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Universidad de Colima Facultad de Arquitectura y Diseño
“Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de
Circuito Abierto por Inyección”.
Tesis que para obtener el grado de
Maestro en Arquitectura
Presenta Arq. Carlos Jerónimo Silva Treviño
Asesor:
D.A. Armando Alcántara Lomelí
Co-asesores: Dr. Carlos E. Silva Echartea D. A. Miguel Elizondo Mata
Colima, Colima a 8 de Agosto del 2005.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño.
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Agradecimientos
En el recuento del tiempo y de los logros, parecen faltar las palabras precisas para
agradecer tantas horas de trabajo y satisfacciones compartidas, tantas horas de risa,
enojos y tristezas. Es pues, la intención aquí, agradecer a todas y cada unas de las
personas que con su amistad y apoyo desinteresado, estuvieron a mi lado para
alcanzar este objetivo compartido.
Gracias al CONACYT, Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología, por el apoyo
recibido para la continuación de mis estudios de Posgrado.
Gracias a la Dirección General de Intercambio Académico y Becas de la Universidad
de Colima, especialmente a la Lic. Genoveva Amador Fierros y a la Lic. Maria Elena
Martínez, por su tiempo y comprensión.
Quiero agradecer al M.D.B. Ramón Ventura Esqueda, Director de la Facultad de
Arquitectura y Diseño de la Universidad de Colima, por su amistad, tiempo, interés y
apoyo.
Agradezco al M.C. Julio Mendoza Jiménez y al Dr. en Arq. Luís Gabriel Gómez
Azpeitia, Coordinador de Posgrado y Coordinador Académico de la Maestría en
Diseño Bioclimático respectivamente, por su amistad, apoyo y gestión para la
realización de esta tesis.
Gracias al Dr. Ignacio Guillermo Galindo Estrada, al Dr. en Arq. Adolfo Gómez
Amador, al Dr. en Arq. Roberto Huerta San Miguel y al Arq. Humberto Cervantes
Gutiérrez, por su interés, amistad y consejo para la elaboración de esta tesis.
Gracias al Dr. en Arq. Armando Alcántara Lomelí y al Dr. en Arq. Miguel Elizondo
Mata, sin cuyo oportuno consejo y sincera amistad, seria posible terminar esta tesis e
importante paso en mi formación personal y académica, en tan corto tiempo.
Gracias al Ing. José Francisco Ventura Ramírez, Director de la Facultad de
Ingeniería de la Universidad de Colima y al Ing. José Gerardo Cerrato Oseguera,
Delegado Regional No.4, por las facilidades otorgadas para la realización de esta
tesis.
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Gracias al M. en C. Ramiro Licea Panduro y al Ing. Alfonso Vázquez Galindo,
Encargado de Laboratorios de Materiales, de la Facultad de Ingeniería de la
Universidad de Colima, por su interés, molestias y distracciones, durante estos
meses de intenso trabajo.
A mis compañeros de Maestría: Luís, Ana, Gina, Juan Pablo, Malú, Kisha y Héctor
Pablo, gracias por su amistad, tiempo y buenos momentos.
Gracias a mi madre Maria del Carmen, por su eterno optimismo, cariño y palabras de
aliento. A mi padre el Dr. en Ing. Carlos Enrique Silva Echartea, ejemplo de
dedicación, conocimiento, paciencia, pero sobre todo de Amor. Gracias Padres, lo
mucho o poco que soy, se los debo a Ustedes. ¡Los Amo!
A mis hermanos Pablo, Gabriel y Jimena, por su interés, preocupación, burlas y
cariño, indispensable para lograr éste paso en mi vida. Gracias.
A mi segunda familia, la familia Vázquez Bueno, por su apoyo e interés, en especial
a la Maestra Elba Bueno Rodríguez, por su eterno apoyo y cariño. Gracias.
Al Lic. Manuel Luna Gutiérrez, el “Bebo”, por su apoyo durante toda realización de
esta tesis, gracias por tu amistad, apoyo y paciencia.
Y por ultimo en orden, pero primero en importancia, a mis “princesas”; Myriam, mi
esposa y Maria Fernanda, mi hija. Gracias por existir y estar conmigo, en las buenas
y en las malas. Perdón, por tantas horas de ausencia, preocupaciones y mal humor,
este triunfo es suyo, no mío. Todo mi amor y mi alma es de ustedes, las amo con
todo mi corazón, que Dios las bendiga siempre.
A Todos Gracias.
Arq. Carlos Jerónimo Silva Treviño
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
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Resumen Con base a un planteamiento que pretende el estudio cualitativo de modelos a escala
de manera axial ó bidimensional, se diseñó y construyó un Túnel de Viento
Subsónico de Circuito Abierto, con fines didácticos, para la Facultad de Arquitectura
de la Universidad de Colima.
El diseño de este aparato se enfoca en las 5 partes básicas identificadas (Ventilador,
Difusor de Gran Angulo, Cámara de Contracción, Cámara de Pruebas y Difusor de
Salida), y encuentra su fundamento en los criterios, que para este fin, dictan autores
como R. D. Metha y P. Bradshaw.
La caracterización geométrica de la Cámara de Contracción se realizó por medio de
una metodología grafica experimental, que encuentra su base en un estudio
sistemático y comparativo entre contracciones, como lo es una variante del método
de Morel usado por Downie.
El resultado fue un Túnel de Viento con 2 ventiladores centrífugos, que, aun con
ciertas limitaciones, permite la experimentación sistemática de modelos con un rango
de escalas de 1:10 a 1:50, y velocidades uniformes a través de la Cámara de
Pruebas que van de los 6.20 m/seg. a los 11.28 m/seg., con una variación máxima
del 5.72% en el Área de Diseño.
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Abstract With the design goal of permitting qualitative study of scaled models in an axial or
bidimensional manner, an open-cycle subsonic wind tunnel was built, for didactical
purposes, for University of Colima’s Facultad de Arquitectura.
Design of this wind tunnel was focused on five identified basic parts (Blower, Wide-
Angle Diffuser, Contraction Chamber, Working Section, Exit Diffuser), and followed
the criteria proposed for these purposes by authors like R. D. Metha and P.
Bradshaw.
Geometric characterization of the contraction chamber was realized by means of an
experimental graphical methodology, based on systematic comparisons between
contractions, e.g. a variant of Morel’s method used by Downie.
The result was a 2 centrifugal blower wind tunnel which permits, within certain limits,
systematic experimentation with models on the scale range from 1:10 to 1:50, with
uniform windspeeds through the working section on the range 6.20 m/sec to
11.28 m/sec, and a maximum variation of 5.72% in the Design Area.
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Índice General
1. Introducción........................................................................................................... 15
2. ¿Qué es un túnel de viento? ................................................................................. 16
3. Antecedentes ........................................................................................................ 17
3.1. Los tiempos de prueba en túneles de viento ...................................................... 20 4. Los Campos de Operación de los Túneles de Viento ........................................... 21
4.1. Estudios Agrarios y de Superficies..................................................................... 21 4.2. Ingeniería Civil.................................................................................................... 21 4.3. Arquitectura ........................................................................................................ 22 4.4. Energías Renovables ......................................................................................... 24 4.6. Industria Automotriz ........................................................................................... 25 5. Su Clasificación..................................................................................................... 27
5.1. De acuerdo a su Arquitectura............................................................................. 27 5.1.1. Túneles de Viento de Circuito Abierto y Cerrado ...................................... 27
5.2. De acuerdo a su Velocidad ................................................................................ 28 5.2.1. Túneles de Viento Subsónicos .................................................................. 28 5.2.2. Túneles de Viento Transónicos ................................................................. 29 5.2.3. Túneles de Viento Supersónicos............................................................... 29 5.2.4. Túneles de Viento Hipersónicos................................................................ 30
5.3. De acuerdo a su Presión Atmosférica ................................................................ 31 5.3.1. Túneles de Viento Presurizados................................................................ 31 5.3.2. Túneles de Viento de Densidad Variable .................................................. 31
5.4. Categoría Propia ................................................................................................ 32 5.4.1. Túneles de Viento de Tiro Caliente ........................................................... 32
5.5. Cualidades ......................................................................................................... 32 5.6. Nota acerca de la instrumentación básica.......................................................... 33 6. Sus Partes............................................................................................................. 34
6.1. Propulsores o Extractores de Aire...................................................................... 34 6.2. Pantallas o Rejillas para el paso del Aire ........................................................... 35 6.3. Difusores ............................................................................................................ 35
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6.4. Cámara de Asentamiento o Descanso............................................................... 36 6.5. Rejillas de Panal................................................................................................. 36 6.6. Cámara de Contracción...................................................................................... 37 6.7. Cámara de Prueba ............................................................................................. 37 7. Naturaleza del problema ....................................................................................... 38
8. Preguntas de Investigación ................................................................................... 39
9. El Tema................................................................................................................. 39
10. Objetivo General ................................................................................................. 39
11. Objetivos Específicos .......................................................................................... 39
12. Hipótesis.............................................................................................................. 40
13. Justificación......................................................................................................... 40
14. Parámetros de Diseño Existentes ....................................................................... 44
14.1 Sistemas Impulsores ......................................................................................... 46 14.1.1. Ventilador Axial........................................................................................ 46 14.1.2. Ventiladores Axiales de Flujo .................................................................. 48 14.1.3. Ventiladores Centrífugos ......................................................................... 49
14.2. Cámara de Pruebas ......................................................................................... 53 14.2.1. Visualización del Flujo ............................................................................. 54 14.2.2. Efectos de Bloqueo ................................................................................. 55 14.2.3. La despreciada tridimensionalidad .......................................................... 56 14.2.4. Efectos de escala .................................................................................... 57 14.2.5. Tamaño de los modelos a escala ............................................................ 57 14.2.6. Las correcciones en los túneles de viento............................................... 57 14.2.7. Problemas de Interferencia ..................................................................... 58 14.2.8. La Turbulencia......................................................................................... 58
14.3. Difusores de Gran Angulo ................................................................................ 62 14.4. Pantallas........................................................................................................... 66
14.4.1. Efectos principales .................................................................................. 68 14.5. Rejilla de Panal ................................................................................................ 68
14.5.1. Reducción de Turbulencia: Rejillas de Panal (Honeycombs) y Pantallas 69 14.6. Cámara de Asentamiento................................................................................. 70 14.7. Cámaras de Contracción.................................................................................. 72
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14.7.1. El diseño de una Cámara de Contracción .............................................. 73 14.7.2. ¿Cómo calcular las pérdidas en un túnel de viento?............................... 75
15. Experimentaciones Previas ................................................................................. 79
15.1. Características y funcionamiento ..................................................................... 79 15.1.1. Conclusiones de las experimentaciones realizadas ................................ 82
16. Diseño del Experimento ...................................................................................... 84
16.1. Parámetros de Diseño...................................................................................... 84 16.2. El Proceso de Diseño....................................................................................... 86 16.3. Caracterización del Ventilador.......................................................................... 89
16.4.1. Área de Inyección de Humo y Visualización del Flujo ............................. 92 16.5. Caracterización del Difusor de Contracción ..................................................... 96 16.6. Caracterización del Difusor de Gran Ángulo .................................................. 108 16.7. Caracterización del Difusor de Salida............................................................. 108 17. Proceso de Armado del Túnel de Viento........................................................... 109
18. Proceso de Calibración y Prueba del Túnel de Viento ...................................... 112
18.1. Experimento No.1........................................................................................... 112 18.1.1. Metodología........................................................................................... 113 18.1.2. Resultados ............................................................................................ 114 18.1.3. Conclusiones Experimento No.1 ........................................................... 122
18.2. Experimento No.2........................................................................................... 124 18.2.1. Metodología........................................................................................... 124 18.2.2. Pantalla Azul. ........................................................................................ 126 18.2.3. Pantalla Amarilla.................................................................................... 130 18.2.4. Pantalla Naranja .................................................................................... 134 18.2.5. Pantalla Roja ......................................................................................... 138 18.2.6. Conclusiones Experimento No.2 ........................................................... 142
19. Discusión sobre el Análisis Dimensional sobre los Modelos. ........................... 143
20. Rediseño del Ventilador .................................................................................... 145
21. Prueba y Calibración del Túnel de Viento con el Ventilador No.2 ..................... 147
21.1. Experimento No.3........................................................................................... 147 21.1.1. Metodología........................................................................................... 147 21.1.2. Primera Etapa. Velocidad Baja. Sin pantallas ....................................... 148 21.1.3. Segunda Etapa. Velocidad Media. Sin pantallas................................... 152
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21.1.4. Calibración de Anemómetros Utilizados................................................ 156 21.1.5. Tercera Etapa. Velocidad Alta. Sin pantallas ........................................ 159 21.1.6. Conclusiones Experimento No.3 ........................................................... 163
22. Resultados del Sistema de Inyección de Humo y Visualización del Flujo ......... 164
22.1. Fuentes generadoras de humo. ..................................................................... 165 22.2. Sistemas de Inyección de Humo .................................................................... 167 22.3. Comentarios sobre la Visualización del Flujo ................................................. 171 23. Experimento No.4.............................................................................................. 172
23.1 Metodología..................................................................................................... 172 23.2 Resultados ...................................................................................................... 175
23.2.1. Contrastación con Líneas de Humo. Ventilador No.1. Velocidad Única.175 23.2.2. Contrastación con Líneas de Humo. Ventilador No.2. Velocidad Baja. . 176 23.2.3. Contrastación con Líneas de Humo. Ventilador No.2. Velocidad Media........................................................................................................................... 178
24. Conclusiones Generales. .................................................................................. 180
24. Anexos .............................................................................................................. 187
25. Tablas................................................................................................................ 286
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Índice de Anexos
Anexo No.1. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.1. .................................. 187 Anexo No.2. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.2. .................................. 188 Anexo No.3. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.3. .................................. 189 Anexo No.4. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.4. .................................. 190 Anexo No.5. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.5. .................................. 191 Anexo No.6. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.6. .................................. 192 Anexo No.7. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.7. .................................. 193 Anexo No.8. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.8. .................................. 194 Anexo No.9. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.9. .................................. 195 Anexo No.10. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.10. .............................. 196 Anexo No.11. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.11. .............................. 197 Anexo No.12. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.12. .............................. 198 Anexo No.13. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.13. .............................. 199 Anexo No.14. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.14. .............................. 200 Anexo No.15. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.15. .............................. 201 Anexo No.16. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.16. .............................. 202 Anexo No.17. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.17. .............................. 203 Anexo No.18. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.18. .............................. 204 Anexo No.19. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.19. .............................. 205 Anexo No.20. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.20. .............................. 206 Anexo No.21. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.21. .............................. 207 Anexo No.22. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.22. .............................. 208 Anexo No.23. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.23. .............................. 209 Anexo No.24. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.24. .............................. 210 Anexo No.25. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.25. .............................. 211 Anexo No.26. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.26. .............................. 212 Anexo No.27. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.27. .............................. 213 Anexo No.28. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.28. .............................. 214 Anexo No.29. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.29. .............................. 215
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Anexo No.30. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.30. .............................. 216 Anexo No.31. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.31. .............................. 217 Anexo No.32. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.32. .............................. 218 Anexo No.33. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.33. .............................. 219 Anexo No.34. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.34. .............................. 220 Anexo No.35. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No. 35. ............................. 221 Anexo No.36. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.36. .............................. 222 Anexo No.37. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.37. .............................. 223 Anexo No.38. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.38. .............................. 224 Anexo No.39. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.39. .............................. 225 Anexo No.40. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.40. .............................. 226 Anexo No.41. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.41. .............................. 227 Anexo No.42. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.42. .............................. 228 Anexo No.43. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.43. .............................. 229 Anexo No.44. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.44. .............................. 230 Anexo No.45. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.45. .............................. 231 Anexo No.46. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.46. .............................. 232 Anexo No.47. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.47. .............................. 233 Anexo No.48. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.48. .............................. 234 Anexo No.49. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.49. .............................. 235 Anexo No.50. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.50. .............................. 236 Anexo No.51. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.51. .............................. 237 Anexo No. 52. Planos Constructivos. Difusor de Gran Angulo................................ 238 Anexo No. 53. Planos Constructivos. Difusor de Gran Angulo................................ 239 Anexo No. 54. Planos Constructivos. Cámara de Contracción. .............................. 240 Anexo No. 55. Planos Constructivos. Cámara de Contracción. .............................. 241 Anexo No. 56. Planos Constructivos. Cámara de Prueba. ...................................... 242 Anexo No. 57. Planos Constructivos. Cámara de Prueba. ...................................... 243 Anexo No. 58. Planos Constructivos. Difusor de Salida. ......................................... 244 Anexo No. 59. Planos Constructivos. Difusor de Salida. ......................................... 245 Anexo No. 60. Planos Constructivos. Vistas Generales.......................................... 246
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Anexo No. 61. Planos Constructivos. Vistas Generales.......................................... 247 Anexo No. 62. Planos Constructivos. Detalles. ....................................................... 248 Anexo No. 63. Fotos Finales del Armado del Túnel de Viento. ............................... 249 ,Anexo No. 64. Fotos Finales del Armado del Túnel de Viento. .............................. 249 Anexo No. 65. Gráfica de las Mediciones de Velocidades en Extremo Final de la Cámara de Pruebas. Ventilador No.1...................................................................... 250 Anexo No. 66. Gráfica Tridimensional de la Distribución de Velocidades en Extremo Final de la Cámara de Pruebas. Ventilador No.1 .................................................... 251 Anexo No. 67. Gráfica Bidimensional de la Distribución de Velocidades en Extremo Final de la Cámara de Pruebas. Ventilador No.1 .................................................... 253 Anexo No. 68. Gráfica de las Mediciones de Velocidades en Extremo Final del Difusor de Salida. Ventilador No.1 .......................................................................... 254 Anexo No. 69. Gráfica Tridimensional de la Distribución de Velocidades en Extremo Final del Difusor de Salida. Ventilador No.1............................................................ 255 Anexo No. 70. Gráfica Bidimensional de la Distribución de Velocidades en Extremo Final del Difusor de Salida. Ventilador No.1............................................................ 256 Anexo No. 71. Medición de Velocidades en Extremo Final de la Cámara de Pruebas. Pantalla Azul. Ventilador No.1................................................................................. 257 Anexo No. 72. Gráfica Tridimensional de la Distribución de Velocidades en Extremo Final de la Cámara de Pruebas. Pantalla Azul. Ventilador No.1 ............................. 258 Anexo No. 73. Gráfica Bidimensional de la Distribución de Velocidades en Extremo Final de la Cámara de Pruebas. Pantalla Azul. Ventilador No.1 ............................. 259 Anexo No. 74. Medición de Velocidades en Extremo Final de la Cámara de Pruebas. Pantalla Amarilla. Ventilador No.1........................................................................... 260 Anexo No. 75. Gráfica Tridimensional de la Distribución de Velocidades en Extremo Final de la Cámara de Pruebas. Pantalla Amarilla. Ventilador No.1 ....................... 261 Anexo No. 76. Gráfica Bidimensional de la Distribución de Velocidades en Extremo Final de la Cámara de Pruebas. Pantalla Amarilla. Ventilador No.1 ....................... 262 Anexo No. 77. Medición de Velocidades en Extremo Final de la Cámara de Pruebas. Pantalla Naranja. Ventilador No.1 ........................................................................... 263 Anexo No. 78. Gráfica Tridimensional de la Distribución de Velocidades en Extremo Final de la Cámara de Pruebas. Pantalla Naranja. Ventilador No.1........................ 264 Anexo No. 79. Gráfica Bidimensional de la Distribución de Velocidades en Extremo Final de la Cámara de Pruebas. Pantalla Naranja. Ventilador No.1........................ 265
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Anexo No. 80. Medición de Velocidades en Extremo Final de la Cámara de Pruebas. Pantalla Roja. Ventilador No.1 ................................................................................ 266 Anexo No. 81. Gráfica Tridimensional de la Distribución de Velocidades en Extremo Final de la Cámara de Pruebas. Pantalla Roja. Ventilador No.1............................. 267 Anexo No. 82. Gráfica Bidimensional de la Distribución de Velocidades en Extremo Final de la Cámara de Pruebas. Pantalla Roja. Ventilador No.1............................. 268 Anexo No. 83. Medición de Velocidades en Extremo Final de la Cámara de Pruebas. Ventilador No.2. Velocidad Baja.............................................................................. 269 Anexo No. 84. Gráfica Tridimensional de la Distribución de Velocidades en Extremo Final de la Cámara de Pruebas. Ventilador No.2. Velocidad Baja. ......................... 270 Anexo No. 85. Gráfica Bidimensional de la Distribución de Velocidades en Extremo Final de la Cámara de Pruebas. Ventilador No.2. Velocidad Baja. ......................... 271 Anexo No. 86. Medición de Velocidades en Extremo Final de la Cámara de Pruebas. Ventilador No.2. Velocidad Media. .......................................................................... 272 Anexo No. 87. Gráfica Tridimensional de la Distribución de Velocidades en Extremo Final de la Cámara de Pruebas. Ventilador No.2. Velocidad Media........................ 273 Anexo No. 88. Gráfica Bidimensional de la Distribución de Velocidades en Extremo Final de la Cámara de Pruebas. Ventilador No.2. Velocidad Media........................ 274 Anexo No. 89. Medición de Velocidades en Extremo Final de la Cámara de Pruebas. Ventilador No.2. Velocidad Alta............................................................................... 275 Anexo No. 90. Gráfica Tridimensional de la Distribución de Velocidades en Extremo Final de la Cámara de Pruebas. Ventilador No.2. Velocidad Alta. .......................... 276 Anexo No. 91. Gráfica Bidimensional de la Distribución de Velocidades en Extremo Final de la Cámara de Pruebas. Ventilador No.2. Velocidad Alta. .......................... 277 Anexo No. 92. Planos Constructivos y de Diseño Ventilador No.2. Plano de Trazo................................................................................................................................. 278 Anexo No. 93. Planos Constructivos y de Diseño Ventilador No.2. Pieza 2B. ....... 279 Anexo No. 94. Planos Constructivos y de Diseño Ventilador No.2. Pieza 1B. ....... 280 Anexo No. 95. Planos Constructivos y de Diseño Ventilador No.2. Detalles.......... 281 Anexo No. 96. Estudio Fotográfico Pruebas de Inyección de Humo en Cámara de Prueba con el Ventilador No.1. Velocidad Única..................................................... 282 Anexo No. 97. Estudio Fotográfico Pruebas de Inyección de Humo en Cámara de Prueba con el Ventilador No.2. Velocidad Baja....................................................... 283 Anexo No. 98. Estudio Fotográfico Pruebas de Inyección de Humo en Cámara de Prueba con el Ventilador No.2. Velocidad Media. ................................................... 284
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Anexo No. 99. Estudio Fotográfico Pruebas de Inyección de Humo en Cámara de Prueba con el Ventilador No.2. Velocidad Alta........................................................ 285
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Índice de Tablas Tabla No.1. Intersecciones de Elipses. Muestra Representativa de 76 Perfiles...... 286 Tabla No.2. Tabla de los 51 Perfiles incluidos en la Zona de Diseño Experimental.287 Tabla No.3. Tabla de Clasificación de Perfiles de la Zona de Diseño Experimental................................................................................................................................. 288 Tabla No.4. Tabla que contiene los últimos 20 Perfiles de Diseño.......................... 289 Tabla No.5. Tabla de Medición de Velocidades en Cámara de Pruebas. Ventilador No.1. (Sin Pantallas). .............................................................................................. 290 Tabla No.6. Tabla de Medición de Velocidades en Difusor de Salida. Ventilador No.1. (Sin Pantallas). ........................................................................................................ 291 Tabla No.7. Tabla de Medición de Velocidades en Cámara de Pruebas. Ventilador No.1. (Pantalla Color Azul). ..................................................................................... 292 Tabla No.8. Tabla de Medición de Velocidades en Cámara de Pruebas. Ventilador No.1. (Pantalla Color Amarilla). ............................................................................... 293 Tabla No.9. Tabla de Medición de Velocidades en Cámara de Pruebas. Ventilador No.1. (Pantalla Color Naranja). ............................................................................... 294 Tabla No.10. Tabla de Medición de Velocidades en Cámara de Pruebas. Ventilador No.1. (Pantalla Color Rojo)...................................................................................... 295 Tabla No.11. Tabla de Trazo de la Espiral Logarítmica para la Cacasa del Ventilador No.2......................................................................................................................... 296 Tabla No.12. Tabla de Medición de Velocidades en Cámara de Pruebas. Ventilador No.2. (Sin Pantallas). Velocidad Baja...................................................................... 296 Tabla No.13. Tabla de Medición de Velocidades en Cámara de Pruebas. Ventilador No.2. (Sin Pantallas). Velocidad Media. .................................................................. 298 Tabla No.14 y 15. Tabla de Comparativa Velocidades entre Anemómetros en Cámara de Pruebas. Ventilador No.2. (Sin Pantallas). Velocidad Alta. Y Tabla de Correlación. ............................................................................................................. 299 Tabla No.16. Tabla de Promedio de Velocidades entre Anemómetros en Cámara de Pruebas. Ventilador No.2. (Sin Pantallas). Velocidad Alta. ..................................... 300 Tabla No.17. Tabla de Medición de Velocidades en Cámara de Pruebas. Ventilador No.2. (Sin Pantallas). Velocidad Alta....................................................................... 301
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1. Introducción El fenómeno físico en el cual una vivienda interactúa con el viento constituye un
aspecto importante cuando se trata de evaluar los coeficientes globales de
transferencia térmica. Un conocimiento real de las soluciones fluido dinámicas y su dependencia con la
aerodinámica de una vivienda constituye una descripción más realista de la dinámica
del flujo y del proceso de transporte.
Las pérdidas térmicas desde una vivienda al ambiente por efecto del viento
dependen fuertemente de sus características fluido dinámicas; es diferente la
transferencia si el flujo que rodea un objeto es de carácter laminar o turbulento, y en
este último caso, si la escala de la turbulencia es grande o pequeña.
El análisis de las características fluido dinámicas de un flujo que rodea a una
vivienda puede llevarse a cabo a partir de la interpretación de los coeficientes de
auto correlación temporal y de la densidad de potencia espectral de medidas
realizadas de la velocidad del fluido en posiciones particulares alrededor del objeto
inmerso en él. Los túneles de viento fueron desarrollados a principios del siglo XIX, cuando se
reconoció que las condiciones del exterior eran inciertas para la planeación y
ejecución de la experimentación en el afán del hombre para volar. Tal como lo
menciono John Smeaton, en su articulo ante la Royal Society en 17591: “En la
experimentación con las aspas de los molinos de viento, el viento por si mismo es
incierto, para solucionar estos problemas; debemos referirnos a un tipo de viento
artificial”.
