Cuba De Stoke

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO
FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA






2013



INTRODUCCIÓN

En la experiencia de la Cuba de Stokes se lleva a cabo el flujo de un fluido alrededor de un cuerpo,donde este flujo depende de la geometría de dicho cuerpo. Un cuerpo en movimiento sumergido en un fluido experimenta fuerzas causadas por la acción de un fluido. El efecto total de estas fuerzas es muy complejo. Sin embargo, para propósitos de diseño o para el análisis de comportamiento de un cuerpo en un fluido, dos fuerzas importantes: arrastre y sustentación. Las fuerzas de arrastre ysustentación son las mismas sin considerar si el cuerpo se encuentra en movimiento en el fluido o el fluido se encuentra moviéndose sobre el cuerpo.
Las aplicaciones más familiares que requieren el estudio del arrastre son en los campos de transportación. La fuerza de arrastre debe contrarrestarse por una fuerza propulsora en la dirección opuesta para mantener o incrementar la velocidad del vehículo.Puesto que la producción de la fuerza propulsora requiere potencia adicional, es conveniente mantener el arrastre a un valor mínimo.












I. OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL
Reconocer el comportamiento de un fluido cuando fluye alrededor de un cuerpo de diferentes geometrías.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Comprender el fundamento de la Cuba de Stokes.
Reconocer las líneas de corriente de flujo a través dela Cuba de Stokes.
Estudiar los tipos de fuerza que se originan durante el flujo de un fluido alrededor de diferentes geometrías.
Determinar el coeficiente de arrastre y con este hallar el valor de las fuerzas que se originan en dicha experiencia.









II. MARCO TEÓRICO
Cuba de Stokes

Uno de los fenómenos que se produce en la Cuba de Stokes es la separación de las líneas de corriente del flujouniforme de las paredes del cuerpo.
Características:
Permite visualizar mediante un colorante las líneas de corriente.
Visualización de los patrones de flujo alrededor de perfilas.
Necesita de una fuente domestica de agua como suministro.

Descripción:
El equipo está concebido para generar flujos planos bidimensionales en régimen laminar de apenas 3 mm. de espesor. Posee una cámara de disipaciónde 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 instaladostransversalmente. La visualización de las líneas de corriente se logra mediante la disolución de gránulos de permanganato de potasio.

Fuerza de arrastre
Un cuerpo sumergido en el campo de un fluido en movimiento experimenta una fuerza en la dirección del flujo denominado fuerza de arrastre y también a otra fuerza que actúa transversalmente y normal a la dirección del flujo llamado fuerza de sustentacióndefinidos por las siguientes expresiones:
 y 
FD= Fuerza de arrastre
FS = Fuerza de sustentación
Cd = Coeficiente adimensional de arrastre.
Cs = Coeficiente adimensional de sustentación.
Ρ = Densidad del fluido.
V = Velocidad media del flujo en m/seg.
A = Área proyectada del perfil sobre un plano normal a la dirección del flujo.
Para calcular el valor de CD, coeficiente de arrastre, seutiliza la siguiente relación:

Donde: Re: número de Reynolds
Con estas relaciones dadas es posible determinar la magnitud de las fuerzas de arrastre, y también el valor del coeficiente de arrastre que tienen una importancia significativa pues dependerá de este parámetro, el diseño apropiado de muchos vehículos de transporte, de tal manera que se puede minimizar el efecto de las fuerzas de...