=
= ; &n= bsp; = ; &n= bsp; = ; &n= bsp; = ;
Instrumentación
empleada en túneles de viento subsónicos para evaluar perfiles
aerodinámicos.
<= o:p>
Instrumentation used in subsonic wind tunnels to evalua=
te
aerodynamic profiles.
Ing. MSc. Crist=
ian Paúl
Topa Chuquitarco.[1]=
, Ing.
MSc. Paco Jovanni Vásquez Carrera.<=
span
style=3D'letter-spacing:-1.0pt'> [2], In=
g.
MSc.
William Armando
Hidalgo Osorio. [3], In=
g. =
MSc.
Nelson Jhonatan Villarroel Herrera.[4]
Recibido: 9-04-2019 / Revisado: 18-05-2019 /Aceptado:=
19-06-2019/
Publicado: 05-07-2019
Abstrac. &n=
bsp; &=
nbsp; =
DOI: https://doi.org/1=
0.33262/cienciadigital.v3i3.615 &=
nbsp; =
;
Wind tunnels are
indispensable equipment in the development of aerodynamic experiments where=
controlled
edge conditions are required to guarantee repeatability in each test. The d=
ata
obtained in the tests carried out in wind tunnels must be extracted in an
effective way so that they can be interpreted by the analyst, for this reas=
on
there is a variety of specialized instruments with which a high sensitivity=
in
the measurements is obtained and allow to extract indispensable information
already be it for the development of new products and equipment or improve =
the
understanding of natural phenomena. The objective is aimed at identifying t=
he
different types of instrumentation used for data collection in subsonic wind
tunnels. The method applied for the elaboration of this article was the
bibliographic review of several authors, the same one that is composed of
several stages such as: definition of the objectives, selection of
bibliography, analysis of the literature and writing. After the literature
review, it was identified that there are a variety of measurement instrumen=
ts.
Among which the most commonly used are: Static Pressure Taps, Pressure Rate=
s,
Hot Wire Velocity Probes and Five Hole Probe. For this reason, this article will=
have
the purpose of establishing references to know the different types of instr=
umentation
and their primary applications in the process of extracting data when analy=
zing
elements in a wind tunnel.
=
K=
eywords: Wind tunnel, Instrumentation, balance, scanner,
anemometer.
Resumen
Los
túneles de viento son equipos indispensables en el desarrollo de
experimentos aerodinámicos donde se requieren obtener condiciones de
borde controladas para garantizar la repetitividad en cada ensayo. Los datos
obtenidos en las pruebas realizadas en túneles de viento deben ser
extraídos de manera efectiva para que sean interpretados por el
analista, por tal motivo existen variedad de instrumentos especializados con
los cuales se logra una alta sensibilidad en las mediciones y permiten extr=
aer
información indispensable ya sea para el desarrollo de nuevos produc=
tos
y equipos o mejorar el entendimiento de fenómenos naturales. El obje=
tivo
se direccionó a
identificar los diferentes tipos de instrumentación empleados
para la recolección de datos en túneles de viento
subsónicos. El método aplicado para la elaboración de =
este
artículo fue la revisión bibliográfica de varios autor=
es,
el mismo que se compone de
varias etapas como: definición de los objetivos, selecci&oacu=
te;n
de bibliografía, análisis de la literatura y redacción.
Posterior a la revisión bibliográfica se identificó que
existen variedad de instrumentos de medición. Entre los cuales los
más comúnmente empleados son: transductores de fuerza para
determinar fuerzas de sustentación, arrastre y momento, sensores par=
a la
toma de presión estática, tomas de presión total, sond=
as
de velocidad de hilo caliente y sondas de cinco agujeros. Por tal motivo, este artícu=
lo
tendrá como propósito establecer referencias para conocer los
diferentes tipos de instrumentación y sus aplicaciones primordiales =
en
el proceso de extracción de datos al analizar elementos en un
túnel de viento.
Palabras Claves: Túnel
de viento, Instrumentación, balanza, escáner, anemómet=
ro.
Introducción.
Un t&uacut=
e;nel
de viento es una herramienta científico-tecnológica para la
experimentación de proyectos de gran desarrollo que brinda una forma=
de
comprobación rigurosa, transparente de teorías científ=
icas,
elementos computacionales, y otras nuevas tecnologías.
