PROYECTO DO IT YOURSELF

PROYECTO DO IT YOURSELF

‘Barco de vapor’

Dinámica

Ingeniería de Petróleos

Facultad de Ingeniería

Presentado por:

Roque Muñoz López                 ☹        20161147861

Presentado a:

Ing. Edgar Leonardo Camero

14/05/2017

Neiva-Huila

Colombia

MARCO TEORICO

El Barco de Vapor está construido a base de material tetrapack, tiene como medidas 16.5 cms de largo, 8cms de alto en su popa, 3 cms de alto en su parte trasera y 10.2 cms en su centro. Tiene 8.6 cms de ancho en su parte trasera y 1mm de ancho en su popa. En su interior contiene una lata sellada conectada a través de 2 pitillos; el volumen de almacenamiento en estos 3 componentes es de 9 cms3. Los pitillos constituyen el sistema de entrada y salida del agua a la lata almacenadora. En este compartimiento el agua se somete a calor proporcionada por una vela contenida en su interior. El peso del barco sin la vela y sin el agua contenida es de 50 g.

Proceso termodinámico:

Una vez estando lleno el compartimiento almacenador y ambos pitillos, se enciende la vela con el objetivo de brindar calor hacia la lata. El cambio de temperatura generado en el agua contenida por dicho compartimiento genera un cambio de fase sobre la misma; el vapor de agua ocupa mucho más espacio que el agua líquida, generando así la expansión de la lata (esto genera el sonido, conocido como ‘pop’) por lo que se ve obligado a salir por uno de los pitillos impulsando de esta manera al barco.

 Este movimiento de masa genera una caída de presión en el compartimiento almacenador, esto hace que el vapor remanente en él se convierta de nuevo en su forma líquida, ocupando mucho menos volumen, aquí es donde se genera la compresión del compartimento y segundo "pop".
Como resultado de la conversión de vapor en agua, y la disminución de volumen, se crea una succión, que recoge agua de fuera de nuevo hacia los tubos.
Al absorber agua el barco se frena un poco, pero se frena menos de lo que se acelera al expulsarla, así que en suma, el barco avanza.

Datos experimentales:

En las diferentes corridas del barco, se tomaron los datos en donde el barco mostrase un movimiento rectilíneo uniforme. Allí se registró un desplazamiento de 80 cms en un tiempo de 11 s. Definiendo la velocidad como:

[pic 2]

Reemplazando:

[pic 3]

Ha de notarse que en estos cálculos se obvian parametros que no fueron capaces de medirse como; Fuerza del viento, tasa de calor de la vela, velocidad superficial del agua, entre otras.

Definiendo el sistema como un movimiento rectilíneo uniforme, en donde el barco recorre la misma distancia a intervalos de tiempo constantes, la aceleración estaría definida como:

[pic 4]

Dónde: α es aceleración, d es distancia y t tiempo.

Reemplazando:

[pic 5]

El trabajo se define como la medida cuantitativa del movimiento de un objeto por razón de una fuerza aplicada, matemáticamente:

[pic 6]

Donde; W es trabajo, F es fuerza y d es distancia.

Sabiendo que la segunda ley de Newton define a la fuerza como el producto entre la masa y la aceleración del cuerpo:

[pic 7]

Donde m es la masa del barquito.

[pic 8]

Ahora calculando el trabajo:

[pic 9]

La potencia se define como la rapidez con la que se realiza un trabajo o se transforma o se transfiere energía, su unidad general en el S.I. es el Joule, matemáticamente se define como:

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