HELE SHAW

I. INTRODUCCION

Este es un instrumento que permite simular fenómenos y diferentes condiciones en modelos bidimensionales, Fue creado por un arquitecto naval Ingles en 1898, que en pequeña escala, ofrece una representación útil en didáctica y experimentación, tanto para aerodinámica de aeronaves y vehículos autopropulsados, como también de construcciones civiles.

El flujo de agua producido, es irrotacional, no viscoso, bidimensional e incompresible, de manera que se puede emplear la ecuación de Laplace en dos coordenadas y a partir de la geometría de las líneas generadas, pueden hacerse soluciones con similitud cinemática, sin necesidad de los números adimensionales de Reynolds, Froude o Mach La sección de prueba está formada por dos superficies lisas y planas cercanas una de la otra con un modelo de espuma ubicado entre estas y un sello de caucho que evita fugas del aparato. La placa superior es removible.

El agua fluye a lo largo de la sección con una velocidad lo suficientemente baja, para que las fuerzas de inercia sean despreciables. La placa inferior posee canales que están conectados al suministro y salida del agua.

Las líneas de corriente son producidas por un flujo regulado de tinta que se suministra por un conjunto de boquillas en la parte inferior de la sección de prueba, de manera que se ofrece un flujo libre de burbujas.

La tinta está contenida en un recipiente transparente para el control de su contenido. El Hele Shaw, dispone de accesorios y modelos intercambiables, con fácil visualización y sencillo registro fotográfico los distintos parámetros de medidas.

II. OBJETIVOS

Visualizar las líneas de corriente a través de obstrucciones como los de un pilar de un puente, una represa, el ala de avión, etc.

Experimentación de fenómenos físicos.

Verificación de la experiencia de Reynolds.

Visualizar las líneas de corriente en un flujo uniforme.

Visualizar las líneas de corriente a través de obstrucciones como un cuerpo cilíndrico y otros tipos de perfiles.

Analizar las líneas de corriente y determinar los puntos posibles de falla o de máxima presión algunas estructuras simuladas.

III. MARCO TEORICO

Se denomina flujo potencial, a un flujo bidimensional estable de un líquido ideal incompresible. El estudio del flujo potencial hace posible resolver problemas relativos a la distribución de la presión y la velocidad, si aceptamos la condición del flujo ideal; Sin embargo Prandt, demostró que el flujo en el cual se sumerge un objeto, podría dividirse convenientemente en dos zonas una de corrientes libres en la cual existe muy pequeños cambios de velocidad y por lo tanto se puede despreciar el esfuerzo cortante (como si fuese un fluido ideal) y otra zona la capa laminar que rodea el objeto y donde los efectos de viscosidad son muy pronunciados. Esta capa laminar está influenciada por la gradiente de presión en la zona de corriente libre y especialmente un incremento de presión en la dirección del flujo con separación.

Aun cuando en un flujo potencial, no existe separación de la superficie (ya que este es un fenómeno viscoso) las zonas de gradiente de presión negativas en las corrientes libres del fluido podrán calcularse y/o demostrarse por observaciones en el aparato de Hele-Shaw.

IV. EQUIPOS Y MATERIALES

 Aparato de Hele Shaw.

 Colorante.

 Perfiles de goma.

V. DESCRIPCION DEL EQUIPO

La sección de prueba está formada por dos superficies rectangulares lisas y planas de 33 x25 cm de largo y ancho respectivamente, cercanas una de la otra con un modelo de espuma ubicado entre estas y un sello de caucho que evita fugas del aparato.

El equipo no permite la eliminación de la viscosidad del agua, pero si permite que la componente de la velocidad promedio a lo largo del equipo a lo ancho del equipo satisfagan las ecuaciones del flujo potencial. El equipo trabaja en forma de analogía, pudiéndose observar la dirección del flujo al inyectar un colorante; como el flujo es laminar las líneas de corriente son visualizadas en forma nítida. La placa superior es removible. El agua fluye a lo largo de la sección con una velocidad lo suficientemente baja, para que las fuerzas de inercia sean despreciables. La placa inferior posee canales que están conectadas al suministro y salida de agua. Las líneas de corriente son producidas por un flujo regulado de tinta que se suministra por un conjunto de boquillas en la parte inferior de la sección de prueba, de manera que se ofrece un flujo libre de burbujas. La tinta está contenida en un recipiente para el control de su contenido. El equipo dispone de accesorios y modelos intercambiables, con fácil visualización y sencillo registro fotográfico.

VI. PROCEDIMIENTO

i. Preparar el equipo de Hele Shaw. Sacar la placa de vidrio móvil y limpiar las impurezas de las placas.

ii. Colocar una obstrucción de jebe (un perfil determinado) en la parte central de la placa fija.

iii. Colocar la tapa superior de la placa de vidrio presionando sobre la figura de jebe, ajustar

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