La limitada
instrumentación que existe en el Ecuador para túneles de vien=
to
subsónico de ciclo abierto es una problemática, pues cuando se
requieren este tipo de implementos por lo general se requiere importarlos y=
los
costos que representan son muy altos. Según estudios realizados el Ecua=
dor no
cuenta con el conocimiento necesario para la generación de este tipo=
de
instrumentación y peor aún la tecnología necesaria para
ello
Al realiza=
r la búsqueda
de la información se detectó que los principales trabajos
relacionados a túneles de viento se encuentran en los países =
de
E.E.U.U., Japón, Irán y China con varias publicaciones de un
impacto significativo para el desarrollo de actividades en la sociedad.
A
continuación, se detallan algunos de los casos de estudio en
mención:
La
predicción de las fuerzas aerodinámicas alrededor de las turb=
inas
eólicas de eje vertical (VAWT) es recta importante para aplicaciones=
de
aerogeneradores y están asociadas a diferentes experimentos en
túneles de viento. En condiciones adecuadas y con la correcta
instrumentación se ha evidenciado numerosas variables sobre el
flujo de un fluido; así tenemos la velocidad, temperatura y
presión, para caracterizar aerodinámicamente los objetos, mej=
orar
los diseños y el consumo energético de los dispositivos
aerodinámicos
El estudio=
conto
de dos a cinco hojas y la forma de la sección transversal del perfil
aerodinámico probado fue una NACA0021. En primer lugar, el coeficien=
te
de potencia se midió con un medidor de torque y una balanza de seis
componentes. En segundo lugar, las presiones que actúan sobre la
superficie de las palas del rotor se midieron durante la rotación por
dispositivos de presión multipuerto. Lue=
go,
las evoluciones del coeficiente normal, el coeficiente tangencial y la
relación de elevación arrastre CL / CD, que se obtuvieron de =
las
distribuciones de presión, fueron discutidos. Finalmente, los
coeficientes de potencia fueron graficados. Además, fueron simuladas=
las
distribuciones de presión para ser comparados con los datos del
experimento del medidor de torque y la balanza de seis componentes. Los
resultados mostraron que la diferencia de presión disminuyó
sustancialmente con el aumento de la solidez. Además, los valores de=
la
balanza de seis componentes y el medidor de par mostraron valores más
pequeños que los simulados por distribuciones de presión. En
otras palabras, estos resultados proporcionaron datos teóricos (Takao y Yusunari, 2016).
Al estudia=
r un
perfil aerodinámico en un túnel de viento se observó q=
ue
la acumulación de hielo en las cuchillas provoca la formación=
de
burbujas de flujo en el lado de presión, aguas abajo del borde de
ataque. Al aumentar el ángulo de ataque de 20 ° a 35 °, el
coeficiente de presión aumenta dentro de la región de la burb=
uja,
constantemente. Además, para las cuchillas con hielo los puntos de
difusión en el lado de succión se acercan al borde posterior.=
Además,
se encuentra que al variar el ángulo de ataque hasta 35 °, la
acumulación de hielo no tiene un efecto significativo en el coeficie=
nte
de elevación, pero hay incremento del coeficiente de resistencia en
comparación con las cuchillas limpias. Más a 40 ° y 45 &d=
eg;,
aumentando el flujo, efectos de interferencia entre las cuchillas, las
cuchillas heladas experimentan mayor elevación y menor resistencia en
comparación con las limpias. Para el caso mencionado la
instrumentación utilizada fue transductores de presión en la =
marca (H=
oneywell-DC005NDC4),
tarjeta que
adquiri&oa=
cute;
datos en la marca National Instruments (NI) PCI=
-6224,
placa de A / D de 16 bits con 32 canales de entrada analógicos
La prueba =
en un
túnel de viento es fundamental para entender respuestas
aerodinámicas y el rendimiento de vehículos espaciales / vial=
es
durante el proceso de diseño, la instrumentación es importante
para la medición y control de las variables que opera el túne=
l de
viento. Las pruebas suelen incluir la medición y control de la veloc=
idad
del viento, medición de fuerza estática y dinámica,
presión, medición del perfil; y control de posición y
movimiento para orientación del modelo respecto a la dirección
del viento. Estas aplicaciones son repetitivas y consumen mucho tiempo, por=
lo
tanto, necesita ser automatizado.
