Introducción

Breve Descripción

Durante este semetre se nos dio la tarea de crear un proyecto relacionado con la Mecanica de Fluidos, de motivacion e interes del grupo.

El tema escogido finalmente es el de "Dinamica de Fluidos Geofisicos", que trata principalmente del movimiento de las masas de aire en la atmosfera terrestre que producen el "Clima".

Para esto realizaremos mediante un modelo relativamente simple, una simulacion que constara de los dos principales factores que producen los cambios atmosfericos, la rotacion de la tierra y la diferencia de temperatura entre diferentes posiciones de la tierra.




Motivación

Las principales caracteristicas que nos motivan a realizar este experimento son las siguientes:

-Usando un dispositivo relativamente pequeño podemos simular efectos a nivel terrestre.
- Nos da otra visión del concepto de mecánica de fluidos, ya que cuesta imaginarse que esta tan envuelto en cosas como las corrientes climáticas.
- Podremos ver personalmente el desarrollo completo del fenómeno, envés de etapas o fotos típicas de libros.
- Ademas el dispositivo a implementar, si bien requiere trabajo, no es un sistema complicado ni tampoco costoso.


Descripcion de los Integrantes

Nombre: Ignacio Gaete H.
Año de Ingreso:2005
Especialidad:Ingenieria Civil Industrial, Diploma en Ingeniera Electrica

Nombre: Felipe Meneses
Año de Ingreso: 2005
Especialidad: Indeciso

Nombre: Ivan Gonzales M.
Año de Ingreso: 2002
Especialidad: Ingenieria Civil Industrial, Diploma en Ingeniera de Diseño y Contruccion de Obras.

Nombre: Nicolas Spalloni
Año de Ingreso: 2004
Especialidad: Ingenieria Civil Industrial, Diploma en Ingenieria Mecanica

Datos del Proyecto

Dispositivo experimental

El dispositivo es muy simple, cosiste básicamente en un estilo de "acuario circular" de acrílico transparente el cual tendrá agua, con un compartimiento en su centro (por ej. un tarro) el cual estará lleno de hielo. Este "tanque" se monta sobre una "base giratoria" que será impulsada por un motor eléctrico conectado a un transformador. A su vez la idea es poder regular la magnitud de la velocidad de giro de la base, para así simular distintas condiciones y lugares terrestres (ya que en los trópicos el efecto Coriolis es menor que en latitudes superiores). Además necesitaremos tintas de distintos colores para poder identificar las corrientes presentes y una cámara de video para capturar el avance del fenómeno.

Estimación de Costos

Se utilizarían dos planchas de acrílico, una para confeccionar los cilindros y otra para la base las cuales serán pegadas con un pegamento en base a cloroformo (especial para acrílico, también se puede utilizar Poxipol transparente). Para regular la velocidad se utilizara un potenciómetro o similar. Valores aproximados:

· Plancha 500x500x8 mm : $ 9.000 (c/u)

· Pegamento: $ 2.000

· Motor Eléctrico y Transformador: $ 13.000

· Potenciómetro: $ 5.000

· Tintas: $ 1.000

Las tareas para confeccionar el modelo y desarrollar el blog del proyecto se realizaran en forma colectiva.


Esquemas del Sistema

Vista isométrica superior:

Vista isométrica inferior:

Vista en elevación:

Experimentos

En los trópicos (efecto de Hadley) el efecto de la aceleración de Coreolis (provocado por la rotación de la tierra) sobre el movimiento de masas de aire es menor que en latitudes medias y altas (efecto de Eddy).

El cilindro del medio se llena de hielo, generando una distribución radial de temperaturas, análogo al efecto generado en la tierra que enfría los polos y calienta el ecuador.

Nuestros experimentos observan ambos efectos (Hadley y Eddy) con tan solo modificar una variable: la velocidad de giro del estanque.

Preparación:
Primero debemos fijar la lata del medio al estanque para que no se mueva, luego llenamos con agua hasta completar unos 10cm de profundidad.
Para poder seguir las corrientes debemos pintar con gotas de tinta de colores ciertos puntos del estanque. Usamos dos colores, y colocamos uno a un radio cercano al centro y otro en la periferia.

