Búsqueda · 18 momentos en 10 episodios
Juan Carlos GilSilvana TapiaLuisa AchaerandioGastón GiribetFrancis VillatoroHéctor SocasIgnacio Crespoacoplamiento de giro entre rotoresdiagrama de fases completo sistema1300 combinaciones de parámetrosrotor pasivo relación transmisiónvisualización de remolinos fluidosrotor pasivo contra motor activophysical review letters experimento rotorvelocidad de giro del rotor activocolor rojo corrotación como cadena bicifigura 2 panel b del artículorotor pasivo y contrarotacióncizalla del fluido en rotor activotorque y contribuciones opuestasmodelo físico juan carlos gilrotores separados y remolinos de fluidoengranaje líquido intermediogeometría afecta al acoplamiento de giroremolinos y eficacia del engranajerotor principal y centrifugadorafigura 4 analogía mecánicaengranaje líquido fantasmageometría del sistema afecta acoplamientocorrea impulsada por la inerciarelación de giro y torque modestosJuan Carlos GilPhysical Review Lettersnúmero de ReynoldsFigura 4Figura 2
Rotor pasivo contra motor activo
Ep549: Agujeros Negros; IAlucinaciones; Engranajes; Materia Oscura; Doom Neuronal
12 de marzo de 20264 momentos
Con
0:000:301:001:302:002:303:003:303:45
Juan Carlos Gil explica cómo el rotor pasivo gira en un experimento descrito en Physical Review Letters, señalando que su giro puede ser contrario o del mismo sentido que el motor activo.
…es la distancia entre ambos rotores y la tercera el tamaño de la celda del confinamiento. Cuánto de cerca están los rotores de las paredes, ¿por qué? Porque las paredes también van a moldear el flujo general del sistema. Así que lo que hacen es poner el rotor activo a girar y miden qué le pasa, cómo se mueve el rotor pasivo en relación al otro, lo que se llama relación de transmisión; y no creáis que hacen un experimento puntual o unos cuantos, no, no, lo que hacen es estudiar el diagrama de fases completo de este sistema. Hacen un mapa del problema con 1300 combinaciones de parámetros, o sea que se han tirado un rato en el laboratorio y analizan entonces con mucho detalle, mediante cámaras y demás, ponen burbujas, muy simpático, ponen burbujas de aire dentro del fluido para visualizarlas mejor, pues ven eso, cómo se reorganiza el fluido, cómo se crean y destruyen remolinos, cómo aparecen inestabilidades; y bueno, a la postre determinan el sentido de giro y la velocidad del rotor pasivo. ¿Y cómo gira el rotor pasivo? Pues ahí está la sorpresa, siempre tiene que haberla si no que aburrida. A veces gira en sentido contrario del motor activo, como harían dos engranajes enfrentados, pero en una zona bastante amplia del mapa de parámetros este que os he comentado, sobre todo al aumentar la velocidad de giro del rotor activo y con ello el número de reinos del sistema, el rotor pasivo gira en el mismo sentido que el activo, como si estuviesen conectados por una suerte de correa invisible. Si miréis el artículo se ve, bueno, es muy visual y muy chulo, en la figura 2, panel B del artículo, donde el color azul indica contrarotación, es decir, comportamiento tipo engranajes clásico, y el color rojo corrotación, lo que sería la cadena de la bici. y bueno, si veis el mapa de rojos y azules, desde luego es de todo menos trivial, o sea que están ocurriendo cosas simpáticas. ¿Cómo estudian esas cosas? Pues también como solemos hacer, construyendo un modelo físico y explorándolo. Lo que hacen es ultra sencillo: dividen el perímetro, la circunferencia del rotor pasivo en dos regiones, el que está enfrentado al rotor activo que va a sufrir una cizalla del fluido directa y por tanto va a tender a hacerlo girar en contrarotación como un engranoje, mientras que el lado opuesto en la cizalla va a actuar en el lado opuesto del cilindro pues en sentido contrario. Así que el sentido final del giro del rotor pasivo va a depender de estas dos contribuciones de cizalla: cuál de ellas gane el pulso del torque, porque siempre va a haber dos efectos opuestos. Estudian entonces este modelo y determinan que esta transición entre el comportamiento tipo engranaje al tipo correa no ocurre por un solo mecanismo, sino que identifican hasta tres distintos. Al primero lo llaman topológico, es el primero porque casi es el más chulo. Cuando los rotores están muy separados, cuando dejan espacio en el centro para que ocurran cositas, los remolinos de fluido se organizan y se conforma una suerte de engranaje líquido, un gran remolino intermedio. Es como si hubiesen tres engranajes, dos