Creacion del dispositivo

Cuando se estudiaron los posibles dispositivos a utilizar, se necesito realizar diferentes técnicas de elaboración, este fue el resultado....

Experimentos

En la siguiente etapa se mostrarán distintos experimentos con diferentes diámetros para cada área del orificio, en el cual se dejará el recipiente abierto (sin tapa), luego se cerrará esta y se observará el resultado obtenido.

Experimento 1: Nuestro primer experimento consistió en evaluar la experiencia al perforar el recipiente con un orificio de diámetro 4mm.

Experimento 2: Nuestro segundo experimento consistió en evaluar la experiencia al perforar el recipiente con un orificio de diámetro 6mm.

Experimento 3: Nuestro segundo experimento consistió en evaluar la experiencia al perforar el recipiente con un orificio de diámetro 8mm.

Experimento 4: Nuestro segundo experimento consistió en evaluar la experiencia al perforar el recipiente con un orificio de diámetro 12mm.

Experimento 5: Nuestro segundo experimento consistió en evaluar la experiencia al perforar el recipiente con un orificio de diámetro 10mm.

Experimento 5

Experimento 4

Experimento 3

Experimento 2

Experimento 1

Elección de diseño:

Después de haber realizado los 5 experimentos, pudimos observar que en los experimentos 1, 2, 3 y 5 el fenómeno observado responde a lo que queremos demostrar, es decir, la velocidad de salida de agua por el orificio al tapar el recipiente es nula. Por otra parte en el experimento 4 el área de salida del orificio es muy grande (diámetro de 12mm) y el fenómeno de tensión superficial no es capaz de soportar el cambio de presiones que provoca las diferencias de presiones que ejerce el fluido al intentar salir del recipiente. Por esta razón decidimos que el diámetro máximo a realizar para esta experiencia es de 10mm para el área de salida del orificio. Sin embargo creemos que el prototipo debería tener un diámetro de 8mm dado que se presenta mejor el fenómeno y es un factor de seguridad. El área es suficientemente grande para ser vista por el observador.

"Tensión Superficial: Fenómeno por el cual la superficie de un líquido tiende a comportarse como si fuera una delgada película elástica. Este efecto permite a algunos insectos, como el zapatero (Hydrometra stagnorum) , desplazarse por la superficie del agua sin hundirse. La tensión superficial (una manifestación de las fuerzas intermoleculares en los líquidos), junto a las fuerzas que se dan entre los líquidos y las superficies sólidas que entran en contacto con ellos, da lugar a la capilaridad, por ejemplo."

Estimacion de costos

Al momento de iniciar este proyecto, teníamos pensado gastar no más de $12.500, debido las restricciones iniciales de éste. Luego de definir el experimento que se realizará, evaluamos los posibles costos de los materiales requeridos, haciendo el siguiente análisis. Para nuestro prototipo, necesitamos un recipiente transparente (que se pueda ver el agua en su interior), que pueda ser tapado para aislarlo del exterior y la presión no se altere dentro del recipiente. Para las distintas pruebas antes de llegar al prototipo final, utilizamos botellas de bebidas retornables (puesto que son más duras que las desechables y el material más parecido al modelo final). En el prototipo final pensamos utilizar acrílico, pero descartamos absolutamente la idea debido a su alto precio (alrededor de 60.000 pesos). Finalmente decidimos usar un embase de plástico o mica muy similar al de una botella retornable, ya que en los experimentos previos este material nos respondió de una forma esperada. Considerando el valor de las botellas retornables utilizadas en los experimentos previos y en un cilindro de un plástico resistente o mica, el valor aproximado de los gastos total es de $10000 máximo por el cilindro para el prototipo final.

Nuestro Proyecto

Presión Hidrostática (Botella con Orificio): Con referencia a la ecuación de continuidad de la energía de Bernoulli, centrados en la carga hidráulica (altura de energía específica).En este experimento se quiere verificar la ecuación de Bernoulli (referente a la carga hidráulica) que se define por la siguiente expresión:



Por medio de un recipiente cilíndrico en el que se ha hecho un orificio, mostraremos que es posible retener el fluido al cerrar la tapa, si el pequeño orificio está bajo el nivel del agua debido a la presión hidrostática. Al abrir la tapa mostraremos además que la velocidad de salida del recipiente se puede obtener también de la ecuación de Bernoulli debido a la diferencia de presiones.

