Diseño y simulación de un módulo de laboratorio para el curso de Mecánica de Fluidos

Abstract

El objetivo de la tesis es diseñar un módulo de laboratorio para la asignatura de Mecánica de Fluidos, el cual se explica a través de cálculos, modelos y simulaciones, con el fin de dar un enfoque complementario y permitir al alumno relacionarse de manera directa con algunos instrumentos, bombas, sensores, entre otros. En tanto, se busca que el módulo sea multifuncional y aporte de la mejor manera al área de conocimiento de Energía de la Universidad de Piura. Con tal fin, se procedió con el diseño del módulo propuesto, la identificación de datos técnicos de los elementos utilizados en el módulo y se reconocieron los materiales que se utilizarían en una futura fase experimental junto con sus datos técnicos y costos comerciales. Finalmente, se desarrollaron guías de laboratorio propuestas para el curso, de tal manera, que el alumno pueda entender con facilidad todo el proceso experimental que se llevará a cabo durante el laboratorio. Los resultados obtenidos a partir de un análisis matemático y simulaciones en Simulink, enfocadas en el flujo en tuberías, fueron el diseño de un módulo de laboratorio que cumple con las condiciones necesarias para realizar los laboratorios propuestos. Además, se tiene como resultado las guías correspondientes a estos laboratorios. El módulo propuesto es versátil y puede ser utilizado para incorporar nuevas prácticas experimentales, por ejemplo, para determinar los valores críticos del número de Reynolds, los cuales indican cuando un flujo deja de ser laminar o turbulento. Asimismo, la similitud de resultados en los métodos existentes de solución para hallar la pérdida de carga en un sistema de tuberías conectadas en serie, permite concluir que los métodos planteados en este trabajo son válidos y podrían replicarse en futuras aplicaciones.