Lo que inicio como una herramienta para la investigación de fenómenos
aerodinámicos, se ha convertido en una pieza de equipo vital para el desarrollo y
refinamiento de una variedad de conocimientos científicos básicos e información para
los productos de consumo. Todo, desde aviones, automóviles, chips de
1 Smeaton, John, The efficiency of windmill blades. Royal Society of Science, 1759.
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computadora, chimeneas, bicicletas y el mas común de los limpiadores caseros, se
prueban en un túnel de viento.
El túnel de viento es, un aparato útil para el estudio y la investigación de los
fenómenos de flujo sobre estructuras y construcciones en general. Las ventajas de
este tipo de dispositivos consisten principalmente en la gran facilidad que se tiene de
variar los parámetros de diseño y el empleo de modelos a escala con velocidades de
viento repetibles y variables, los cuales permiten un análisis y la cuantificación muy
aproximada de las fuerzas dinámicas causadas por un flujo de aire.
La determinación de estos parámetros permite un diseño empírico y racional de las
formas mas eficientes para lograr objetivos como la disminución de los esfuerzos
sobre paredes y marcos, y como en nuestro caso, una caracterización de los flujos
que se provocan por las aberturas de ventilación de estructuras con el objeto de
racionalizar cualitativamente el efecto de la ventilación en los parámetros de confort
humano.
Los fenómenos de flujo se pueden estudiar instrumentando estructuras reales sujetas
a condiciones también reales y cuantificando ó caracterizando las respuestas
obtenidas, y así, definir los parámetros para el diseño. Este sistema, si bien presenta
la ventaja de trabajarse a escala real, su empleo requiere de la construcción de las
estructuras y la ocurrencia de los factores del evento en los diferentes sitios en
donde éstas se ubican, para lograr un diseño optimo.
En este trabajo se enfoca al diseño de un túnel de viento subsónico bidimensional de
circuito abierto, que permita caracterizar los flujos que intervienen en las envolventes
arquitectónicas, tendiente a que se encuentren, mediante la experimentación, los
valores de los parámetros necesarios para un proyecto mas eficiente, desde el punto
de vista térmico. 2. ¿Qué es un túnel de viento? Aunque hay muchas familias de túneles de viento, en general pueden definirse como
conductos que llevan en alguna parte de su trayecto un ventilador accionado por un
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Figura No.1. Que muestra las partes que componen untúnel de viento de circuito cerrado. 1. Planta de Potencia,2. Difusores, 3. Esquinas, 4. Cámara de Asentamiento, 5.Contracción, 6. Cámara de Prueba, 7. Sala de Control. Fuente: www.wind tunnelconection.com.
motor, que se encarga de que el aire fluya de manera constante, a través del cuerpo
del mismo. Usualmente las aspas de estos ventiladores son diseñadas, según el tipo
de túnel que se vaya a construir, de manera similar a como se hacen las de los
aviones. La parte de interés para la experimentación es la Cámara de Pruebas, que
debe ser transparente para permitir la observación e incluso filmación, en ella se
instala el modelo y diferentes aparatos que miden las fuerzas que experimenta éste y
las condiciones del aire que atraviesa esa sección. Resulta de interés que la Cámara
de Pruebas sea de menor área que el resto del túnel, ya que por conservación de
caudal se genera una velocidad mayor cerca del modelo; ahorrando energía en el
ventilador, que genera el mismo efecto en la Cámara de Pruebas con una potencia
menor, que además reduce las pérdidas por fricción en las paredes y codos del túnel
3. Antecedentes Después de que el hombre se da cuenta que para volar necesita más que
imitaciones rudimentarias del aleteo de las aves y comprende que debe aumentar su
conocimiento en lo que hoy en día llamamos aerodinámica, crea aparatos e
instrumentos que le permitan medir las
fuerzas que experimentan los cuerpos
dentro de fluidos en movimiento. Desde
el siglo XVIII rondaba la idea de que
estas fuerzas dependían de la
velocidad relativa entre el cuerpo y el
fluido, por ello se diseñaron brazos
mecánicos que se desplazaban sobre
rieles, sosteniendo distintos prototipos;
el problema de este sistema era que el
modelo se movía a través de un flujo
turbulento, desordenado por el
movimiento del brazo. Para obviar este obstáculo, se decidió dejar el modelo quieto y
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Figura No.2. Éste es uno de los dos ventiladoressónicos para producir vendavales. Tiene 15 metrosde altura y una potencia de 88 megavatios. Fuente:http://www.ceade.cl/tuneles_de_viento.htm.
hacer que circule el aire alrededor de él; y si a esta idea la colocamos dentro de un
ducto, obtenemos lo que conocemos como un túnel de viento.
Incluso con las computadoras de hoy en día, un túnel de viento es una herramienta
esencial para la ingeniería, ya sea para la prueba de modelos ó para la investigación
básica. Desde los años treintas, cuando los fuertes efectos de turbulencia en el flujo
por esfuerzo cortante aparecieron, se hizo énfasis en los túneles de viento con bajos
niveles de turbulencia e inestabilidad. Consecuentemente la mayoría de los túneles
de viento que se diseñaron fueron del tipo de circuito cerrado, (Figura No. 1), para
asegurar retorno controlado del flujo. Sin embargo, como veremos mas adelante, es
posible, con cuidado, lograr altos desempeños de túneles de viento de circuito
abierto, y por lo tanto reducir los costos de espacio y construcción.
Las pruebas en túneles de viento constituyen el soporte técnico de cualquier proceso
que involucra la aerodinámica. Aviones, helicópteros, carros y trenes, se prueban en
el interior de estos aparatos.
El túnel de viento provee al ingeniero de
datos invaluables en modelos a escala. El
túnel de viento es la más larga contribución
de los hermanos Wright a la ciencia de la
aerodinámica.
En el centro de simulación aeronáutica de
Modane-Avrieux, una de las ocho sedes de
ONERA (Instituto Nacional de Estudios de
Investigaciones Aeroespaciales de
Francia), se "cocina" el futuro de los
aviones supersónicos e hipersónicos del
siglo XXI, aviones más rápidos y más
grandes pero de mucho menor consumo energético. También aquí se prueba la
aerodinámica de aviones militares, automóviles, rascacielos, satélites, helicópteros ó
vehículos lunares. El túnel de viento más grande del mundo, el S1MA, se encuentra
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aquí, por lo que es uno de los pocos lugares donde puede mejorarse la aerodinámica
de prototipos como el ATFS, el avión supersónico europeo. La energía que se utiliza
para hacer funcionar este túnel de viento proviene del agua, como en los antiguos
molinos. De la presa de Assois, que retiene hasta 12 millones de metros cúbicos, se
hace precipitar un torrente de agua que atraviesa un conducto de 850 metros de
largo, para mover los motores hidráulicos que accionan ventiladores de una tonelada
de peso. En poco más de 3 minutos la velocidad huracanada del viento alcanza el
Mach 1, (1.200 kilómetros hora). Ver Figura No.2.
Para ello es necesario que 2 ventiladores enfrentados, de 15 metros de alto, giren
más de 200 veces por minuto. Desde los ventiladores, situados en un extremo, el
viento desbocado sigue un recorrido rectangular, dentro de un tubo de 10 metros de
diámetro y tan largo como 6 veces el fuselaje de un avión Jumbo, hasta desembocar
en la cámara, donde un modelo de aeronave
es sometido a pruebas aerodinámicas. Para
impedir la resonancia y las vibraciones que
destruirían el edificio entero, los ventiladores
son diferentes (uno tiene 10 palas y el otro
12) y rotan en sentido opuesto, evitando así
la formación de torbellinos. El estampido del
sonido es tan fuerte que hay que colocar un
conjunto de detectores para desviar y
amortiguar el aire.
En el corazón del sistema, al extremo final,
están las 3 cámaras de pruebas. Son
intercambiables, para que se puedan estar
colocando los sensores en un modelo de
avión, mientras se está probando otro. En
este caso, un Airbus A320 a escala reducida, (Figura No.3) con una envergadura de
las alas de 4 metros, que vuela a la velocidad del sonido sujeto por sistemas
Figura No.3. Aquí se muestra la cámara deprueba del túnel de viento S1MA, con un modelo aescala del AirBus A320. El túnel de viento deModane-Avrieux completo mide 450 metros delargo. Al fondo se puede observar en fila yvestidos de rojo, a los técnicos Fuente: http://www.ceade.cl/tuneles_de_viento.htm.
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Figura No.5. Planeador de los Hermanos Wrightdurante su primer vuelo. Fuente: Enciclopedia Encarta 2004.
regulables electrónicamente. Se pueden captar hasta 1.000 imágenes por segundo
del comportamiento del Airbus a dicha velocidad.
Los sensores de la maqueta arrojan cada
10 segundos, 1.472 valores medios de la
presión que soporta el modelo en
diferentes zonas. Estos valores se
registran electrónicamente para ser
procesados por supercomputadoras. 3.1. Los tiempos de prueba en túneles de viento Se estima que les llevó a los hermanos
Wright menos de 20 horas de
experimentación túnel de viento producir
su exitoso avión, aunque su
experimentación empírica les llevo toda
una vida.
El avión llamado Douglas DC-3, tal vez el
modelo comercial más exitoso jamás
construido, requirió de cerca de 100 horas
de pruebas en túneles de viento. Las horas
de experimentación en túneles de viento
se han ido gradualmente incrementando,
así como los costos, desde la creación del
Boeing 747, el cual requirió de 1000 horas,
el Transbordador Espacial de la NASA
requirió cerca de 10 años.
La Figura No.4, muestra la tendencia en el incremento de las horas de
experimentación en túneles de viento en los ejemplos más notorios de la aviación,
Figura No.4. Donde se muestra el incremento a lolargo de la historia de los tiempos de prueba entúneles de viento, para los principales modelos deaviones (comerciales y militares) y naves espaciales. Fuente: http://www.ceade.cl/tuneles_de_viento.htm.
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desde el planeador de los hermanos Wright (Ver Figura No.5), hasta el
Transbordador Espacial de la NASA. La abscisa indica el tiempo final de las pruebas. 4. Los Campos de Operación de los Túneles de Viento Las innovaciones introducidas en el túnel, tanto en el procedimiento de construcción
como en los sistemas moto propulsor y de regulación, hacen que sea altamente
competitivo en costes y prestaciones, así como el hecho de que este túnel se
concibe desde el principio pensando en la especificidad de las aplicaciones civiles,
sin estar condicionado por las aplicaciones aeronáuticas, que conllevarían unas
especificaciones muy estrictas y, por tanto, altos costes de instalación y operación.
Las diferentes aplicaciones de este túnel de viento son las siguientes: 4.1. Estudios Agrarios y de Superficies Los estudios en este campo se pueden dirigir hacia el diseño y evaluación de
barreras cortavientos, no tanto de uso general, sobre lo que ya existe una cierta
experiencia, sino sobre de la aplicación concreta a fincas situadas en zonas ventosas
o de orografía singular que requieran un estudio más detallado, así como estudios
específicos para zonas castigadas por el viento. Por otra parte nos encontramos con
los estudios dirigidos a la determinación de cargas sobre naves agrícolas o
invernaderos. Entre otras pruebas que se realzan en este rubro en túneles de viento
se consideran: el efecto de barreras cortavientos en dispersión de contaminantes.
4.2. Ingeniería Civil Los ensayos que pueden ser desarrollados en el campo de la Ingeniería Civil son
muy variados, por lo que nos limitaremos a citar los más relevantes. Entre ellos cabe
destacar la importancia que tiene la determinación de cargas estáticas y dinámicas
del viento sobre puentes y otras estructuras civiles singulares (Figura No.6). Estas
cargas del viento sobre puentes, naves industriales, marquesinas, etc., pueden ser
muy importantes a la hora de dimensionar su estructura, ya que las cargas que se
deducen de las normas pueden no ser válidas, por exceso o por defecto, cuando se
quiere hacer un diseño muy ajustado.
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Figura No.6. Prueba en túnel de vientodel Modelo físico del WTC y simulaciónde CLA. Fuente: http://www.fing.edu.uy
Otro tipo de estudios abarcados en este campo es la
determinación de cargas del viento sobre vehículos
terrestres y el estudio de dispositivos en las
infraestructuras para reducirlas. Ambos tipos de
estudios son muy importantes para mejorar la
seguridad en las infraestructuras terrestres, ya que
es bien conocido que el efecto del viento sobre los
vehículos por ejemplo en los puentes o sobre
barrancos después de una cortada es la causa de
muchos accidentes de tráfico.
Un caso similar al anterior es el estudio del efecto del
viento dentro de muelles, aeropuertos, etc. Como
ejemplo se presenta un caso real que ha ocurrido en
Holanda, donde la mala localización de un hangar ha provocado ráfagas perjudiciales
en la pista del aeropuerto de Ámsterdam. Esto es perfectamente evitable ensayando
previamente los diseños en un túnel aerodinámico, asegurando de este modo que los
proyectos son viables y adecuados, y evitando una posterior remodelación de los
mismos con el considerable incremento de presupuesto que esto supondría.
Por último, y aunque existen más aplicaciones dentro de la Ingeniería Civil, se
encuentran los estudios de dispersión de contaminantes sólidos o gaseosos. En este
caso, la experimentación con modelos a escala puede ser de gran ayuda para
estudios de impacto ambiental.
4.3. Arquitectura
En Arquitectura, los ensayos que se pueden realizar en el túnel aerodinámico pueden
ser enfocados de dos formas diferentes. Por una parte encaminados al cálculo de las
cargas ejercidas por el viento, y por otro a la investigación de modelos bioclimáticos.
Debido a la ligereza de las estructuras arquitectónicas modernas (Figura No.7), cada
día se demanda más un conocimiento exhaustivo de las cargas, con lo que la medida
de las cargas de viento sobre edificios y otros elementos arquitectónicos (cubiertas,
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Figura No.7. Que muestra la colocación de diversos modelos aescala de las envolventes arquitectónicas, para observar suscomportamientos y visualizar posibles optimizaciones. Fuente: http://www.asades.org.ar
vallas, esculturas, etc.) en el túnel, ayudaría de una forma importante a minimizar la
estructura necesaria.
También es importante la determinación de los efectos locales del viento sobre
edificios concretos y el estudio de posibles soluciones cuando estos generen
problemas, ya sean de cargas o
acústicos. Los edificios que se
encuentran situados en zonas
ventosas pueden presentar
problemas locales de cargas de
viento, que pueden provocar por
una parte la caída de
recubrimientos, o por otro lado
silbidos o corrientes excesivas,
perjudiciales para la
confortabilidad de las viviendas.
Además, es fundamental la
determinación de los efectos del
viento en zonas abiertas, entradas de edificios, etc. y ayuda para la evaluación del
efecto de barreras cortavientos para resolver problemas locales de viento: en este
caso se trata de estudiar la mejor orientación de los edificios para minimizar el efecto
del viento en su entrada y zonas de recreo o, en su defecto, ayudar al diseño de
barreras cortavientos, naturales o artificiales, que minimicen su efecto en áreas
determinadas.
Por último y en lo que se refiere al bioclimatismo, se pueden hacer estudios y
evaluaciones de sistemas de ventilación natural, siendo este un aspecto muy
importante para reducir costes de mantenimiento en viviendas, por el ahorro
energético que supone.
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Figura No.8. Que muestra un ejemplo del tipo deaerogeneradores probados en diseño, mediante laexperimentación en túneles de viento. Fuente: http://www.wind tunnelconection.com.
4.4. Energías Renovables
En lo que respecta a las Energías Renovables, el túnel puede ser utilizado para el
desarrollo de componentes de aerogeneradores (Figura No.8), así como para el
estudio de cargas sobre los mismos y el tarado de anemómetros. También es
importante para el estudio de sombras en parques eólicos y poder conocer cuál es la
posición óptima de las turbinas en función
de los vientos dominantes en la zona o la
orografía del terreno, de manera que pueda
aprovecharse de la mejor forma el suelo
disponible. Este es un aspecto de suma
importancia ya que normalmente el espacio
del que se dispone para la instalación de
parques eólicos suele estar bastante
limitado, a pesar de que esta actividad es
perfectamente compatible con otro tipo de
actividades como agricultura, ganadería o industria, en los mismos terrenos.
Por otra parte, la investigación en el campo de la Energía Fotovoltaica está
especialmente dirigida al abaratamiento de costes mediante los sistemas de
concentración. La estructura de seguimiento del concentrador fotovoltaico parabólico
presenta características muy distintas a las de panel plano. En los sistemas de
concentración, las estructuras no sólo deben soportar cargas máximas sin sufrir daño
(rotura o deformación permanente) sino que deben asegurar que bajo las cargas
corrientes la estructura sufre niveles de deformación compatibles con el alineamiento
de los elementos ópticos y los receptores. Todo esto hace que actualmente estas
estructuras de concentración sean de considerables dimensiones, en parte por el
peso que tienen que soportar, pero mayoritariamente porque deben resistir las
cargas de viento a las que se ven sometidas, lo cual incide directamente en el coste
de las mismas.
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Figura No.9. La optimización al máximo en cuanto a lo que a la industriaautomotriz se refiere se da en las carreras de Formula 1. Fuente: http://www.williams.com.
Se hace por tanto necesaria la realización de ensayos en túnel aerodinámico con el
fin de diseñar y estudiar una alternativa para la estructura de seguimiento de manera
que los esfuerzos a los que se vea sometida por efecto del viento sean menores,
consiguiéndose estructuras más ligeras y que conlleven por tanto un menor coste de
producción.
4.5. Entrenamiento Deportivo
La mejora del rendimiento deportivo depende en gran manera de la capacidad para
minimizar la resistencia aerodinámica. Este aspecto es muy importante en diferentes
deportes, ya sean estos de pelota o distintas especialidades de atletismo, el ciclismo,
esquí, etc. La mejor técnica para conseguir conocer y minimizar dicha resistencia son
los ensayos en túnel aerodinámico. Estos ensayos permiten la simulación
prácticamente total de todas las variables que influyen en la práctica del deporte, con
lo que se convierte en un instrumento sumamente eficaz para la mejora de la técnica.
4.6. Industria Automotriz Cuando nos hablan de la aerodinámica de un carro pensamos siempre en sus
formas redondas, en las
líneas fluidas y en un
resultado estético
proporcional a los avances
que, se cree, la carrocería
genera en velocidad.
Al tenor de la ley de la
gravedad, la forma perfecta
de un cuerpo que se
desplaza en el aire es la de
una gota. Al tenor de las
necesidades de la Fórmula 1, los requisitos poco tienen que ver con esta premisa
pues se buscan otros resultados del paso del aire por encima de una carrocería. En
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el pasado, los carros tuvieron este perfil redondo adelante y que moría como una
flecha atrás. Hoy son casi al revés.
En un carro de Fórmula 1, los ingenieros buscan cosas diferentes: poca resistencia al
avance, alto efecto del paso de la corriente de aire por la carrocería que genera un
enorme peso adicional para pegar la máquina al piso con los alerones sin castigar
mucho la velocidad y enfriar el motor canalizando el flujo por los radiadores sin
mayor reacción. Es decir, por un lado, necesitan cortar el aire con el menor gasto
posible de potencia del motor. Por el otro, buscan obtener gran apoyo. O sea, dos
parámetros opuestos que deben convivir en perfecta armonía.
Diseñar un carro de Fórmula 1 (Figura No.9), en el campo aerodinámico es la tarea
más compleja de todas. Al fin y al cabo, motores, cajas, llantas y electrónica se
basan en principios comunes y su desarrollo es, aún dentro de la más elevada
tecnología, algo que tiene una ruta conocida y lógica y, sobre todo, con muchos
sabios a quiénes consultar.
La herramienta fundamental para estudiar el comportamiento aerodinámico de
cualquier carro es el túnel de viento. Pero en las investigaciones que llevan a cabo
los grandes fabricantes de automóviles, su prioridad no es el rendimiento sino una
combinación de formas y estética con la eficacia del vehículo. En la F1, la belleza de
las formas no cuenta si éstas producen más velocidad.
En un túnel de viento diseñado para este fin, la velocidad del aire es calibrada
perfectamente y su temperatura y humedad se controlan con gran exactitud, con
error de más o menos medio grado. El piso se mueve por debajo del carro y hace
girar las ruedas a la misma velocidad, como una banda rodante que camina hasta
300 kph. EL granulado de esa banda se modifica para hacerlo lo más similar al
pavimento que habrá en la siguiente pista real.
La calibración del túnel toma varios meses y el desarrollo de sus equipos de
medición otro tanto, pues estos son diseñados exclusivamente para los fines que
quieren averiguar los ingenieros.
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Figura No.10. En que se escriben las partes básicas queforman parte del diseño de un túnel de viento de circuitoabierto. Fuente: http://www.lowspeedwindtunnels.com.
Últimamente, se sabe que ya no están usando sensores físicos colocados en sitios
estratégicos del carro para medir las presiones, sino una pintura sensible a la presión
y que cambia de color dependiendo de la carga que recibe. Eso lo lee un
espectrógrafo que dice cuánto aire y qué carga hace en cada centímetro cuadrado
del carro. De esta manera la medición es perfecta.
Para visualizar el paso del aire, éste se colorea y se toman fotos de alta resolución y
con gran velocidad, con cámaras como las que usan para estudiar las pruebas de
choque.
5. Su Clasificación
Los túneles de viento pueden ser clasificados de acuerdo a su Arquitectura Básica
(de circuito abierto o cerrado), de acuerdo a su Velocidad (subsónico, transónico,
supersónico, hipersónico), de acuerdo a la Presión Atmosférica (atmosféricos, de
densidad variable), ó por su Tamaño (ordinarios o de escala real). Existen una serie
de túneles de viento (metereológicos, de choque, de plasma-jet y de tiro caliente), los
cuales caen en una Categoría Propia.
Se relataran las características básicas de cada una de estas clasificaciones y
ejemplos con el fin de esclarecer algunas de las cualidades que servirán como base
a la definición estructural de nuestro tema de estudio.
5.1. De acuerdo a su Arquitectura 5.1.1. Túneles de Viento de Circuito Abierto y Cerrado Dentro de las variaciones en los
túneles de viento, la principal
diferencia es la posibilidad de la
recirculación del aire. Un túnel de
circuito abierto es en el cual el aire
que entra no vuelve a salir (Figura
No.10), la principal ventaja de este
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Figura No.11. En que se escriben las partes básicasque forman parte del diseño de un túnel de viento decircuito cerrado. Fuente: http://www.cvlmallorca.com.
tipo de aparatos se manifiesta en la cualidad de que son relativamente más baratos
en su construcción, pero requiere de más aire disponible, más energía y hace más
ruido. En los túneles de viento de Circuito Abierto no existe el uso de esquinas y de
largos difusores, sin embargo el poder necesario para su manejo es alto debido a las
perdidas de energía en el flujo de aire por la salida.
Pueden ser diseñados por medio de la
succión de aire o bien, por medio de la
inyección de aire, ambos presentan
problemas de diseño diferentes, como se
vera mas adelante.
En un túnel de viento de circuito cerrado
es aquel en el que aire realiza siempre el
mismo recorrido (Figura No.11). Este tipo
de túneles ahorran más energía (solo
gasta la necesaria para restaurar las
pérdidas por fricción), no necesita de
tanto aire disponible pero resulta mucho
más costosa su fabricación y montaje.
Los túneles de viento de Circuito Cerrado recirculan el aire y por lo consiguiente
necesitan menos poder para lograr una determinada velocidad de aire, pero sobre
todo, facilitan alcanzar unas mejores condiciones de flujo a través de la cámara de
prueba o sección de pruebas.
Estos dos tipos de túneles pueden tener una sección de pruebas con paredes (tipo
NPL) ó sin paredes (tipo Eiffel); se prefiere la primera, pues resulta más fácil colocar
y cambiar tanto los modelos como las herramientas de medición.
5.2. De acuerdo a su Velocidad 5.2.1. Túneles de Viento Subsónicos
Los túneles de viento subsónicos son operacionales a velocidades por debajo de los
números Mach, con velocidades a través de la cámara de prueba hasta los 400 Km/h
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Figura No.12. Esquema de un túnel de viento supersónico. Fuente:http://www.vonkarman.edu.
(M=0.3). Son por lo general de dos tipos de circuito abierto (Figura No.10), o de
circuito cerrado (Figura No.11). El aire fluye debido a un sistema de propulsión hecho
de un largo ventilador axial que incrementa la presión dinámica para compensar la
perdida de viscosidad. En un túnel de circuito cerrado el ducto de retorno debe ser
propiamente diseñado para reducir las perdidas de presión y procurar un flujo suave
a través de la cámara de prueba.
5.2.2. Túneles de Viento Transónicos Los túneles de viento transónicos son capaces de desarrollar velocidades cercanas a
la velocidad del sonido. La máxima velocidad alcanzada a través de una cámara de
prueba. Las pruebas en túneles de viento a velocidades transónicas presentan una
serie de problemas adicionales, principalmente debidos a la reflexión de las ondas de
choque desde la pared hacia la cámara de prueba. Son comúnmente utilizados en la
industria de la aviación, debido a que la mayor parte de la aviación comercial operan
bajo este régimen.
5.2.3. Túneles de Viento Supersónicos El primer problema en los túneles de viento supersónicos (Figura No.12), es el de
producir las velocidades
supersónicas, las cuales se
consideran entre los números
superiores al Mach 5. Esto
puede ser logrado a través de
un apropiado diseño de la
denominada boquilla
(convergente y divergente).
Cuando la velocidad sónica es
alcanzada en la cámara de prueba, el flujo se acelera en la boquilla mas lento que lo
que se expande. La velocidad final es determinada por el radio entre las áreas de la
salida y la garganta. Para la velocidad supersónica de Mach 5, el radio es del orden
de 30.
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Figura No.13. Complejo de Aerodinámica Nacional a EscalaReal en el NASA Ames Research Center, Houston Texas.Fuente: http://www.vonkarman.stanford.edu
Se utilizan mayormente en las pruebas de diseño de aviones jet de tipo militar y en
pruebas de desempeño de los motores de los mismos.
5.2.4. Túneles de Viento Hipersónicos Las velocidades hipersónicas están intentadas dentro del rango entre los números de
5 a 15 Mach. Así como en los túneles de viento para velocidades supersónicas, este
tipo de túnel (Figura No.13) debe operar de manera intermitente con muy altos radios
de presión al inicio.