Régimen Eddy(rotación rápida):
Se trata de circulaciones inestables, no simétricas que ocurren en latitudes no tropicales.
Para generarlas debemos:
- Generar una rotación de 10rmp (de hecho, sirve cualquier rotación de mas de 2rmp).
- Dejar el estanque en ese estado por 10 minutos, o hasta que el líquido comience a girar como un sólido.
Cumplido el tiempo de preparación comenzaremos a observar que los colores colocados inicialmente en la periferia (corrientes calientas) comienzan desplazarse hacia el centro (corrientes frías) y viceversa.

Circulación de Hadley(rotación lenta):
Se trata de circulaciones simétricas axialmente que se producen a medianas y altas latitudes.
Para generarlas debemos:
- Generar una rotación de 1-2rmp.
- Dejar el estanque en ese estado por 10 minutos.
Ahora podemos observar lo siguiente:

Aca podemos observar como funciona el experimento de Eddy.

Fuente: http://www-paoc.mit.edu/labguide/circ.html

Ponte al día!

La circulación atmosférica es un movimiento del aire atmosférico a gran escala, y el medio por el que el calor es distribuido sobre la superficie de la Tierra.

La estructura a gran escala de la circulación atmosférica varía de año a año, pero la estructura básica permanece siempre constante. Sin embargo, los sistemas atmosféricos individuales - depresiones de media latitud, o células convectivas tropicales - ocurren "aleatoriamente", y está aceptado que el tiempo no puede ser pronosticado más allá de de un breve período de tiempo: quizá un mes en teoría, o (actualmente) sobre diez días en la práctica. No obstante, la media de estos sistemas - el clima - es muy estable.

Podemos distinguir dos tipos de movimientos de masas de aire: circulación latitudinal y circulación longitudinal. La primera aparece como consecuencia de que la radiación solar incidente por unidad de área es más alta en el ecuador cálido, y disminuye según la latitud aumenta, alcanzando su pico mínimo en los polos. La circulación longitudinal por otro lado, aparece dado que el agua tiene una capacidad mayor de calentamiento que la tierra y por tanto absorbe y expulsa calor con menos facilidad.

Circulación latitudinal

Los cinturones de viento y el jet stream (corriente de chorro) que rodean el planeta son modificados por tres células: la célula de Hadley, la célula de Ferrel, y la célula Polar (La interpretación de los dos últimos es compleja). Hay que tener en cuenta que no hay una única célula de Hadley, por ejemplo, pero sí varias dentro de la zona ecuatorial que cambian de posición, se combinan, y separan en un complicado proceso a lo largo del tiempo. Para propósitos descriptivos, sin embargo, son referenciadas en singular.

Circulación longitudinal

Su efecto es perceptible Incluso en microescalas, ya que lleva a la brisa marina, aire enfriado por el agua hacia la costa durante el día, y transporta la brisa terrestre, aire enfriado por el contacto con el suelo, hacia el mar durante las noches.
En una escala mayor, este efecto deja de ser diurno (diario), y en su lugar es temporal, o incluso decadal en sus efectos. El aire cálido se eleva sobre las regiones del ecuador continental y oeste del Océano Pacífico, y fluye al este u oeste, dependiendo de su ubicación, cuando alcanza la tropopausa, y se hunde en el Atlántico e Índico, y en el este del Pacífico.
La célula del Océano Pacífico juega un papel importante en el tiempo atmosférico de la Tierra. Esta célula ubicada completamente en el océano aparece como resultado de una marcada diferencia entre las tempertauras de la superficie de los extremos occidental y oriental. En circunstancias normales, las aguas del oeste son cálidas y las del este frías. El proceso comienza cuando la actividad convectiva sobre el ecuador de Asia Oriental y el aire frío que se hunde desde la costa occidental de Sudamérica crean un patrón de vientos que empuja el agua del Pacífico hacia el oeste y la amontona en el Pacífico occidental. (Los niveles de agua en el Pacífico Oeste son 60cm más altos que en el Este, una diferencia que se debe únicamente a la fuerza del aire.)

Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Circulación_atmosférica