Proyecto fluidos

1. 2017
MECÁNICA DE FLUIDOS I
GRUPO “A”
PROYECTO “MOLINETE GIRATORIO”

2. 1
INFORME N° 01
TEMA : PROYECTO “MOLINETE GIRATORIO” EN EL CURSO DE
MECÁNICA DE FLUIDOS.
DOCENTE : ING. Reyder A. Lambruschini Espinoza
INTEGRANTES :
 TRUJILLO SALAZAR, Wenlins
 CHAUPIS VALENZUELA, Lizbeth Karen
 ROJAS HUAMAN, Smith Yhonatan
 SALVADOR SALAZAR, Naun
 JAIMES HUERTO Christian
 MEZA HUERTA, Mishael Anyrla
GENERALIDADES:
El presente trabajo consta de un proyecto experimental para la demostración de un
determinado principio presente en el curso de Mecánica de Fluidos, este primer informe está
basado en toda la recopilación de datos e información para poder elaborar el proyecto
“MOLINETE GIRATORIO”, así como como definiciones y forma de realización del proyecto.
Este trabajo no servirá como un método de aprendizaje de modo experimental, práctico y teórico,
el cual nos permitirá reforzar lo aprendido en las clases con el Docente del curso.

3. 2
MOLINETE GIRATORIO
DESCRIPCIÓN:
Es una hélice giratoria, de material resistente al calor, lleva debajo unas 4 vela que
produce calor suficiente para que caliente el aire, a su vez éste baje su densidad y con ello, su
peso específico, con lo cual el aire se volverá menos denso y tenderá a ascender, saliendo por
las hélices, haciendo que ascienda el aire caliente y salga por las rendijas de las aspas de una
hélice haciéndolas girar. La hélice por lo tanto es accionada por un motor de calor basado en
el calor transmitido por convección que mueve la hélice que a su vez produce el efecto
llamativo en la hélice.

4. 3
FUNDAMENTO TEÓRICO
Peso específico (Densidad de peso)
Es la propiedad que nos indica cuánto pesa una unidad de volumen de una sustancia (puede
ser gas, líquido o sólido).
Según Mott, Robert L (2006). en su libro Mecánica de fluidos define el peso específico
como "...la cantidad de peso por unidad de volumen en una sustancia...". (p.15)
Hay que tener en cuenta que peso es una unidad de fuerza, por lo tanto, es correcto y claro
hablar de la "cantidad de peso", aunque para muchas personas esto no sea normal o frecuente.
El peso específico de una sustancia homogénea es la división entre el peso que tiene una
sustancia y el volumen que está ocupando y se representa con la letra griega gamma (γ).
Donde:
γ: es el peso específico
P : es el peso
V : es el Volumen
Cuando se utiliza la palabra “específico” a una magnitud física, se indica que es “por unidad
de masa”. De acuerdo a lo anterior, peso específico debería ser el peso de una unidad de masa,
y no el peso de una unidad de volumen como se denomina realmente.
Es decir, se debería llamar de manera correcta “densidad de peso”, pero está aceptado el uso
de “peso específico”.
Autores tales como Robert L. Mott y Kurt C. Rolle aceptan la definición de peso específico,
aunque este término como tal no es aceptado por algunos debido a lo ya dicho, indicando.

5. 4
entonces que su denominación correcta sería "densidad de peso". Sin embargo, en la mayoría
de la literatura se encuentra y es aceptado aún el término "peso específico". En el sistema
internacional la unidad utilizada para la densidad es el N/m3. En la mecánica de fluidos,
entonces se encuentra que el peso específico nos define cuánto pesa el fluido que ocupa una
unidad de volumen. Se debe aclarar que en los fluidos no siempre tenemos densidad constante
(por lo tanto es constante el peso específico) a lo largo del fluido, aunque cuando se toman
pequeñas cantidades del fluido, se puede asumir este con peso específico constante. Entonces,
de lo dicho anteriormente, se desprenden varias conclusiones:
- El peso específico depende de la gravedad. Lo anterior quiere decir, contrario a lo que
ocurre con la densidad, el peso específico de una sustancia no es constante si hay variaciones
en la aceleración gravitacional.
- El peso específico es una propiedad extensiva.
- El peso específico varía con la presión y la temperatura de una determinada sustancia.
Lo anterior debido a que los cambios de temperatura y/o presión pueden hacer que una
sustancia se expanda o se comprima, pudiendo así tener una cantidad diferente de masa en una
unidad de volumen, lo que haría que variara el peso de una unidad de volumen. También se
puede definir:
Es decir, el peso específico varía dependiendo de que se produzcan variaciones en la
gravedad o en la densidad y temperatura.

6. 5
Sistema de Hélice
La hélice es un dispositivo constituido por un número variable de aspas o palas (2, 3, 4...)
Que al girar alrededor de un eje producen una fuerza propulsora. Cada pala está formada por
un conjunto de perfiles aerodinámicos que van cambiando progresivamente su ángulo de
incidencia desde la raíz hasta el extremo (mayor en la raíz, menor en el extremo). La hélice
está acoplada directamente o a través de engranajes o poleas (reductores) al eje de salida de un
motor (de pistón o turbina), el cual proporciona el movimiento de rotación. Aunque en
principio las hélices se construyeron de madera, actualmente se fabrican con materiales más
ligeros y resistentes. El empleo de hélices como elemento propulsor en aviación ha decaído por
la progresiva utilización de la propulsión por turbinas de gas, cada vez más potentes, ligeras, y
con consumos más ajustados. No obstante, aunque la propulsión por hélice es poco utilizada
en aviación comercial, su uso está generalizado en aviones ligeros.
Funcionamiento de la hélice.
Los perfiles aerodinámicos que componen una hélice están
sujetos a las mismas leyes y principios que cualquier otro perfil
aerodinámico, por ejemplo un ala. Cada uno de estos perfiles
tiene un ángulo de ataque, respecto al viento relativo de la pala
que en este caso es cercano al plano de revolución de la hélice,
y un paso (igual al ángulo de incidencia). El giro de la hélice,
que es como si se hicieran rotar muchas pequeñas alas, acelera el flujo de aire hacia el borde
de salida de cada perfil, a la vez que deflecta este hacia atrás (lo mismo que sucede en un ala).
Este proceso da lugar a la aceleración hacia atrás de una gran masa de aire, movimiento que
provoca una fuerza de reacción que es la que propulsa el avión hacia adelante. Las hélices se
fabrican con "torsión", cambiando el ángulo de incidencia de forma decreciente desde el eje