físicos, los rotores y uno falso, de tal forma que invierte el torque dominante del activo. La segunda forma de alcanzar la corrotación. es geométrica. Si acercamos mucho, mucho, mucho los rotores, la región interior entre ellos, que es la que haría el efecto tipo engranaje, pues deja de ser eficaz. Ya no hay moleculitas, no se pueden formar grandes remolinos y acaba dominando el arrastre exterior de la corrotación. Y el tercero es inercial, el que decíamos en el Comportamiento experimental. Si aumentamos mucho la velocidad de giro del rotor principal, la inercia empuja el flujo hacia afuera, como si fuese una centrifugadora y al echarlo hacia afuera se escapa por detrás también del rotor pasivo y se favorece el comportamiento otra vez tipo correa. También esto se ve fenomenal en la figura 4, en la que además han hecho dibujitos como si fuese una analogía mecánica y se ven los tres comportamientos. Se puede comportar como si hubiese un engranaje líquido fantasma intermedio, como si estuviese unido por una correa debido a La geometría, o como una correa impulsada por la inercia cuando el fluido sale disparado hacia los bordes. Son los casos 1, 2 y 3 de la figura que me preocupa en contarlos en orce. Bueno pues, bastante chulo, pero no, a ver, esto no va a servir para mover cargas pesadas ni para hacer la caja de cambios de tu siguiente coche porque, como os podéis imaginar, la relación de giro y el torque transmitido son bastante modestitos. El valor de este efecto está en otro sitio, en este tipo de acoplamiento que puedes seleccionar, que puedes modelar y va a ser relevante este mecanismo en contextos donde las fuerzas sean muy pequeñitas, donde la transmisión sin contacto importe porque no…
Significado #1 · Palabras #1
Juan Carlos Gil explica cómo se puede variar la velocidad angular del rotor activo en un experimento, lo que determinará el número de Reynolds y permitirá trabajar en un régimen intermedio entre viscosidad e inercia.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #5 · Palabras #7cilindros sumergidos en glicerina agualíquido viscoso como intermediariocelda circular transparente para fluidosmotor controla velocidad angular cilindro activovelocidad angular rotor activonúmero de reinos determinadorégimen intermedio viscosidad inerciajuan carlos gil experimento…veces, pues con sus hilios o sus cositas reorganizan el fluido muy muy cercano a ellas y ese flujo puede modificar las trayectorias, el comportamiento de las vecinas; o sea que puede, eso puede hacer que surjan patrones colectivos sin comunicación directa. vamos, sin tocarse, ¿no? O sea, de tal forma que el fluido actúa como un intermediario. Pues es este tipo de cosas las que le interesaban. Y para atacar esta pregunta lo que hacen es reducir el problema, como solemos hacer en física, al caso más simple posible: dos cilindros verticales sumergidos en un líquido viscoso. Utilizan una mezcla de glicerina y agua dentro a su vez de una celda circular transparente que va a contener el fluido y los dos cilindros. Uno de estos cilindros es activo, es decir, gira con un motor a una velocidad angular perfectamente controlada y el otro es pasivo; se monta con un rozamiento lo más bajo posible de forma que pueda girar libremente si el fluido le arrastra. Y con este montaje pueden variar tres cosas de manera independiente. Primero, la velocidad angular del rotor activo que va a determinar, porque el fluido está determinado, va a determinar el número de reinos; van a trabajar siempre en un régimen intermedio donde hay competición entre viscosidad e inercia. Veremos por qué luego. La segunda cosa que pueden cambiar es la distancia entre ambos rotores y la tercera el tamaño de la celda del confinamiento. Cuánto de cerca están los rotores de las paredes, ¿por qué? Porque las paredes también van a moldear el flujo general del sistema. Así…
