro estanque.


Estos tres agujeros tienen la siguientes formas:

Orificio Simple

Orificio Corto

Orificio Tobera

La finalidad de este prototipo es mostrar como influyen los orificios de salida en el transporte de agua, comparando estos tres y mostrando sus diferencias. Básicamente, nos centraremos en la influencia del orificio en el caudal, midiendo la cantidad de volumen de agua acumulada por cada manguera en su respectivo recipiente de llenado. Además, podremos dar a conocer los diferentes usos de cada uno y mostrar algo que en la cotidianeidad no se puede observar a simple vista.

Visita al MIM

Acá van las fotos del MIM que teníamos pendientes.

Pepe dentro de una burbuja


Camilo viendo como varían las presiones con la altura del agua

Pepe viendo la viscosidad