Problemas que han presentado en la ejecución del proyecto

Hemos estado en contacto con la empresa Norglas. Teníamos pensado pedirles que nos hicieran los cambios de diámetro en los tubos, pero nos dijeron que ellos no hacían ese trabajo.

Considerando que la empresa no nos facilitará el trabajo de cambiar los diámetros en los tubos, pensábamos hacerlo calentando los tubos y moldeándolos, pero nos dimos cuenta que al calentar el acrílico este no se comporta de la misma forma que el pvc, sino que se pone negro y se licua, haciendo imposible trabajarlo con calor. Seguimos en busca de alguna solución para este problema.

Muestra de tubos:

Evaluación de costos

La estimación final de costos es la siguiente:

a) El tubo de acrílico se vende en Norglas a $12.000 y tiene un largo de 1.8 [m].

b) La manguera tipo tigre se vende en Homecenter a un precio de $1609, con un largo de 10[m] y una pulgada de diámetro.

c) El recipiente se puede comprar en Jumbo a un precio de $ 3190

En conclusión, el costo total del sistema será de $16.799, menor a los $20.000 establecidos originalmente.

Modelación matemática

El proyecto finalmente consistirá en un recipiente que se ubicará a una altura h = 1.5 [m], unido a una manguera por la que descenderá el agua hasta alcanzar un tubo de diámetro 3[cm] que a partir de nuestros cálculos se deberá angostar hasta un diámetro de 1.78[cm] para que se provoque la cavitación. La modelación matemática fue realizada a partir de la ecuación de conservación de energía de Bernoulli entre el recipiente y el tubo a nivel del suelo.

Dificultades y consideraciones en la construcción

Para la presentación de nuestro prototipo de Cavitación II será necesario:

a) Averiguar la disponibilidad en el lugar de exposición de la universidad de una llave de agua que permita cargar el recipiente, para mantener un flujo constante que permita que nuestro sistema se encuentre en régimen permanente.

b) Construir una estructura que sirva de soporte para el recipiente. Como se puede apreciar en la figura 1 éste se deberá ubicar a una altura definida de 1,5 [m] sobre el nivel del angostamiento.

c) Contactar a la empresa de acrílicos y tuberías Norglas para la adquisición de cañerías transparentes que permitan apreciar el fenómeno en el ensanchamiento de la tubería.

d) Sobre las cañerías fue necesario practicar modificaciones en sus anchos para generar las presiones requeridas para la generación del fenómeno.

Presentación esquemática del proyecto

A partir de las consideraciones descritas el sistema básicamente será como se puede apreciar en la figura. El recipiente recibirá agua a una tasa constante que permita mantener el régimen permanente. La segunda manguera (de color verde) estará conectada a la cavidad superior y por su otro extremo se unirá a un tubo de diámetro aún no definido, el cual sufrirá un angostamiento abrupto en una sección. Esta diferencia de presión y de velocidad permitirá generar el fenómeno de la cavitación.

¡Elección definitiva de proyecto y alternativas en caso de dificultades!

Finalmente hemos escogido una idea para nuestro proyecto: Cavitación II!

Para el proyecto realizaremos nuestra idea de Cavitación II. Como señalamos anteriormente, éste se basará en el paso del agua impulsada por una bomba a través de tuberías de diámetro variable para que se produzca el fenómeno a partir de las variaciones de velocidad y de presión. Sin embargo, las restricciones presupuestarias podrían afectar nuestro proyecto. En caso de que nos viésemos impedidos de adquirir la bomba estudiamos la posibilidad de que el agua adquiera velocidad por diferencias de altura. Para esto se dispondría el agua sobre un recipiente a una altura mayor a la del angostamiento de la cañería.

Observación importante:

A lo largo del proceso de análisis y de evaluación de las ideas, nos pareció que la de mayor viabilidad era "Cavitación II". Sin embargo, en ella hallamos una serie de factores que no podemos controlar a cabalidad y que podrían afectarnos como las pérdidas de energía por efectos de roce y de singularidades; imprecisión en el radio de las tuberías o que producto del trabajo en ellas (modificación del diámetro aplicando calor) pierda su propiedad de transparencia; imposibilidad en la mantención del régimen permanente, entre otros. Dadas las observaciones anteriores es importante aclarar que durante este tiempo de análisis se nos han ocurrido dos nuevas ideas que satisfacen los objetivos y que son de sencilla ejecución. Es por esto que en el caso de que nuestro proyecto de Cavitación II fallase, realizaríamos una de ellas. Éstas corresponden a:

a) Secador de pelo elevando una pelota de ping pong:

Ésta idea consiste en mantener una pelota de ping pong suspendida en el aire y en equilibrio por medio del flujo de corriente generado por el secador de pelo. Además el fenómeno al ser presentado podría resultar bastante atractivo ya que ante giros de ángulos pequeños, la pelota sigue manteniéndose estable. Para apreciar el fenómeno se puede acceder al siguiente link:

http://www.youtube.com/watch?v=7u9z9X1gMwk.

b) Reloj de arena:

Como todos sabemos, en un reloj de arena se transporta la arena entre una cavidad y la otra. En forma similar, se construirían tubos de plástico transparentes que estarían sellados herméticamente y que contarían con dos cavidades, con una reducción del radio entre ambas para apreciar el transporte de agua entre una y otra sección.