El sistema
implementado permite mediciones aerodinámicas para mejorar la eficie=
ncia
sin la intervención. Lo más importante, alivia al operador de=
la
responsabilidad habitual de controlar manualmente la posición y
orientación del modelo, así como la necesidad de establecer
manualmente la velocidad del viento deseada para la prueba. El sistema ha s=
ido
implementado en un túnel de viento nacional, que se instaló
utilizando instrumentación virtual y arquitectura PXI que mejora la
productividad y reduce el costo a través de una fácil integra=
ción
basada en Software LabVIEW y PXI Hardware modular. Sin embargo, el sistema
presentado en este documento ha sido configurado para una prueba automatiza=
da
en el túnel de viento, pero también se puede configurar
fácilmente para realizar varias funciones de prueba y medición
automáticamente para aplicaciones aeroespacial / militar,
biomédica, control de procesos, y robótica
Túnel de viento
El
túnel de viento es una instalación de prueba aerodinám=
ica
utilizada para estudiar el viento, los patrones de flujo alrededor de los
cuerpos y medir las fuerzas aerodinámicas entre ellos. Un tún=
el
de viento típico como se muestra en la Fig. 1, consiste en una
sección de prueba (TS) en la que el modelo es montado, un cono de
contracción, antes de la sección de prueba, y un difusor a la
salida del túnel de viento. Un ventilador después del Difusor
crea el viento
Clasificación de túnel de viento
La
mayoría de los túneles de viento pequeños y de baja ve=
locidad
son de circuito abierto diseño, en el que el aire se aspira en un
extremo de la máquina y soplado hacia fuera en el otro. Hay dos tipo=
s de
circuito abierto: Los túneles de viento, el tipo de succión y=
el
tipo de soplador. El principio de funcionamiento del tipo de succión=
se
ilustra en la Figura 1. La relación de contracción de este
túnel de viento es de aproximadamente 4 (relación de
diámetro 2), que significa que la velocidad del viento aumenta en un
factor de 4 a medida que el aire pasa desde la entrada de la contracci&oacu=
te;n
hasta la entrada de la sección de prueba. Esta aceleración es=
producida
por una presión, gradiente en la dirección del flujo. Como el
aire está a temperatura ambiente. La presión en la entrada a =
la
contracción, debe estar por debajo del ambiente en la sección=
de
prueba, de ahí el término "succión".
Figura =
1. Tipos de túneles de viento de circuito abierto.
Fuente:
Figura
2. Túne=
l de
viento de circuito cerrado
Fuente:
El otro ti=
po de
túnel de viento es de diseño de circuito cerrado hacia arriba=
que
se muestra esquemáticamente en la Fig. 2. El diseño fue adapt=
ado
a un túnel de viento de baja turbulencia existente en el Departament=
o de
Ingeniería aeroespacial en la Universidad de Bristol (Pennycuick, Alerstam, y Hedenstrom, 1997)
Principales partes del túnel de viento
Un t&uacut=
e;nel
de viento subsónico de ciclo abierto está constituido de:
Cono de contracción
La contracción une las zonas de velocidad b=
aja
(cámara estabilizadora) y velocidad alta (sección de pruebas)=
en
un túnel de viento. La finalidad de la contracción es increme=
ntar
la velocidad y reducir las fluctuaciones de velocidad.
Mallas<= o:p>
Es un panel con mallas que se instala en la entrada
del cono de contracción para uniformizar el flujo.
La característica principal de las mallas e=
s el
coeficiente de caída de presión (K) que depende de la
porosidad β
Fan
Un ventilador de chorro, como un generador de vien=
to
que puede crear velocidades del viento en el rango de 0,5 – 22 m/s. <=
/span>(=
Sirjani,
Sameni, Moosavi, Mahmoodabadi, y Laurent, 2018)
Instrumentación
La
instrumentación son sistemas de medición de monitoreo
múltiples para recopilar datos. Entre los sistemas de medición
más empleados en túneles de viento subsónicos se
encontró:
Balanza TecQuipment’s=
AFA3.