Puesto que la caída de la
temperatura debido a la expansión
del flujo es tan alta que el aire
puede presentar licuefacción, un
precalentamiento del aire se
necesita, mientras que la boquilla
requiere de enfriamiento. La
presión alta y los radios de
temperatura pueden ser
producidos con un tubo de choque
(shock tube).
Se utilizan únicamente en el diseño y la prueba de cohetes y vehículos espaciales.
Existen varios problemas técnicos que intervienen en el diseño y construcción de los
túneles de viento hipersónicos, entre ellos figuran: el suministro de altas
temperaturas y presiones a través de los largos periodos de tiempo que involucran la
toma de medidas, la reproducción de condiciones de equilibrio, el daño estructural
que pudiera causar el sobre calentamiento, el uso de instrumentación lo
suficientemente rápida y los requerimientos de potencia necesarios para la operación
del mismo entre otros.
La simulación de flujos de 5.5 km/seg. y 45 km de altitud, podría requerir
temperaturas de 9000º K, y presión de hasta 3 GPa.
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Figura No.14. Vista general del túnel de vientopresurizado, ubicado en NASA Ames Research Center.Fuente: http://www.nasa.com
5.3. De acuerdo a su Presión Atmosférica 5.3.1. Túneles de Viento Presurizados
En un túnel de viento presurizado (Ver
Figura No.14), los experimentos pueden
ser realizados con densidades de flujo
diferentes (generalmente altas) de la
presión atmosféricas. La invención de la
variable de densidad en un túnel de
viento se le atribuye a M. Munk2. Un modelo a escala 1:4 debe de ser
probado a 4 veces la velocidad
operacional en un túnel de viento del tipo
atmosférico. Incrementando la densidad a 4 veces la presión atmosférica se
consigue que los números de Reynolds se mantengan constantes en una velocidad
operacional. Este tipo de túnel tiene sus muy particulares problemas.
5.3.2. Túneles de Viento de Densidad Variable Muchos túneles tienen propósitos específicos, por ejemplo los túneles de densidad variable (Figura No.15), que buscan simular el flujo con altos números de Reynolds3,
lo que logran comprimiendo el aire hasta presiones cercanas a 7 veces la
atmosférica. Estos túneles de viento se utilizan para el estudio de los efectos de
suspensión de puentes, rascacielos, dispersión de contaminantes de factorías, etc.
Frecuentemente requieren tamaños especiales, son embargo se caracterizan por
tener una cámaras de pruebas muy largas. A diferencia de otros túneles de viento,
en estos se pretende simular los efectos de los limites de los estratos (limites de los
estratos atmosféricos). La cámara de prueba es generalmente muy larga. La prueba
de esfuerzos elásticos en estructuras, como los puentes, requieren de una larga
preparación del modelo.
2 Munk, Max. On a New Type of Wind Tunnel. NACA TN 58, Junio, 1921. Pp. 12. 3 Streeter, Victor l., Wylie, E. Benjamin, Bedford, Keith W. Mecánica de Fluidos. Ed. Mc Graw Hill, 9a. Edición, 2000. Pp. 260-263.
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Figura No.15. Este túnel, del tipo "capa límite o atmosférico", tiene una denominada zona de trabajocon una extensión de 17 metros, un ancho de 2.25metros y una altura de 1.80 metros; dimensiones aescala humana, pensadas para hacer más fácil lastareas. Fuente: http://www.fing.edu.uy
5.4. Categoría Propia 5.4.1. Túneles de Viento de Tiro Caliente
Los túneles de viento de tiro caliente
operar con las velocidades mas altas
(hasta Mach 27), para análisis de misiles
balísticos, vehiculos espaciales durante
su ingreso a la atmósfera, y ciencias del
plasma (transferencia de calor a altas
temperaturas). Operan de manera
intermitente, como la mayoría de los
túneles de viento de altas velocidades,
pero este posee u tiempo máximo de
operación de 1 segundo o menos.
El mecanismo de operación esta basado
en alta temperatura, presión de gases
(aire o nitrógeno), producidos en un deposito de arco, y unas condiciones cercanas al
vacío en el restante espacio o cámaras del túnel.
La presión en el deposito de arco puede alcanzar varias atmósferas (MPa), mientras
las presiones en la cámara de vacío pueden ser tan bajas como 0.1 Pa (radios de
presión del orden de 10 millones); y temperaturas del gas caliente hasta de 5000º K.
La presión alta del gas es separada por la cámara de vacío y un diafragma que cede
en la misma forma y magnitud con la que la resistencia es excedida.
5.5. Cualidades Las calidades de los túneles de viento pueden ser descritas por los rangos entre los
números de Reynolds4 y velocidades Mach en los que pueden ser probados, de la
mano con los niveles de turbulencia y equipamiento de prueba que poseen. La cantidad generalmente esta dada por la máxima velocidad que se alcanza en la
cámara de prueba, el tamaño de la misma, así como en el poder del motor.
4 Streeter, Victor l., Wylie, E. Benjamin, Bedford, Keith W. Op. Cit. 2000.
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Figura No.16. Donde se ilustran las partes que forman un túnel de viento de circuito abierto por inyección tipo.Fuente: Mehta, R. D., Bradshaw, P, Design rules for small low speed wind tunnels. The Aeronautical Journal of the Royal Aeronautical Society, November 1979. Page No. 3.
5.6. Nota acerca de la instrumentación básica El progreso en la electrónica ha ensanchado el mercado de la instrumentación para
las mediciones en túneles de viento. Estos sistemas no se describirán en este
documento. Para mediciones de presión que convierten las presiones en señales de
frecuencia, se utilizan transductores y "gages" de tensión.
Las mediciones de temperaturas, gradientes de temperatura y transferencias de calor
se utilizan termopares, transmisores de temperatura y sensores de resistencia. Los
niveles de turbulencia se miden con sistemas láser (LDA y Anemometría con láser
Doppler), sistemas de rastreo de partículas (PIV y Velocimetría de partículas) y
anemómetros térmicos y de hilo caliente.
El análisis de direccionalidad del flujo (líneas de flujo), puede ser realizado con una
técnica muy sencilla que consiste en la colocación de copetes en la superficie de los
modelos. De igual manera se utilizan tintes y aceites (para líneas de flujo y
turbulencias en superficies) y humo (para líneas de flujo en campos). Para la
visualización de olas de choque, la fotografía Schlieren5, ha sido utilizada por
5 …entre las técnicas de fotografía óptica disponibles para un foto-instrumentista, la fotografía Schlieren es quizás el método mas simple y el mas mágico….en un sistema del tipo Schlieren los rayos de luz desviados interactúan con una especie de obstáculo opaco o transparente. Fuente: http://www.rit.edu/~andpph/text-schlieren.html.
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Figura No.17. Ventilador centrifugo de albes curvos adelantados y simple oído de respiración. Fuente: http://www.soler&palau.com.
muchos años. Otros métodos incluyen la utilización de la técnica de siluetas
(shadowgraph) y la (interferometry) óptica, este ultimo un instrumento que realiza un
análisis espectral de los gases. Para velocidades mayores se utilizan los métodos de
absorción.
Una pieza fundamental de hardware son las computadoras, con las que se colectan
datos y se reducen largos volúmenes de datos experimentales. Con adecuado
software, es posible controlar un amplio rango de parámetros en tiempo real,
visualizar el progreso de las experimentaciones mientras el túnel esta funcionando,
se enciende y se detiene, etc. Los túneles de viento más recientes poseen un
sofisticado equipo de cómputo.
6. Sus Partes Refiriéndonos específicamente al rubro de los
túneles de viento subsónicos, que es el tema
que nos ocupa, se encontró que estos, ya sean
de succión o de inyección, coinciden en
algunas de sus partes principales para su
correcto funcionamiento, (Figura No.16), estas
partes se pueden resumir en: 6.1. Propulsores o Extractores de Aire Consisten principalmente en el uso de
ventiladores de distinto tipos que son los que
proveen la fuerza bruta de extracción o succión
del flujo de aire a través del túnel. El tipo de
ventilador mas comúnmente utilizado es de tipo
centrifugo (Figura No.17), debido principalmente que este es el que ha demostrado
que mantiene un flujo estable, son menos ruidosas y su flujo varia menos que el uso
de otro tipo de aspas.
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Figura No.18. Pantalla de mallametálica utilizada en un túnel de vientode circuito abierto por succión. Fuente: http://www.vonkarman.stanford.edu.
Figura No.19. Muestra un difusor de salida en un túnel deviento de circuito abierto, de sección variable, de unasección circular en el extremo derecho, a una secciónpoligonal cerca de la cámara de pruebas, ubicada en laparte izquierda. Fuente: http://www.vonkarman.stanford.edu.
6.2. Pantallas o Rejillas para el paso del Aire Son pantallas normalmente hechas de metal
entretejido (Figura No.18), las cuales tiene como
función principal la de uniformizar el flujo de aire
imponiendo un baja de la presión estática
proporcional al cuadrado de la velocidad, y de este
modo reducir el grosor limite de la capa, de manera
que la capacidad del túnel de viento de soportar un
dado gradiente de presión aumenta. 6.3. Difusores La mayoría de los conocimientos sobre los difusores
es totalmente empírica, por lo que son sensibles a
errores de diseño. Existen dos tipos principales. Los
difusores de salida Figura No.19) y
los difusores de gran ángulo Figura
No. 20). Los primeros por lo general
se ubican en la salida de los túneles
de viento de inyección y tienen como
función principal la de garantizar
mediante el incremento de su sección
la de equilibrar dentro de lo posible
las variaciones de presión del aire en
el interior de la cámara, y proveer de
un mayor área de salida del aire. Los
segundos se ubican dentro del mismo tipo de túneles, antes de las rejillas de panal y
el área de contracción como una medida extra para el equilibrio de presiones y
velocidades del aire antes de su a la cámara de prueba.
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Figura No.20. Muestra un difusor de gran ángulonombrado así por poseer una inclinación mayor a las delos demás difusores. Este tipo de contracción se utilizacomúnmente como delimitante del área de contracción.Las flechas en rojo indican el lugar en donde se colocanlas pantallas y rejillas de panal. Fuente: http://www.vonkarman.stanford.edu.
Figura No.21. Los paneles de panal y las mallas ópantallas se localizan por lo regular dentro deldifusor de gran ángulo, antes del Difusor deContracción. Fuente: http://www.vonkarman.stanford.edu.
6.4. Cámara de Asentamiento o Descanso La cámara de remanso es una zona de
área constante que se sitúa antes de la
contracción y reduce la escala de la
turbulencia en la cámara de prueba,
mediante pantallas para el paso del aire
(perforadas), rejillas de panal
(honeycombs) y mallas metálicas
entretejidas. Las pantallas para el paso
del aire dan uniformidad al flujo.
La rejilla de panal es un panel con celdas
hexagonales que elimina las
componentes de la velocidad perpendiculares a la dirección principal del flujo. Las
mallas entretejidas, se coloca aguas abajo del panel de abeja, y se encarga de
eliminar la turbulencia restante. El numero
de estas pantallas esta determinado por la
reducción de los niveles de turbulencia que
se requieran. El conjunto de estas pantallas
tiene como fin la de reducir los niveles de
remolinos y variaciones laterales de
velocidad en el flujo de aire. Ver Figura
No.16. 6.5. Rejillas de Panal Son unos paneles que guardan una figura
que asemeja el entramado de un panal
(Figura No.21), y tienen como función la de
reducir los remolinos y variaciones laterales de velocidad del flujo proveniente de los
difusores de gran ángulo, antes de su paso a la cámara de contracción. Se estima
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Figura No.22. Que muestra la contracción delTúnel de Viento construido en el Centro Ames deInvestigación de la NASA. Fuente: http://www.vonkarman.stanford.edu.
Figura No.23. Donde se muestra la ventanilla transparentenecesaria en todas las Cámaras de prueba para laobservación de los fenómenos de flujo. Fuente: http://vonkarman.stanford.edu.
que la longitud máxima de cada célula dentro de esta rejilla de panal debe ser de 6 a
8 veces su diámetro para lograr su máximo desempeño. 6.6. Cámara de Contracción La contracción tiene como fin reducir la
intensidad turbulenta que no ha sido
eliminada en la cámara de remanso,
disminuir el espesor de la capa límite y
acelerar el fluido. En el diseño de una
contracción deben tenerse en cuenta dos
aspectos relacionados con su geometría. En
primer lugar, en la entrada y la salida de la
contracción se produce un gradiente
adverso de presión, opuesto al deseable,
que puede generar un desprendimiento de la capa límite en la pared, disminuyendo
la calidad del flujo sobre el modelo. Debe tenerse también en cuenta, que el flujo
también se puede ver alterado por las esquinas de la contracción, por lo que
generalmente, éstas se biselan (Figura No.22). 6.7. Cámara de Prueba La cámara de ensayos o sección de
prueba es donde se instalarán los
modelos a estudiar. El flujo en este
elemento debe tener un perfil de
velocidad lo más uniforme posible. La
sección de la cámara puede ser
cuadrada. La cámara debe ser lo
suficiente larga como para que el
modelo pueda instalarse alejado de la
entrada, y de este modo las
mediciones no se vean afectadas por las irregularidades del flujo en el inicio de la
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sección de pruebas (Figura No.23). El espesor de la capa límite aumenta a medida
que el aire atraviesa la sección de pruebas, definiéndose así, una área efectiva
menor que la sección real.
Es muy difícil, determinar reglas fijas para el diseño de túneles de viento, debido a la
amplia variedad de requerimientos, sobre todo por la gran cantidad de variables que
afectan las distintas cámaras de prueba.
7. Naturaleza del problema El primer requerimiento para un túnel de viento es obtener, a lo largo de la cámara de
ensayos, una corriente de aire estacionaria y un perfil de velocidad lo más uniforme
posible. La contracción, ubicada justo aguas arriba de la cámara de ensayos, debe
uniformizar el flujo y reducir el nivel de turbulencia.6 7 Si bien el aire es acelerado por la contracción, resultando, por lo general, un
gradiente de presión favorable, el cual favorece el mantenimiento de la capa límite en
la superficie; podría ser que existan regiones con gradiente de presión adverso en las
paredes a la entrada y a la salida de la contracción.
Debido a este efecto puede darse el desprendimiento de la capa límite, o un aumento
local de su espesor, que produzca la formación de torbellinos.
Para el caso de una contracción sin simetría axial, hay un problema adicional: la
variación de la distribución de velocidades que existe en las paredes, puede producir
componentes de velocidad cruzadas, las cuales podrían derivar también en
aumentos localizados de la capa límite.
En cualquiera de estos casos existirá una degradación de la calidad del flujo de la
cámara de ensayos, y un aumento de la potencia requerida.
6 W.H. Rae Jr., A. Pope. Low-Speed Wind Tunnel Testing. John Wiley & Sons, (1984). 7 Drydre, H. L., Abbott, I. H. The Design of Low Turbulence Wind Tunnel. Nota No. 1755. 1948.
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8. Preguntas de Investigación
1. ¿Es posible determinar la geometría de los Difusores de Entrada y Salida, así
como el de la Cámara de Contracción, en un Túnel de Viento Bidimensional
de Circuito Abierto por Inyección, mediante un método de diseño empírico?
2. ¿Este diseño procurará un flujo, a lo largo de la Cámara de Prueba, con una
corriente de aire y un perfil de velocidad uniforme?
9. El Tema
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Abierto por Inyección.
10. Objetivo General El diseño y construcción de un túnel de viento de circuito abierto por inyección, el
cual se generara un flujo, a lo largo de la Cámara de Prueba, de una corriente de
aire y un perfil de velocidad lo mas uniforme posible, mediante un método de diseño
experimental.
11. Objetivos Específicos
Los objetivos específicos de esta tesis estarán determinados, por los pasos
necesarios para lograr la definición del diseño que servirá de base para la
construcción del túnel de viento.
1. Determinar el tamaño lógico y aproximado del futuro túnel de viento, dadas las
características de logística disponibles, así como los materiales propuestos
para su construcción.
2. Establecer el rango de velocidades límite que se cruzaran a través de la
Cámara de Prueba, con el fin de determinar las características del Ventilador
Centrifugo que se utilizara como medio impulsor del aire.
3. Definir el diseño, características físicas y dimensiones base para la Cámara de
Prueba de tipo Bidimensional.
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4. Determinar las dimensiones base y características físicas para el Difusor de
Gran Angulo, con base a las dimensiones de la salida de Ventilador centrifugo
disponible y los criterios de diseño establecidos por R. D. Metha y P.
Bradshaw, 19798.
5. Determinar las dimensiones base y características físicas para la Cámara de
Contracción, con un criterio de diseño experimental gráfico, que tiene como
base una variante del método de Morel9, usado por Downie10.
6. Diseño de la cámara de prueba de acuerdo a nuestras necesidades de los
modelos planteados.
7. Diseño del Difusor de Salida mediante las normas dictadas por R. D. Metha y
P. Bradshaw, 197911.
8. Proceso de armado, prueba, medición de velocidades, calibración y
preparación del flujo con modelos a escala en el Túnel de Viento.
12. Hipótesis Establecidas las condiciones de bidimensionalidad y diseño de un Túnel de Viento
Subsónico de Circuito Abierto, es posible lograr un flujo de aire, el cual se contraste
con 1 ó mas hilos de humo, a través de la Cámara de Prueba, con un
comportamiento de forma laminar y con un perfil de velocidad uniforme y estable.
13. Justificación La tridimensionalidad es la característica principal que tienen en común la gran
mayoría de los túneles de viento existentes actualmente, esta característica se debe
al origen mismo de estos aparatos.
8 Mehta, R. D., Bradshaw, P., Design rules for Low speed Wind Tunnels. The Aeronautical Journal of the Royal Aeronautical Society. November 1979. 9 T. Morel, Comprehensive Design of Axisymmetric Wind Tunnel Contractions, J. Fluid Engineering, ASME Transactions, 1975. 10 J.H. Downie; R. Jordinson; F.H. Bames. On the Design of three-dimensional Wind Tunnel Contractions. Aeronautical Journal. Vol. 88. 1984. 11 Op.Cit.1979.
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Figura No. 24. Que muestra la forma en la que se podríadelimitar la bidimensionalidad de la que se habla en unaenvolvente arquitectónica dada, para lograr, hacer unanálisis cualitativo del aire a través de la envolvente. Fuente: Ilustraciones tomadas del libro Manual delArquitecto Descalzo de Van Lengen, Johan.
Desde su aparición, a principios del siglo XIX, los túneles de viento fueron creados
para el estudio de objetos de forma tridimensional, es decir, el estudio y observación
del viento que fluye alrededor del
exterior de un objeto determinado, en
un espacio delimitado en sus tres
dimensiones. Lo que inicio como un
aparato de experimentación para la
observación y experimentación
armamentista (balística), fue tomando
después importancia para la
experimentación y progreso de una
infinidad de productos y disciplinas,
entre las que destacan principalmente
la industria Aeronáutica, Automotriz y,
posteriormente, en la Ingeniería y la
Arquitectura.
En estos últimos casos, es hasta la
creación de nuevos materiales y
procesos constructivos, y el
consecuente cambio en los ordenes
arquitectonicos, que el hombre toma conciencia en las ventajas que el estudio de
factores climáticos, como el viento, tienen para su entorno edificado inmediato. Inicia
entonces así en la Ingeniería, la experimentación de los efectos del viento (cargas
laterales por efecto del viento), en puentes y edificios altos, en especial los
rascacielos. Por otra parte, en la Arquitectura, esta experimentación surge con mayor
fuerza, a partir de la crisis energética de los años setentas, cuando las sociedades se
ven obligadas a buscar formas más coherentes de climatización de su hábitat y
menos dependientes del petróleo.
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Figura No. 25. Con base al criterio de bidimensionalidad antes mencionado, se muestra aquí parte del estudio fotográfico realizado al mismo modelo de casa habitación en el Túnel de Viento Bidimensional diseñado por el Dr.Armando Alcántara Lomelí. Los modelos de las viviendas están realizados a escala 1:50, con una profundidad, óaltura de las paredes de 1.2 cms. La fotografía A muestra la prueba realizada en este modelo con un corte en planta a un nivel de 0.60 metros dealtura a partir del nivel de piso terminado de la vivienda, abarcando así, la ubicación, grosor y dimensiones de losmuros contenidos en este plano de corte ó análisis. Se puede observar que en este plano las 3 aberturas sonconsideradas como puertas debido al nivel del plano de análisis. En la fotografía B se muestra un corte en planta a un nivel de 0.80 metros de altura a partir del nivel de pisoterminado de la vivienda y como se modifican las dimensiones de los vanos, así como la aparición de nuevasaberturas. El muro ubicado en la parte superior de la foto es quizás el que sufre mayor transformación, sobre el ejederecho, se modifican notablemente las dimensiones del vano, dando a atender que los muros presentes en lafotografía A son de un muro bajo cuya altura es inferior a los 0.80 metros. El mismo caso sucede sobre el ejesuperior, en el cual aparece solo un segmento del muro anterior y se incluyen solo dos columnas, las cuales sostienen, en este caso la techumbre de la terraza en cuestión. Otro de los cambios se presenta sobre el eje inferior, en el cual aparece una ventana cuyo lecho inferior tiene una altura de 0.90 metros. Fuente: Propia.
Si bien para el desarrollo de investigaciones en la Ingeriría Civil y la Industria
Automotriz, entre otros, la configuración en 3 dimensiones de un túnel de viento tiene
ciertas ventajas; para la investigación ó experimentación en la Arquitectura, puede
presentar ciertas limitantes. Una de ellas tiene que ver con la visualización del
fenómeno al interior de los modelos a escala, debido a que las envolventes
arquitectónicas están compuestas por una serie de planos espaciales interiores,
delimitantes de los espacios habitables. Es decir, aun con la experimentación en un
modelo a escala transparente, el ángulo de observación estará siempre limitado por
esa tercera dimensión, de modo que la comprensión ó visualización del fenómeno en
conjunto estará siempre sujeta al giro del modelo con respecto al flujo, y/o el cambio
de posición del plano de visión del observador.
A B
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43
Figura No.26. Donde se muestran algunas de las distintas fotografías ó radiografías de las queconsta un estudio radiológico del cerebro humano, denominado Radiología de Emisión de Positrones. Este estudio se realiza por medio del análisis axial de distintas capas del cerebro (Plantay Corte), con el fin de determinar la ubicación de enfermedades, deficiencias u anomalías encualquier parte del cuerpo. Así como el estudio del funcionamiento del cerebro, en tiempo real, anteciertos estímulos. Imaginemos que para nuestro caso, la silueta del cerebro humano que se ve en lafigura, es una envolvente arquitectónica. Si se hace pasar aire a través de las aberturas de esa envolvente se podría apreciar de manera cualitativa el comportamiento que éste tendría al interior dela misma. Fuente: www.chasque.net.
Si dentro de la tridimensionalidad que poseen, tanto el viento como las envolventes
arquitectónicas, se trata delimitar una cierta bidimensionalidad en ambos, es decir, si
se ajusta las dimensiones del flujo y modelos a escala de manera que la componente
tridimensional (profundidad), se disminuya ó tienda a 0 (cero), se podría realizar un
análisis axial en planos ó capas casi bidimensionales de ambos (Ver Figura No.24 y
25), semejante al análisis radiológico que en medicina se denomina Tomografía Axial
de Emisión de Positrones, también llamado TEP (Ver Figura No.26).
Pretendiendo que las partículas de aire que fluyan en los límites establecidos dentro
de esta capa ó lámina observen un comportamiento similar en el sentido
perpendicular al flujo.
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Ahora bien, si se hace pasar esos planos de aire, contrastado por humo, a través de
los vanos que dichos edificios poseen, se puede observar de manera cualitativa el
fenómeno en cuestión y como interactúan éste, al interior de las envolventes
arquitectónicas. De modo que podamos advertir, mediante la suma de todos los
análisis axiales resultantes de un edificio, parámetros de diseño mas cercanos a la
realidad en el interior y exterior de los espacios habitables, procurando así el confort
térmico para el ser humano en su entorno edificado inmediato.
Esto complementaria de una manera más grafica el entendimiento y estudio con
fines didácticos y de investigación, del fenómeno del viento al interior de una
envolvente arquitectónica, objetivo final del presente trabajo.
Debido a causas de origen, la mayoría de la bibliografía existente sobre este tema se
refiere a Túneles de Viento Tridimensionales, por lo que todos los parámetros de
diseño del Túnel de Viento que se pretende construir, parten del mismo punto.
14. Parámetros de Diseño Existentes
El diseño de túneles de viento es un complejo campo que involucra muchos aspectos
de la ingeniería mecánica e ingeniería de fluidos, y es imposible cubrirlas todas en un
solo documento. Existen libros y artículos escritos con anterioridad sobre este tema
como Rae & Pope (1984)12, Bradshaw & Pankhurst (1964)13 y Seidel (1982)14 los
cuales son útiles referencias para el diseño y construcción de estos aparatos.
En la mayoría de los túneles de viento, se utiliza el viento bajo condiciones de
presión atmosférica normal, por lo que la única opción que queda es la de
incrementar la velocidad del flujo. Frecuentemente no es posible incrementar la
velocidad del flujo lo suficiente como para que los resultados en la experimentación
en túneles de viento caigan entre las mejores simulaciones resueltas y las que se
obtienen en aplicaciones reales.
12 W.H. Rae Jr., A. Pope. Op.Cit.1984. 13 Bradshaw, P., Pankhurst, R. C. 1964. The Design of Low-speed Wind Tunnels. Progress in Aeronautical Sciences 6, 1-69. 14 Seidel, M. 1982 Construction 1976-1980. Design, manufacturing, calibration of the German-Dutch Wind Tunnel (DNW). Tech. Rep. Duits-Nederlandese Wind-tunnel (DNW).
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Es posible lograr un correcto y buen desempeño en túneles de viento de circuito
abierto, con su consecuente bajo costo y reducción de espacio para su instalación.
Existen dos tipos principales de túneles de viento de circuito abierto, los cuales
difieren básicamente en la posición en la que se coloca el generador de viento
(entrada o salida de la cámara de prueba). Aunque autores tales como R. D. Metha
y P. Bradshaw15, aseveran que dentro de este tipo de túneles, la ubicación que la
fuente generadora de aire, tiene con respecto a la cámara de prueba, es de poca
importancia, coinciden en que la principal ventaja de estos, es la de que sufren
menos por cambios de temperatura, principalmente debido a que el volumen de aire
que se encuentra en el cuarto que lo contiene, es mayor al que se encuentra en el
interior del cuerpo del túnel, y el desempeño de un ventilador ubicado después de la
Cámara de Pruebas no esta afectado por flujos aleatorios provenientes de la misma.
