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I. MESA DE ANALOGÍAS DE STOKES

1. DESCRIPCIÓN:

El equipo esta concebido para generar flujos planos bidimensionales en régimen laminar de

apenas 3 mm. de espesor.

Posee una cámara de disipación de la energía de la fuente de suministro de agua mediante

bolitas de vidrio, pasando luego a una cámara de reposo a través de una serie de orificios

de donde sale finalmente por rebosamientos a la mesa de observación consistente en un

vidrio plano de 8 mm. de espesor cuadriculado y pavonado.

Puede nivelarse mediante 4 tornillos instalados en la base y 2 niveles de burbuja instalados

transversalmente.

La visualización de las líneas de corriente se logra mediante la disolución de gránulos de

permanganato de potasio.

2. PROCEDIMIENTO:

Abra la válvula de ingreso de agua hasta formar una lámina de agua de 4mmm de

espesor como máximo (esto permite asegurar la presencia de un flujo laminar).

Coloque un perfil geométrico en el flujo y agregue permanganato de potasio para

visualizar las líneas de flujo.

Repita el procedimiento, reconociendo en cada caso la forma de las líneas de corriente, el

efecto de los vértices, la presencia de la capa límite, el punto de separación y la estela.

3. CUESTIONARIO:

Describa si es posible realizar los siguientes experimentos y detalle el proceso que se

debería seguir para lograrlo:

Visualización y cuantificación de Flujo Permanente.

Visualización y comportamiento de las líneas de corriente alrededor de perfiles o cuerpos

impermeables.

Visualización y perturbación del paso de un flujo uniforme a través de una serie de

tuberías de eje perpendicular al plano del flujo.

Visualización de un doblete

Determinación del Numero de Reynolds.

Uno de los fenómenos que se produce en la Mesa de Analogías de Stokes era la

separación de las líneas de corriente del flujo uniforme de las paredes del cuerpo,

exponga su acuerdo o desacuerdo acerca de las siguientes afirmaciones, citando

conceptos y bibliografía revisada.

Se debe a la influencia de las paredes del cuerpo

La zona descolorida toma el nombre de capa limite.

Dentro de la zona descolorida el flujo es nulo.

2

Para realizar el análisis de flujo dentro de la zona descolorida se debe considerar la

viscosidad.

¿Es posible visualizar un flujo uniforme en la Mesa de analogía de stokes? ¿Porque? Si

fuera posible describa el procedimiento a seguir.

Se puede ver el patrón de flujo alrededor de Cuerpos Cilíndricos en la Mesa de Stokes.

Defina si las líneas de corriente son impermeables y como puede ser comprobada en la

mesa en el laboratorio.

II. CUBA DE REYNOLDS

1. DESCRIPCIÓN:

El tanque de observación posee un sistema disipador de energía del agua de suministro de

modo que el nivel sube sin perturbaciones hasta encontrar el rebose que se encarga de

mantener siempre constante la carga sobre la salida durante la experiencia.

El sistema de inyección del colorante para la visualización de la vena fluida, consiste en

dos tanques pequeños conectados en serie: Uno superior de 1500 cc. es el tanque de

almacenamiento del colorante, otra inferior de 150 cc. Está provista de 2 válvulas de agua

de 1/4” que permiten la dosificación necesaria del colorante para cada experiencia y posee

un agujero de ventilación para darle carga y una mayor fluidez a la inyección del colorante.

La inyección del colorante se efectúa mediante un inyector de 0.5 mm. de diámetro,

directamente sobre el eje de un tubo de vidrio transparente de 11 mm. de diámetro interior

que es donde se visualiza regímenes del flujo resultante.

2. PROCEDIMIENTO:

Abra la válvula de ingreso de agua.

Abra la válvula de purga, generando un caudal muy pequeño. Abra la válvula de

inyección del colorante. ¿Qué observa?

Haciendo uso de la probeta graduada y del cronómetro, mida el caudal de salida.

Repita el procedimiento para caudales dentro del flujo laminar, transicional y turbulento.

De acuerdo al comportamiento de la línea de corriente observada, determine caudales

“críticos” que muestren el cambio de flujo laminar a transicional y de flujo transicional a

turbulento.

3. CUESTIONARIO:

Defina los siguientes conceptos:

Flujo Laminar, Turbulento y Transicional

Numero de Reynolds critico, Reynolds critico superior y Reynolds critico inferior

Realice un esquema de comparación del número de Reynolds superior e inferior, defina

valores característicos, estabilidad y facilidad de obtención, variación, etc.

Calcule el número de Reynolds para cada uno de los caudales medidos y determine si los

flujos con laminares o turbulentos; ¿coinciden estos resultados con el comportamiento de

las líneas de corriente observados?.

3

Para los caudales “críticos”, se obtendrán los “números de Reynolds críticos”; se parecen

a los valores teóricos mostrados en libros? Explique.

4. BIBLIOGRAFÍA:

Cengel, Yunus A., 2006, Mecánica de Fluidos. USA; McGraw – Hill

Crow, Clayton T., 2006, Mecánica de Fluidos. USA; McGraw – Hill

Debler, Walter R., 1990, Fluid Mechanics Fundamentals. USA; Prentice Hall.

Gehart P., Gross R., Hochstein J., 1992, Mecánica de Fluidos. USA; Addison – Wesley –

Iberoamericana.

Potter Merle C. & Wiggert David C., 2002, Mecánica de Fluidos. USA; Prentice Hall

Streeter Victor L. & Wylie E. Benjamin, 1988, Mecánica de los Fluidos USA McGraw –

Hill

White, Frank M., 2004, Mecánica de Fluidos. USA; McGraw – Hill