Juan Carlos Gil explica cómo el rotor pasivo gira en un experimento descrito en Physical Review Letters, señalando que su giro puede ser contrario o del mismo sentido que el motor activo.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #1 · Palabras #1acoplamiento de giro entre rotoresdiagrama de fases completo sistema1300 combinaciones de parámetrosrotor pasivo relación transmisiónvisualización de remolinos fluidosrotor pasivo contra motor activophysical review letters experimento rotorvelocidad de giro del rotor activocolor rojo corrotación como cadena bicifigura 2 panel b del artículorotor pasivo y contrarotacióncizalla del fluido en rotor activotorque y contribuciones opuestasmodelo físico juan carlos gilrotores separados y remolinos de fluidoengranaje líquido intermediogeometría afecta al acoplamiento de giroremolinos y eficacia del engranajerotor principal y centrifugadorafigura 4 analogía mecánicaengranaje líquido fantasmageometría del sistema afecta acoplamientocorrea impulsada por la inerciarelación de giro y torque modestos…es la distancia entre ambos rotores y la tercera el tamaño de la celda del confinamiento. Cuánto de cerca están los rotores de las paredes, ¿por qué? Porque las paredes también van a moldear el flujo general del sistema. Así que lo que hacen es poner el rotor activo a girar y miden qué le pasa, cómo se mueve el rotor pasivo en relación al otro, lo que se llama relación de transmisión; y no creáis que hacen un experimento puntual o unos cuantos, no, no, lo que hacen es estudiar el diagrama de fases completo de este sistema. Hacen un mapa del problema con 1300 combinaciones de parámetros, o sea que se han tirado un rato en el laboratorio y analizan entonces con mucho detalle, mediante cámaras y demás, ponen burbujas, muy simpático, ponen burbujas de aire dentro del fluido para visualizarlas mejor, pues ven eso, cómo se reorganiza el fluido, cómo se crean y destruyen remolinos, cómo aparecen inestabilidades; y bueno, a la postre determinan el sentido de giro y la velocidad del rotor pasivo. ¿Y cómo gira el rotor pasivo? Pues ahí está la sorpresa, siempre tiene que haberla si no que aburrida. A veces gira en sentido contrario del motor activo, como harían dos engranajes enfrentados, pero en una zona bastante amplia del mapa de parámetros este que os he comentado, sobre todo al aumentar la velocidad de giro del rotor activo y con ello el número de reinos del sistema, el rotor pasivo gira en el mismo sentido que el activo, como si estuviesen conectados por una suerte de correa invisible. Si miréis el artículo se ve, bueno, es muy visual y muy chulo, en la figura 2, panel B del artículo, donde el color azul indica contrarotación, es decir, comportamiento tipo engranajes clásico, y el color rojo corrotación, lo que sería la cadena de la bici. y bueno, si veis el mapa de rojos y azules, desde luego es de todo menos trivial, o sea que están ocurriendo cosas simpáticas. ¿Cómo estudian esas cosas? Pues también como solemos hacer, construyendo un modelo físico y explorándolo. Lo que hacen es ultra sencillo: dividen el perímetro, la circunferencia del rotor pasivo en dos regiones, el que está enfrentado al rotor activo que va a sufrir una cizalla del fluido directa y por tanto va a tender a hacerlo girar en contrarotación como un engranoje, mientras que el lado opuesto en la cizalla va a actuar en el lado opuesto del cilindro pues en sentido contrario. Así que el sentido final del giro del rotor pasivo va a depender de estas dos contribuciones de cizalla: cuál de ellas gane el pulso del torque, porque siempre va a haber dos efectos opuestos. Estudian entonces este modelo y determinan que esta transición entre el comportamiento tipo engranaje al tipo correa no ocurre por un solo mecanismo, sino que identifican hasta tres distintos. Al primero lo llaman topológico, es el primero porque casi es el más chulo. Cuando los rotores están muy separados, cuando dejan espacio en el centro para que ocurran cositas, los remolinos de fluido se organizan y se conforma una suerte de engranaje líquido, un gran remolino intermedio. Es como si hubiesen tres engranajes, dos físicos, los rotores y uno falso, de tal forma que invierte el torque dominante del activo. La segunda forma de alcanzar la corrotación. es geométrica. Si acercamos mucho, mucho, mucho los rotores, la región interior entre ellos, que es la que haría el efecto tipo engranaje, pues deja de ser eficaz. Ya no hay moleculitas, no se pueden formar grandes remolinos y acaba dominando el arrastre exterior de la corrotación. Y el tercero es inercial, el que decíamos en el Comportamiento experimental. Si aumentamos mucho la velocidad de giro del rotor principal, la inercia empuja el flujo hacia afuera, como si fuese una centrifugadora y al echarlo hacia afuera se escapa por detrás también del rotor pasivo y se favorece el comportamiento otra vez tipo correa. También esto se ve fenomenal en la figura 4, en la que además han hecho dibujitos como si fuese una analogía mecánica y se ven los tres comportamientos. Se puede comportar como si hubiese un engranaje