Una de las desventajas de los túneles de viento de circuito abierto con un difusor de
salida es la que la presión es siempre menor que la atmosférica, aunque puede ser
remediado obstaculizando la salida del túnel y creando así un incremento de la
presión en la Cámara de Prueba ó de Trabajo.
Así mismo, la principal ventaja de un ventilador centrífugo, a comparación de un
ventilador axial, es la de que se comporta muy bien dentro de un largo número de
cargas o pruebas. La única ventaja de un túnel de viento de succión, con un
ventilador centrífugo o axial, en la salida del mismo, es la de que el aire contenido en
el interior del túnel se encuentra menos perturbado que el que ingresa mediante la
inyección del mismo por medio de un ventilador.
Aunque el presente trabajo tiene como fin el diseñar un Túnel de Viento de Circuito
Abierto Bidimensional Subsónico por Inyección, de manera experimental, se
pretende realizar estas experimentaciones con base a normas de diseño
establecidas por diversos autores como R. D. Metha y P. Bradshaw16.
15 Mehta, R. D., Bradshaw, P. Op. Cit.1979. 16 Op. Cit.1979.
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Figura No. 27. Que muestra un tipo de ventilador axial.En la parte central de la ilustración se observa el motor,así como la escala humana. Fuente: http:www.vonkarman.stanford.edu.
A continuación se hará una breve mención de parámetros de diseño de diversos
autores, mediante el orden de diseño en el que se estará definiendo el modelo final
del aparato en cuestión.
14.1 Sistemas Impulsores 14.1.1. Ventilador Axial Muchos túneles de viento se manejan con ventiladores de flujo axial, los cuales
producen presión estática, aumenta (con un cambio no apreciable en la velocidad
axial ó presión dinámica a menos que el aumento de presión sea comparable con la
de la presión absoluta), en un punto del circuito, para compensar las perdidas totales
en el resto del circuito.
El diseño de ventiladores axiales para
túneles de viento cubre un amplio rango.
Desde ventiladores de carga ligera, los
cuales usualmente tienen un alto radio
de velocidad de las puntas, en
comparación con la velocidad axial de
sus ejes, y una correspondiente alta
velocidad relativa en las aspas, produce
el requerido aumento de la presión con
una favorable pequeña área de aspa y se
parecen mucho a las aspas de los
motores de avión. Sin embargo, los
ventiladores con altas velocidades en las
aspas causan una gran cantidad de vibraciones si el flujo que se acerca no es
uniforme por encima de la sección transversal, y la velocidad de la punta de más de
150 ó 200 m/seg. En el viento implica un relativo acercamiento a los números Mach
en los cuales ocurren las ondas de choque, resultando otra vez en ruido y vibración.
Por lo tanto, en modernos túneles de viento, la velocidad de las puntas se mantiene
lo mas lenta posible, no mayor de 2 a 3 veces la velocidad axial local, y los arreglos
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Figura No. 28. Donde se observa una serie de ventiladoresaxiales de flujo colocados antes de la cámara de prueba. Fuente: http:www.vonkarman.stanford.edu.
en las aspas se parecen mas al grado de un compresor de aire axial, con estator en
línea al frente del rotor. Ver Figura No.27.
Debido a que es necesario volver a la uniformidad a un flujo sin remolinos dentro de
una sección circular o poligonal corriente abajo del ventilador, el diámetro del eje es
usualmente una fracción menor al diámetro del ventilador, y rara vez excede de 0.5 a
0.6 del diámetro del ventilador. Como resultado el espacio entre las aletas, medidos
alrededor de la circunferencia, varia considerablemente desde la base hasta ala
punta. El radio espacio/cuerda tipifica la carga del ventilador, y determinan también
las tolerancias permitidas por el efecto entre las aletas adyacentes. Cerca de la punta
la interferencia es pequeña, pero cerca de la raíz, el radio espacio/cuerda es menor y
diseñado bajo reglas de maquinaria turbo. Desafortunadamente es muy común
encontrar una región cerca del medio radio donde ninguna de las reglas es certera, y
una interpolación de las mismas es necesaria. Es usual que se opte por mantener
una área de sección transversal del torrente de aire casi constante por encima de la
longitud del eje, y de esta manera la cubierta exterior tiene una comba hacia afuera.
En túneles de viento de circuito
cerrado, los ventiladores axiales son
usualmente montados corriente abajo
de la segunda esquina, donde el área
de la sección transversal es 2 ó 3
veces más que la de la cámara de
prueba. Esto reduce la velocidad
óptima del ventilador, llevándonos a
una reducción en el ruido y vibración.
Existe también una ventaja práctica
para esta localización, y es la de que
en el caso de que un objeto vuele de
la cámara de prueba, tiene alguna oportunidad de ser alcanzado ó destruido por las
aletas de las esquinas, antes de que llegue a las aspas del ventilador.
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Los ventiladores axiales (Ver Figura No.28), tienen mayores límites de rangos de
operación (en términos de aumento del coeficiente de la presión, definido como el
radio de aumento de la presión a través del ventilador hacia la presión dinámica del
flujo), que los ventiladores centrífugos. Si se requiere que el coeficiente de presión
sea alto, las aletas del ventilador caen en perdida, usualmente empezando por la
base donde el ángulo de la aleta hacia el plano de rotación es el mayor, para que la
dirección del flujo se dirija corriente abajo y corriente arriba cerca de las bases.
Si el coeficiente de presión es muy bajo, entonces una caída en perdida del ángulo
negativo cerca de las puntas ocurrirá. Los ventiladores axiales, con motores
eléctricos montados en su cuerpo central, son comunes comercialmente hablando,
pero los túneles de viento de alto rendimiento poseen ventiladores hechos a la
medida con características únicas. Un buen compendio sobre el diseño de
ventiladores axiales, aparentemente para ventiladores de minas, pero aplicable a
túneles de viento, se encuentran en R.A. Wallis, Axial Flow Fans and Ducts, Wiley-
Interscience (1983).
Como se menciono anteriormente, la mayoría de los túneles son conducidos por
ventiladores de flujo axial, los cuales producen la elevación de la presión estática (sin
un apreciable aumento en la velocidad axial o presión dinámica). El diseño de
ventiladores axiales para túneles es un tema muy complejo.
14.1.2. Ventiladores Axiales de Flujo En un túnel de viento de circuito cerrado, el arreglo ó acomodo usual de las aletas de
pre-rotación aguas arriba del rotor (hélice del ventilador), se diseña de modo que los
remolinos en la salida sean igual a cero. En el caso de un túnel de viento de circuito
abierto, el remolino presente en el flujo en la salida del ventilador puede ser disipado
antes de que el flujo llegue la entrada, pero una ventaja restante de las aletas de
pre-rotación es que la velocidad del flujo relativa a las aspas del ventilador es mayor
si carece de estator ó se localiza aguas abajo del ventilador.
14.1.2.1. La sólidez del ventilador
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El procedimiento de diseño esbozado por Bradshaw y Pankhurst en 1964, es todavía
una guía adecuada. El único problema serio encontrado en el diseño del ventilador,
que no se encuentra en el diseño de alas de avión de baja velocidad, es la
interferencia que existe entre los campos de flujo de las aspas. Esta interferencia
depende principalmente en la solidez, el radio que tiene la cuerda del aspa al hueco
entre aspas (medido alrededor de la circunferencia). Previendo que la solidez es
menor a la unidad aproximadamente, la interferencia es lo suficientemente pequeña
para ser tratada como una pequeña corrección del desempeño de una superficie de
sustentación aislada; para solideces mas altas el flujo no puede ser relacionada con
precisión a esta superficie de sustentación aislada, y los datos para las “cascadas”,
filas de superficies de sustentación, arregladas de la misma manera como aletas de
esquina, deben de ser utilizadas en su lugar. La solidez varía de acuerdo al radio, y con el fin de hacer uso del mismo
procedimiento para la totalidad de la longitud del aspa es recomendable mantener el
mismo valor por debajo de la unidad en la raíz del aspa, montando el ventilador
sobre un eje central cuya nariz sea la mitad del diámetro del ventilador. 14.1.2.2. Diseño de las Aspas La eficiencia de los ventiladores axiales están por el orden del 90% de modo que la
minimización de las perdidas no es usualmente importante, y el procedimiento usual
es el de escoger un tipo de aspa con un coeficiente de levantamiento alto y seguro,
sin tener en cuenta los radios de levantamiento y arrastre; los valores de 0.7 a 0.9
son típicos.
14.1.3. Ventiladores Centrífugos
Un túnel de viento por inyección es operado por medio de un motor en la entrada,
usualmente un ventilador centrífugo (Ver Figura No.29), el cual la mayoría de las
veces se presenta como los que encontramos en bombas para carro o en las
secadoras de pelo. La aletas aerodinámicas de un ventilador centrifugo corren
nominalmente al mismo ángulo de ataque alrededor de su dimensión máxima
transversal, y la reducción de los aumentos de presión a medida de que las aletas
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Figura No. 29. Donde se observa un ventilador de tipocentrifugo como el que utilizara para la construcción delaparato que nos atañe. Fuente: http:www.soler&palau.es.com.
caen en perdida es gradual, sin mucho deterioro en la estabilidad y uniformidad del
flujo saliente. Se debe decir que el flujo saliente de un ventilador centrífugo es
perturbado la mayoría de las veces, pero no peor que las condiciones de flujo que se
experimentan a la salida del divisor principal de un túnel de circuito cerrado.
Los ventiladores centrífugos son casi
siempre comprados comercialmente
como extractores utilizados
principalmente en sistemas de
ventilación o aire acondicionado, por
lo que los procesos de diseño se
reduce a buscar a fabricantes en los
catálogos, por una unidad que
produzca el aumento en la presión
total necesaria para un flujo de aire
determinado.
Los ventiladores centrífugos son
usualmente utilizados para el manejo de los túneles de viento de circuito abierto por
inyección; la colocación de estos ventiladores para succión, no representa una
ventaja significativa. Un ventilador centrífugo de una sola salida también puede ser
utilizado para túneles de viento de circuito cerrado instalando en ellos esquinas de
retorno. En los ventiladores centrífugos de una sola salida, se ha encontrado que
producen un flujo de vortice, debido a la posición asimétrica del impulsor, el cual
ayudara a la unión del flujo sobre las paredes de los difusores de gran ángulo.
Esto compensa la falta de uniformidad del flujo, el cual también es mejorado por las
pantallas en un difusor de gran ángulo y la cámara de asentamiento.
14.1.3.1. Ventajas sobre otro tipo de ventiladores Los ventiladores centrífugos corren con una razonable estabilidad y eficiencia sobre
un amplio rango de condiciones de flujo (variaciones del factor de potencia), porque
la totalidad de la envergadura de las aspas opera normalmente el mismo coeficiente
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Figura No. 30. Diferentes tipos de impulsor dentro de los ventiladores centrífugos. Fuente: Mehta, R. D., Bradshaw, P., Design rules for low speed wind tunnels. The Aeronautical Journal of the Royal Aeronautical Society. November 1979.
de levantamiento. El ruido y pulsaciones generados por el ventilador centrífugo son
relativamente bajos, incluso en condiciones fuera de diseño, y la uniformidad del flujo
varia menos con un radio avanzado. El remolino (vortice de salida) producido por un
ventilador centrífugo de salida simple es también independiente del radio avanzado,
depende más bien del radio del rotor y del ancho de la caja que lo contiene.
14.1.3.2. Tipos de Ventiladores Centrífugos El tipo más común de aspa es la que tiene la superficie de sustentación con la cara
dando hacia atrás (Figura No. 26), el que la cara de la superficie de sustentación este
dando hacia el frente es menos eficiente. Si la eficiencia del ventilador centrifugo no
es muy importante, estas aspas pueden ser diseñadas de las misma manera que las
aletas de las esquinas de retorno o cascadas escogiendo un ángulo de orilla de 4 o
5º y una huella de ángulo de orilla igual a cero, pero la forma de aspa mas eficiente
es la que tiene una curvatura de espesor finito. Muchos autores han probado estos
ventiladores con estas aspas (R. D. Metha and P. Bradshaw, 1979) y han encontrado
que la uniformidad del flujo se deteriora al mismo tiempo que se incrementa la carga.
Sin embargo, con aspas con la cara hacia atrás, en forma de “S” (Figura No.30) se
encontró que la uniformidad del flujo se mejora con el incremento de la carga,
presumiblemente a que estas aspas entran en pérdida muy rápido, llevándonos así al
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incremento de la mezcla. El costo de esto es un mayor nivel de turbulencia en el flujo
de la salida y una menor eficiencia del ventilador.
14.1.3.3. La superficie de la aspa (lengua) Es un importante componente el cual afecta la uniformidad del flujo de salida y las
características del ruido del ventilador. Para una mínima interferencia con la
uniformidad del flujo, el radio de la altura del aspa hacia el de la caja necesita ser
pequeño (< 0.3) y el ángulo y forma de la misma, cuidadosamente diseñado. El
espacio entre el rotor y la lengua debe de ser mínimo por razones aerodinámicas
para optimizar la interferencia con el flujo saliente y de esta manera minimizar el nivel
de ruido. El diseño de la lengua en la mayoría de los ventiladores comerciales es la
adecuada. Un mal ángulo de la lengua puede ser mejorado si se agrega una
terminación afilada aguas abajo del túnel como se muestra con la línea punteada en
la Figura No. 30. 14.1.3.4. Otras sugerencias
Una boca de la campana de entrada ayuda a producir un flujo uniforme y reduce las
perdidas de entrada, y un filtro de entrada (ayudando a reducir el remolino de
entrada) es esencial para reducir la contaminación en sondeos de alambre caliente.
Los ventiladores centrífugos grandes deben de ser montados en montajes anti-
vibratorios y conectados al túnel con una junta flexible para reducir la vibración.
Los ventiladores centrífugos de doble entrada tienden a producir un flujo
uniformemente inclinado (sin vortice), el cual lleva mayor distancia en juntarse a las
paredes aguas debajo de la lengua. Por eso se debe de ser conservador en el diseño
de difusores de gran ángulo para ventiladores centrífugos de doble entrada.
Los ventiladores centrífugos de aspas que dan la cara hacia atrás, son los más
recomendables para el manejo de túneles de viento por inyección.
Una vez que la máxima presión estática de un ventilador es requerida y el rango del
volumen del flujo ha sido estimado, los manuales de los productores de estos pueden
ser consultados.
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53
Figura No. 31. Donde se observa la ventanilla de la cámara depruebas de un túnel de viento de circuito abierto por succión. Fuente: http:www.vonkarman.stanford.edu.
14.2. Cámara de Pruebas Una de las ventajas de la utilización de los túneles de viento, es la de que los
experimentos pueden ser realizados bajo condiciones controladas, en comparación
con las que se realizan en ambientes abiertos. El inconveniente de estas
experimentaciones pudiera ser la utilización de modelos a escala, en lugar de la
utilización de modelos en escala real. Por lo que, con la finalidad de alcanzar los
números de Reynolds17 que se encuentran en un modelo a escala real, la viscosidad
y las velocidades de flujo frecuentemente deben de cambiarse.
Tanto los requerimientos como
los costos determinan el tamaño
y velocidad del aire en la sección
de pruebas y la potencia
requerida por el ventilador. La
sección puede tener muchas
formas: circular, elíptica,
rectangular, cuadrada,
hexagonal u octogonal (Ver
Figura No. 31), como las
pérdidas debidas a su forma son
mínimas, la elección de su geometría obedece principalmente a consideraciones
aerodinámicas y a la utilidad marginal que represente. El techo y piso planos hacen
muy fácil la instalación de modelos, balanzas aerodinámicas y su calibración. En
especial una sección que tenga un alto igual a dos tercios de su ancho es aún más
ventajosa pues requiere de menores correcciones, debido a que la capa límite se
engrosa a medida que el aire atraviesa la sección de pruebas, crea un área efectiva
menor, aumentando la velocidad. A pesar de que no se ha desarrollado un método
de diseño para solucionar este problema, se recomienda que las paredes tengan un
ángulo de divergencia alrededor de medio grado y muchas veces es necesario hacer
17 Streeter, Victor l., Wylie, E. Benjamin, Bedford, Keith W. Op.Cit. 2000.
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Figura No. 32. Donde se observa un ejemplo de visualización del flujo contrastado por humo sobre un modelo de ala de avión. Fuente: http:www.vonkarman.stanford.edu.
un ajuste fileteando las esquinas, una vez que el túnel esté montado, hasta obtener
mediciones estáticas en la presión longitudinal.
La longitud usual de una sección de pruebas varía entre 1 y 2 veces la dimensión
mayor de la sección. No debe olvidarse hacer la sección transparente ó colocar
suficientes ventanas para su filmación y observación.
14.2.1. Visualización del Flujo
En general, la visualización de los flujos es un modo de experimentación que
pretende examinar el patrón de flujo alrededor de un cuerpo o sobre una superficie.
El flujo es visualizado introduciendo tinte, humo o pigmento en el flujo en el área de
bajo la experimentación.
La principal ventaja de este
método es la de proveer de una
descripción de un flujo sobre un
modelo sin la reducción de
complejos datos y análisis. La
visualización del flujo (Barlow,
1999)18 involucra la inyección de
hilos de vapor en el flujo. El vapor
produce líneas delgadas (líneas
hechas por todas las partículas
pasando a través del punto de
inyección). En un flujo estable las
líneas delgadas son idénticas a las líneas de flujo (líneas en cualquier lado tangentes
a la velocidad del vector). El flujo contrastado por humo revela de este modo el
patrón de flujo entero alrededor de un cuerpo. La visualización de flujo por aceite
(también descrita por Barlow et al.), incluye cubrir la superficie del modelo con una
delgada capa de pigmento (en algunos casos Dióxido de Titanio), suspendido en
18 Barlow, J. B., Rae, W. H. Jr., Pope, A. Low-speed wind tunnel testing. Ed. John Wiley & Sons. New York, 1999.
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55
Figura No. 33. Donde se observa la ventanilla de lacámara de pruebas de un túnel de viento de circuitoabierto por inyección parte del fenómeno de bloqueo delflujo de humo por el modelo. Fuente: Propia.
aceite (en algunos casos keroseno). El pigmento tiende a fluir en dirección de la
fricción que existe entre el flujo y la superficie, dejando un patrón chorros o flujos. Ver
Figura No.32. El pigmento también puede fluir bajo la acción de gradientes de
presión si el aceite se hace muy denso o por la acción de la gravedad, si la
visualización se lleva a cabo en vertical o superficies resbalosas. Estos chorros o
flujos de los que se hablaba revelan el flujo muy cerca de la superficie. La
visualización de flujo con aceite es especialmente buena para la detección de la
separación de capa, cuando el límite de capa se levanta lejos de una superficie. Por
eso el flujo de aceite pigmentado tiende a vigorizarse a lo largo de estas líneas.
14.2.2. Efectos de Bloqueo
El bloqueo del flujo ocurre en túneles de viento de limitadas dimensiones, ó durante
la prueba de grandes modelos. El bloqueo esta definido como el radio del área frontal
del modelo, con relación al área de la cámara de prueba. Los radios de bloqueo menores del 10% son necesarios, pero cada vez mayores
radios son usados. Para las pruebas aeronáuticas el bloqueo debe ser menor al 5%,
mientras que en la industria automotriz este valor puede ser alcanzado por muy
pocos túneles de viento.
La presencia del modelo en la cámara
de prueba bloquea el flujo entrante y
produce un efecto de incremento de
presión sobre las paredes del túnel, (Ver
Figura No.33). Por esta razón a veces
los túneles de viento de sección abierta
o los túneles de paredes ranuradas son
usados. La corrección de los efectos de
bloqueo sigue siendo efecto de
numerosas investigaciones actualmente.
El bloqueo pude ocurrir como una
resultante de una contracción que las paredes realicen en el flujo de aire a través de
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su paso por la cámara de prueba. Esta contracción, aumenta la velocidad del aire al
pasar por el modelo, alterando el patrón de flujo y sus características. Esta
constricción, la cual no siempre ocurre en el vuelo libre, incrementa la velocidad del
flujo a la vez que pasa por el modelo, alterando el patrón de flujo y sus
características. En el caso de la superficie de sustentación, un bloqueo solidó tiende
a hacer que el flujo sobre la superficie de sustentación se pierda antes de lo previsto.
Es debido a que ocurre una separación del límite de la capa cuando en regiones
donde el flujo esta desacelerando, existe un gradiente de presión adverso. Mientras
mayor sea el gradiente mas rápido ocurrirá la separación. El efecto de bloqueo
incrementa la magnitud de la desaceleración y de este modo, el gradiente de presión
producido por la superficie de sustentación. Interesantemente, el efecto contrario
ocurre en un túnel de viento de jet abierto. Aquí la pared del túnel de viento esta
formada por la esquina del jet, y por eso puede ser deformada por el flujo sobre el
modelo. La deformación tiende a reducir la magnitud de las aceleraciones y
desaceleraciones experimentadas por el modelo.
14.2.3. La despreciada tridimensionalidad Es común para los ingenieros, que prefieran la experimentación en configuraciones
de 2 dimensiones, tales como flujos en lámina, ó cilindros. Los flujos bidimensionales
son más fáciles de entender y medir. Los resultados obtenidos de estas
experimentaciones frecuentemente se utilizan para predecir el comportamiento de
flujos tridimensionales más complejos. Montando un flujo bidimensional sobre un
modelo en un túnel de viento puede, sin embargo, ser bastante difícil. Por ejemplo, el
modelo de una superficie laminar con la misma envergadura de la cámara de prueba
puede no producir un flujo bidimensional, cuando ésta se levanta. Variaciones de
ascenso cerca de las puntas del modelo influencian todo el campo de flujo. La
situación puede, bajo ciertas circunstancias, ser mejorada montando placas en las
extremidades del modelo. Estas previenen que el flujo pase alrededor de las puntas.
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57
14.2.4. Efectos de escala Rara vez los modelos probados en las cámaras de prueba son de tamaño real. La
mayoría de las veces son a escala. Los modelos a escala son difíciles de construir y
generalmente son muy caros (solo piensen en la rugosidad de un terreno,
tolerancias, pequeños detalles, etc.). Para simular las condiciones reales el ingeniero
aerodinámico, debe mantener los parámetros de dimensionalidad constantemente.
Por ejemplo, un modelo escala 1:4 debe ser probado a 4 veces la velocidad real. Por
lo tanto, menor el modelo, mayor la velocidad en la cámara de prueba y los otros
parámetros deben de mantenerse constantes (esta limitación puede ser ignorada en
túneles de viento presurizados).
14.2.5. Tamaño de los modelos a escala El ingeniero aerodinámico debe encontrar un compromiso entre modelos a escala y
el tamaño del túnel de viento. La decisión está dictada por lo general por lo recursos
con los que se cuenta. Cuando los números reales de Reynolds19 y los números
Mach no pueden ser reproducidos, los datos experimentales están afectados por el
llamado efecto de escala.
La extrapolación a escala real depende del tipo de experimento que se lleva a cabo y
el rango en la escala de Reynolds20 y Mach en las que se prueban. A veces los
efectos de escala son despreciables, otras veces, como en el caso de los flujos
transónicos y bajas velocidades, no lo son.
14.2.6. Las correcciones en los túneles de viento Las condiciones de prueba nunca son las mismas, como las operacionales. Entre las
efectos mas conocidos son los de escala, el efecto de bloqueo, debido a la presencia
del modelo en la cámara de prueba y las limitantes de las capas de las paredes.
Otros efectos dependen del tipo de experimentos que se llevan a cabo, por ejemplo,
las correcciones del ángulo de ataque de una la de avión, debido a una inclinación
determinada. La corrección en los túneles de viento requiere de especial análisis y
técnicas de procedimientos. 19 Streeter, Victor l., Wylie, E. Benjamin, Bedford, Keith W. Op.Cit. 2000. 20 Op. Cit. 2000.
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Figura No. 34. Donde se observaun chorro turbulento de agua. Fuente: http:www.vonkarman.stanford.edu.
14.2.7. Problemas de Interferencia
La interferencia en un túnel de viento debido al efecto de bloqueo en el flujo de aire,
por el modelo en la cámara de prueba es un problema que debe ser acotado
correctamente en la interpretación de los datos. Otro tipo de interferencia puede
ocurrir en velocidades transónicas y supersónicas, debido a la reflexión de las ondas
de choque en las paredes del túnel.
14.2.8. La Turbulencia Aquí vamos a considerar algunas de las ideas mencionadas con anterioridad para
esbozar lo que constituye uno de los desafíos más grandes de la física, el problema
de la turbulencia. El problema aparece en casi todas las ciencias experimentales y,
por su formulación, en las matemáticas. La "solución" a este problema ha eludido a
matemáticos, ingenieros y físicos por más años de los que el decoro permite aceptar.
Los intentos de abordar el problema han generado o
estimulado ramas de las matemáticas, han introducido
múltiples ideas en física y han generado una gran
variedad de métodos matemáticos y experimentales;
todos de una utilidad notable en otras disciplinas. Muchos
científicos sobresalientes estudiaron el problema y luego
prefirieron cambiar de tema para lograr las contribuciones
que los hicieron figurar en la historia. Por intentos no ha
quedado, si bien las cosas no están como al principio.
Al iniciarse la década de los años setenta se abrieron
varias perspectivas teóricas y experimentales de muy
diversa índole. Cada una por separado parecía ser la
adecuada para atacar en forma definitiva el problema.
Cada una de ellas inició una etapa de intenso, extenso y
excitante trabajo en todo el mundo. Combinando ideas y métodos recién
desarrollados en las matemáticas, desde las muy abstractas como la topología
diferencial, hasta las más prácticas como el análisis numérico (aunado a la
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59
construcción de computadoras cada vez más grandes y veloces), se revisaron
experimentos clásicos desde una nueva perspectiva y se encontraron elementos que
estaban a la vista, pero que no se habían buscado o que simplemente se ignoraban
invocando diversos argumentos. También, nuevas técnicas experimentales y
cuidadosas observaciones hicieron cambiar algunas ideas preconcebidas y el
enfoque teórico que sistemáticamente se había estado siguiendo. Así, se revisaron
las teorías y repitieron experimentos. Si bien cada una de las nuevas ideas y
métodos, teóricos y experimentales, siguen en una efervescente actividad, el
optimismo inicial sobre la comprensión del fenómeno de la turbulencia ha ido
decayendo con el tiempo en vista de los exiguos resultados específicos. Muchas
cosas han quedado más claras y los horizontes por explorar se han abierto en forma
sorprendente.