Definición de Metodologías

La metodología y el calendario de trabajo son dos aspectos del desarrollo que se encuentran intrínsecamente ligados. Es por esto que la metodología en la que basaremos nuestro trabajo corresponderá a las distintas etapas en las que se dividirá nuestro proyecto y en la forma en que serán ejecutadas.

Metodologías:

- Brainstorming: El Brainstorming, como su nombre lo dice, es una lluvia de ideas. Para su ejecución nos reuniremos y dejaremos volar nuestra creatividad sin ponernos limitaciones de ningún tipo, registrando las ideas independientemente de lo que expresen. A continuación daremos paso a una etapa de análisis, para descartar las que no nos satisfagan y potenciar las que nos parezcan interesantes y viables.

- Análisis de Ideas: Luego del Brainstorming daremos paso al análisis de las ideas recolectadas. En esta instancia estudiaremos la factibilidad de las propuestas, analizando las dificultades que se presentarían en su desarrollo, y el nivel de adecuación que tendrían en relación a los objetivos y metas planteados inicialmente.

- Reunión de Grupo: Esta instancia es muy importante para mantener la sintonía de todos los integrantes del grupo. Permite dialogar y debatir sobre el estado de avance de las etapas establecidas en la Carta Gantt y compartir las ideas, inquietudes y dudas que puedan ir surgiendo a lo largo del Proyecto.

- Relativo al Blog: El Blog es la ventana virtual a través del cual los profesores podrán ir siguiendo semana a semana el desarrollo de nuestro proyecto. El Blog se deberá planificar y actualizar constantemente, siendo la herramienta que nos permitirá plasmar el estado de desarrollo en que se encuentra nuestro dispositivo.

- Relativo al Dispositivo: Sobre el dispositivo, las tareas involucradas serán: la planificación de su construcción, es decir, decidir qué materiales se utilizarán y el tiempo que supondrá su elaboración; lograr ejemplificar de manera efectiva el fenómeno que queremos realizar; y los ensayos que se deberán practicar para verificar que su funcionamiento sea adecuado.

Actualización Carta Gantt (Calendario de Trabajo)

Hace bastante tiempo decidimos que preferíamos trabajar en conjunto en cada una de las actividades que involucraban al grupo, sin realizar una división específica de las tareas.

Posteriormente diseñamos nuestra primera Carta Gantt, que en un principio pensamos que sería definitiva. Sin embargo, se sumaron dos factores que incitaron a modificarla:

a) Retraso en la corrección del blog: En el curso hubo un problema con la corrección de la primera versión del blog, lo que incidió en una postergación del plazo de la segunda entrega.

b) Redistribución del tiempo destinado a ciertas actividades: A partir de la experiencia de trabajo adquirida en las últimas semanas, nos hemos podido percatar de que hay ciertas tareas que requieren más tiempo del inicialmente estimado y otras menos.

¡Tercera Idea de Proyecto: Cavitación II!

¡Se nos has ocurrido una tercera idea de proyecto!

El dispositivo consistiría en la fabricación de un sistema hidráulico de flujo permanente por medio de una bomba. En una determinada región del trayecto del agua se instalaría un tubo de acrílico transparente de forma tal que produjera una disminución drástica y violenta del área de cauce, generando una caída de presión tal que permitiera la aparición de burbujas el final del angoste (reflejando el fenómeno de la cavitación). La interacción con el usuario estaría definida por el ajuste de flujo que circularía por la cañería por medio de una válvula de regulación (para que los niños entiendan en la casa, una llave). De esta manera el público visualizaría la generación de burbujas a altas velocidades y la desaparición de éstas a bajas velocidades.

¡Segunda Idea de Proyecto: Cavitación I!

¡Se nos ha ocurrido una segunda propuesta para el proyecto!

El dispositivo consistiría en un estanque de forma tubular cilíndrica, relleno de agua. En su pared se implementarían un par de hélices propulsadas por motores eléctricos de distinta forma y diámetro. El usuario estaría facultado para modificar la velocidad de rotación de dichas hélices manipulando los potenciómetros de intensidad de los motores eléctricos.

Con esta experiencia se buscaría familiarizar al usuario con el fenómeno, haciéndolo comprender la forma en que se genera. Para considerar viable esta alternativa sería necesario calcular las potencias y velocidades requeridas tanto por los motores como las hélices para producir un descenso de presión suficiente que produzca burbujas de vapor de aire dentro del estanque.

Al mismo tiempo, sería de vital importancia estudiar las implicancias del diseño de las hélices en la generación de diferencias de presión por la velocidad de fluido. Es posible que se requiera emplear un fluido distinto del agua que tenga propiedades físicas más acordes con los objetivos que se plantea en este dispositivo, lo cual aumentaría considerablemente los costos de elaboración. Además, representaría un particular desafío el implementar un sistema eléctrico que regule la interacción dispositivo-usuario.