7. 6
(mayor ángulo) hasta la punta (menor ángulo). Al girar a mayor velocidad el extremo que la
parte más cercana al eje, es necesario compensar esta diferencia para producir una fuerza de
forma uniforme. La solución consiste en disminuir este ángulo desde el centro hacia los
extremos, de una forma progresiva, y así la menor velocidad pero mayor ángulo en el centro
de la hélice se va igualando con una mayor velocidad pero menor ángulo hacia los extremos.
Con esto, se produce una fuerza de forma uniforme a lo largo de toda la hélice, reduciendo las
tensiones internas y las vibraciones.
Un punto crítico en el diseño radica en la velocidad con que giran los extremos, porque si
está próxima a la del sonido, se produce una gran disminución en el rendimiento. Este hecho
pone límites al diámetro y las r.p.m. De las hélices, y es por lo que en algunos aviones se
intercala un mecanismo reductor basado en engranajes o poleas, entre el eje de salida del motor
y la hélice. La fuerza de propulsión del aeroplano está directamente relacionada con la cantidad
de aire que mueve y la velocidad con que lo acelera; depende por tanto del tamaño de la hélice,
de su paso, y de su velocidad de giro. Su diseño, forma, número de palas, diámetro, etc. Debe
ser el adecuado para la gama de velocidades en que puede operar el avión. Una hélice bien
diseñada puede dar un rendimiento de hasta 0,9 sobre un ideal de 1.

8. 7
Con independencia del número de palas (2, 3, 4...), las hélices se clasifican básicamente en
hélices de paso fijo y hélices de paso variable. Se denomina paso de la hélice al ángulo que
forma la cuerda de los perfiles de las palas con el plano de rotación de la hélice
Transferencia de calor por convección
La convección es una de las tres formas de transferencia de calor. Se caracteriza porque se
produce por medio de un fluido (líquido, gas o plasma) que transporta el calor entre zonas con
diferentes temperaturas. La convección se produce únicamente por medio de materiales, la
evaporación del agua o fluidos. La convección en sí es el transporte de calor por medio del
movimiento del fluido. Por ejemplo, al trasegar mediante bombas o al calentar agua en una
cacerola, el agua en contacto con la base de la cacerola asciende, mientras que el agua de la
superficie, desciende y ocupa el lugar que dejó la caliente.
La transferencia de calor implica el transporte de calor en un volumen y la mezcla de
elementos macroscópicos de porciones calientes y frías de un gas o un líquido. Incluye también
el intercambio de energía entre una superficie sólida y un fluido o por medio de una bomba, un
ventilador u otro dispositivo mecánico (convección mecánica, forzada o asistida).
En la transferencia de calor libre o natural, un fluido es más caliente o más frío. En contacto
con una superficie sólida, causa una circulación debido a las diferencias de densidades que
resultan del gradiente de temperaturas en el fluido.
La transferencia de calor por convección se expresa con la Ley del enfriamiento de Newton:

9. 8
Cantidad de Movimiento
Siempre que hablamos de movimiento nos referimos a los conceptos de posición,
velocidad y aceleración para describirlo. Y cuando nos referimos a interacciones entre
cuerpos siempre hablamos de fuerzas.
En forma natural, estos dos hechos físicos, movimiento de un cuerpo y fuerzas que actúan
sobre él , se relacionan.
Todos sabemos que un cuerpo en movimiento tiene la capacidad de ejercer una fuerza
sobre otro que se encuentre en su camino. Llamaremos cantidad de movimiento a la magnitud
que nos permite medir esta capacidad (algunos la llaman momentum).
Fue el propio Newton quien introdujo el concepto de cantidad de movimiento que
combina las magnitudes características de una partícula material en movimiento:
su masa (toda partícula material tiene masa) y su velocidad (magnitud que caracteriza el
movimiento).

10. 9
Conclusiones
 Cuando el aire se calienta es menos denso q el aire q lo rodea, asciende y genera una
corriente de aire caliente que hace que genere la rotación de la espiral.
 Cuando el aire se caliente sus moléculas se expanden y se hace menos densa
 La hélice debe ser de un material permita que no se doble y permita girar con el
mínimo esfuerzo generado por el aire denso.
 El proceso de rotación terminará cuando el fuego termine y el aire se volverá cada
vez más denso.

11. 10
Bibliografía
 Robert L. Mott. (2006) - Mecanica de Fluidos. Pearson Educacion, Mexico 2006
 Paul G Hewitt. (1999) – Fisica Conceptual. Mexico
 Alvarenga Maximo (1998) – Fisica General. Mexico
 http://bibliotecatec21.mty.itesm.mx/portalprincipal
 https://rincondeciencia.wordpress.com/2008/05/30/experimento/