Todos los flujos que se observan pueden clasificarse en dos grandes grupos, los
laminares y los turbulentos.
En todos estos el fluido se mueve en láminas y parece obedecer reglas más o menos
claras. Estudiando los flujos laminares es como se han entendido los principios
básicos que describen a los fluidos. Por otra parte, son los flujos turbulentos los que
dominan el foro.
Cuando el movimiento de un fluido es irregular y complicado se dice que el flujo es
turbulento. En la Figura No. 34 se muestra un chorro turbulento de agua; aunque
muy familiar, la complicada estructura ilustra las características de la turbulencia.
Esta definición, como tantas otras en nuestro negocio, no parece muy precisa:
podíamos haber dejado el pudor a un lado y caracterizar simplemente a la
turbulencia como el estado no- laminar. Ésta es parte de la dificultad.
14.2.8.1. ¿Cuándo es un flujo lo suficientemente complicado como para ser bautizado como turbulento?
Como con el estado mental de las personas, es relativamente fácil distinguir los
casos extremos. A quienes están totalmente desquiciados los confinamos a una
habitación acolchonada, dejando fuera a los normales, pero siempre nos preocupa
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distinguir la ubicación de la línea que separa los casos marginales. A los "fluidicistas"
les pasa un poco lo que a los psiquiatras (con la única ventaja de no ser sujetos de
su propio estudio).
Una característica del estado turbulento es la completa irreproducibilidad de los
detalles de un flujo; hay un elemento aparentemente caótico que es inherente a este
estado de movimiento. Al abrir completamente la llave de un lavabo observamos un
chorro de agua que cae, choca con el fondo del vertedero, se reúne con la que cayó
previamente y, moviéndose de manera irregular, se va por el desagüe. Si midiéramos
algún parámetro del flujo con mucha precisión, como la velocidad en el chorro
encontraríamos que conforme transcurre el tiempo, tal parámetro va cambiando de
valor y da lugar a un patrón como el que se muestra en la Figura No.30. Si después
medimos muchas veces, abriendo la llave de la misma forma, esperando el mismo
tiempo y a la misma distancia de la boca de la llave, el resultado será muy parecido
al anterior, pero nunca igual.
No sólo la velocidad cambia en esta forma irregular. Casi todas las variables hacen lo
mismo. Por ejemplo, supongamos que se determina el gasto, que es la cantidad de
agua que sale cada segundo, manteniendo todo fijo. El resultado sería de -digamos-
un litro cada diez segundos (100 ml/s), aproximadamente; a veces unos mililitros
más, a veces otros menos. Es decir, fluctúa alrededor de un valor promedio, el de
100ml/s. El asunto no tiene remedio, siempre es así cuando el valor promedio de
alguna cantidad excede de cierto valor, llamado crítico. Para ciertos casos muy
simples se ha logrado predecir razonablemente el valor crítico que debe alcanzar
cierto parámetro (usualmente el número de Reynolds21) para que el flujo pase de un
movimiento laminar a uno turbulento. Es decir, que se pierda completamente la
estabilidad del flujo (se vuelva un tanto loco). Por otra parte, el describir estas
fluctuaciones, que podemos observar y cuantificar, es uno de los aspectos más
difíciles de abordar que tiene el problema, ya que se trata de poderlos predecir, no
21 Streeter, Victor l., Wylie, E. Benjamin, Bedford, Keith W. Op.Cit. 2000.
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sólo de medirlos; la medición es hoy en día un trabajo de rutina en muchos
laboratorios, si bien es necesaria una tecnología relativamente complicada.
Los cientos de trabajos que se publican sobre estudios teóricos y experimentales de
la turbulencia, cada año y desde hace muchas décadas, hacen que una reseña de
los avances logrados se convierta en una obra de volúmenes. El uso de las más
variadas técnicas experimentales y matemáticas las hace, además, de difícil lectura
aun para los especialistas. Sin embargo, algunas de las ideas más viejas y más
recientes, que comparten elementos, nos permiten asomarnos a este mundo agitado
y convulso que llamamos turbulencia.
El proceso que parece sufrir la energía que se le comunica a un fluido para
mantenerlo en estado turbulento, el llamado modelo de la cascada de energía.
Imaginemos un tanque con agua, a la que agitamos con una paleta de cierto tamaño
(escala). Al mover la paleta se producen vórtices de la misma escala. Observamos
que estos vórtices migran y se desintegran, generándose en el proceso otros vórtices
de una escala menor. Este mecanismo se continúa de una escala a otra, hasta que
la escala es lo suficientemente pequeña como para que el movimiento de los
vorticillos resultantes sea dominado por los efectos de la fricción interna del fluido, la
viscosidad. Ahí, los pequeños remolinos comienzan una etapa de decaimiento,
disipándose hasta desaparecer; la longitud típica de esta última escala es de
fracciones de milímetro.
De acuerdo con estas ideas, la energía pasa de una escala a otra, como en una
cascada en la que el agua cae de un nivel a otro, perdiendo altura (energía potencial)
pero ganando movimiento (energía cinética). En el fondo de las escalas el
movimiento se convierte en calor, disipándose la energía, y queda el fluido en
reposo. En la medida en que se siga agitando la paleta (inyectando energía al fluido)
se podrán apreciar las estructuras en las distintas escalas, siendo la más pequeña la
más difícil de ver.
Por consiguiente el estudio de la dinámica de vórtices es uno de los más importantes
en los trabajos de turbulencia. El objetivo es entonces entender cómo se generan,
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cómo interaccionan entre sí, cómo se rompen y, finalmente, cómo decaen. Algunas
de las teorías más comunes abordan estos problemas desde diversos puntos de
vista, tratando de encontrar cantidades que se conserven en este proceso y
estudiando la forma en que van cambiando otras, al pasar a través de las distintas
escalas.
Uno de los resultados más célebres en la teoría de la turbulencia se debe a Andrei
Nikolayevich Kolmogorov (1903-1987) y A. M. Obukhov22, quienes obtuvieron el
mismo resultado, en forma independiente, en 1941. La importancia de la expresión
se debe a que es uno de los pocos resultados generales y cuantitativos y a que es
válida para todo flujo turbulento isotrópico y homogéneo. Que la turbulencia sea
homogénea significa que se ve igual si nos trasladamos a distintos puntos del fluido;
que sea isotrópica quiere decir que parece igual si vemos en cualquier dirección.
Para que lo anterior sea (aproximadamente) cierto se requiere que la región en
estudio se encuentre lejos de objetos o de las paredes que contienen al fluido; se
dice entonces que la turbulencia es localmente isotrópica. Esta simplificación fue
introducida por Geoffrey Ingram Taylor (1886-1975)23 en 1936. Muchas ideas
fundamentales en la dinámica de fluidos moderna fueron propuestas por Taylor en
los profundos trabajos que hizo a lo largo de su prolífica carrera científica.
Esto explica por qué cada vez que se empieza un flujo dentro de un túnel de viento,
por ejemplo, se observan patrones muy diferentes. Sucede que nunca podemos
repetir un experimento exactamente en la misma forma; siempre partimos de un
estado muy parecido, pero no del mismo. Todo tiene que ver con la forma en que un
movimiento va a evolucionar; la contaminación del aire en el túnel, la deformación
nocturna del dispositivo mecánico y, podría argumentarse, el humor del investigador.
14.3. Difusores de Gran Angulo
Aunque los difusores son utilizados comúnmente, sus características de flujo no son
completamente entendidas. El flujo a través de un difusor depende de su geometría,
22 PhD. students and descendants of A.N. Kolomogorov, Kolmogorov in perspective. London Mathematical Society. 2000. 23 Batchelor, George. The Life and Legacy of G.I. Taylor. (Cambridge, 1996).
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definida por el área del radio, el ángulo de expansión de la pared, su forma y
contorno en sección transversal. Otros parámetros tales como las condiciones de
entrada y salida, y dispositivos para el control de la capa limite, solo por mencionar
algunos, también afectan su desempeño. Con una combinación arbitraria de estos
parámetros, el flujo a través de un difusor, resulta muy difícil de predecir a detalle.
Este tema es además mas complicado por la ocasional presencia de la separación
de la capa límite causado por los gradientes adversos de presión, necesariamente
presentes en los difusores. Este fue en efecto el hecho que inspiro a Prandtl24, y en
1904 el concepto de capa limite surgió.
Estos rasgos, se unieron con los problemas generales sobre la predicción del
comportamiento de los flujos turbulentos, haciendo a los difusores uno de los
componentes menos entendidos en cuanto a los dispositivos de flujo se refiere. Casi
todo el conocimiento acerca de los difusores es empírico.
La uniformidad del flujo en un túnel de viento puede ser mejorado si la sección de la
contracción ó boquilla de gran radio de área es mejorado inmediatamente arriba de la
dirección del flujo de la cámara de prueba. Si un difusor de gran radio de área es
requerido, así como para proveer un gran radio de contracción, como un largo difusor
convencional, con un ángulo de cono equivalente a 5º, es indeseablemente
económico, (Ver Figura No.35). Por ejemplo, si el radio de contracción de 12 se
requiere, se necesitaría un difusor de 5º con la longitud de 20 veces el diámetro de la
sección de la cámara de prueba. Un difusor de gran ángulo, definido como un
difusor en el cual el área de la sección transversal se incrementa tan rápidamente
que la separación, puede ser evitada solo con el uso de controles de la capa limite.
Un difusor de gran ángulo debe ser considerado como un medio para reducir la
longitud de un difusor de una área de radio dado, en lugar de un dispositivo de
recuperación de presión (la presión dinámica delante de la cámara de recuperación
es tan pequeña comparada con la de la cámara de prueba en la cual las ganancias o
perdidas de presión son casi nulas).
24 Anderson, Jr., John D. A History of Aerodynamics. Cambridge, England: Cambridge University Press, 1997.
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Figura No. 35. Que muestra un ejemplo de difusor de gran ángulo. Este se encuentra en el Centro deInvestigación Ames de la NASA. Fuente: http:www.vonkarman.stanford.edu.
La uniformidad e inestabilidad del flujo en el difusor de salida son de gran
preocupación desde que afecta el desempeño de partes vitales en la parte baja del
túnel. En particular, la separación intermitente en los difusores de gran ángulo
resultaría evidentemente, en un nivel de flujo inaceptable en la cámara de prueba.
El comportamiento de los difusores se ve afectado de gran manera por la
condiciones del flujo en la entrada. Una relativamente delgada capa límite con
condiciones estables de flujo en la entrada, debería, sin duda, retrasar la separación
y mejorar la recuperación de la presión considerablemente. Contrariamente, la falta
de uniformidad o la entrada de flujos inclinados pueden derivar en la separación
temprana de la capa límite. Se ha encontrado que un flujo arremolinado en un
difusor de gran ángulo (tal como el producido en un ventilador de entrada sencilla),
decrece la eficiencia del difusor, pero puede ser una ventaja en la prevención de la
separación de la capa límite. El efecto de las condiciones de entrada en el perfil de
la velocidad de salida es menor en difusores con pantallas, que en otro tipo de
difusores, debido al fuerte efecto que las pantallas de malla ejercen en la totalidad
del flujo.
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Los cuatro parámetros más importantes en un difusor de gran ángulo son:
1. El radio del área, A.
2. El ángulo del difusor, 2 .
3. El numero de pantallas entre el difusor, n. 4. El coeficiente total de la caída de presión de todas a pantallas, Ksum.
Las reglas para el diseño de Difusores de Gran Angulo con estos 4 parámetros, se
derivan del artículo de Metha y Bradshaw (1979), las observaciones sobre los
difusores de gran ángulo aplican a cualquier tamaño de túnel de viento. Muestra los
límites para el número de pantallas en función del ángulo del difusor y el área del
radio. La presión total del coeficiente de caída de presión requiere del radio de un
área dada por el límite.
La configuración del difusor que satisfaga ambas curvas debe de desempeñarse,
previendo que el cumplimiento de otros factores de diseño se lleve a cabo, como lo
son:
• Condiciones de entrada. El delgado limite de capa y flujo estable en la
entrada, son obviamente beneficiosas.
• La posición de las pantallas. La regla básica es la de posicionar las
pantallas es donde el ángulo de la pared del difusor cambia repentinamente,
debido a que estos son los puntos donde el flujo se separa con mayor
facilidad. En los difusores donde no se indique de manera obvia la posición,
las pantallas deben de localizarse igualmente, recordando que la pantalla en
la entra del difusor (con una alta resistencia relativa), es mas deseable porque
el ángulo cambia ahí de manera repentina.
• La forma de las paredes. El número de pantallas requeridas en un difusor
puede reducirse de buena manera e incrementar la eficiencia, con el empleo
de paredes curvas. Los métodos del flujo potencial son usados algunas veces
para determinar la forma de las paredes a ojo. Los difusores de paredes
rectas (usualmente con pantallas curvas) son, empleados de manera común,
porque son más baratos y de construcción más sencilla.
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• La forma de la pantalla. Representa una ventaja para la pantalla intersectar
paredes divergentes y líneas de flujo en ángulos rectos, de manera que la
refracción del flujo debido a las pantallas, no induzca a la separación. Las
pantallas curvas pueden ser montadas en armazones de metal prensados en
arcos circulares e hilados con rayas de lana de manera que la gasa pueda
encajar entre los dos marcos o armazones. Puede ser más difícil de burlar la
pantalla plástica más flexible, la cual también tiende a agitarse. Otra
alternativa es la de usar una pantalla de superficie plana, variable-K, de una
pantalla superpuesta concentricamente una con otra.
• Forma transversal. La mayoría de los difusores de gran ángulo tienen ya sea
una sección rectangular o sección cuadrada debido a la fácil construcción ya
que la recuperación de la presión no es muy importante. Es admisible el
filetear las esquinas en pequeños túneles, cuyos diseños son más bien
aventureros, para reducir las largas regiones de separación del flujo. 14.4. Pantallas Como se describió en los segmentos de la cámara de asentamiento y las
contracciones, una contracción en el área de la trayectoria reduce porcentajes de
variaciones en la velocidad a través de la cámara de prueba, al aumentar la
velocidad sin alterar la presión total. Desde que una pantalla u otra resistencia
hidrodinámica uniforme en un paso de área constante experimentara una fuerza de
arrastre y por lo tanto reducirá la presión total del flujo pasando a través de el sin
alterar la velocidad promedio localmente, se esperan que las variaciones de
velocidad se reduzcan en este caso de igual manera, porque la fuerza de arrastre
será mayor en regiones donde la velocidad es mayor a la promedio, debido a la
tendencia de equilibrar la presión total en la cámara de prueba. El análisis es más
complicado que para una contracción. Una pantalla en principio reduce la velocidad
en una capa límite turbulento, que pasa a través de la misma. La orilla de la capa
limite permanece en la misma trayectoria el perfil se hace mas amplio (parámetro de
menor forma H) y la orilla de la trayectoria es desplazada ligeramente hacia la
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Figura No. 36. Que muestra un ejemplo de pantalla metálica colocada enel extremo de una Contracción, en un túnel de viento de circuito abiertopor succión. Fuente: http:www.vonkarman.stanford.edu.
superficie. Las pantallas que no son montadas de manera tensa, pueden mostrar una
pequeña “barriga” cerca de las paredes, molestando la capa limite. Para una mayor
discusión sobre los efectos de una pantalla sobre la capa limite deben de revisarse
artículos como el de Metha, (1985)25.
El análisis significado de la
sección “los efectos de una
pantalla sobre la velocidad
media”, muestra que el
radio de la velocidad
excesiva aguas arriba es
(2-K) / (2+K), donde K es
coeficiente de la caída de
presión en la pantalla. Un
análisis más refinado lo
encontramos en G.K.
Batchelor (1953)26, el cual
trata una variación de la velocidad media como un especial caso de flujo turbulento,
con infinidad de remolinos largos, y toma en cuenta las velocidades transversales
producidas por las alteraciones en la presión estática. Se predice que el exceso de
velocidad será eliminado por K aproximadamente en 2.8, en lugar de K=2.
Usualmente las pantallas de los túneles de viento están hechas de alambres de
metal o mallas de lana de forma cuadrada o rectangular, (Ver Figura No.36). Las
pantallas de tejidas de nylon o poliéster también están siendo utilizadas cuando las
cargas del viento se espera que no sean altas (UTS de nylon ~70, metal ~1100,
bronce~700-1100 MNm-2 y E del nylon no mayor a 3, metal~200, bronce~100 GNm-
2).
25 Metha, R.D. A Turbulent Boundary Layer Perturbed by a Screen. AIAAJ. Vol. 23. Pp. 1335. (1985). 26 Batchelor, G.K. Theory of Homogeneous Turbulence. Cambridge Science Classics, (1953: Edición paperback en 1982).
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Figura No. 37. Que muestra un ejemplo depantalla del tipo de rejilla de panal ó honeycomb. Fuente: http:www.vonkarman.stanford.edu.
La acción de la gasa esta descrita en términos de dos parámetros: el coeficiente de
la caída de presión, K=ƒ1 (β, Rc, θ) y el coeficiente de la deflexión, ά= ƒ2 (β, K, θ)
donde β es el radio del área abierta y θ es el ángulo de incidencia del flujo, medido a
partir de una pantalla normal.
14.4.1. Efectos principales Las pantallas hacen a los perfiles de las velocidades más uniformes imponiendo una
caída en la presión estática proporcional a la velocidad al cuadrado y de esta manera
reduce el espesor de la capa límite de modo que la capacidad del gradiente de
presión de resistir se incrementa.
Una pantalla con un coeficiente de caída de presión de 2 remueve temprano todas
las variaciones en el sentido longitudinal de la velocidad media. Una pantalla de igual
modo refracta el flujo incidente hacia la normalidad y reduce la intensidad de la
turbulencia en la totalidad del campo de flujo. Para un radio de área abierta dado, es
mejor tener una pequeña malla para la reducción de la turbulencia pre-existente. Las
pantallas plásticas tienden a producir un flujo mas uniforme mas allá de la orilla de la
capa limite, principalmente causado por la deflexión del ángulo de la pantalla, el cual
es el máximo en la pared. En términos de abordar un gradiente de presión dado ó
disminuir la separación, el ir más allá puede ser beneficioso.
Para descripciones mas detalladas ver Metha, 1985.
14.5. Rejilla de Panal Las pantallas, al igual que las contracciones,
reducen los componentes longitudinales de
la turbulencia ó variación de la velocidad
media en mayor medida que los
componentes laterales, por lo que el número
de pantallas a ser utilizado, esta
determinado por la aceptable componente
disturbio lateral en la cámara de prueba. Los
componentes laterales de la velocidad media y remolinos mas grandes, pueden ser
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reducidos mas efectivamente por la rejilla de panal: el modo de acción de una rejilla
de panal con celdas alongadas en la dirección del flujo es cualitativamente obvia
pero pocas pruebas se han hecho, y lo único que es cierto es que la celda en este
tipo de rejillas debe de ser por lo menos de 6 a 8 veces el diámetro de la celda. El
unir 2 rejillas de panal juntas para proporcionar un área mas larga con respecto al
diámetro, es aceptable siempre y cuando estén bien alineadas y unidas.
Una rejilla de panal produce naturalmente algunas turbulencias por si mismas, con
remolinos del orden en tamaño al diámetro de la celda, los cuales desaparecen más
lentamente que los formados por pantallas. Los primeros túneles de viento que
tuvieron una rejilla de panal, y no tuvieron pantallas (y usualmente contracciones muy
pequeñas en radio también), sufrían de un alto nivel e intensidad de turbulencia en la
cámara de prueba, aunque el flujo medio del aire era muy bueno. La mayoría de los
túneles de viento modernos poseen ambas, rejillas de panal y pantallas.
Las celdas que se encuentran en rejillas de panal de papel kraft, (Ver Figura No.37),
usado en puertas ligeras no son muy uniformes en su estructura, pero las paredes
son usualmente bastante certeras perpendicularmente hablando al plano de la rejilla
de panal y los radios de longitud de los diámetros de 6 ó mas, pueden ser
encontrados. Para grandes túneles de alto desempeño, rejillas de aluminio usadas
en la industria aeronáutica es mejor, pero debe de tenerse cuidado al remover las
rebabas: usualmente fallas por fatiga pueden ser inducidas por someterlas bajo aire
a gran presión.
14.5.1. Reducción de Turbulencia: Rejillas de Panal (Honeycombs) y Pantallas La turbulencia en la sección de pruebas se reduce instalando honeycombs y
pantallas antes de la contracción. Las pantallas hacen que la presión tenga una gran
caída en el sentido del flujo, lo que reduce de una manera drástica las velocidades
altas y de una menos severa las bajas; en ambos casos genera una velocidad axial
uniforme. Los honeycombs hacen que la presión caiga de forma moderada, teniendo
un efecto menor en la homogeneización de las velocidades axiales, pero debido a su
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longitud vuelve constantes las velocidades laterales. La longitud mínima de una rejilla
de panal debe ser de seis a ocho veces el tamaño de la celda.
Las pérdidas debidas a los honeycombs son usualmente el 5% del total, no son
fáciles de calcular, por lo que se obviaran en este artículo. Para las pantallas el
coeficiente de pérdidas está dado por:
Donde:
D = diámetro del alambre
M= longitud de la malla
Rd = Reynolds basado en el diámetro del alambre d.
Al sumar todos estos coeficientes de pérdidas, se obtiene la fracción de energía, que
está dada por:
Éste valor es una medida de la eficiencia del túnel de viento; usualmente es mayor
que la unidad, indicando la cantidad de energía almacenada en la corriente de aire
es capaz de realizar trabajo a una alta taza antes de llegar al reposo.
14.6. Cámara de Asentamiento La cámara de asentamiento o sección de calma, posee la sección transversal mas
larga, y contiene una rejilla de panal o una pantalla. Una rejilla de panal con celdas
alineadas en la dirección de flujo reducirá las variaciones transversales de la
velocidad fluctuante y media (dirección del flujo), con muy poco efecto en la
velocidad de trayectoria porque la caída de presión a través de la rejilla de panal es
2
2
1
95.095.01
Re2.55
⎥⎦⎤
⎢⎣⎡ −==
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡ −=
+=
MD
totalareaabiertaarea
k
dkk
o
o
β
ββ
ot k
ER∑
=1
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pequeña. Las pantallas de alambre de lana reducen principalmente las fluctuaciones
de velocidad de la trayectoria, con poco efecto en la dirección del flujo porque el
índice de refracción de la pantalla es pequeño. La cámara de asentamiento por si
sola nunca es lo suficientemente larga para que la turbulencia pre-existente decaiga
significativamente, por lo que el nombre es mal entendido.
La rejilla de panal, siempre colocada aguas arriba de las principales pantallas anti-
turbulencia, debe de estar lo suficientemente lejos aguas abajo del inicio del lado
paralelo de la cámara de asentamiento para que el flujo resulte paralelo al eje
principal. Si un difusor de gran ángulo con pantallas es colocado aguas arriba de la
cámara de asentamiento, usualmente llevar una pantalla a la salida donde el ángulo
de las paredes cambia repentinamente, y esta pantalla ayudara a reducir el ángulo
de flujo. También, una pantalla puede ser montada delante de la rejilla de panal en
un túnel de circuito abierto, para reducir largas desviaciones en el ángulo de flujo las
cuales hacen que caiga en pérdida la rejilla de panal.
La distancia entre pantallas no es tan crítica y se define un mínimo necesario para el
montaje de las pantallas de manera firme, en armazones removibles u otros. Las
pantallas pueden ser aseguradas sin pegamento, entre dos marcos de madera. El
pretensazo de las pantallas no es necesario, mientras no existan arrugas, el flujo de
aire jalara la pantalla hasta una forma suave.
La ultima pantalla debe de localizarse lo suficientemente lejos, aguas arriba de la
contracción, para que la velocidad del flujo se mantenga constante a través de la
sección transversal: cerca de la entrada de la contracción, el flujo empieza a
disminuir su velocidad cerca de la paredes y acelera cerca de la línea del centro, par
que la caída de presión a través de la pantalla localizada cerca de la entrada varíe
por encima de la sección transversal, llevándonos a variaciones de velocidad en la
cámara de prueba.
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Figura No. 38. Que muestra un ejemplode Cámara de Contracción. Fuente: http:www.vonkarman.stanford.edu.
14.7. Cámaras de Contracción Una contracción bien diseñada debe de poseer las siguientes características: a)
carecer de separación de la capa limite del flujo, b) un flujo paralelo y uniforme hacia
la salida, c) debe de minimizar la inestabilidad y el grado de turbulencia en la cámara
de pruebas Lam y Pomfret, (1984)27; Gibbings, (1993)28; Gordon, (1997)29. Metha
(1978) 30 y Su (1991)31, recomiendan que una sección cuadrada en corte en la
contracción proporciona mejores resultados, sin embargo, parece ser que, mas allá
de esta recomendación, existen pequeñas ventajas de desempeño, entre los
diseños de (Gordon, et. al.). Downie (1984) recomienda una relativamente simple
contracción diseñada con base a la intersección de 2 elipses, las cuales fueron
adoptadas para el perfil de la contracción de este túnel, sin embargo, el método fue
modificado ligeramente.
El radio de contracción de 8 (el área de entrada
dividida entre el área de salida), fue seleccionado,
el cual es el valor medio recomendado por R. D.
Metha y P. Bradshaw (1979).
Como una reducción brusca en el área de la
sección genera desprendimientos y turbulencias,
en la entrada de esta se coloca un cono que
reduce de manera gradual el área, al que se le
llama contracción (Figura No. 38), de igual manera,
al terminar la sección de pruebas hay un tramo
llamado difusor, encargado de aumentar el área y
27 Lam, K., Pomfret, M. J. Design and performance of a low speed wind tunnel. International Journal of Mechanical Engineering Education 13, (3). Pp. 61-172. 1984. 28 Gibbings, J. C. 1993. Incompressible flow in contracting ducts. Aeronautical Journal (August / September):230-246. 29 Gordon, R. Advanced 2-D and 3-D particle velocimetry techniques for quantitative fluid flow visualization in real-time. Doctor of Philosophy Thesis. University of Aberdeen. 1997. 30 Metha, R. D. Aspects of the design and performance of blower tunnel components. Doctor of Philosophy Thesis, Imperial College, University of London. 1978. 31 Su, Y. Flow analysis and design of three-dimensional wind tunnel contractions. AIAA Journal No. 29. November 11, 1991. Pp. 1912-1920.
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Figura No. 39. Dibujo esquemático de la contracciónmostrando las partes básicas para su análisis. Fuente: http:www.vonkarman.stanford.edu.
disminuir la velocidad del aire. Sin duda el más importante parámetro a considerar en
el diseño de una contracción, por mucho, es el radio del área de contracción (Rc).