Una balanz=
a instalada
en el interior de una sección de pruebas que determino las fuerzas q=
ue
actúan en un modelo; está constituida de células de ca=
rga
que miden la tensión y la compresión encontrando así la
sustentación y la resistencia aerodinámica (Celis y Ubbens, 2016).
La balanza
mostrada en la figura 3, puede girar 90°; permitiendo medir la fuerza de
arrastre y elevación en la misma práctica.
Figura 3. Balanza TecQui=
pment’s
AFA3.
Fuente:
Dinamómetro PCE – FB50.<=
span
style=3D'font-size:12.0pt;line-height:150%;mso-ansi-language:ES'>
La
medición directa del par en el eje del rotor se realizó con un
dinamómetro PCE – FB50. El PCE-FB 50 presentado en la figura 4,
tiene un rango de medición entre 0 y 50 N con una resolución =
de
0,01 N y una precisión de +/- 0,01N. (Mercado, Rubio, y Guerrero, 2018)
Figura 4. Dinamómetro PCE – FB50=
Fuente:
AMTI OR6-7-2000 force platform
Para medir=
la
fuerza aerodinámica de elevación y resistencia, se utiliz&oac=
ute;
una plataforma de fuerzas AMTI OR6-7-2000 de Advanced<=
/span>
Mechanical Technology Inc.,
montado en la base de
la
sección de pruebas. Los datos fueron recolectados en un túnel=
de
viento con una variación de velocidad de 10 a 60 m/s, por un
período de 30 s con una Frecuencia de muestreo de 37 Hz obtenida de =
una
minuciosa incertidumbre.
En la figu=
ra 5
se puede apreciar en equipo instalado en la base de la sección de
pruebas.
Figura 5. AMTI =
OR6-7-2000
Fuente:
Sangamo=
DC miniatur=
e
displacement transducer (model: DFG/2.5)
El transdu=
ctor
de desplazamiento en miniatura (modelo DFG / 2.5), figura 6; midió e=
l desplazamiento
lineal del núcleo del transductor unido a un punto en la balanza con
longitud de brazo de palanca conocida. El voltaje del transductor se calibra
cargando el sistema con pesos estándar estáticos (Eboibi, Danao, y Howell, 2016)
Figura 6. Miniature displacement transducer
Fuente:
Two-component force sensor
Los sensor=
es de
fuerza de dos componentes, determinaron las fuerzas en dos direcciones por
medidores de tensión, un ejemplo del uso de estos sensores se muestr=
a en
la figura 7. Un extremo del sensor de fuerza con cables eléctricos f=
ue
colocado dentro del brazo de soporte y conectados al sistema de
adquisición de datos (Peng, Xu, Zhan=
, y
Shum, 2018)
Figura 7. Ubicación de los sensores de
fuerza
Fuente:
MicroDAQ pressure scanner
El
escáner de la figura 8, tuvo una precisión de 0,05% con 32 to=
mas
de presión. Óptimo para frecuencias de muestreo de 500 Hz (Jawahar, Ai, y Azarpeyvand, 2018).
Figura 8. Escáner de presión
inteligente MicroDAQ
Fuente:
Escáner de presión
Sirvi&oacu=
te;
para la medición de la presión estática o dinám=
ica
dependiendo de la aplicación. En la figura 9., se tiene un
escáner de presión ZOC22B en la marca Sc=
anivalve,
conectado en un perfil aerodinámico.
Figura 9. Escáner de presión ZOC
22B/32PX
Fuente:
El m&oacut=
e;dulo
de escaneo de presión electrónico Modelo ZOC22B es un
escáner de presión múltiple extremadamente compacto que
acepta hasta 64 entradas neumáticas y las convierte en señales
electrónicas compatibles con la computadora. Cada módulo ZOC2=
2B
incorpora 32 sensores de presión de silicio individuales,
válvulas de calibración, un multiplexor de alta velocidad (20
kHz) y un amplificador de instrumentación (Takao y Yusunari, 2016).