líquido fantasma intermedio, como si estuviese unido por una correa debido a La geometría, o como una correa impulsada por la inercia cuando el fluido sale disparado hacia los bordes. Son los casos 1, 2 y 3 de la figura que me preocupa en contarlos en orce. Bueno pues, bastante chulo, pero no, a ver, esto no va a servir para mover cargas pesadas ni para hacer la caja de cambios de tu siguiente coche porque, como os podéis imaginar, la relación de giro y el torque transmitido son bastante modestitos. El valor de este efecto está en otro sitio, en este tipo de acoplamiento que puedes seleccionar, que puedes modelar y va a ser relevante este mecanismo en contextos donde las fuerzas sean muy pequeñitas, donde la transmisión sin contacto importe porque no…
Juan Carlos Gil menciona cómo un estudio sobre el acoplamiento de giro entre rotores puede ayudar a comprender fenómenos similares, como la interferencia entre estelas en parques eólicos.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #10acoplamiento de giro entre rotoresinterferencia entre estelas parques eólicosturbina eólica canal baja presiónmodelado inestabilidades turbinas eólicastransmisión rotación sin contacto físicomodelo chulo de transmisión rotaciónacoplamiento entre engranaje y correaflujo intermedio alterando estructura global…sin contacto importe porque no quieras toquetear con una aguja a según qué cosa, pues como en suspensiones de partículas, os hablaba antes de la sedimentación o en microorganismos, que interactúan a través del fluido también como os comentaba antes. Y bueno, este estudio también puede ayudar a entender fenómenos semejantes como la interferencia entre estelas, por ejemplo, en parques eólicos; que esto, vamos, hay muchísimo dinero detrás, ya sabéis que una turbina eólica crea un canal de baja presión y ocurren ahí inestabilidades de todo tipo, que modelarlas desde luego es de todo menos fácil. Y también cuando hay conjuntos de muchos rotores, bueno pues que pueden acoplarse si en medio hay aire, que es lo que suele haber en nuestra atmósfera. Pues concluyendo, ¿por qué es importante lo que cuenta este artículo? Pues porque han demostrado de manera tanto experimental como un modelo muy chulo que la transmisión de la rotación pues no tiene por qué estar impuesta por una geometría de piezas sólidas toqueteándose, sino eso que puede emerger de un flujo intermedio que se puede reaccionar. Reorganizar, cambiar de estructura globalmente y llegar a alterar, dependiendo de las condiciones, el tipo de acoplamiento más parecido a un engranaje o una correa. Así que al final de lo que hemos hablado es literalmente de eso, de engranajes que no se tocan. Y hasta aquí lo que os quería contar; hoy he sido bueno. Bueno y breve. Lo bueno y breve, 2Bue. Lo bueno y breve. Y punto sucesivo. Complétele usted como chaje pete. Exactamente, le das ese prompt. Pues fíjate que volvió Gastón. Anda, de vuelta. Sí, porque tenía una reunión de trabajo de la que sabía que podía…
Juan Carlos Gil describe el funcionamiento de un agitador magnético de laboratorio, comparándolo con el tema anterior sobre acoplamiento de giro entre rotores y mencionando su forma peculiar.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #14agitador magnético de laboratorioacoplamiento de giro entre rotoresforma supositorio hidrodinámicaplaquita ferromagnética en la mosca…sobre esto de los engranajes que nos contaban. Nada, yo solo decirte, Juan Carlos, que me acabo de acordar del agitador magnético del laboratorio. Más que nada como algo que da, claro, sí, sí, es como que me ha recordado a eso, ¿no? Sí, ¿sabéis cómo funciona? En un vaso de igual, pues se pone sobre una cosita que tiene un imán que no se ve, que gira, y dentro se pone... La mosca. La mosca la llamáis, ¿sabéis? Sí, sí, en el laboratorio se llama mosca. Tiene forma así de supositorio, hidrodinámica, que dentro tiene una plaquita, pues entiendo, de hierro, para que sea ferromagnética, y se acopla, y eso gira con un torque y una velocidad. Vamos, se hacen unas mezclas. Y luego se limpia con agua y a tirar para el siguiente líquido. Sí, hay como un palito para sacarla, también imantado. También imantado, sí. Claro, para sacar la mosca, está todo pensado. A mí me ha gustado mucho que mencionaras el mecanismo de Anticitera, que tengo yo, que me gusta mucho esa movida, y además que lo pusieras en un contexto de engranajes en un fluido, porque el mecanismo lleva dos mil años en un fluido. El pobre, y se ha…