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Vaciado de Botellas: Un Ejercicio de Mecánica de Fluidos y Mediciones para Estudiantes de Pregrado en Ingeniería

Autores: Mayer, Hans C.

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2019

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Acceso abierto

Artículo científico
2019

Vaciado de Botellas: Un Ejercicio de Mecánica de Fluidos y Mediciones para Estudiantes de Pregrado en Ingeniería


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Ejercicio
Audiencia de ingeniería
Mecánica de fluidos
Botella
Datos
Estadísticas
Análisis dimensional
Tiempo de vaciado
Volumen
Análisis de regresión
Correlación
Diámetro del cuello
Modelos analíticos
Literatura
Grupos adimensionales

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Se presenta un ejercicio integral, adecuado para una audiencia de ingeniería de pregrado que estudia mecánica de fluidos, en el que se pidió a los participantes vaciar una botella. Esa simple solicitud generó datos recopilados por estudiantes y el autor para N = 454 botellas comercialmente disponibles, abarcando casi cuatro órdenes de magnitud para el volumen V, y representando el conjunto de datos experimentales más grande disponible en la literatura. Se utilizan estadísticas fundamentales para describir el tiempo de vaciado, T¯e, para cualquier botella individual. Se emplea análisis dimensional para transformar los datos en bruto y obtener una tendencia predictiva, y se realiza un método de análisis de regresión de mínimos cuadrados para encontrar una correlación empírica que relacione el tiempo adimensional T¯eg/d y el volumen adimensional V/d3. Encontramos que el volumen, V, y el diámetro del cuello, d, pueden usarse para estimar el tiempo de vaciado de cualquier botella, aunque los datos sugieren que la forma del cuello juega un papel. Además, dos modelos analíticos básicos encontrados en la literatura se comparan favorablemente con nuestros datos y correlación empírica cuando se reformulan utilizando nuestros grupos adimensionales. El ejercicio documentado brinda a los estudiantes la oportunidad de utilizar estadísticas básicas de ingeniería y ver la utilidad del análisis dimensional.

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