Conversor de líquidos

Objetivo

Comprender el concepto de presión de un fluido, gas o líquido, y en particular la presión que el aire ejerce sobre todos los cuerpos que se encuentran inmersos en la atmósfera de la Tierra (presión atmosférica).

Introducción

Antes de nada, hay que recordar que llamamos fluidos a todos los cuerpos que toman la forma del recipiente que los contiene. En otras palabras, llamamos fluidos tanto a los líquidos como a los gases. Algunos ejemplos de esto son:

• El agua
• El aire
• El aceite
• El gel de baño
• La miel

Todos los fluidos ejercen sobre las paredes del depósito en el que se encuentran una cierta presión. Por ejemplo, cuando se hincha un globo el aire en su interior (que es un fluido) realiza una presión sobre el plástico. Cuanto más aire se introduce mayor es esa presión, pudiendo llegar a romperse el globo si esta crece demasiado. De la misma manera, las paredes de una piscina tienen que diseñarse para soportar la presión de todo el agua que va a contener.

La presión que más directamente nos afecta en nuestra vida cotidiana es sin duda la de la atmósfera. Aunque no solemos ser conscientes de ello, nuestros cuerpos soportan en todo momento una presión muy elevada, equivalente nada menos que a la presión que realiza sobre nosotros el agua cuando buceamos a 10 metros de profundidad. Lo que ocurre es que ya nos hemos acostumbrados y no nos supone ningún inconveniente.

Centrándonos en las aplicaciones tecnológicas del estudio de los fluidos, numerosas máquinas como gruas, brazos robóticos, excavadoras... se basan en la presión de un fluido (normalmente agua, aire o aceite) para realizar su trabajo. Además, en medicina, existen numerosas aplicaciones relacionadas con la física de los fluidos, ya que entre otros, la sangre al circular por venas y arterias se comporta de manera similar a como lo hace el agua por los circuitos de tuberías. Todo esto sin contar con la importancia en el diseño de los medios de transporte, al fin y al cabo un avión es un vehículo que "bucea" en una piscina de aire. Y un barco es una máquina que se desplaza parte bajo el agua y parte a través de la atmósfera.

En esta práctica se pretende comprender cómo se comportan dos fluidos: el agua y el aire, cuando interaccionan entre sí. analizando el efecto de sus respectivas presiones.

Material necesario 

• Dos botellas de plástico 
• Un embudo 
• Cuatro pajitas de plástico 
• Agua y un refresco de color 
• Un vaso de plástico 
• Tijeras y utensilios para perforar las botellas 
• Alguna sustancia selladora de juntas 

Instrucciones

Esta maqueta se construirá en grupos de 4 o 5 alumnos dada su relativa complejidad de montaje.

La duración de la actividad será de 40 minutos:

• Introducción: 10 minutos
• Construcción de la maqueta: 15 minutos
• Experimentación con el montaje: 10 minutos
• Dudas y aclaraciones sobre el funcionamiento: 5 minutos

1. Realizar un agujero en cada tapón con la barrena y agrandarlo con un destornillador.

2. Sellar las pajitas en forma de L a los tapones con la silicona.

3. Realizar en cada botella dos agujeros de la misma forma, uno de ellos a mayor altura que el otro y sellar las pajitas con la silicona.

4. Con un objeto cónico agrandar una de las pajitas en forma de L y la de la botella cuyo agujero está a mayor altura. 

5. Montarlo todo de la siguiente manera.

6. Añadir agua a las botellas aproximadamente hasta los niveles de la imagen y colocar un vaso vacío debajo de la pajita de la derecha.

El resultado será algo como esto:

Aplicaciones en el mundo real

• Gruas, excavadoras...
• Máquinas elevadoras
• Brazos robóticos
• Instrumentación médica, jeringuillas...
• Diseño de medios de transporte: aviones, barcos, coches...