Para el caso con la tapa puesta:





Como la Energía se conserva:





Para el caso con la tapa abierta se tiene:





Como la Energía se conserva:




Hacemos un pequeño agujero en la botella de plástico, cerca de la base, lo tapamos provisionalmente (por ejemplo con el dedo) y llenamos la botella completamente de agua, tapándola seguidamente.

Al quitar el dedo del agujero se observa que no sale agua. Pero, al quitar la tapa de la botella, observamos que sale un chorro de agua por el orificio.

Al mantener la botella con la tapa puesta, la presión interna sobre el agujero (la presión ejercida por el aire contenido en la botella más la presión ejercida por la columna de agua que hay por encima del agujero) es igual a la presión externa (la presión atmosférica) Por esto no sale agua por el agujero.

Si quitamos la tapa, permitiendo que el aire (y la presión atmosférica) entre por la parte superior de la botella, se rompe el equilibrio anterior. La presión interna sobre el agujero (la presión atmosférica en el interior de la botella más la presión ejercida por la columna de agua sobre el agujero) es superior a la presión externa (la presión atmosférica). Esta diferencia de presión impulsa el agua fuera de la botella.

Alternativas de diseño

•Efecto Magnus:

Fenómeno físico por el cual la rotación de un objeto altera la trayectoria del mismo cuando este viaja a través de un fluido. Para poder abordar este problema pensamos en el antiguo experimento de Anton Flettner (llamado Baden-Baden) que consiste en un barco que tiene dos cilindros verticales los cuales al rotar gracias a la acción del viento que llega por el costado, hace que el barco se mueva hacia atrás o hacia adelante (dependiendo del sentido de rotación de los cilindros). Pensamos que la mejor forma de llevar a cabo el experimento es por medio de un recipiente de unos 5 metros de largo y 60 centímetros de ancho que estará lleno de agua. Dentro de éste se encontrará el barco, al que le aplicaremos la fuerza del viento por el costado gracias a un ventilador que se debe ir moviendo junto al barco. Nosotros creemos que es una muy potente alternativa para el proyecto.




Ventajas: Con este experimento podemos mostrar una formidable propiedad, que se ocupa en la actualidad para mover barcos o diferentes estructuras sobre cualquier fluido. Por otro lado, es muy importante la interacción de la gente con dicha experiencia, ya que necesita de una participación activa para que funcione el experimento.

Desventajas: Del mismo modo, se necesita una constante participación del visitador para realizar la experiencia, lo que puede producir que en el caso de que la persona no entienda que hacer, este no funcionaría y no se entendería el fenómeno. También las dimensiones del prototipo son muy grandes, lo que dificulta su realización.



•Efecto Kaye:

Propiedad de los líquidos complejos, algunos no newtonianos. Al verter una mezcla viscosa de un líquido orgánico sobre una superficie, la superficie repentinamente devuelve otro chorro ascendente que tiende a combinarse con el chorro que cae. Líquidos comunes con esta propiedad son jabones de mano, champús y pintura líquida. En el caso de esta alternativa, la mejor forma de explicarlo es por medio de un líquido como un champú el que debe caer de forma libre desde una altura de aproximadamente 20 cm. En este experimento esperaremos ver que al momento de caer parte de este chorro asciende de forma vertical y se une con el chorro que desciende. El principal problema es que este efecto rara vez dura más de 300 milisegundos, por lo que generalmente pasa desapercibido, lo que no nos deja muy conformes para presentarlo como nuestro proyecto oficial.



Ventajas: Podemos destacar en este fenómeno que estaríamos mostrando un hecho bastante extraño e interesante, jamás visto por muchos, lo que produce una sensación de experimentar cosas 100% nuevas.

