UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA QUIMICATEMA :CUBA DE STOKESCURSO :LAB. DE INGENIERA QUMICA - IALUMNA:

YACOLCA LAZARO SARITA 981022-G

PROFESORA: ING. JUAN MEDINA COLLANA

2004CUBA DE STOKES1.- OBJETIVO:

Observar las lneas de corriente de flujo y la resistencia al avance.

Observar el tipo de flujo que describen las lneas de corriente al colocar figuras slidas (esfricas o aerodinmicas).

Determinar la resistencia al avance.

2.- FUNDAMENTO TERICO:Movimiento de fluido viscosoEs necesario saber que el movimiento de un fluido viscoso es conocido exactamente en un nmero muy limitado de casos. Las ecuaciones que representan el movimiento de un fluido viscoso son muy complejas, por tal caso consideramos un fluido ideal.

Teora de la capa lmite

Esta teora consiste en postular que la viscosidad se hace sentir para velocidades relativamente altas, solo en la vecindad inmediata de las paredes que limitan el flujo del fluido. La velocidad en la capa lmite es variable y menor que el fluido ideal exterior, por tanto encontrar la distribucin de velocidades ser uno de los problemas cuantitativos de la teora de la capa lmite.Cuando la velocidad de la capa lmite se haga suficientemente alta, el flujo en ella pasar de laminar a turbulento mediante una zona de transicin. Es necesario hacer mencin que muy cerca de las paredes el movimiento de las partculas del fluido es estorbado, en donde la turbulencia ya no es posible crendose una pequea capa laminar.Ley de viscosidad de stokesNos presentan una relacin entre los componentes de las tensiones y el campo de velocidades designada como luz de viscosidad de Stokes, aplicada a leyes laminares y comprende a los fluidos newtonianos.

Resistencia de los cuerpos al avance

La resistencia que un fluido ejerce sobre un cuerpo que se desplaza en su seno, o recprocamente la fuerza con un fluido empuja un cuerpo fijo que se interpone en su movimiento, ha sido uno de los grandes problemas que se ha planteado desde que ste empez a construir artefactos e instrumentos de trabajo y de transporte.

Se comprende que es un fenmeno complicado el mecanismo mediante el cual se generan dichas fuerzas de resistencias.

Fsicamente hablando, se pueden discernir con facilidad cuales son los factores que entran en juego; las fuerzas netas que actan sobre un cuerpo provienen de la distribucin de presiones y de esfuerzos cortantes que actan sobre la superficie del cuerpo.

3.- MATERIALES E INSTRUMENTOS Cuba de Stokes Sustancia coloreada (permanganato de potasio) Objetos (slidos, esfricos, aerodinmicos)

4.- PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Proceder a la instalacin del equipo necesario, dejar pasar el fluido a travs de la cuba y tratar de establecer un movimiento laminar del mismo, la que con movimiento se le llama dejar descansar el fluido, luego de establecer estas condiciones, proceden a la inyeccin del colorante, en el centro de la masa lquida, el cual nos informar en las condiciones del fluido, el tipo de flujo que se manifiesta en dichos instantes.Aumentar el caudal es decir la velocidad del fluido y comprobar que el filete coloreado pareca querer ensanchar o diluirse transversalmente en el resto del fluido, desapareciendo las lneas de corriente lo cual nos indicar pues el inicio de un flujo turbulento.

Para un segundo paso colocar figuras slidas, esfricas o aerodinmicas perpendicularmente al movimiento y comprobar la existencia de fuerzas, las llamadas fuerza de sustentacin y fuerza de resistencia al avance (arrastre). 5.- CUESTIONARIO Qu es capa lmite?

Llamamos capa lmite a la regin delgada alrededor del cuerpo donde debido al gradiente de velocidades se produce en el fluido una adherencia al contorno y all una importante tensin constante.

Qu tipo de flujos observamos en el desarrollo de la prctica?

Se observ los siguientes flujos: Flujo laminar

Flujo de transicin

Flujo turbulento

Qu tipos de fuerzas impiden el movimiento del flujo al colocar un cuerpo?

Son dos:

a) Fuerza de arrastre: Es la fuerza sobre un cuerpo provocado por un fluido que resiste el movimiento en la direccin del recorrido del cuerpo.b) Fuerza de sustentacin: Es una fuerza provocada por el fluido en la direccin perpendicular a la direccin del recorrido del cuerpo.

TRAYECTORIO DEL FLUIDO SOBRE LA SUPERFICIE SLIDALas lneas de corriente muestran la trayectoria del fluido conforme esta se aproxima y fluye alrededor de la esfera. En el punto S sobre la superficie de la esfera, la corriente del fluido esta en reposo o estancada. El trmino punto de estancamiento se utiliza para describir este punto. La relacin entre la presin Ps y la correspondiente a la corriente sin disturbios en el punto 1 puede encontrarse utilizando la ecuacin de Bernoulli:

P1 / + V12 / 2g = Ps / La presin de estancamiento es mayor que la presin esttica en la corriente libre por la magnitud de la presin dinmica V12 / 2. La energa cintica de la corriente en movimiento se transforma en un tipo de energa en la forma de presin.

El incremento de presin en el punto de estancamiento puede esperarse que produzca una fuerza sobre el cuerpo oponindose a su movimiento, esto es, una fuerza de arrastre. Sin embargo, la magnitud de la fuerza depende no solamente de la presin de estancamiento, sino tambin la parte trasera del cuerpo. Puesto que es difcil predecir la variacin real en la presin de la parte trasera, se utiliza normalmente el coeficiente de arrastre.

El arrastre total sobre un cuerpo es debido a dos componentes:

La presin de arrastre: es debida a los disturbios en la corriente del flujo conforme ste pasa el cuerpo, creando una excitacin turbulenta. La friccin de arrastre: es debida a los esfuerzos cortantes en la capa delgada del fluido cerca de la superficie del cuerpo llamado capa de entorno.

6.- BIBLIOGRAFA Badger Walter Banchero Julios, INTRODUCCIN A LA INGENIERA QUMICA. Editorial Mc Graw Hill, Mxico 1979 pag. 32-35.

Roca Vila, INTRODUCCIN A LA MECNICA DE LOS FLUIDOS. Primera edicin. Editorial Limusa s.a., Mxico 1980. Pag. 341-343.

Mc Cabe Warren, OPERACIONES BSICAS DE LA INGENIERA QUMICA.