DC005NDC4 pressure <=
span
class=3DSpellE>transducers
Es
un sensor piezoresistivo, fue incorporado a
través de mangueras en un perfil aerodinámico el que se puede
observar en la figura 10., determino la presión diferencial,
manométrica, a un rango de 0 a 5 inH2O, con un tiempo de repuesta 1 =
ms,
frecuencia 1000 Hz, sensibilidad 0,8 V/inH2O,
la
tensión de alimentación 5 VDC, tensión de salida vario=
de
1 a 6 VDC con una resolución de 0.03% (Pouryoussefi
S. , Mirzaei, Nazemi, Fouladi, y Doostmahmoudi, 2016)
Figura 10. Transducción de presió=
;n
DC005NDC4.
Fuente:
Manómetro Testo 512
Para deter=
minar
la velocidad del viento se empleó un manómetro Testo 512, que=
fue
conectado mediante un tubo pitot en la secci&oa=
cute;n
de pruebas (Mercado, Rubio, y Guerrero, 201=
8).
Figura 11. Conexión tubo pitot y manómetro número 4.
Fuente:
Furness Controls FCO510
Furness mostrado en la figura 12, es un instrumento de
medición de precisión basado en microprocesador para presiones
diferenciales de rango ultra bajo. Una instalación de registro de da=
tos
permite el almacenamiento de mediciones en la memoria.
Los result=
ados
se pueden descargar a una computadora o impresora, utilizando la salida RS2=
32C.
Incluye un estuche de aluminio, un tubo de silicona de doble núcleo =
y un
tubo estático pitot de 8 pulgadas de lar=
go.
Figura 12. Micro manómetro FCO510
Fuente:
El equipo
empleado para este proyecto tuvo una precisión del 0,25% entre el 10%
(20 Pa) y 100% (200 Pa) de
la escala de lectura. Para poder realizar una toma de presión se
conectó una sonda pito estática. (Eboibi, Danao, y Howell, 2016)
Anemómetro TSI TA 440
Dispositiv=
o para
determinar la velocidad del aire en la corriente de flujo.
Dentro de =
los
anemómetros utilizados en experimentos de túneles de viento t=
enemos
el anemómetro de hilo caliente TSI TA 440.
Figura 13. Termo anemómetro TSI Airflow TA 440
Fuente:
El Termo
anemómetro mostrado en la figura 13. Permito determinar aparte de la
variable de velocidad otras variables como temperatura, presión, cau=
dal,
humedad relativa, punto de roció (Jeong, Lee, y Kwon, 2018).
Digital Photo Tachometer model RM-1501<= o:p>
Para poder
evaluar una turbina es necesario medir la velocidad de la turbina, por lo
tanto, se utilizó un modelo de fotómetro digital RM 1501
visualizado en la figura 14, el cual posee una resolución de +/-1% (Mercado, Rubio, y Guerrero, 2018)
Figura 14. Digital Photo<=
/span>
Tachometer model RM=
-1501.
Fuente:
Vane anemometer
El
anemómetro de paleta es un instrumento, que se utiliza para medir la
velocidad del viento, también puede medir la dirección del
viento. El anemómetro mostrado en la figura 15 presenta una
precisión de ± 1,5% (El-Samanoudy,
Ghorab, y Youssef, 2010).
Figura 15. Anemómetro de paletas.
Fuente:
The Dantec 55P16 single=
hotwire
Es una son=
da
para medir la velocidad de flujo constante. Las sondas de alambre caliente =
se
calibraron usando un Dantec 54H10. La figura 16;
presenta el Calibrador de hilo caliente en modo de dos puntos. Los datos fu=
eron
recolectados para un período de tiempo de 20 s con una frecuencia de
muestreo de 40 kHz <=
span
lang=3DES-EC style=3D'font-size:12.0pt;line-height:150%;mso-ansi-language:E=
S-EC;
mso-fareast-language:ES-EC;mso-no-proof:yes'>(Jawahar, Ai, y Azarpeyvand, 2=
018).
