Blog: (Benjamín Andrighetti)
Creación 3 Horas
Actualizaciones 1 Hora / Día
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Total : 9 Horas
Construcción: (José Ignacio Viterbo y Francisco Zanolli)
Compra Materiales 3 Horas
Construcción 5 Horas
Secado 24 Horas
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Total : 32 Horas
Poster: (Tomás Loeser)
Diseño y Confección 48 Horas
Impresión 2 Horas
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Total : 50 Horas
Tiempo Necesario Proyecto : 91 Horas
Queda claro que todos los integrantes del grupo participamos activamente en cada item, pero quisimos poner un encargado para ordenar el desarrollo.
jueves, 4 de octubre de 2007
Nuestro Modelo "Magnus I"
Para nuestro modelo pensamos en varios materiales para el casco, como plumavit (poliestireno expandido), madera y madera de balsa, pero el que más se ajustaba a nuestras necesidades es la madera de balsa por sus cualidades (rigidez, flotabilidad, etc).
Para los cilindros rotores también evaluamos varias opciones (cilindros metálicos, cañerías de PVC, etc) pero el que más nos gustó, por su peso, fue un aislante térmico para cañerías. Con este material podemos construir un cilindro óptimo, esto es, uno que maximize la fuerza para un mismo flujo (radio y longitud máximo) pero que no sea pesado para no aumentar la fuerza normal del barco. Vamos a mantener rígido este cilindro mediante unas varillas.
Para la rotación vamos a usar unos motores electricos (R.P.M entre 13500 y 8,530 para voltajes entre 1,5 y 3 volts), estos van a ir unidos a los cilindros y empotrados al casco.
Los planos del modelos son los siguientes:
Para los cilindros rotores también evaluamos varias opciones (cilindros metálicos, cañerías de PVC, etc) pero el que más nos gustó, por su peso, fue un aislante térmico para cañerías. Con este material podemos construir un cilindro óptimo, esto es, uno que maximize la fuerza para un mismo flujo (radio y longitud máximo) pero que no sea pesado para no aumentar la fuerza normal del barco. Vamos a mantener rígido este cilindro mediante unas varillas.
Para la rotación vamos a usar unos motores electricos (R.P.M entre 13500 y 8,530 para voltajes entre 1,5 y 3 volts), estos van a ir unidos a los cilindros y empotrados al casco.
Los planos del modelos son los siguientes:
Nuestro Proyecto
Nuestra idea es utilizar la fuerza generada por el efecto Magnum para algo práctico.
La energía no renovable está cada vez más cara además usa recursos que son escasos y que, en algún momento, se van a acabar. Por lo que debemos empezar a buscar fuentes de energía renovable. Encontramos que el efecto Magnum genera una fuerza que puede ser utilizada para mover objetos sumergidos en algun fluido.
Queremos ver como se comportan los veleros al ser afectados por esa fuerza al estar sumergidos en el aire (fluido). Para esto vamos a construir un modelo simplificado del barco rotor construido por Anton Flettner, llamado Baden-Baden.
Construiremos un velero convencional (el casco se mantiene igual) pero en vez de un mástil con velas se ponen cilindros rotatorios. De esta manera cuando el viento le llegue por el costado al velero, en el cilindro rotatorio se va a generar el efecto Magnus. Dependiendo de la velocidad y sentido de rotación de los cilindros el barco se va a mover hacia adelante o atrás.
Para el experimento vamos a probar si esta forma de movilización es o no viable, midiendo la fuerza que se genera con distintos flujos de viento, pero con una sóla velocidad de rotación (esto es porque vamos a girar los cilindros con un motor con revolución constante).
La energía no renovable está cada vez más cara además usa recursos que son escasos y que, en algún momento, se van a acabar. Por lo que debemos empezar a buscar fuentes de energía renovable. Encontramos que el efecto Magnum genera una fuerza que puede ser utilizada para mover objetos sumergidos en algun fluido.