¡Primera Idea de Proyecto: Principio de Arquímedes!

¡Se nos ha ocurrido una primera idea de proyecto!

En un recipiente de vidrio, el cual estaría lleno de un fluido viscoso no homogéneo transparente, introduciríamos un número determinado de esferas, de tamaños y pesos variables. Cada esfera estaría atada a dos hilos, lo que al usuario le permitiría mediante un mecanismo de interacción simple desplazarlas hacia arriba y hacia abajo con total libertad.

La idea del dispositivo se basa en corroborar el equilibrio estable de cuerpos sumergidos en fluidos heterogéneos. En primera instancia cumpliría con el objetivo, exponiendo de manera didáctica la presencia de variaciones en las magnitudes de la fuerza de empuje que permitirían a las esferas mantenerse a una altura adecuada.

La viabilidad de esta alternativa se encuentra condicionada por la necesidad de hallar algún fluido que además de ser lo suficientemente heterogéneo sea de apariencia transparente de manera que se puedan identificar los cuerpos en su interior. Implica además un desafío de diseño implementar un mecanismo de interacción de calidad y durabilidad aceptables.

¡Bienvenido al blog del grupo 12 de Mecánica de Fluidos!

PRESENTACIÓN:

¿Quiénes somos?

Nuestro grupo lo conformamos cuatro alumnos de tercer año de la Escuela de Ingeniería Civil de la Pontificia Universidad Católica de Chile. Nuestros nombres son:

- José Tomás Caviedes

- Felipe García

- Pedro Irarrázaval

- Juan Ignacio Saver.

¿Qué haremos?

Como parte del programa del curso ICH1102 Mecánica de Fluidos procederemos a realizar el proyecto de diseño e investigación preestablecido en los requerimientos del curso. Éste consiste en diseñar y construir un aparato que ejemplifique algún fenómeno relacionado con la materia del curso de manera didáctica, segura, económica y atractiva, con el objeto de presentarlo como un prototipo destinado a ser utilizado en el Museo Interactivo Mirador MIM.

¿Para qué hemos creado este blog?

El fin de este blog es de trascendental relevancia: a través de esta novedosa herramienta comunicacional presentaremos paso a paso y minuciosamente el desarrollo de nuestro proyecto, de la manera más clara y didáctica posible. Ideas de diseño, cotizaciones de materiales, estudios de factibilidad, marcos teóricos, bitácora de avance son sólo algunos de los tópicos que presentaremos usando este medio informativo a lo largo del semestre.

Esperamos lograr hacer un aporte significativo a lo solicitado por el curso, por lo que invitamos al visitante a conocer lo que a continuación iremos presentando. Sin más que esperar a que disfrute su visita, se despide

GRUPO 12

Objetivos del proyecto:

Objetivos generales:

- Construir un dispositivo que permita exponer y enseñar de manera didáctica y creativa un fenómeno, proceso o comportamiento asociado a la Mecánica de Fluidos, con el propósito de instalarlo en una sala de exhibición del MIM.

- El proyecto debe permitirnos evidenciar empíricamente una parte de los conocimientos teóricos adquiridos en clases, expandiendo nuestra comprensión de la mecánica de fluidos y de sus aplicaciones.

Objetivos específicos:

Dadas las restricciones de tiempo y de presupuesto, clasificaremos las metas propuestas jerarquizándolas según su prioridad.

- En primer lugar, el dispositivo debe presentar un principio físico asociado a la Mecánica de Fluidos, reflejando parte de los conocimientos adquiridos durante el curso.

- El aparato debe presentar un diseño que resulte novedoso y atractivo, para incentivar su uso y lograr captar la atención de los visitantes del museo.

- El dispositivo deberá funcionar de modo que no exponga a los usuarios a ningún tipo de riesgo.

- Dada la escasez de recursos destinadas al proyecto, éste deberá ser lo más económico posible, cumpliendo con requerimientos mínimos de calidad, durabilidad e higiene.

Metas

- El dispositivo debe superar las etapas de selección a las que será sometido, para lograr que sea exhibido en el museo.

- Al ser exhibido, debe generar respuestas positivas y mejorar la experiencia de los usuarios, logrando que el individuo aprenda acerca del fenómeno y lo asocie a situaciones de su vida diaria.

Carta Gantt

Decidimos crear una carta Gantt, para especificar el avance del proyecto y ajustarnos a un plan de avance.

En este sentido, se decidió que no habrá una asignación específica de tareas, sino que trabajaremos como equipo en cada una de las tareas establecidas en la carta Gantt.

(Hacer click en las imágenes para verlas con mayor detalle)

¡El grupo 12 visita el MIM!

Para adentrarnos un poco más en el mundo del MIM y tener una idea más precisa del proyecto que estamos realizando, decidimos visitar el museo e interactuar con los niños y los dispositivos de la sala de mecánica de fluidos.
Aprovechamos de incluir algunas de las fotos y un video que sacamos ese día para que puedan hacerse una idea de nuestra experiencia.