Figu=
ra
16. Calibrador de hilos calien=
tes
Fuen=
te:
Hotwire=
anemometer<=
/span>
El
anemómetro Hotwire de temperatura (model=
o de
sonda: Dantec Tipo 55 P16), figura 17; se
colocó en un túnel de viento a 0,6 m del fondo de la pared, 0=
,5 m
desde la pared derecha y 0,4 m corriente abajo de la prueba sección =
de
entrada. Se calibró utilizando un Furness Controls FCO510 (Eboibi,
Danao, y Howell, 2016).
Figura 17.
Anemómetro Hotwire
Fuente:
PIV system equipment
Es
un método óptico como se observa en la figura 18, de gran
utilidad, utilizado para medir velocidades y propiedades relacionadas en fl=
ujos
de fluidos.
Figura 18.
Disposición esquemática de un sistema PIV.
Fuente:
El
sistema PIV consta de un optical láser L=
ED y
una cámara digital de alta velocidad FASTCAM-X 1280PCI. La cá=
mara
digital de la figura 19; provee una resolución de 1280 x1024 pixeles=
y
velocidad de 500 fps (imágenes por segun=
do)
Figura 19.
Cámara de alta velocidad
Fuente:
Metodología
Se emple&o=
acute;
la revisión bibliográfica (documental) que se compone de las
siguientes fases: definir los objetivos que se trata de establecer
parámetros de alcanza para el desarrollo de la investigación,=
se
seleccionó la literatura acorde al tema de investigación de b=
ases
de datos como: Scielo, Dialnet, Scopux y Elservier, para ello se empleó mapas mentales =
para
encaminar lógica en el desarrollo. Delimitado la literatura de los 7
años anteriores que arrojo lo siguiente: artículos publicados=
en
el año 2013(2), 2016(6), y 2018(6), los mismos que perteneces a estu=
dios
a nivel mundial.
Posterior =
se
analizó la literatura identificando los antecedentes investigativos =
y la
problemática para valorar la información y contrastar ello, se
hizo mediante evaluación de los contenidos de los artículos
científicos considerando la importancia y trascendencia, con lo cual=
se
descartó información que no era relevante y que no cumpl&iacu=
te;a
con las características deseables del estudio.
Luego se
procedió a la elaboración y escritura del artículo de
revisión respetando la estructura propuesta por la revista
científica.
Resultados y Discusión
Existe una
variedad de instrumentos empleados en túneles de viento
subsónicos ya sean de ciclo abierto o cerrado, los cuales fueron
resumidos en la tabla 1; en función de las variables de fuerza,
velocidad y presión, porque a través de estas podemos determi=
nar
parámetros y realizar el análisis del rendimiento
aerodinámico de perfiles.
Tabla 1. Instrumentación para
túnel de viento.
|
VARIABLE |
EQUIPO |
DESCRIPCIÓN |
CARACTERÍSTICAS |
PRECIO [USD] |
|
|
|
Mide el momento de elevaci&=
oacute;n
rozamiento y lanzamiento |
Capacidad: Sustentaci&oacut=
e;n
100N, arrastre 50N momento de lanzamiento 2,5N |
10599,46 |
|
|
Mediciones de tracció=
;n y
compresión |
Rango d=
e 0 a 50N resolución=
de
0,01N, precisión +/- 0,01 N |
1850 |
|
|
AMTI OR6-7-2000 force platform |
Sensor de precisión =
de
fuerza y momento |
De 4,45 kN a 8,889 KN,
precisión de medición +/- 0 ,25% de la carga aplicada |
1000 |
|
|
|
Hilo caliente TSI TA 440 |
|
Rango de 0 a 30 m/s resoluc=
ión
0,01 m/s, precisión 0,015 m/s |
1595,57 |
|
The Dantec 55P16 single=
hotwire
|
Velocidad en flujos con
turbulencia moderada |
|
357,9 |
|
|
Van anemometer |
Velocidad en flujos con
turbulencia moderada |
Rango de 0,3 a 20 m/s resol=
ución
0,01 m/s |
|
|
|
Digital Anemometer AM-4201 |
Multifunciones para el fluj=
o de
aire, medición: m / s, km / h, pies / min, nudos |
|
8 400,67 |
|
|
|
|
El Mic=
roDAQ
es una solución de caja única que proporciona una unidad de
escaneo de presión multipunto en miniatura que emite datos de la
unidad de ingeniería a través de Ethernet y CAN. |
Compatible con todos los