Desventaja: Sin lugar a dudas, la implementación de este dispositivo no es compleja con el cuidado de una persona a cargo empleando el prototipo, pero al momento de dejarlo sólo y que las personas tengan que interactuar directamente con éste, se tendría que tener un especial cuidado porque el dispositivo cuenta con ciertas artefactos que pueden conllevar a una mala utilización de éstos y por ende a un mal funcionamiento.

En cierto modo, creemos que este dispositivo llamaría mucho la atención y sería algo muy interesante para estudiar, siempre y cuando, se pueda diseñar un complemento al dispositivo que pueda llevar el fluido de un lado a otro con la intención de que las personas no se lo puedan llevar ni estropear.


•Efecto de Weissenberg:

Se encuentra en algunos fluidos no-Newtonianos y se manifiesta, por ejemplo en la subida de un fluido por una varilla que está girando dentro de él. Específicamente, cuando la varilla está girando el fluido tiende a aferrarse a la varilla y ocurre un fenómeno muy particular que lo podría definir como que el fluido comienza a trepar por sobre la varilla.

Se piensa construir un dispositivo sellado (por protección) que contuviera una varilla que gire en torno a su eje vertical y en la parte inferior hubiese un fluido no newtoniano (polimérico) que cumpliese con las características particulares que antes mencionamos que al momento de girar la varilla éste se aferre a la varilla y comience a subir.




Desventajas:
Tener que limpiar la vara después de cada demostración ya que una vez usado el artefacto, la vara queda con restos del fluido.

Ventajas:
La gente se fascinaría con este efecto y sería un buen atractivo para el MIM.
Es una buena forma de dar a conocer características de los fluidos poliméricos.


•Presión Hidrostática:

Con referencia a la ecuación de continuidad de la energía de Bernoulli, centrados en la carga hidráulica (altura de energía específica).

En este experimento se quiere verificar la ecuación de Bernoulli (referente a la carga hidráulica) que se define por la siguiente expresión: Por medio de un recipiente cilíndrico en el que se ha hecho un orificio, mostraremos que es posible retener el fluido al cerrar la tapa, si el pequeño orificio está bajo el nivel del agua debido a la presión hidrostática. Al abrir la tapa mostraremos además que la velocidad de salida del recipiente se puede obtener también de la ecuación de Bernoulli debido a la diferencia de presiones.



Ventajas: Este experimento resultaría atractivo, lúdico e interesante para la gente y es una forma eficaz de enseñar como se equilibran las diferentes presiones que juegan un rol en este experimento, presión del fluido y la presión atmosférica.
Nosotros pensamos que resultaría bastante atractivo tener un dispositivo de estas características en el Museo.

Desventajas: Se tendría que construir además un recipiente para contener el artefacto ya que o si no mojaría alrededores al mostrar la velocidad de salida del fluido.


•Inmersión en la arena movediza:

¿Será aplicable a las arenas movedizas el principio de Arquímedes? ¿Podría hundirse en la arena movediza una persona?

Las arenas movedizas corresponden a fluidos no-newtonianos, porque normalmente uno vería un montón de arena sólida, más bien gelatinosa, pero al momento que esta arena se perturba disminuye considerablemente su viscosidad lo que provoca que si por ejemplo alguien camina sobre estas comience a hundirse.



Funcionamiento: Nosotros ideamos un dispositivo (Fig. 5), el cual tiene una manivela conectada por unas poleas a un recipiente de una mezcla de arena con agua, al empezar al girar la manivela esta genera un movimiento que perturba la arena, lo cual implica que la arena movediza cambie su viscosidad, la idea de nosotros es colocar distintos objetos sobre la arena movediza y hacer mediciones en relación al tiempo de hundimiento de este.

Ventajas: Este experimento es interactivo para la gente que visita al museo, ya que para que funcione necesita de la acción constante de los participantes.

Desventajas: Luego de terminar la experiencia el objeto que se coloca arriba del recipiente que contiene la arena movediza quedaría hundido, por lo que seria un pequeño problema sacarlo del fluido.


•Flotabilidad en distintos fluidos:

La flotabilidad esta en directa relación con el principio de Arquímedes, este afirma que un cuerpo que esta sumergido en algún fluido, será empujado con una fuerza en dirección ascendente, de una magnitud igual al volumen de fluido desplazado por el cuerpo, gracias a este efecto el cuerpo queda flotando en el fluido.

