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Túnel de Viento.
¿Qué es?
Un túnel de viento o túnel aerodinámico es una herramienta que nos permite estudiar el comportamiento del aire cuando ponemos un objeto dentro del flujo. Con esta herramienta se simulan las condiciones que experimentará el objeto de la investigación en una situación real. En un túnel de viento, el objeto o modelo, permanece estacionario mientras se propulsa el paso de aire o gas alrededor de él.
¿Cómo funciona?
El aire es soplado o aspirado a través de un conducto equipado con rejillas estabilizadoras al comienzo para garantizar que el flujo se comporte de manera laminar o con obstáculos u otros objetos si se desea que se comporte de forma turbulenta. Los modelos se montan para su estudio en un equipo llamado balanza a la cual están adosados los sensores que brindan la información necesaria para calcular los coeficientes de sustentación y resistencia, necesarios para conocer si es factible o no emplear el modelo en la vida real. Además son empleados otros dispositivos para registrar la diferencia de presiones en la superficie del modelo en cuestión. Los resultados prácticos deben ser comparados con los resultados teóricos, teniendo fundamentalmente en cuenta el Número de Reynolds y el Número Mach que constituyen los criterios de validación en las pruebas con modelos a escala.
Tipos de túneles.
Existen varias soluciones constructivas en cuanto a túneles de viento se refiere, cada una tiene ventajas e inconvenientes. Cada tipo será adecuado para algunas aplicaciones y para otras no. La elección de un tipo de túnel condicionará muchas cosas. Vamos a ver los que existen y las características de cada tipo.
o Abiertos o Cerrados: La diferencia entre ellos es que el túnel cerrado tiene conectada la salida de aire con la entrada. Una ventaja muy importante que tiene el cerrado es que permite tener controladas las variables termodinámicas del aire: densidad, temperatura y presión. El túnel cerrado tiene menos pérdidas que el abierto, pero por el contrario requiere una instalación más grande y compleja que repercute directamente en el precio. El control de las condiciones del aire será un factor que también va a encarecer este tipo de túnel. (La explicación de porqué es
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una ventaja tener las condiciones del aire bajo control la veremos en la siguiente entrega).
o Cámara de ensayos abierta o cerrada: Vamos a escoger uno u otro en función del tamaño del modelo. En una cámara abierta podremos poner modelos más grandes. La desventaja que tiene es que tenemos el flujo de aire menos controlado además de aumentar la pérdidas relacionadas con el aire que se escapa (las mismas que comentaba en un túnel abierto).
o Soplado o aspirado: Si nos fijamos en la disposición de los ventiladores dentro del túnel podemos diferenciar entre el túnel soplado, el que tiene el grupo de ventiladores antes de la cámara de ensayos y el aspirado, el que tiene el grupo de ventiladores después de la cámara de ensayos. Las dos configuraciones tienen ventajas e inconvenientes, una vez más dependerá del uso que queramos darle. Para hacernos una idea, el túnel soplado proporciona más velocidad que el aspirado. Si miramos la uniformidad del flujo, vemos que en la configuración de aspiración el flujo es más regular y uniforme.
Proyecto
Túnel De Viento ´´Little Smokey´´
Este es un túnel de viento cerrado diseñado y realizado por la NASA en el cual tiene conectada la salida de aire con la entrada. Este proyecto tiene como propósito demostrar el flujo de aire a través de diferentes objetos de manera simple, al estar cerrado este nos permite controlas las variables termodinámicas del aire: densidad, temperatura, y presión.
Un túnel cerrado posee menos perdidas que uno abierto por ende necesita una instalación un poco más compleja. Los túneles pueden ser soplados o aspirados, este es aspirado ya que tiene el ventilador después de la cámara de ensayo (canal de visualización).
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Novedades.
Como sabemos existen varios tipos de túneles que aunque no sean iguales, todos tienen el mismo principio de visualizar y estudiar el comportamiento de un objeto para conocer o calcular su eficiencia aerodinámica. Partiendo del diseño anterior, tratamos de mejorar algunos detalles la cual consideramos importantes para tener un mejor estudio de los perfiles que vayamos a tratar. Algunas de ellas son:
-Tuberías de cobre: Cambiamos los sorbetes de plásticos que se utilizaban para conducir el fluido uniformemente por tuberías de cobre de igual o mayor diámetro ya que en están se generan menos perdidas por el tipo del material. También los sorbetes se calentaban con el tiempo y eso conlleva a generar más perdidas y tener desgaste de material.
-Tapa del ventilador: Anteriormente el ventilador solo estaba sellado un 50% aproximadamente, ahora lo sellamos completamente para que la velocidad se pueda controlar mejor gracias a un regulador de velocidad que le adaptamos. Tratamos de producir menos perdidas al sellar completamente el ventilador dejando así ningún escape hacia el entorno y el fluido se pueda transportar más fácil.
-Contenedor o Envase: Modificamos lo que era el contenedor de la fuente de humo por un envase más resistente y más hermético para reducir las pérdidas en el sistema.
-Ángulos: Al momento de darle inclinación a los perfiles el diseño original era muy poco convencional y no muy exacto, por eso lo modificamos por un disco más preciso la cual nos permite girar 360˚ si así lo deseamos.
-Cámara de ensayos: Aunque no afecte tanto, variamos el espesor (De 2’’ a 9/16’’) de la cámara de ensayo para así tener una mejor visualización y poder diferenciar lo cambios que ocurren en cada perfil.
-Potenciómetro: Para mantener un flujo laminar o de transición dentro del sistema utilizamos un potenciómetro en el ventilador para regular la velocidad de este. Esto ayuda a poder visualizar mejor el fluido a través de los perfiles.
Para completar el proyecto pasamos a la simulación del fluido, en nuestro caso utilizamos hielo seco que al verterlo en agua se evapora de manera instantánea creando una gran cantidad humo blanco no toxico, luego utilizamos una máquina de humo que es un poco más eficiente ya que posee un flujo más constante y no es tan difícil de adquirir como el hielo seco.
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