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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.
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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?.
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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