escáneres de presión PSI de 32 y 64 canales. Hasta un=
0,05%
de salida de precisión FS. Completo con la marca de tiempo I=
EEE
1588 PTPV2. Hasta 2Khz po=
r frecuencia de medición<=
/span>
de canal. |
|
|
ZOC22B |
Módulo de presi&oacu=
te;n
electrónica compacto |
Tiene 64 entradas
neumáticas. 10 a 20 inH2O, exactitud de +/-15% F.S. y resoluci&oac=
ute;n
infinita |
14 141,25 |
|
|
DC005NDC4 pressure transducers |
Es un sensor piezoresistivo,
mide la presión diferencial, manométrica o absoluta |
Rango de 0 a 5 inH2O, tiemp=
o de
repuesta 1 ms, frecuencia 1000 Hz, sensibilidad 0,8 V/inH2O, tensió=
;n
de alimentación 3,3 o 5 VDC, tensión de salida de 1 a 6 VDC=
. Resolución=
0.03% |
1400 |
En la vida=
real
todo se basa según los principios de la termodinámica; uno de
ellos menciona que la energía no se crea ni se destruye solamente se
transforma por ende del viento se puede obtener la energía
cinética que está en función de la masa y la velocidad=
.
La
energía relaciona la fuerza y la presión por ende se
realizó una selección de la instrumentación de
túneles de viento subsónicos de ciclo abierto o cerrado.
Obteniendo así varios instrumentos de medición, pero clasific=
ados
según estas variables.
En la vari=
able
de fuerza se han seleccionado tres sistemas de instrumentación desde=
lo
más complejo hasta lo más simple; el primero por su avance
tecnológico permite la medición de tres tipos de fuerzas:
sustentación, resistencia y momento, el segundo sistema determina dos
fuerzas: tracción y compresión y el tercero una fuerza ya sea=
de
sustentación o compresión por ende existe una gran diferencia=
de
precios entre el primero y el tercero.
La variabl=
e de
velocidad también ha sido analizada comparando tres instrumentos
llamados anemómetros. Entre el primero y el tercero existe el mismo
rango de medición de la velocidad en el sistema internacional 0 a 30
m/s. Pero el tercero es 7 veces más costoso puesto a que el Digital =
Anemometer AM-4201 permite también la
medición en otros sistemas de medición como el Sistema Ingles=
.
La tercera
variable y la más importante puesto que esta permite la medici&oacut=
e;n
real de la presión estática, dinámica y con ello se pu=
ede
obtener coeficiente de presiones en las superficies de los cuerpos en estud=
io.
Entre el primero y el segundo existe solo una diferencia de alrededor de 10=
00
USD y esto es porque los dos presentan la facilidad de tomar hasta 64 punto=
s de
medición.
En cambio,=
el
primero si se utilizan con 64 sensores el costo será de 3200 USD, pe=
ro a
diferencia de los otro dos este no posee un sistema de conversión de=
la
señal física a eléctrica.
Se sinteti=
zan
las tres variables descritas en la figura 20.
Figura 20. Instrumentación túnel=
de
viento subsónico de ciclo abierto.
Conclu=
siones
·
Se determinó
óptimos sistemas de instrumentación para túneles de
viento; los cuales se seleccionan de acuerdo a los parámetros veloci=
dad,
presión libre del flujo, dimensiones de la sección de prueba =
del
túnel de viento y costos. Además, se ha encontrado que
según los parámetros y el costo es viable la
implementación de uno de estos sistemas de instrumentación
presentados, el mismo que puede ser adaptado para el análisis de otr=
os
túneles de viento.
·
Puesto que los sistemas de instrumentación
determinan las variables de velocidad, presión, temperatura y humeda=
d ya
sea de la corriente&nb=
sp;
de aire o del objeto en estudio, se resumen en sensores para =
la
toma de presión estática (Static =
Pressure Taps), tasas de
presión total (Total Pressure Rates), so=
ndas
de velocidad de hilo caliente (Hot Wire Velocity Probes) y sondas de cinco agujeros (Five Hole Probe).
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