Queremos ver como se comportan los veleros al ser afectados por esa fuerza al estar sumergidos en el aire (fluido). Para esto vamos a construir un modelo simplificado del barco rotor construido por Anton Flettner, llamado Baden-Baden.Construiremos un velero convencional (el casco se mantiene igual) pero en vez de un mástil con velas se ponen cilindros rotatorios. De esta manera cuando el viento le llegue por el costado al velero, en el cilindro rotatorio se va a generar el efecto Magnus. Dependiendo de la velocidad y sentido de rotación de los cilindros el barco se va a mover hacia adelante o atrás.
Para el experimento vamos a probar si esta forma de movilización es o no viable, midiendo la fuerza que se genera con distintos flujos de viento, pero con una sóla velocidad de rotación (esto es porque vamos a girar los cilindros con un motor con revolución constante).
Fuerza Producidad por el Efecto Magnus
Si un cilindro en rotación se expone a un flujo de algún fluido, este va a sentir una fuerza, producida por el efecto Magnus.
La fuerza neta por unidad de longitud del cilindro (llamada sustentación), viene dada por la fórmula de Kutta-Joukowski:
Con F fuerza por unidad de longitudVr velocidad rotacional del cilindro
b, L,s características del cilindro
rho la densidad del fluido
G circulación del campo de velocidades o Fuerza del remolino (Vortex strength)
Esa es la fuerza por unidad de longitud, si multiplicamos esa fuerza por la longitud del cilindro tenemos la fuerza total.
¿Por que se produce el Efecto Magnus?
Este esfecto se produce gracias a dos aportes:
Bernoulli:
De acuerdo al Principio de Bernoulli , la presión de un fluido se relaciona con la velocidad v mediante la siguiente fórmula p=r v2/2. (Donde r es la densidad del fluido).
Vemos que la presión depende del cuadrado de la velocidad del fluido.
Si un objeto está rotando sumergido en un fluido con flujo, su rotación causa un aumento de velocidades en un lado y disminución en el otro creando así una diferencia de presiones, esto causa una fuerza perpendicular al flujo.
El otro aporte importante se debe a la deformación de las capas de aire en la proximidad de la superficie del objeto en movimiento (capas límite, en ese link en la mitad del articulo sale una muy buena explicación de este efecto).
Cuendo el objeto rota deforma las capas del fluido que estan pegadas a este, esto crea una fuerza perpendicular al flujo.
En las imágenes veremos este efecto sin y con rotación para ver la diferencia:
Para esta experiencia sólo vamos a tomar en cuenta el aporte del efecto Bernoulli, puesto que el efecto de las capas límite es muy complicado y su aporte es mucho menor al de las diferencias de presiones (Bernoulli)
Bernoulli:
De acuerdo al Principio de Bernoulli , la presión de un fluido se relaciona con la velocidad v mediante la siguiente fórmula p=r v2/2. (Donde r es la densidad del fluido).
Vemos que la presión depende del cuadrado de la velocidad del fluido.
Si un objeto está rotando sumergido en un fluido con flujo, su rotación causa un aumento de velocidades en un lado y disminución en el otro creando así una diferencia de presiones, esto causa una fuerza perpendicular al flujo.
El otro aporte importante se debe a la deformación de las capas de aire en la proximidad de la superficie del objeto en movimiento (capas límite, en ese link en la mitad del articulo sale una muy buena explicación de este efecto).
Cuendo el objeto rota deforma las capas del fluido que estan pegadas a este, esto crea una fuerza perpendicular al flujo.
En las imágenes veremos este efecto sin y con rotación para ver la diferencia:
Para esta experiencia sólo vamos a tomar en cuenta el aporte del efecto Bernoulli, puesto que el efecto de las capas límite es muy complicado y su aporte es mucho menor al de las diferencias de presiones (Bernoulli)
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