La idea de nosotros es colocar el mismo objeto sobre distintos fluidos de distinta densidad y ver como flotara, una primera idea es tener 4 tipos de fluidos: Agua común, Agua salada, aceite y mercurio, claramente también contar con varios tipos de objetos para colocar sobre los fluidos para ver cual tiene mayor flotabilidad.



Ventajas: Este dispositivo sería de gran utilidad para explicar sucesos cotidianos que en nuestra opinión todos deberíamos conocer y saber realmente porque sucede. El que se enfrente a este dispositivo podrá interactuar con éste para así aprender de manera interactiva que es el objetivo que deseamos cumplir.

Desventajas: A pesar de que la interacción del dispositivo con la persona es buena y necesaria, en este caso esta interacción hace que el dispositivo sea muy vulnerable y ante cualquier utilización incorrecta de éste, dejaría de cumplir su objetivo. Nos referimos a que se lleven las piezas, jueguen de manera perjudicial con los fluidos a estudiar, etc.

Metodología

Para realizar un trabajo más eficiente, ideamos una metodología que nos proporcionara herramientas para obtener ideas viables y así crear un dispositivo óptimo.

Identificar el problema: En esta etapa definimos el problema con todas sus variables, identificamos la necesidad que buscamos satisfacer, para nuestro proyecto necesitamos cumplir con todos los requisitos exigidos por el MIM.

Brainstorming: En esta instancia se procederá a generar una lluvia de ideas, donde cada integrante del grupo irá aportando diferentes ideas que tenga pensada para realizar un proceso de selección de éstas.

Análisis de ideas: Luego de tener las ideas escogidas, se realizará un proceso de análisis de éstas, con el objetivo de conocer sus ventajas y desventajas con respecto a las necesidades y metas que deseamos cumplir.

Selección de idea: En este proceso, luego de haber definido claramente las características de cada idea, debemos seleccionar la idea que más se acomode a nuestras expectativas, refiriéndonos a presupuesto a utilizar, materiales, requisitos del MIM, etc.

Fabricación del prototipo: La fabricación del prototipo será entonces la etapa final, donde se deberá construir un dispositivo que intente simular y recrear la idea escogida, destacando el fenómeno que se desea estudiar. Además se deberá ir probando el dispositivo para generar posibles mejoras que pretendan hacer más eficaz el funcionamiento del dispositivo. Finalmente después de las pruebas y cambios realizados se tendrá listo el dispositivo y preparado para la utilización.

Por último podemos mencionar que toda nuestra metodología y la manera en que vamos a abarcar el problema debe tener presentes los requerimientos del MIM, procurando ser original e innovador. Además debe ser simple, para que el público que asiste al MIM (mayormente niños y jóvenes) pueda entender el fenómeno de manera interactiva y clara. Por último no debemos olvidar las limitaciones de materiales y costo que tenemos para realizar el proyecto.

Calendario de Trabajo

Carta Gantt



Hola a todos nuestros fans! aca les dejamos nuestra carta gantt para que sepan nuestro itinerario.

Visita 1 MiM

Hola a todos, ya se subieron las FOTOS de la primera visita al MiM, ojala les gusten.

Reparticion de Tareas

Hola a todos, ahora les vamos a contar las tareas y responsabilidades que cada integrante tendra durante el semestre:

Gustavo Castillo: Encargado del diseño del dispositivo, teniendo en cuentas limitaciones de presupuestos y factibilidad.

José Luis Contreras: Encargado principal de la fabricación del dispositivo, trabajando en conjunto con el encargado de diseño para un eficaz desempeño.

Andrés De Larraechea: Será el administrador del blog. Se encargará de informar los avances del proyecto y de coordinar el trabajo del grupo.

Ismael García: Encargado de investigar y recopilar información, formulando ciertas teorías prácticas en la cual se debe trabajar.

Tarea Grupal: Todos los integrantes del grupo deberán aportar en todos los aspectos ya que las áreas que tienen a cargo intentan potenciar sus cualidades y no definen que éstos sólo trabajen en su área determinada, más bien trabajan en conjunto como una unidad, logrando complementariedad y buen desempeño como grupo.