Otros 2 parámetros de importancia, son el contorno geométrico de las paredes y la
longitud de la boquilla, el cual controla el perfil de la velocidad de salida y el
comportamiento de los límites de la capa. El radio de contracción (Rc) esta definido
entre el área de la sección de entrada (Ae) por el área de la sección de la salida
(As), ver Figura No. 39. Otro parámetro importante es la longitud del radio (l) y la raíz
cuadrada del área de entrada (Ae).
14.7.1. El diseño de una Cámara de Contracción No existe un método completamente
satisfactorio para el diseño de una
contracción en 3 dimensiones. Lo
más difícil es que cualquier
contracción de dimensiones finitas
tiene regiones de gradientes de
presión adversa cerca del final de
las paredes, debido a la existencia
de variaciones de presiones en las
paredes cerca de donde terminan
las contracciones.
La posibilidad de la separación de la capa limite es de considerable preocupación
porque una separación a gran escala puede producir inestabilidad del flujo y
disturbios en pequeñas separaciones locales, mientras se ensanchan las capas
limites. Obviamente la presión aumenta y los gradientes de presión a lo largo de las
paredes internas pueden ser fácilmente aliviados, incrementando la longitud de la
contracción, pero el espacio disponible para el montaje experimental y el indeseable
crecimiento de la capa límite en excesivamente largas contracciones debe ser
considerado.
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Además, las contracciones diseñadas usando secciones en corte de forma poligonal
(cuadrado, rectángulo u octágono), llevan a dificultades debido a la presencia de
esquinas que producen severos flujos secundarios en la capa límite propiciando
separaciones. Para comprometer las dificultades de construcción entre (regular e
irregular) secciones octagonales, y los indeseables efectos en las esquinas, las
contracciones deben de procurar secciones de corte circular.
A pesar de que numerosos autores afirman que no existe la necesidad de poseer un
proyecto de diseño para la contracción y que este, debiera hacerse
experimentalmente (Metha & Bradshaw, 1979), muchos proyectos de diseños de
contracción son accesibles en la literatura técnica actual (Vieira, 1997)32. Muchos de
estos proyectos se aplican generalmente solo para soluciones cartesianas en dos
dimensiones para el fluido ideal, usando un técnicas de odometría plana (Livesey,
1966)33, y otros métodos basados en el campo magnético (Smith y Wang, 1944)34 ó
por analogía del campo eléctrico (Rouse & Hassan, 1949)35. Mas de 15 diferentes
métodos han sido propuestos para obtener la forma de una contracción de eje, y
pocas han sido experimentalmente probadas (Tulapurkara, 1980)36. Pero el método
de diseño por ejes más usado por los diseñadores, esta basado en la solución de
Stokes y Beltrami37 y su ecuación diferencial parcial, valida para el régimen del eje
de flujo constante para un fluido ideal, y en adición, con el flujo sin rotación.
Los dos problemas que debe superar un cono de contracción tienen que ver con su
geometría; primero, se produce un gradiente de velocidad opuesto al deseable en la
entrada y salida de la contracción, lo que puede generar un desprendimiento,
32 Vieira, E.D.R; Dall’Agnol, E; Mansur, S.S; Woiski, E.R; Mazza, R.A; Pinotti, M. y Braile, D.M. Flow Visualization of Heart Valves Prostheses in Steady Flow Model. En XIV Brazilian Congress of Mechanical Engineering – COBEM 97, Bauru, December, 1997. 33 Livesey, J.L. Internal Aerodynamics Problems. Journal of the Royal Aeronautical Society. Vol. 70. Pp. 565-574, 1966. 34 Smith, R.H., Wang, C.T. Contracting Cones Giving Uniform Throat Speeds. Journal Aeronautical Science, vol.11, pp.356-360, 1944. 35 Rouse, H. & Hassan, M.M. Cavitation-Free Inlets and Contractions-Electrical Analogy Facilitates Design Problem. Mechanical Engineering, Vol. 71, No.3. Pp. 213-216. 1949. 36 Tulapurkara, E. G. Studies on Thwaites. Method for Wind Tunnel Contraction. Aeronautical Journal. Pp. 167-169. 1980. 37 Stokes, G. G. On the Theory of Oscillatory Waves. En transcripciones de Cambridge Philosophical Society, Vol. 8, Pp. 441-455, 1847.
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aumentando la potencia y disminuyendo la calidad de la medición. Además, la
superficie de las líneas de flujo de una contracción rectangular se choca con sus
propias paredes, lo que genera un flujo secundario, responsable del desprendimiento
y la reducción de la velocidad, esto puede solucionarse haciendo un filete en el cono
de contracción. Como no se había desarrollado un cálculo físico que permitiera
diseñar la contracción, se hacía por adaptación de métodos aproximados o "al ojo".
Con el advenimiento de los computadores y de los métodos numéricos se han podido
implementar programas que simulen el papel de las contracciones, evitando hacer
piezas reales inútiles. Muchas veces aunque no se construya el túnel a escala y se
simule, algunas partes se realizan, como la contracción, la sección de pruebas y la
difusión que son críticas en el éxito del túnel, de forma que se pueda medir
previamente su sensibilidad a flujos no uniformes.
14.7.2. ¿Cómo calcular las pérdidas en un túnel de viento? Una vez revisadas las diferentes partes que deben de tenerse en cuenta a la hora de
diseñar un túnel de viento, resulta fácil calcular la potencia necesaria para ponerlo en
marcha; en el caso de un túnel cerrado, las pérdidas de energía por ciclo coinciden
con el trabajo que debe hacer el ventilador para mantener el fluido en marcha.
Antes de seguir, vale la pena aclarar que toda esta teoría para secciones circulares
se puede aplicar a secciones de otras formas gracias al diámetro hidráulico. Si
definimos A como el área perpendicular al flujo y p como el perímetro mojado
(perímetro del área seccional que está sometido a esfuerzos de fricción) definimos el
diámetro hidráulico Dh como:
Que es la mejor manera de aproximar un ducto no circular para aplicarle las
ecuaciones para ductos circulares.
La manera más lógica de aproximarnos al cálculo de las pérdidas en un túnel de
viento, se deriva de seccionarlo en cinco partes correspondientes a las secciones
pADh
4=
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cilíndricas, las esquinas, la sección de expansión, la de contracción y los
honeycombs o pantallas, calculando para cada una el coeficiente de pérdida K.
Como la ecuación de Bernoulli enuncia que:
Donde los términos en la entrada del ducto tienen los subíndices "e" y a la salida los
"s". Como la presión de entrada es igual a la de salida (atmosférica) y suponemos
que los puntos de entrada y salida están a igual altura, la ecuación se reduce a:
Además las pérdidas de energía se pueden calcular como:
Donde Ao es el área de la sección de pruebas y ko son los coeficientes de pérdida de
las secciones en que dividimos el túnel anteriormente.
A. Secciones cilíndricas. La caída en un ducto de longitud L es
Donde:
Entonces,
Para tubos lisos y números de Reynolds bajos
∑ ⟩⟨+++=++g
vlkh
glPhV
gP s
sseee 221
21 2
2
∑ ⟩+⟨= 22 1 se vkv
∑ ⟩⟨=Δ2
3oo
ovAkE ρ
2
2v
DLp λρ=
Δ
DL
qpk λ=
Δ=
4⟩⟨=DD
DLk o
o λ
8.0Relog2110 −= λ
λ
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77
2
2
2
11
2tan6.0
2tan8
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛−
⎥⎥⎥⎥
⎦
⎤
⎢⎢⎢⎢
⎣
⎡
+=DD
DD
k e
s
le
αα
λ
∫=ΔLc
f DdLvpp
0
2
2λ
Donde D es el diámetro local (ft), V la velocidad local (ft/s) y Re es el número de
Reynolds, con la viscosidad del aire en las condiciones dadas.
B. Secciones divergentes. Las pérdidas ocurren por fricción contra las paredes y
por expansión, la combinación de las dos, está dada por:
Donde (es la divergencia entre los muros opuestos, D1 es el diámetro pequeño y D2 es el diámetro mayor. Una expansión menor, genera pérdidas pequeñas, lo que se
aprecia diferenciando la ecuación:
La eficiencia máxima se obtiene cuando el ángulo de divergencia es de cinco grados,
pero usualmente los problemas de espacio, hacen que el ángulo que se utilice sea
ligeramente mayor.
C. Las esquinas. Para esquinas, la relación que se utiliza es empírica, basada en
una caída de presión de 0.15 para un Reynolds de 5x10.
D. Cono de contracción. Las pérdidas en la contracción son:
Exclusivamente debidas a la fricción, la caída en la presión esta dada por.
8.42tan λα
=
4
25810 Relog
55.410.0 ⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
⟩⟨+=
DDk o
o
2
2v
Dp
Lp λ=
Δ
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Figura No. 40. Donde se muestra el bajo grado deinclinación que se recomienda para los difusores desalida. Fuente: http:www.vonkarman.stanford.edu.
∫ ⎟⎠⎞
⎜⎝⎛=⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛=
Lco
DD
DD
DdL
DDkk
0
04
04
0 λ
0
5
0
0
00 32.0
DL
LdL
DD
DLck c
Lc
λλ =⎟⎠⎞
⎜⎝⎛= ∫
Donde Lc es la longitud del cono de contracción, entonces:
Asumiendo un valor medio para lambda. Como la contracción total es usualmente
menor al 3%, los errores en este cálculo no son muy relevantes.
14.8. Difusores de Salida
Estos se colocan aguas debajo de la
cámara de prueba y tienen una expansión
muy ligera la cual no excede usualmente
los 5º (para mejores estabilidades de flujo,
la mejor recuperación de la presión se
lleva a cabo con 10º) y un radio de área
que no excede los 2.5. Ver Figura No.40.
Es importante tener un ángulo razonable
para la estabilidad del flujo en el difusor de
salida, ya que de otro modo la
recuperación de la presión tiende a fluctuar
con el tiempo, y por lo tanto, fluctúa la velocidad en el túnel de viento si el poder de
entrada es casi constante. El diseño de estos difusores es atendido por diversos
métodos, ver Cockrell y Markland, 197438
38 Cockrell, D.J., Markland, E. Diffuser behaviour. A review of past experimental work-relevant today. Aircraft Engng. Vol. 46. Pp. 16 (Reprint of Vol. 35, pp.86), 1974.
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79
Fotografía No.41. Que muestra el túnel de vientobidimensional diseñado por el Dr. Armando AlcántaraLomelí. Fuente: Propia.
15. Experimentaciones Previas
Con la finalidad de adentrarnos en los principios y características en el
funcionamiento de los Túneles de Viento de circuito abierto, durante el mes de
Octubre del 2004, se realizaron diversas pruebas con modelos a escala 1:50 de las 4
tipologías de Vivienda Tradicional de la Llanura Costera del Estado de Colima,
identificadas por los Doctores A. Alcántara
Lomelí39 y A. Gómez Amador40, en un tipo
de túnel de viento bidimensional por
inyección de circuito abierto (Ver fotografía
No. 37), disponible en la Facultad de
Arquitectura y Diseño de la Universidad de
Colima, el cual fue diseñado por el Dr.
Armando Alcántara Lomelí en el año de
1996, como instrumento auxiliar para
caracterizar, mediante un flujo laminar de
humo, el comportamiento de los flujos de viento que afectan el interior de una
edificación dada. De estas pruebas de funcionamiento se observaron diversos
problemas, que a nuestra consideración, contamos como valiosas experiencias para
el futuro diseño del Túnel de Viento que nos ocupa. Sin embargo, es preciso definir
las características generales de dichas pruebas, y las cualidades de dicho túnel, con
el fin de establecer las limitantes la problemática general en que se observaron.
15.1. Características y funcionamiento El aparato en cuestión es un cajón de madera el cual dividiremos para fines
explicativos en 3 partes; Cámara de Prueba y Cámara de Inyección y Difusión de
Humo. La primera con unas dimensiones de 30 x 38 cms con un alto de 4 cms; y la
39 Alcántara Lomelí, Armando. Adecuación al medio ambiente de la arquitectura del Siglo XVIII en la Antigua Provincia de Colima. Tesis para obtener el grado de Doctor en Arquitectura. Programa de Maestría y Doctorado en Arquitectura. Facultad de Arquitectura. Universidad Nacional Autónoma de México. 2003. 40 Gómez Amador, Adolfo. La Palma de cocos en la arquitectura de la Mar del Sur. Tesis para obtener el grado de Doctor en Arquitectura. División de estudios de Postgrado. Facultad de Arquitectura. Universidad Nacional Autónoma de México. 2000.
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Figura No. 42. Que muestra otra vista del Túnel de Viento diseñado por el Dr. Alcántara. Fuente: Propia
otra de 30 x 9 cms con un alto de 9 cms. La cámara de prueba posee una
profundidad de 1.20 cms, y esta formada por una caja que tiene como base una
lamina de aglomerado de madera la cual esta delimitada en sentido longitudinal por 2
fajillas de madera de pino, los restantes 2 costados transversales poseen una hilera
sencilla de popotes de plástico acostados de 3 cms de largo delimitados en la parte
superior por una fajilla de madera, (Ver Figuras No. 41 y 42), los cuales hacen la
función de cámara de contracción y rejillas de panal para el aire que se proviene de
la cámara de inyección.
Por ultimo esta cámara de prueba esta delimitada en su parte superior por una
cubierta de cristal transparente de 6 mm con el fin se servir como rejilla de
observación de las pruebas. En el fondo de dicha cámara de prueba se coloca un
pliego de papel negro que permita, servir como contraste para identificar con mayor
claridad el comportamiento direccional del flujo, una vez insertado el modelo a
escala, en su ubicación con respecto a la dirección de los vientos dominantes. La
cámara de inyección del aparato la forma una cajón de madera de 9 x 30 x 9 cms,
colocado en el sentido transversal interconectado hacia cámara de prueba por la
hilera de popotes, en el cual se encuentra insertada una manguera con una boquilla
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81
Figura No. 43. La cual muestra el funcionamiento básico del túnel de viento diseñado por el Dr. ArmandoAlcántara Lomelí, si como la disposición de los aparatos para la realización de las pruebas. Fuente: Propia.
que permite insertar un flujo de una mezcla de aire con humo de cigarro a la cámara
de distribución. Esta boquilla esta conectada a un tubo de PVC de 1 pulgada el cual
contiene pequeñas perforaciones las cuales permiten la salida del humo a una
cámara de distribución, antes de la salida hacia la cama de popotes, la cual filtra el
humo del cigarro (método de contrastación), hacia la cámara de prueba. (Ver Figura
No. 43).
La experimentación en cuestión se realizo, mediante la colocación de una maquina
generadora de humo blanco, 60 cms por arriba del nivel de la boquilla, conectada por
medio de una manguera de ½ pulgada, directamente a la boquilla de ingreso a la
cámara de inyección de este aparato, esta maquina cumple dos funciones al mismo
tiempo; la de generar el elemento de contraste para la caracterización del flujo de
aire (humo blanco), a través de la cámara de prueba, y la de generar la fuerza e
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Figuras No.44 a-d. Que muestra la secuencia fotográfica en la que fluye el aire contrastado conhumo a través de la Cámara de Prueba. Se observa el desprendimiento de la capa límite del fluido, hasta convertirse en una masa semi-uniforme en los puntos en los que no existe contacto con el modelo, así como la generación de turbulencias, probablemente debidas a una existentevariación de temperaturas del fluido dentro de la Cámara de Prueba. Fuente: Propia.
A B
C D
intensidad del flujo. La regulación de la fuerza e intensidad del humo depende
directamente de la maquina, previa colocación de las maquetas según su orientación
con respecto a los vientos dominantes reales y sellado de la cámara de prueba.
15.1.1. Conclusiones de las experimentaciones realizadas Sin la finalidad de hacer una critica sobre el diseño de este ingenioso aparato,
conviene citar lo que a mi parecer, fue la principal limitante que, para con la
experimentación descrita, tuvieron los parámetros de diseño del mismo, desde la
óptica de una experimentación seriada y de distintas variables.
Ésta limitante podría ser, sin un afán de hacer falsas aseveraciones, la causante de
muchos de los problemas observados y tiene que ver con que el sistema de
inyección y el sistema propulsor del túnel, son el mismo, ó mas bien se “generan”
mediante el mismo dispositivo; lo que lejos de ser un generador potencial de infartos
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83
al miocardio y una mas marcada dependencia al tabaco, dificulta, de manera notable,
el poseer un sistema de inyección confiable, pero principalmente, la deficiencia en
una uniformidad y velocidad del flujo.
En la Figura No. 44 de a-d, se muestra parte del estudio fotográfico secuencial
resultado de dicha experimentación, para la planta arquitectónica de un modelo de
vivienda que muestra dos ventanas de igual tamaño alineadas en forma de
ventilación cruzada y la puerta de ingreso a la misma.
Durante el análisis de la experimentación en cuestión se observaron diversos
factores claves que deben de ser revisados minuciosamente. Los factores más
importantes tienen que ver con:
1. Las variaciones del flujo en tiempo y espacio a través de la cámara de prueba.
2. La fluctuación en la intensidad de la turbulencia al inicio de la cámara de
prueba ambos en el flujo medio y lateral.
3. La variación de las temperaturas en tiempo y a través de la cámara de prueba.
4. La variación del flujo medio indicada por problemas en el sistema de inyección,
ó cambios de presión estática.
5. El desprendimiento de la capa limite del flujo, debido quizás por la combinación
que en este caso existe, entre el gradiente de temperatura producto de la
combustión del aceite de la maquina de humo y concentración de presiones en
la cámara de difusión del túnel.
6. Por otro lado, debido a que la ventana de la Cámara de Prueba de este túnel
obliga a que la observación del fenómeno sea en planta, se presentan muchos
problemas para la obtención de un archivo fotográfico claro del mismo, por
causa de los reflejos que al interior y al exterior de un recinto, causan la
iluminación directa o indirecta, y los reflejos del medio ambiente
respectivamente. Problema que no se pudo resolver ni con la colocación de un
cristal anti-reflejante como cubierta.
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16. Diseño del Experimento Dentro de este apartado, se describen los pasos que se siguieron durante el proceso
de diseño del prototipo de Túnel de Viento. Este proceso presenta 3 etapas básicas,
las cuales son:
1. Establecer los parámetros generales de diseño.
2. El proceso de diseño.
3. Caracterización y diseño de las 5 partes básicas (Ventilador, Difusor de Gran
Angulo, Cámara de Contracción, Cámara de Pruebas y Difusor de Salida), en
las que se dividió este túnel de viento.
16.1. Parámetros de Diseño Conforme se desarrollaba este trabajo de tesis se estableció como otro de los
objetivos finales el de proveer a la Facultad de Arquitectura y Diseño de la
Universidad de Colima, de un Túnel de Viento con fines didácticos. A su vez se
definió que este aparato se instalara en el Laboratorio de Iluminación, ubicado en
este mismo campus, como espacio temporal para el mismo.
Una vez analizado el espacio disponible, se fijaron los siguientes parámetros de
diseño:
1. El laboratorio donde se colocara este aparato tiene un ancho libre de muros
delimitantes de 6.00 mts., por lo que el túnel de viento no deberá tener una longitud
mayor a los 3.50 mts., previendo que quede un espacio suficiente para que no se
obstruya la salida del aire por el Difusor de Salida ni el Área de la Succión del
Ventilador, y provoque un incremento no deseado en las presiones internas del
mismo.
2. El material que se escoja para la construcción del mismo deberá tener las
siguientes cualidades físicas:
a) Transparencia: para facilitar la observación del flujo interno del aire y del
humo en toda su longitud, tanto en la etapa necesaria para la calibración,
como para las etapas sucesivas de experimentación.
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b) Resistencia: para soportar los diferenciales de presiones internas, propias
de estos aparatos, golpes accidentales, dentro de ciertos límites, y el
continuo manejo de sus partes móviles.
c) Superficie lisa: por lo menos en uno de sus costados, de consistencia
cerrada y libre de imperfecciones, de manera que éstas no sean un factor
que pueda afectar la dirección y velocidad el flujo de aire en el interior del
aparato.
d) Maleabilidad y facilidad de corte: necesaria para acoplarse a las
distintas geometrías propuestas en el diseño, principalmente para el
Difusor de Contracción y que a su vez permita cortes y perforaciones con
cierto grado de perfección milimétrica.
e) Disponibilidad local y precio. Bajo estos criterios, se tomo la decisión de que el material propuesto para la
construcción de este túnel seria el acrílico transparente, el cual cumple de manera
satisfactoria con todos los puntos antes mencionados. A su vez se estableció que las
piezas de unión se realizarían en acrílico de ½” de espesor, y acrílico de ¼” de
espesor, para el resto de las piezas en general.
4. Recordando la finalidad didáctica de este aparato, y a que debe de estar presente
en el diseño de este túnel la posibilidad de poder obtener un archivo fotográfico ó de
filmación del fenómeno, para posteriores análisis. Y con base a las experiencias
obtenidas a lo largo de las pruebas hechas al túnel de viento del Dr. Armando
Alcántara; se optó por que el ángulo para fotografiar ó filmar el fenómeno fuera de
manera perpendicular a la dirección del flujo, pero de un modo horizontal. Es decir,
que este plano de filmación fuera paralelo al plano del piso, para evitar, dentro de un
laboratorio cerrado e iluminado artificialmente, el reflejo directo de fuentes de
iluminación provenientes del techo, así como el reflejo de los tripies fotográficos,
necesarios para la fijación de las cámaras, sobre la cubierta de observación. Ver
figura No. 45.
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Figura No.45. Donde se indica el plano de visualización yfotografía planteado en el diseño de la Cámara de Pruebas, paraevitar los reflejos de la iluminación cenital del laboratorio. Fuente: Propia.
Así mismo, la transparencia del material escogido nos permite iluminar, de manera
indirecta, de ser necesario, a los costados de la Cámara de Prueba de modo que se
pueda eliminar la utilización de lámparas directas en el caso de filmación, y de flash e
el caso de cámaras fotográficas.
5. Por cuestiones logísticas, la fabricación del túnel no fue realizada en el lugar
donde se alojará, por lo que se planteó desde la etapa del prediseño que éste fuera
concebido en secciones desmontables. Con base a la bibliografia consultada se
definieron 5 partes básicas (Ver Figura No. 46), comunes en la gran mayoría de los
túneles de viento de este tipo,
estas partes son las siguientes:
el Sistema de Propulsión de Aire
(ventilador), el Difusor de Gran
Angulo, el Difusor de
Contracción, la Cámara de
Pruebas y el Difusor de Salida, y
se establece que estos se
armaran por medio de bridas,
que se atornillaran entre si y se
sellaran por medio de empaques
de hule ó plástico.
16.2. El Proceso de Diseño Esta etapa encuentra sus bases generales en los criterios definidos por R. D. Metha
y P. Bradshaw, para la construcción y diseño de túneles de viento, en su articulo
denominado “Design rules for low speed wind tunnels”, en el Aeronautical Journal of
the Royal Aeronautical Society, de Noviembre de 1979. Sin embargo, como se
menciono anteriormente, nuestra finalidad es la demostrar la factibilidad de lograr el
diseño de un túnel de viento bidimensional mediante un método experimental, ó
“diseño a ojo”, como lo denominan estos autores en cuestión.
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Eje Acentro de ensamblaje
se calcula para este ejemploun espesor de 1 cm del acrilico.
se calcula para este ejemploun espesor de 1 cm del acrilico.
se calcula para este ejemploun espesor de 1 cm del acrilico.
se calcula para este ejemploun espesor de 1 cm del acrilico.
Vista Lateral del Tunel de Viento.
VentiladorDifusor de Gran Angulo
ContraccionCamara de Prueba
Difusor de Salida
0.40 0.81 0.81 0.67 0.81
3.50
Con base a esto, se plantea un proceso de diseño que parte, de la definición
experimental de 2 de las 5 partes básicas identificadas; el Sistema de Propulsión del
Aire (ventilador) y la Cámara de Prueba.
Obedeciendo a los criterios de diseño antes mencionados, en cuanto al sistema de
propulsión se refiere, se estableció la utilización de un ventilador centrífugo que
generara un flujo con velocidad estable a través de la Cámara de Prueba.
Una vez contactados con algunos de los distribuidores de este tipo de ventiladores,
se observó que la mayoría de este tipo de aparatos no son fabricados en el país, por
lo que, debido al tiempo de distribución y la premura, se elaboró un prediseño de la
geometría del túnel en general (Ver Figura No.48), que nos permitiera definir la
capacidad y modelo del ventilador a solicitar, con base a una velocidad esperada de
10 m/seg. a través de la Cámara de Prueba, lo que determino así, las características
físicas de la brida de salida del mismo.
Posteriormente se definieron las características de bidimensionalidad y las
dimensiones propuestas para la Cámara de Prueba, obteniéndose así, la medida del
área de entrada (brida de la Cámara de Prueba). Ver Figura No.47.
Una vez establecidas las áreas de 12.90 x 13.40 cms para la brida de salida del
ventilador y de 5.00 x 40.00 cms para la brida de entrada de la Cámara de Prueba,
así como las longitudes de 40 cms y 67 cms, respectivamente, y tomando en cuenta
que la longitud máxima del túnel de viento en conjunto no puede ser mayor a 3.50 ml,
Figura No.46. Que muestra las 5 partes básicas de diseño en las que se concentrara el presente estudio. Fuente: Propia.
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Eje A
Ubicacion Bridas de Salida y Entrada de Aire.
Ventilador
Difusor de Gran Angulo Contraccion
Camara de Prueba
Brida de Salida (Ventilador).Brida de Entrada (Camara de Prueba).
se decidió dividir la longitud máxima restante entre las 3 secciones faltantes, lo que
resulta en una medida máxima de 81 cms de largo para el Difusor de Gran Angulo,
Difusor de Contracción y el Difusor de Salida.
A continuación se procedió a caracterizar el Difusor de Contracción, para el cual
estaban ya definidas, su longitud máxima, así como el área de salida. De este modo
se decidió tomar un valor medio (ocho), del denominado Radio de Contracción, para
el cual resulto una área de paso en la entrada de 0.16 m2, determinándose así, una
área de entrada de esta sección de 40 x 40 cms.
Una vez definidas las áreas de salida del ventilador y de entrada del Difusor de
Contracción, la geometría interior del Difusor de Gran Angulo, resulta en una
pirámide de base cuadrada (40 x 40 cms) y una base rectangular de 12.90 x 13.40
cms.
