Modelismo

Modelizacion.
Con el estudio de la homogeneidad dimensional y el teorema pi, usando productos de potencias, se ha obtenido una relacion fisicamente homogenea en su forma adimensional. Aunque esta transformacion sea matematicamente correcta, hay ciertas dificultades ingenieriles previas que necesitan ser discutidas.
En primer lugar, se ha dado mas o menos por cierto que es posible especificartodas las variables que intervienen en el proceso. Realmente, la seleccion de las variables que influyen en el mismo necesita gran juicio y experiencia. El ingeniero debe decidir, por ejemplo, cuando puede despreciarse la viscosidad. .Son importantes los efectos de la temperatura? .Es importante la tension superficial? .Que pasa con la rugosidad? Cada grupo adimensional que se retiene aumenta elprecio y el esfuerzo necesario. El juicio correcto sobre que variables deben retenerse en cada caso es consecuencia de la practica y madurez.
Muchos de los problemas de ingenieria de la mecanica de fluidos se deben resolver mediante la experimentacion. Una lista parcial de problemas de la mecanica de fluidos para los cuales no existe una solucion analitica completa, incluye la resistenciaaerodinamica sobre vehiculos aereos y terrestres, la resistencia de las ondas de superficie sobre el casco de los barcos y los patrones de flujo y erosion en rios y puertos. Los disenos de la ingenieria de vehiculos aereos, terrestres y maritimos, las mejoras en rios y puertos y las grandes presas se basan en extensas pruebas experimentales. Por supuesto, la construccion y prueba de diversos disenosalternativos, construidos a escala total y operados en todas las condiciones de velocidad del viento, flujo de agua, etc., carece de todo sentido. El unico enfoque posible es probar modelos a escala que sean mas pequenos que los objetos reales. El analisis dimensional proporciona la clave para relacionar los datos que se obtienen de un experimento modelo con los valores esperados para el objeto a escalacompleta (denominado prototipo). El analisis dimensional tambien permite a los ingenieros determinar las condiciones que deben mantenerse en el modelo de pruebas si se conocen las condiciones en las cuales debe operar el prototipo.
Para que sea util, una prueba de modelos debe producir datos que puedan escalarse para obtener las fuerzas, momentos y cargas dinamicas que existirian en el prototipoa escala natural. .Que condiciones deben satisfacerse para asegurar la similitud de los flujos del modelo y del prototipo?
Submarino prototipo y un modelo a escala. Cada dimension de longitud del modelo se relaciona con la dimension de longitud correspondiente del prototipo, por medio de un factor constante (S) de aumento o disminucion de la escala.
Una vez que se han seleccionado las variablesy realizado el analisis dimensional, el investigador debe buscar la semejanza entre el modelo ensayado y el prototipo a disenar. Con suficientes ensayos, los datos obtenidos del modelo proporcionarian la funcion adimensional buscada:
Ĩ1 = f( Ĩ2, Ĩ3, . . . , Ĩk )
Con esta ecuacion disponible en tablas, graficas o en forma analitica, se esta en posicion de asegurar la semejanza completa entreel modelo y el prototipo. Una definicion formal podria ser la siguiente:
Las condiciones del flujo para un modelo de ensayo son completamente semejantes a las del prototipo si coinciden los valores de todos los parametros adimensionales correspondientes en el modelo y el prototipo.
Por ser dificil de conseguir la semejanza completa, la literatura ingenieril habla de tipos particulares desemejanza, siendo las mas comunes la geometrica, cinematica, dinamica y termica.
Semejanza geometrica. Se refiere a la dimension longitud (L) y debe asegurarse que se cumple antes de proceder a los ensayos con cualquier modelo. Una definicion formal es la siguiente:
Un modelo y un prototipo son geometricamente semejantes si y solo si, todas las dimensiones espaciales en las tres coordenadas tienen la...