Objetivos y Metas

A nivel personal nosotros decidimos que era importante dar a conocer nuestros objetivos y metas en el proyecto, pero también encontramos que deberíamos plantear, a modo de apreciación personal, los objetivos y metas que tenemos nosotros con la realización de este proyecto. De este modo se podrá ir comprendiendo de manera integra los pasos que se van siguiendo y las decisiones que iremos tomando a medida que el proyecto avanza.

Objetivos y metas a nivel personal y grupal:

• Acercarse de manera activa y conciente al proceso de diseño en ingeniería.

• Enfrentar un problema concreto, hacer un análisis de éste e identificar dificultades.

• Tener la capacidad de crear soluciones concretas y alternativas eficaces para resolver el problema.

• Poder diferenciar claramente las ventajas y desventajas de las soluciones creadas, y seleccionar la mejor opción.

• Tener las aptitudes necesarias o aprender éstas para poder realizar la solución elegida e implementarla.

• Tener la facultad de analizar el desempeño del dispositivo confeccionado, pudiendo a la vez, discernir si el dispositivo cumple o no con el objetivo inicial.

• Desarrollar la capacidad de trabajar en equipo, con una planificación adecuada y con una comunicación correcta de los resultados.

Ahora a nivel del proyecto nuestros objetivos y metas son:

• Diseñar y construir un dispositivo innovador que explique algún fenómeno relacionado con la Mecánica de Fluidos de forma interactiva pensando en la posibilidad de ser exhibido en el MIM (Museo Interactivo Mirador).

• Aplicar los conocimientos de Mecánica de Fluidos en el dispositivo para poder desarrollarlo de forma plena y de manera exitosa.

• Trabajar en equipo, distribuyendo las tareas y responsabilidades que cada uno tendrá a lo largo del semestre, teniendo la posibilidad de potenciar nuestras aptitudes logrando una complementariedad adecuada.

• Lograr responder de manera eficiente a los plazos acordados con un desempeño irreprochable.

• A nivel del dispositivo, esperamos que éste sea llamativo y creativo de manera que los niños y jóvenes puedan sentirse atraídos y, de este modo, aprender lúdicamente respondiendo correctamente a la propuesta del MIM.

• Esperamos poder realizar un dispositivo que cumpla con todos los requisitos y de este modo ganar el concurso para así presentar nuestro dispositivo en el MIM.

Presentacion del Grupo.

Presentación del grupo:

Nuestro grupo se compone de estudiantes de Ing. Civil de distintas especialidades con un enfoque primordial en desarrollar un buen proyecto, llamativo y con un gran impacto educacional. Contamos con una gran motivación y esperamos rendir al máximo como grupo.

Nuestros nombres:


Nombre: Gustavo Castillo
Especialidad: Ingeniería Civil Industrial mención Hidráulica.
Año: 3°






Nombre: José Luis Contreras
Especialidad: Ingeniería Civil Industrial mención TI.
Año: 3°








Nombre: Andrés De Larraechea
Especialidad: Ingeniería Civil Industrial mención Minas.
Año: 3°











Nombre: Ismael García
Especialidad: Ingeniería Civil Hidráulico.
Año: 3°

Bienvenida al Blog

¡Bienvenidos al blog del grupo 10!

¡Hola a todos nuestros fans! Próximamente actualizaremos el blog con toda la información acerca de nuestro proyecto del curso Mecánica de Fluidos. El desafío de este semestre consiste en diseñar y construir un dispositivo educativo con respecto a un fenómeno relacionado con la Mecánica de Fluidos y con el fin de tener la posibilidad de ser exhibido en el MIM. El dispositivo debe cumplir con restricciones y reglas en relación a utilidad, debe ser Educativo, Lúdico e Interactivo, que permita a los visitantes vivir una experiencia singular con las Ciencias, Las Artes y La Tecnología.

Pronto habrá actualizaciones con información acerca del grupo, actividades por realizar y etapas tanto de diseño como de avance del proyecto en sí.