Para el Difusor de Salida se partió de la geometría del Área de Salida de la Cámara
de Prueba (5 x 40 cms), y se aplico otro de los criterios indicados por R. D. Metha y
P. Bradshaw41 , el cual sugiere una inclinación mínima del 5% en ambos costados, lo
que resulto en una área de paso final de sección rectangular de 12.50 x 47.50 cms.
Mediante este proceso quedo definido de manera general, la geometría interior de
todas las secciones que incluyen nuestro diseño. A continuación se describirán de 41 Op. Cit.,1979.
Figura No.47. Donde se muestra la ubicación de las bridas denominadas de Salida y de Entrada quedeterminaron las dimensiones iniciales de diseño para la Cámara de Contracción y después, el del Difusor deGran Angulo. Fuente: Propia.
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89
Figura No.48. Que muestra las dimensiones base del prediseño del túnel de viento, en las que se basaron loscálculos de espacio disponible en el taller, así como los que tienen que ver con la cuantificación dedesplazamientos de aire y por ende la potencia necesaria para el ventilador centrifugo en cuestión. Fuente: Propia.
manera detallada, sección por sección, las características totales y otros de los
criterios tomados en cuenta para el diseño del prototipo del Túnel de Viento que se
propone. Para observar mayores detalles sobre las características físicas del diseño
final del Túnel de Viento en cuestión, se sugiere ver los anexos del No.33 al 42.
16.3. Caracterización del Ventilador Con base al prediseño anteriormente mencionado (Figura No.48), a su dimensión y
volumen de aire por desplazar, se procedió a definir las características físicas
(potencia), de un ventilador comercial de tipo centrifugo que fuera capaz de cumplir
de manera sobrada con estas funciones. Por lo que se solicito la ayuda para
realización de los cálculos pertinentes al Ing. Ladislao Ortega Cuevas, ingeniero en
fluidos, de ABA Confort, S.A. de CV., en la ciudad de Guadalajara, Jalisco.
Desde la perspectiva del cálculo de un flujo de aire a través de un ducto de
geometría variable y fijando el margen de los 10 mts/seg., como límite superior
máximo de velocidad a través de la Cámara de Prueba, se determino que este
ventilador debería desplazar 737 m3 /hr, lo que resultó en el modelo de ventilador
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Figura No.49. Que muestra las características físicas generales y dimensiones de la boca de salida delventilador centrifugo escogido. Fuente: http://www.Soler&Palau.com
centrifugo Marca Soler & Palau, Modelo BS-1000, de alabes curvos adelantados y
simple oído de aspiración (Figura No. 49). Se planteo como base para el diseño esta
velocidad a través de la Cámara de Prueba tan alta con el fin de tener un amplio
espectro de velocidades (bajas y altas), reguladas por medio de pantallas, para las
distintas pruebas que en éste túnel se pudieran realizar.
Así mismo podemos observar en la Figura No.49 las dimensiones en la brida de
salida de aire de este ventilador son de 12.90 x 13.40 cms, medidas que
condicionaron la proporcionalidad de las cámaras contenidas entre éste y la Cámara
de Pruebas.
16.4. Caracterización de la Cámara de Prueba
Como se mencionó en el Inciso No. 14, no existen reglas fijas para determinar las
dimensiones y geometría optimas para una Cámara de Pruebas. Estas dimensiones
estarán siempre, en función del uso y medidas de los modelos a escala que en ella
se probaran. Aunque las características y escala de los modelos de experimentación
en un túnel de viento es muy variada, complicando así la definición de una área ideal
para la misma; se procuro que dentro de ciertos limites, el espacio libre para la
experimentación para esta sección, fuera lo mas grande posible.
No olvidando que desde un principio, se ha planteado que el tipo de análisis que se
llevaría a cabo en este túnel seria de tipo cualitativo y bidimensionalidad, se
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Corte Transversal A-A´.
0.05 0.19
0.54
0.40
se dibuja para este ejemplo con un espesor de 1 cm del acrilico.(acrilico para bridas de
12" y para todo lo demas de
14")
se dibuja para este ejemplo con un espesor de 1 cm del acrilico.(acrilico para bridas de
12" y para todo lo demas de
14")
Eje A0.40
0.67
0.65
Camara de Pruebas.
Corte Lateral.
Figura No.50. Que muestra las características físicas generales y dimensiones de la Cámara de Pruebapropuesta. Fuente: Propia.
determinó, que una profundidad base apropiada para la Cámara de Experimentación
fuera de 5 cms, lo que permite reproducir de una manera mas fácil y práctica detalles
característicos en el diseño de vanos en las maquetas, ya sea en vistas en planta ó
en corte. Cabe mencionar que éste fue uno de los problemas encontrados de manera
mas frecuente durante la utilización del túnel de viento diseñado por el Dr. Alcántara,
debido a la dimensión tan reducida de los modelos.
Por otra parte, se optó, por que la geometría de esta Cámara, fuera de tipo
rectangular, criterio que según R. D. Metha y P. Bradshaw (1979), esta permitido con
el uso de un ventilador centrifugo y que a su vez nos permita guardar, hasta cierto
grado, las condiciones de bidimensionalidad en las que se basará nuestro análisis.
Las medidas generales exteriores de esta sección son de 54 cms. de ancho, 67 cms.
de largo y 9 cms. de profundidad exterior, como se muestra en la Figura No.50. Con
lo que las medidas interiores para ésta Cámara de Prueba quedan definidas por un
espacio libre de 5 cms de profundidad, con medidas de 67 cms de largo y 40 cms de
ancho.
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Figura No. 51. Que muestra el diseño final de laCámara de Prueba. Se puede observar como latapa superior esta dividida en dos: una destinadapara el Área de Inyección del humo y la otradefine el Área de Prueba de modelos a escala. Fuente: Propia.
De acuerdo con el corte transversal A-A´, (Figura No. 50), la base inferior esta
formada por de la sección en forma de “U” con bridas laterales perforadas con 7
hoyos de 3/16” a cada 29 cms donde descansa y se fijan una tapa superior. Al fondo
de esta base se le colocara delgada película plástica adherible de color negro, con la
finalidad de lograr, una vez iniciados los experimentos, una mejor contrastación del
flujo. Ver Figura No. 51.
La tapa superior, que sella la Cámara de
Prueba, esta dividida en dos secciones que
definen exteriormente los limites del Área de
Inyección y el Área de Prueba de modelos, ver
Figuras No. 50 y 52. Para revisar mayores
detalles del diseño, consultar Anexos No. 37 y
38.
Así mismo, obedeciendo a otro de los criterios
dictados por los autores antes citados42, el
cual indica que la longitud usual de una
sección de pruebas varía entre 1 y 2 veces la
dimensión mayor de la sección, se observa
que la longitud de diseño de la Cámara de
Prueba que se proyecta, cumple con esta
norma.
16.4.1. Área de Inyección de Humo y Visualización del Flujo La tapadera proyectada como el área para la inyección de humo, incluida en el área
de esta Cámara de Pruebas, posee medidas de 21 de ancho por 54 cms. de largo.
Dentro de ésta, como parte de las últimas etapas de experimentación, se trazarán 3
ejes en el sentido transversal con una separación de 5.25 cms, determinado así, 3
longitudes distintas de prueba en el sentido longitudinal, las cuales permitirán, por
42 Metha, R. D., Bradshaw, P. 1979.
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Figura No. 52. Donde se observan las divisiones propuestas para la tapa superior de la Cámara de Prueba.Cabe hacer la aclaración de que la división esta realizada solamente en la tapa. Fuente: Propia.
0.648
0.216
0.40
0.67
0.65
Vista Lateral terminada.Camara de Pruebas.
se dibuja para este ejemplo conun espesor de 1 cm del acrilico.(acrilico para bridas de
12" y para
todo lo demas de 14")
Eje A
Area de Inyección. Area de Prueba.
A
A´Tapa Area de Inyección.
0.054 0.054 0.054 0.054
una parte tener la holgura de acercar o alejar a distancias predeterminadas las líneas
de flujo de humo para con los modelos. Ver Figura No.52.
Por otra parte, la separación de 5.25 cms que conserva el primero de estos ejes con
respecto al borde izquierdo de la Cámara de Prueba (unión con el Difusor de
Contracción), garantiza cumplir de manera sobrada con otra de las recomendaciones
hechas por estos autores, la cual afirma: (…) el flujo que sale de una contracción a
menudo requiere de una distancia en el sentido del flujo, equivalente a 0.5 veces el
diámetro del eje contraído, antes de que las perturbaciones se reduzcan por debajo
de un nivel aceptable (…)43
Se planteo desde un inicio que la inyección de humo para la contrastación del flujo
fuera, como se ha observado en la mayoría de los túneles de viento existentes, al
43 Metha, R. D., Bradshaw, P. 1979.
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interior de la Cámara de Prueba. Esta contrastación presenta 2 problemas
importantes a resolver.
El primero tiene que ver con el tipo de humo a utilizar, y el segundo con la forma en
la que éste se concentrará y derivará e introducirse a la Cámara de Prueba.
Con respecto al primer problema se propone la utilización de 3 fuentes generadoras
de humo blanco, humo que debe de tener como características generales, la
disponibilidad local, una temperatura baja que garantice no dañar las cualidades
físicas del acrílico del túnel, una alta contrastación (color) y alta densidad
(viscosidad). Teniendo en mente estas limitantes para la utilización de un proceso
químico, práctico y repetible, se pensó en la utilización de:
1. La quema de Copal.
2. El humo que desprende el CO2 ó “hielo seco”.
3. Una maquina generadora de humo de combustión de aceite, como las
utilizadas en las discotecas.
Con base a estas 3 fuentes de generadoras de humo, para el problema de la
concentración y derivación del humo, se sugieren dos distintos tipos de opciones.
La primera plantea la utilización de un tanque de almacenamiento metálico existente
en la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Colima (Ver Figura No. 53 y 54), el
cual permite, para los 2 primeros materiales:
a) Realizar el proceso químico controlado al interior del mismo mediante la inyección
de oxigeno, agua o calor.
b) Concentrar el humo resultante del proceso de estos materiales y derivarlo por
medio de mangueras hacia los puntos de inyección en la Cámara de Prueba,
mediante la aplicación de presión.
c) Regular la velocidad de la inyección por medio de la aplicación de presión al
interior del tanque de almacenamiento.
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La segunda opción tiene que ver con la utilización de una maquina generadora de
humo, con la que se plantea concentrar y derivar el humo por medio del tanque de
almacenamiento antes mencionado, o bien mediante la inyección directa por medio
de mangueras.
En ambas soluciones, la inyección se realizará por medio de catéteres del No. 14,
doblados en un ángulo de 90º en dirección al flujo de aire en el interior de la Cámara
Figura No.53. Que muestra un croquis de la forma en la que se plantea solucionar la inyección de humo alinterior de la Cámara de Prueba, mediante la utilización de las 2 primeras fuentes generadoras de humo; laquema de Copal, o bien, la utilización de CO2, ó Hielo Seco. Fuente: Propia.
Figura No.54. Que muestra un croquis de la forma en la que se plantea solucionar la inyección de humo alinterior de la Cámara de Prueba, mediante la utilización de las 2 primeras fuentes generadoras de humo; laquema de Copal, o bien, la utilización de CO2, ó Hielo Seco. Fuente: Propia.
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Contracción.
Detalle de Unión Corte Vista Planta.
0.05
Brida de Union con Camara de Prueba.
3 cms de ancho
Pieza de Union para disminuir angulo de llegada.
Figura No.56. Donde se observa la franja de 3 cms de ancho sobre el perímetro de las bridas de unión, que se incluye con el fin de mejorar la operación de armado y sellado del túnel de viento. Fuente: Propia.
de Prueba. Ver figura No. 55. Esta solución permitirá introducir el humo al interior del
túnel de 2 maneras controladas y repetibles: la primera, por medio de la aplicación de
una presión a través de el tanque de almacenamiento, y la segunda por medio de la
succión que produce el diferencial de presiones en la punta de los catéteres, al igual
que se observaría en la punta de un tubo Pitot.
16.5. Caracterización del Difusor de Contracción Una vez definidas las dimensiones de
diseño de la Cámara de pruebas y el
Ventilador, se procedió a determinar las
longitudes de diseño de las restantes 3
secciones (Difusor de Contracción,
Difusor de Gran Angulo y el Difusor de
Salida). Para este fin se resto a la
longitud total de diseño del túnel (3.50
ml), las longitudes de la Cámara de
Prueba y el ventilador, y se dividió esta
nueva medida en partes iguales. Con el
fin de disminuir el ángulo de unión interior, que las paredes de los Difusores
(Contracción, Gran Angulo y Difusor de Salida), tienen para con las bridas que los
Figura No. 55. Croquis de la propuesta de inyección por medio de los catéteres al interior de la Cámara de Prueba. Fuente: Propia.
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unen. Se plantea agregar una sección recta de 3 cms de ancho (Ver Figura No.56),
anterior a su unión a la brida, que permita, en el caso de la unión del Difusor de
Contracción y Difusor de Gran Angulo, destinar un espacio para la colocación de las
Pantallas y Rejilla de Panal, de ser necesarias. Así como procurar de manera más
exacta la continuación de la geometría interna del ducto.
Definida el Área de Salida (0.02 m2, brida de la Cámara de Prueba) y la longitud de
diseño real de la Cámara de Contracción (75 cms), como paso siguiente, se procedió
a determinar el Radio de Contracción para esta sección. Recordando la ecuación del
Radio de Contracción AsAeRc = donde; Rc es el Radio de Contracción, Ae es el
Área de Entrada y As el Área de Salida, y considerando los valores que para el
Radio de Contracción, sugieren R. D. Metha y P.
Bradshaw44, (valor entre 6 y 10), se opto por tomar
en cuenta un valor medio de 8, de manera que
despejando la formula, nos resulta una Área de
Entrada (Ae) igual a 0.16 m2, si recordamos que la
longitud mayor de la Cámara de Prueba es de 40
cms en su parte interior, y procurando tener la
menor cantidad de desviaciones en el flujo de aire
antes de dicha Cámara, se plantea que el Área de
Entrada para dicha Cámara de Contracción sea de
0.40 x 0.40 m, es decir de sección cuadrada, lo
que nos deja solo por diseñar unos de los costados
de esta sección.
Bajo estos cálculos la Cámara de Contracción
queda definida por una Área de Entrada de 0.16 m2 (40 x 40 cms), una Área de
Salida de 0.02 m2 (5 x40 cms) y una longitud total de 81 cms y una longitud real de
diseño de 75 cms. Ver Figura No.57 y Anexos No.35 y 36.
44 Op. Cit. 1979
Figura No. 57. Que muestra la geometríafinal de la Cámara de Contraccióndiseñada. Fuente: Propia.
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Figura No.58. Que muestra el diagrama esquemático base donde se intersectan las 2 elipses que formaran lamitad del perfil de diseño de la Cámara de Contracción. Fuente: Temis Ghilarducci, Sebastián N. Franchini y Alejandro Vázquez. Diseño y optimización de la Contracción de un Túnel de Viento de baja Velocidad.Laboratorio de Mecánica de los Fluidos – Facultad Regional Haedo Universidad Tecnológica Nacional. París532, (1706) Haedo, Pontificia de Buenos Aires, Argentina
Inspirado en varios estudios sistemáticos y comparativos entre contracciones,
realizados anteriormente, como lo es una variante del método de Morel45 usado por
Downie46, el cual consiste en generar la forma de la contracción mediante dos
elipses tangentes. Se determino un método grafico experimental mediante el cual es
posible obtener, diferentes parámetros; como el punto de tangencia, la pendiente
máxima, la longitud o la relación de contracción.
Con el fin de explicar de manera mas acertada en la Figura No. 58, se menciona la
nomenclatura usada por Downie (1984). Los dos arcos quedan definidos por el largo
(L), las coordenadas (P, H) del punto de máxima pendiente, el valor de la tangente
en el punto de tangencia (T) y la relación de contracción bidimensional (r). A la
entrada la altura de la contracción es siempre igual a uno.
Obedeciendo a las dimensiones generales establecidas para esta Cámara de
Contracción, se procedió a definir un método grafico por medio del cual podríamos
lograr un perfil óptimo. El método que se siguió, esta definido, como ya se menciono
por medio de la intersección de 2 elipses. 45 Op. Cit.1975. 46 Op. Cit.1984.
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Con este fin se trazo un eje en ordenadas con una longitud correspondiente a 75 cms
(longitud real de diseño), este eje estará graduado a cada 5 centímetros, a la orilla
derecha de este eje se trazara un eje de abscisas con una graduación a cada 2.5
cms, con un limite superior de +20 cms, que corresponde a la mitad del diámetro del
Área de Entrada de la Cámara de Contracción, y en su limite inferior hasta los -27.50
cms.
Se trazara otro eje de abscisas del lado izquierdo del eje horizontal con una
graduación a cada 5 cms, solo con un limite superior hasta los +25 cms.
Nombraremos de ahora en adelante a la Elipse No.1, aquella cuyo centro se siempre
se desfase sobre el eje de abscisas de la izquierda y la Elipse No.2, aquella que cuyo
centro se desfase siempre sobre el eje de abscisas colocado a la derecha.
Las limitantes lógicas para la longitud del eje menor de ambas elipses, con un eje
que se desfase de acuerdo a las distintas graduaciones que fijamos en los ejes de
abscisas, siempre debe de pasar en el caso de la Elipse No.1 por la graduación de
+2.5 cms, que corresponde a la mitad de la altura de la Cámara de Prueba (Área de
Salida), y en el caso contrario, al valor +20 que equivale a la mitad de la longitud del
diámetro del Área de Entrada del flujo.
Posteriormente, fijando la longitud del diámetro mayor de la Elipse No.1 de acuerdo a
las escalas marcadas en el eje de ordenadas. Se trazara la Elipse No.2 y se largara
el diámetro mayor de la misma hasta intersectarse con la Elipse No.1. Ver los
Anexos No. 1 al 32.
Una vez alargados los ejes mayores de ambas elipses, se procura de una manera
grafica su intersección hasta donde la vista lo permita, donde seguramente se
producirá una doble intersección en ambas elipses. Hecho esto, se traza una línea
que una a ambos puntos de intersección, y posteriormente se traza una línea
perpendicular desde el punto medio de esta línea hasta su intersección con la Elipse
No.1. El punto de intersección que se produce, es el gráficamente, el punto de
intersección real de ambas. Ver Figura No.59.
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2.5
5 10 15 20
7.5
5
75
20
17.5
15
12.5
10
25
2.5
7.5
5
20
17.5
15
12.5
10
25
Coordenada del Punto Intersección en "y".
Coordenada del Punto Intersección en "x".
0
-2.5
-5
-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
25 30 35 37.5
Angulo Tangencial de la Intersección.
Punto de Intersección P (x,y).
Elpse No.2
Diametro Mayor de la Elipse No.1.
Diametro Menor de la Elipse No.1.
Diametro Mayor de la Elipse No.2.
Diametro Menor de la Elipse No.2.
0
Figura No.59. Que muestra esquemáticamente el método grafico que se siguió para la determinación del perfil óptimo de la Cámara de Contracción. Fuente: Propia.
Si sacamos el ángulo que resulta entre la línea que une ambos puntos de
intersección de las elipses y el eje de ordenadas, se obtiene el Angulo de la
Tangente en el punto de intersección real, antes definido.
Si se recortan dichas elipses y sus extremos de hacen coincidir con el punto de
intersección real, se produce mitad del perfil de la Cámara de Contracción.
Espejeando esta silueta, teniendo como base el eje de ordenadas, se obtiene el perfil
total de diseño de la Cámara de Contracción.
Definido así, el método a seguir, se experimento con 311 geometrías distintas, con
limites de desfase del centro de la Elipse No. 1 que van de 5 a los 20 cms, y en el
caso de la Elipse No.2, con limites de desfase del centro, que van desde los +17.50
hasta los -27.50 cms.
A continuación se describen los pasos y criterios establecidos que se siguieron para
la definición del perfil que se utilizo para la construcción de la Cámara de
Contracción.
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1. De la graficación de los distintos perfiles, que se incluyeron dentro de los
límites de desfase del centro de las Elipses (Elipse No.1 y 2), establecidos
anteriormente, se obtuvieron 311 geometrías diferentes.
Establecido como primer criterio de diseño para esta Cámara de Contracción,
la selección de los perfiles cuyo ángulo de tangencia sea el menor, se
clasificaron estas geometrías en orden descendente de acuerdo a éste valor
Establecido este orden, se opto por determinar de manera estadística, una
muestra representativa del 25% del total de la muestra, lo que nos dio como
resultado una tabla que contiene 76 geometrías distintas con Ángulos
Tangenciales que van de los 24.3071º hasta los 32.3096º. Ver Tabla No.1 y 2.
2. Paso siguiente, de estas 76 geometrías (muestra representativa), se obtuvo el
promedio general de los Ángulos de Tangencia, así como su desviación
estándar. A este promedio se le sumó y se le restó la desviación estándar, lo
que determino una denominada Zona de Diseño Experimental, la cual
consta de 51 geometrías diferentes, con valores que fluctúan entre los
28.4197º y los 31.5593º. Ver Tabla No.2 y 3.
3. En la inteligencia de que mientras menor sea el ángulo de intersección entre
las 2 elipses, y mientras mas alto se encuentre el centro de trazo de la Elipse
No.1, con respecto al eje de abscisas, el perfil resultante procurará un
curvatura mas suave justo antes de la entrada del flujo a la Cámara de
Prueba; se define, otro criterio de diseño experimental que nos permite reducir
el universo de geometrías de estudio incluidos en la Zona de Diseño
Experimental. Ver Tabla No. 4.
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Angulo de x y x y x y Tangencia
0.00 5.00 2.50 20.00 75.00 -25.00 45.00 82.0844 19.2149 4.3064 24.30710.00 20.00 17.50 30.00 75.00 -25.00 45.00 81.3767 19.6532 6.7781 27.67440.00 20.00 17.50 37.50 75.00 -25.00 45.00 73.8792 27.4159 8.0601 27.75630.00 20.00 17.50 30.00 75.00 -20.00 40.00 78.1842 19.6593 6.7812 27.85840.00 20.00 17.50 25.00 75.00 -25.00 45.00 84.9475 15.0230 6.0121 28.20740.00 20.00 17.50 35.00 75.00 -25.00 45.00 75.1877 25.2533 7.8831 28.23030.00 15.00 25.00 20.00 75.00 -25.00 45.00 86.0925 12.9866 5.4937 28.79700.00 15.00 25.00 30.00 75.00 -25.00 45.00 76.4537 23.3123 7.1324 28.81990.00 20.00 17.50 37.50 75.00 -20.00 40.00 68.7208 28.2409 8.4865 28.83310.00 20.00 17.50 25.00 75.00 -20.00 40.00 80.8842 15.2883 6.1537 28.84570.00 20.00 17.50 35.00 75.00 -20.00 40.00 71.0364 25.6645 8.1011 28.88990.00 20.00 17.50 20.00 75.00 -25.00 45.00 88.0692 10.6358 5.1797 28.91470.00 15.00 25.00 25.00 75.00 -25.00 45.00 80.8764 18.2760 6.4700 28.96620.00 20.00 17.50 37.50 75.00 -15.00 35.00 65.5843 28.2852 8.5102 29.10340.00 20.00 17.50 30.00 75.00 -15.00 35.00 72.8877 20.4100 7.1742 29.12480.00 20.00 17.50 15.00 75.00 -25.00 45.00 91.6854 6.5247 4.2423 29.14800.00 15.00 25.00 15.00 75.00 -25.00 45.00 90.0421 8.2709 4.5719 29.14970.00 15.00 25.00 30.00 75.00 -20.00 40.00 72.8647 23.4783 7.2186 29.30380.00 20.00 17.50 35.00 75.00 -15.00 35.00 67.4253 25.8806 8.2187 29.38550.00 15.00 25.00 25.00 75.00 -20.00 40.00 77.0513 18.4887 6.5862 29.56660.00 20.00 17.50 37.50 75.00 -10.00 30.00 61.9801 28.5279 8.6416 29.69120.00 20.00 17.50 15.00 75.00 -20.00 40.00 88.0007 6.6588 4.3188 29.69650.00 20.00 17.50 30.00 75.00 -10.00 30.00 69.3426 20.6028 7.2795 29.73520.00 20.00 17.50 20.00 75.00 -20.00 40.00 83.8243 10.9053 5.3304 29.75200.00 15.00 25.00 20.00 75.00 -20.00 40.00 81.5520 13.3587 5.6972 29.77170.00 15.00 12.50 35.00 75.00 -25.00 45.00 69.7209 29.1546 8.0839 29.78120.00 10.00 7.50 10.00 75.00 -25.00 45.00 91.3277 5.9782 3.9878 29.82180.00 20.00 17.50 10.00 75.00 -25.00 45.00 93.8726 3.2585 3.4551 29.83350.00 15.00 25.00 10.00 75.00 -25.00 45.00 92.8964 4.2317 3.6744 29.86580.00 10.00 7.50 15.00 75.00 -25.00 45.00 86.2089 11.2102 5.0167 29.97330.00 20.00 17.50 35.00 75.00 -10.00 30.00 63.8504 26.1051 8.3432 29.98880.00 20.00 17.50 25.00 75.00 -15.00 35.00 76.1271 15.7966 6.4361 29.99880.00 20.00 17.50 20.00 75.00 -15.00 35.00 80.7502 10.9582 5.3606 30.04090.00 5.00 2.50 20.00 75.00 22.50 42.50 75.3807 19.3980 4.3913 30.14660.00 15.00 12.50 35.00 75.00 -20.00 40.00 66.3431 29.3159 8.1714 30.24510.00 10.00 7.50 20.00 75.00 -25.00 45.00 80.8729 16.6136 5.8244 30.27570.00 20.00 17.50 5.00 75.00 -20.00 40.00 92.3535 1.3732 3.1730 30.36020.00 15.00 25.00 15.00 75.00 -20.00 40.00 85.2028 8.6094 4.7639 30.43050.00 15.00 25.00 25.00 75.00 -15.00 35.00 72.9697 18.8032 6.7623 30.43590.00 15.00 25.00 5.00 75.00 -25.00 45.00 94.8443 1.2966 2.9276 30.53270.00 5.00 2.50 5.00 75.00 -27.50 47.50 93.8688 3.7731 3.3596 30.54970.00 15.00 25.00 30.00 75.00 -15.00 35.00 67.9279 24.1823 7.6024 30.55120.00 15.00 25.00 20.00 75.00 -15.00 35.00 77.6244 13.5902 5.8292 30.62330.00 10.00 7.50 15.00 75.00 -20.00 40.00 82.5144 11.2978 5.0664 30.67120.00 5.00 2.50 5.00 75.00 -25.00 45.00 92.4463 3.6413 3.2867 30.70570.00 20.00 17.50 5.00 75.00 -25.00 45.00 94.8443 0.9663 2.8299 30.77820.00 10.00 7.50 10.00 75.00 -20.00 40.00 87.2108 6.1315 4.0753 30.78750.00 10.00 7.50 5.00 75.00 -25.00 45.00 93.9316 1.88690 3.05460 30.79090.00 20.00 17.50 10.00 75.00 -20.00 40.00 89.7739 3.3761 3.5275 30.82150.00 15.00 25.00 10.00 75.00 -20.00 40.00 88.6075 4.3772 3.7611 30.98760.00 20.00 17.50 37.50 75.00 -5.00 25.00 57.4475 29.2282 9.0362 31.00720.00 10.00 7.50 20.00 75.00 -20.00 40.00 77.129 16.7611 5.9081 31.01360.00 20.00 17.50 35.00 75.00 -5.00 25.00 59.7886 26.6058 8.6298 31.11900.00 10.00 7.50 25.00 75.00 -25.00 45.00 74.7705 22.1515 6.5232 31.16410.00 15.00 25.00 15.00 75.00 -15.00 35.00 81.6088 8.7530 4.8489 31.18480.00 5.00 2.50 10.00 75.00 27.50 47.50 88.1920 9.1403 3.9862 31.20400.00 5.00 2.50 5.00 75.00 -22.50 42.50 90.3296 3.7083 3.3231 31.27800.00 20.00 17.50 25.00 75.00 -10.00 30.00 71.5908 16.3255 6.7465 31.32960.00 20.00 17.50 5.00 75.00 -15.00 35.00 88.5433 1.5663 3.3770 31.33320.00 15.00 25.00 5.00 75.00 -20.00 40.00 91.0044 1.3937 2.9954 31.43450.00 15.00 12.50 35.00 75.00 -15.00 35.00 61.6249 30.0258 8.5769 31.46530.00 5.00 2.50 10.00 75.00 25.00 45.00 86.4877 9.0843 3.9549 31.55930.00 15.00 25.00 25.00 75.00 -10.00 30.00 68.6984 19.2320 7.0136 31.68880.00 20.00 17.50 30.00 75.00 -5.00 25.00 64.0210 21.5724 7.8388 31.70080.00 15.00 25.00 30.00 75.00 -10.00 30.00 63.7099 24.6313 7.8642 31.71970.00 20.00 17.50 37.50 75.00 -2.50 22.50 55.2425 29.6106 9.2620 31.82540.00 20.00 17.50 15.00 75.00 -15.00 35.00 82.4748 7.0695 4.5655 31.84150.00 20.00 17.50 20.00 75.00 -10.00 30.00 75.7593 11.5410 5.7076 31.87580.00 10.00 7.50 5.00 75.00 -20.00 40.00 89.9227 1.96400 3.10280 31.88980.00 5.00 2.50 20.00 75.00 -15.00 35.00 69.4960 19.4742 4.4305 31.91590.00 10.00 7.50 25.00 75.00 -20.00 40.00 71.0622 22.3609 6.6460 31.95000.00 10.00 7.50 15.00 75.00 -15.00 35.00 78.1844 11.6010 5.2456 31.96590.00 5.00 2.50 5.00 75.00 -20.00 40.00 88.1649 3.7882 3.3683 31.96650.00 20.00 17.50 10.00 75.00 -15.00 35.00 85.7410 3.5497 3.6396 32.06950.00 5.00 2.50 10.00 75.00 22.50 42.50 84.3026 9.2481 4.0489 32.16320.00 10.00 7.50 20.00 75.00 -15.00 35.00 73.0008 17.0533 6.0816 32.16990.00 20.00 17.50 35.00 75.00 -2.50 22.50 57.2091 27.1425 8.9514 32.19670.00 15.00 25.00 10.00 75.00 -15.00 35.00 84.4964 4.5667 3.8796 32.3095
Prom. Gral. 30.3188Desv. Est. 1.380262417Zona de 28.9386 Diseño 31.6991
CentroDiam. Menor
Tabla No. 1. Intersecciones Elipses (Difusor de Contracción). Muestra de los 76 perfiles mas bajos.
51 Muestras que representan el 62.96% de la Poblacion.
Elipse No.2 (Y2) Centro
Diam. Menor Diam. Mayor Diam. Mayor
Elipse No.1 (Y1)
51 M
uest
ras.
Zon
a de
Dis
eño
Expe
rimen
tal.
Punto de Interseccion
Tabla No.1. Donde se ven los datos generales de los 76 perfiles correspondientes al 25% de la muestra representativa de las 311 geometrías realizadas. Fuente: Propia.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño.
103
Angulo de x y x y x y Tangencia
0.00 20.00 17.50 20.00 75.00 -25.00 45.00 88.0692 10.6358 5.1797 28.91470.00 15.00 25.00 25.00 75.00 -25.00 45.00 80.8764 18.2760 6.4700 28.96620.00 20.00 17.50 37.50 75.00 -15.00 35.00 65.5843 28.2852 8.5102 29.10340.00 20.00 17.50 30.00 75.00 -15.00 35.00 72.8877 20.4100 7.1742 29.12480.00 20.00 17.50 15.00 75.00 -25.00 45.00 91.6854 6.5247 4.2423 29.14800.00 15.00 25.00 15.00 75.00 -25.00 45.00 90.0421 8.2709 4.5719 29.14970.00 15.00 25.00 30.00 75.00 -20.00 40.00 72.8647 23.4783 7.2186 29.30380.00 20.00 17.50 35.00 75.00 -15.00 35.00 67.4253 25.8806 8.2187 29.38550.00 15.00 25.00 25.00 75.00 -20.00 40.00 77.0513 18.4887 6.5862 29.56660.00 20.00 17.50 37.50 75.00 -10.00 30.00 61.9801 28.5279 8.6416 29.69120.00 20.00 17.50 15.00 75.00 -20.00 40.00 88.0007 6.6588 4.3188 29.69650.00 20.00 17.50 30.00 75.00 -10.00 30.00 69.3426 20.6028 7.2795 29.73520.00 20.00 17.50 20.00 75.00 -20.00 40.00 83.8243 10.9053 5.3304 29.75200.00 15.00 25.00 20.00 75.00 -20.00 40.00 81.5520 13.3587 5.6972 29.77170.00 15.00 12.50 35.00 75.00 -25.00 45.00 69.7209 29.1546 8.0839 29.78120.00 10.00 7.50 10.00 75.00 -25.00 45.00 91.3277 5.9782 3.9878 29.82180.00 20.00 17.50 10.00 75.00 -25.00 45.00 93.8726 3.2585 3.4551 29.83350.00 15.00 25.00 10.00 75.00 -25.00 45.00 92.8964 4.2317 3.6744 29.86580.00 10.00 7.50 15.00 75.00 -25.00 45.00 86.2089 11.2102 5.0167 29.97330.00 20.00 17.50 35.00 75.00 -10.00 30.00 63.8504 26.1051 8.3432 29.98880.00 20.00 17.50 25.00 75.00 -15.00 35.00 76.1271 15.7966 6.4361 29.99880.00 20.00 17.50 20.00 75.00 -15.00 35.00 80.7502 10.9582 5.3606 30.04090.00 5.00 2.50 20.00 75.00 22.50 42.50 75.3807 19.3980 4.3913 30.14660.00 15.00 12.50 35.00 75.00 -20.00 40.00 66.3431 29.3159 8.1714 30.24510.00 10.00 7.50 20.00 75.00 -25.00 45.00 80.8729 16.6136 5.8244 30.27570.00 20.00 17.50 5.00 75.00 -20.00 40.00 92.3535 1.3732 3.1730 30.36020.00 15.00 25.00 15.00 75.00 -20.00 40.00 85.2028 8.6094 4.7639 30.43050.00 15.00 25.00 25.00 75.00 -15.00 35.00 72.9697 18.8032 6.7623 30.43590.00 15.00 25.00 5.00 75.00 -25.00 45.00 94.8443 1.2966 2.9276 30.53270.00 5.00 2.50 5.00 75.00 -27.50 47.50 93.8688 3.7731 3.3596 30.54970.00 15.00 25.00 30.00 75.00 -15.00 35.00 67.9279 24.1823 7.6024 30.55120.00 15.00 25.00 20.00 75.00 -15.00 35.00 77.6244 13.5902 5.8292 30.62330.00 10.00 7.50 15.00 75.00 -20.00 40.00 82.5144 11.2978 5.0664 30.67120.00 5.00 2.50 5.00 75.00 -25.00 45.00 92.4463 3.6413 3.2867 30.70570.00 20.00 17.50 5.00 75.00 -25.00 45.00 94.8443 0.9663 2.8299 30.77820.00 10.00 7.50 10.00 75.00 -20.00 40.00 87.2108 6.1315 4.0753 30.78750.00 10.00 7.50 5.00 75.00 -25.00 45.00 93.9316 1.88690 3.05460 30.79090.00 20.00 17.50 10.00 75.00 -20.00 40.00 89.7739 3.3761 3.5275 30.82150.00 15.00 25.00 10.00 75.00 -20.00 40.00 88.6075 4.3772 3.7611 30.98760.00 20.00 17.50 37.50 75.00 -5.00 25.00 57.4475 29.2282 9.0362 31.00720.00 10.00 7.50 20.00 75.00 -20.00 40.00 77.129 16.7611 5.9081 31.01360.00 20.00 17.50 35.00 75.00 -5.00 25.00 59.7886 26.6058 8.6298 31.11900.00 10.00 7.50 25.00 75.00 -25.00 45.00 74.7705 22.1515 6.5232 31.16410.00 15.00 25.00 15.00 75.00 -15.00 35.00 81.6088 8.7530 4.8489 31.18480.00 5.00 2.50 10.00 75.00 27.50 47.50 88.1920 9.1403 3.9862 31.20400.00 5.00 2.50 5.00 75.00 -22.50 42.50 90.3296 3.7083 3.3231 31.27800.00 20.00 17.50 25.00 75.00 -10.00 30.00 71.5908 16.3255 6.7465 31.32960.00 20.00 17.50 5.00 75.00 -15.00 35.00 88.5433 1.5663 3.3770 31.33320.00 15.00 25.00 5.00 75.00 -20.00 40.00 91.0044 1.3937 2.9954 31.43450.00 15.00 12.50 35.00 75.00 -15.00 35.00 61.6249 30.0258 8.5769 31.46530.00 5.00 2.50 10.00 75.00 25.00 45.00 86.4877 9.0843 3.9549 31.5593
Prom. Gral. 30.3188Desv. Est. 1.3803Zona de 28.9386 Diseño 31.6991
51 Muestras que representan el 62.96% de la Poblacion.
51 M
uest
ras.
Zon
a de
Dis
eño
Expe
rimen
tal.
Tabla No. 2. Intersecciones Elipses (Cámara de Contracción). Zona de Diseño. Elipse No.1 (Y1) Elipse No.2 (Y2)
Centro Diam. Menor Diam. Mayor Centro Diam. Menor Diam. Mayor Punto de Interseccion
Tabla No. 2. Que muestra los datos de los perfiles incluidos en la Zona Experimental de Diseño, la cual incluyelas geometrías cuyos Ángulos de Tangencia fluctúan entre los 28.9147º y los 31.5593º. Fuente Propia.
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4. De esta forma el nuevo universo de estudio queda definido por 20 geometrías
distintas, equivalentes a un 24.69% del total de ejemplos de la Zona de Diseño
Experimental, las cuales tienen el centro de trazo de la Elipse No.1 situado en
el punto +20, valores del ángulo de tangencia en la intersección que fluctúan
entre los 28.4197º y los 31.3332º, así como una variedad de localizaciones del
centro de trazo de la Elipse No.2, con puntos en -5.00, -10.00, -15.00, -20.00 y
-25.00. Ver Tabla No.2 y 4.
Elipse No.1 Elipse No.2 Angulo Numero de Porcentaje Numero Centro Centro Tangencial Perfiles de la
Y Y Muestra1 5.00 -22.50 30.14662 5.00 -27.50 30.54973 5.00 -25.00 30.70574 5.00 27.50 31.20405 5.00 -22.50 31.27806 5.00 25.00 31.5593 6.00 7.41%7 10.00 -25.00 29.82188 10.00 -25.00 29.97339 10.00 -25.00 30.2757
10 10.00 -20.00 30.671211 10.00 -20.00 30.787512 10.00 -25.00 30.790913 10.00 -20.00 31.013614 10.00 -25.00 31.1641 8.00 9.88%15 15.00 -25.00 28.966216 15.00 -25.00 29.149717 15.00 -20.00 29.303818 15.00 -20.00 29.566619 15.00 -20.00 29.771720 15.00 -25.00 29.781221 15.00 -25.00 29.865822 15.00 -20.00 30.245123 15.00 -20.00 30.430524 15.00 -15.00 30.435925 15.00 -25.00 30.532726 15.00 -15.00 30.551227 15.00 -15.00 30.623328 15.00 -20.00 30.987629 15.00 -15.00 31.184830 15.00 -20.00 31.434531 15.00 -15.00 31.4653 17.00 20.99%32 20.00 -25.00 28.914733 20.00 -15.00 29.103434 20.00 -15.00 29.124835 20.00 -25.00 29.148036 20.00 -15.00 29.385537 20.00 -10.00 29.691238 20.00 -20.00 29.696539 20.00 -10.00 29.735240 20.00 -20.00 29.752041 20.00 -25.00 29.833542 20.00 -10.00 29.988843 20.00 -15.00 29.998844 20.00 -15.00 30.040945 20.00 -20.00 30.360246 20.00 -25.00 30.778247 20.00 -20.00 30.821548 20.00 -5.00 31.007249 20.00 -5.00 31.119050 20.00 -10.00 31.329651 20.00 -15.00 31.3332 20.00 24.69%
Zona de Diseño Experimental.
Tabla No.3. Clasificacion de Perfiles de la
Figura No.61. Tabla que muestra la clasificación de los perfiles incluidos en la Zona Experimental de Diseño, así como los porcentajes de la muestra de acuerdo a la posición mas lejana del puntode trazo de la Elipse No.1, con respecto al eje de abscisas. En color naranja se señalan los 20perfiles escogidos. Fuente: Propia.
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Elipse No.1 Elipse No.2 Angulo Numero de Porcentaje Numero Centro Centro Tangencial Perfiles de la
Y Y Muestra32 20.00 -5.00 31.007233 20.00 -5.00 31.1190 2.00 10.00%34 20.00 -10.00 29.691235 20.00 -10.00 29.735236 20.00 -10.00 29.988837 20.00 -10.00 31.3296 4.00 20.00%38 20.00 -15.00 29.103439 20.00 -15.00 29.124840 20.00 -15.00 29.385541 20.00 -15.00 29.998842 20.00 -15.00 30.040943 20.00 -15.00 31.3332 6.00 30.00%44 20.00 -20.00 29.696545 20.00 -20.00 29.752046 20.00 -20.00 30.360247 20.00 -20.00 30.8215 4.00 20.00%48 20.00 -25.00 28.914749 20.00 -25.00 29.148050 20.00 -25.00 29.833551 20.00 -25.00 30.7782 4.00 20.00%
Pefil de diseño para el Túnel de Viento.
Tabla No.4. Clasificacion de los 20 Perfiles de
acuerdo a la Localizacion del Centro de Elipses.
Tabla No. 4. Tabla donde se observa la clasificación de los 20 perfiles restantes, así como la definicióndel Perfil para la construcción de la Cámara de Contracción del Túnel de Viento. Fuente: Propia.
5. Como parte final se clasificaron estos 20 perfiles con el fin de agruparlos de
acuerdo a características comunes como: localización del centro de trazo de la
Elipse no.1 y Elipse No.2, y se pudo observar que en un grupo de estos (6
geometrías), que representan el 30%, con valores del centro de la Elipse No.1
en +20.00 y el centro de la Elipse No.2 en -15.00, son el grupo mas
significativo. Ver Tabla No.4.
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x y x y x y0.00 20.00 17.50 35.00 75.00 -15.00 35.00 67.4253 25.8806 8.2187 29.3855
Elipse No.1 (Y1) Elipse No.2 (Y2) Centro Diam. Menor Diam. Mayor Centro Diam. Menor Diam. Mayor Punto de Interseccion Ang. Tangen.
2.5
5 10 15 20
7.5
5
75
20
17.5
15
12.5
10
7.5747 67.4253
35
25
2.5
7.5
5
20
17.5
15
12.5
10
25
8.2187
25.8806
0
-2.5
-5
-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
25 30
29.3856°
Presdiseño No. 36. Elipse (Y1) con centro en (0.00,20.00). Diametro Mayor 35.00, Diametro Menor 17.50.
Elipse (Y1) con centro en (0.00,20.00). Diametro Mayor 35.00, Diametro Menor 17.50.Elipse (Y2) con centro en (75.00,-15.00).
Mitad del perfil de la Contraccion resultante.
Por ultimo, se escogió 1 perfil que tuviera el valor medio con relación al Angulo de
Tangencia, definiéndose así, el perfil de proyecto para la construcción de la Cámara
de Contracción del Túnel de Viento. El perfil final de proyecto queda definido por las
características que se muestran en las Figuras No.60 y 61, así como Anexos No. 36,
y 55.
Figura No. 60. Donde se observa la disposición grafica de las Elipses No.1 y 2 sobre los ejes de abscisas yordenadas, así como la tabla de datos resultante de esta geometría de proyecto final. Fuente: Propia.
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Diseño Final de la Camara de Contracción.
Corte Vista Planta.
Eje B
0.030.750.03
0.81
0.05 0.40
0.06
0.06
se dibuja para este ejemplo conun espesor de 1 cm del acrilico.
(acrilico para bridas de 12" y para
todo lo demas de 14")
se dibuja para este ejemplo conun espesor de 1 cm del acrilico.(acrilico para bridas de
12" y para
todo lo demas de 14")
Perfil de Diseño.
2.5
5 10 15 20
7.5
5
75
20
17.5
15
12.5
10
35
25
2.5
7.5
5
20
17.5
15
12.5
10
25
0
-2.5
-5
-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
25 30
29.3856°
Figura No. 61. Que muestra la forma en la que, por medio de este método grafico en Autocad, sedefine los perfiles laterales de la Cámara de Contracción. Fuente: Propia.
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Figura No.62. Que muestra el diseñoterminado del Difusor de Gran Angulo.Fuente: Propia.
16.6. Caracterización del Difusor de Gran Ángulo
Una vez determinadas las dimensiones del Área de
Entrada de la Cámara de Contracción, y la del Área
de Inyección en la Brida de Salida del Ventilador, así
como la longitud máxima del Difusor en cuestión; la
geometría de esta sección queda definida por una
pirámide de con una de sus bases de forma
cuadrada (40 x 40 cms) y una terminación en forma
rectangular, casi cuadrada (12.9 x 13.4 cms). Ver
Figura No.62. Para mayor detalle en el diseño de las
piezas, ver Anexos No.52 y 53.
16.7. Caracterización del Difusor de Salida
Para la definición de la geometría final del Difusor de
Salida se tomo en cuenta uno de los criterios de
diseño dados por R. D. Metha y P. Bradshaw47, el
cual afirma que el ángulo de pendiente mínimo para
este tipo de piezas sea de un 5% en ambos ejes.
Dadas las dimensiones de 5 x 40 cms existentes en
el otro extremo de la Cámara de Prueba, la
geometría final del Difusor de Salida queda definida
como una pirámide con ambas bases de forma
rectangular, una de 5 x 40 cms, y otra de 12.50 x
47.50 cms, y una longitud de 81 cms en total. Ver
Figura No.63. Para mayor detalle en el diseño de las
piezas, ver Anexos No.58 y 59.
47 Op. Cit., 1979.
Figura No.63. Que muestra el diseñoterminado del Difusor de Salida.Fuente: Propia.
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Figura No.64. Que muestra la colocación yalineación del Difusor de Salida sobre las mesade trabajo. Fuente: Propia.
17. Proceso de Armado del Túnel de Viento Para la colocación y montaje del túnel de viento se fabricaron 2 mesas de trabajo
unidas entre si en sentido longitudinal, con medidas generales de 0.61 mts. de ancho
x 2.44 mts. de largo x 0.80 mts. de altura, cada una, realizadas con ángulos
metálicos perforados de 1” x 1”, reforzadas con contraventeos diagonales de solera
metálica de 1”, y con una cubierta de triplay de madera de pino de 16 mm., acabado
color negro.
Una vez colocadas en su sitio y unidas y niveladas las mesas, el proceso de armado
del túnel de viento inicia con el trazo de un eje central en el sentido longitudinal de
las mesas, que servirá como guía para el ensamblado general del aparato.
Antes de iniciar con el ensamblaje del túnel de viento se requiere de la fabricación de
los empaques de sellado entre las bridas, observando que los cortes necesarios,
sobre todo los colindantes con las áreas interiores del paso de aire queden
perfectamente recortados, estos empaques se realizaron con plástico transparente
del No.12, los cuales se lijaron por ambos costados con la finalidad de reducir lo liso
de su superficie y procurar, en su unión con el acrílico de las bridas, una mejor
adhesión por medio de la película de aire que se forma entre estas superficies.
El armado del túnel de viento inicia con la
colocación del Difusor de Salida (Ver Figura
No. 64), sobre las mesas de trabajo, previa
colocación del empaque de plástico sobre
alguna de las bridas, se procede con el
armado de ésta, con la Cámara de Prueba.
Todas las bridas, como ya se mencionó, se
unen por medio de tornillos, tuercas y
rondanas de 3/16”.
Durante el proceso de armado es muy
importante recordar que el pegamento con el que se armaron todas las piezas del
túnel, es del tipo epóxico, por lo que es más probable que el material (acrílico), se
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Figura No.65. Donde se observa la forma en la quese unen la Cámara de prueba y el Difusor de Salida.A través del ducto interior de la Cámara es por dondese pueden realizar los recortes del empaque de sernecesario. Fuente: Propia.
Figura No.66. Donde se aprecia a detalle el número de tornillos que lleva cada brida de unión entre las secciones, en este caso la Cámara de contracción, a la izquierda, y la Cámara de Prueba a la derecha. Fuente: Propia.
rompa a que se despegue, en caso de un exceso de fuerza durante el traslado y
armado. Así mismo, se debe de tener presente que el ajuste de los tornillos de las
bridas nunca debe de hacerse con mucha
fuerza. Se sugiere el sellado exterior de las
bridas, de ser necesario, antes de tratar de
forzar los tornillos, y/o las uniones.
De igual manera se sugiere que el orden
en la colocación de los tornillos de las
bridas se realice, primero, presentando los
que se ubican en las 4 esquinas, y
después los restantes para evitar, si las
mesas no se encuentran perfectamente
niveladas, esfuerzos de volteo que
pudieran dañara alguna de las piezas.
Antes de colocar la Cámara de Prueba, se recomienda
retirar las tapas superiores pertenecientes al Área de
Inyección y Área de Experimentación, con el fin de
poder realizar ajustes, de ser necesario, en los
empaques de plástico, al interior del ducto general, a los
costados de la misma. Ver Figura No.65 y 66. Las tapas
correspondientes a la Cámara de Prueba podrán ser
colocadas al final del ensamblaje.
Unidas estas dos secciones de procede a colocación de
la Cámara de Contracción, la cual se une mediante el
mismo sistema antes descrito. Cabe hacer mención, que
en el manejo necesario para el montaje y desarmado del
túnel, es con esta sección con la que más cuidado se
debe guardar, ya que debido por cuestiones de manejo
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Figura No.67. En esta foto podemos como se realizala unión entre el Difusor de Gran Angulo y la Cámarade Contracción. Fuente: Propia.
Figura No.68. Solo en el caso de la brida de unión entre el Ventilador yel Difusor de Gran Angulo se utilizaron tornillos y tuercas de 1/8”.Fuente: Propia.
en el material (acrílico), se opto por que esta se realizara en un espesor menor
debido al perfil de las curvaturas.
Para la colocación del Difusor de Gran
Angulo se sugiere que, una vez acostado
se calce en su extremo mas chico, para
evitar esfuerzos de volteo en las bridas al
momento de su unión. Ver Figura No. 67.
La instalación del motor, al igual que en las
demás piezas se realiza por medio de la
unión de sus bridas, en este caso, en lugar
de colocar un empaque de plástico se
colocó uno de cartón, que hace la función
de amortiguamiento de la vibración del ventilador para con el cuerpo general del
túnel, evitando así alguna ruptura del acrílico durante su operación. De manera
provisional a lo largo de la experimentación con este túnel, se colocó una mesa para
ayudar al soporte del peso del ventilador. Ver Figura No.68.
Para observar más fotos sobre el prototipo del Túnel de Viento refiérase a los Anexos
No. 63 y 64.
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Figura No.70. Croquis que indica lospuntos de medición (sobre los ejeshorizontal y vertical), en la salida del laCámara de Prueba. Fuente: Propia.
18. Proceso de Calibración y Prueba del Túnel de Viento 18.1. Experimento No.1
El objetivo principal de este experimento es el
de realizar una medición de las velocidades del
flujo de aire, a través del Túnel de Viento, con el
fin de determinar el comportamiento general del
mismo, en el extremo de 2 de las secciones
(Difusor de Salida y Cámara de Pruebas).
Mediante estas mediciones se podrán definir de
manera general dos aspectos importantes: el
primero corresponde a la confirmación de los
rangos de velocidad con los que trabajaremos, y por consecuencia la determinación
de las escalas de modelos con los que se podrá experimentar. Y por otra parte, la de
comprobar de manera preliminar el comportamiento
general de la geometría resultante del Túnel de Viento.
Antes de iniciar el presente experimento se comprobó
que el túnel de viento no sufriera de fugas a través de
sus bridas y en especial sobre las tapas de la Cámara
de Pruebas. Esta prueba preliminar, realizada con
anterioridad al inicio de todos los experimentos que se
presentarán, se realizo mediante la inyección directa
de humo a través de la boca de respiración ó succión
del ventilador centrifugo durante 5 minutos continuos,
hasta lograr su saturación, y se inició el
funcionamiento del ventilador.
Esta inyección se realizo a través de un tubo de PVC
de 2” directamente del la boquilla de una maquina de
humo Marca HP Line, modelo HP-3. Ver Figura No.69.
Figura No.69. En la que se muestra el tipo demaquina generadora de humo utilizada a largo de las distintas experimentaciones. Fuente: Propia.
Brida de unión con Cámara de Pruebas.Puntos de Medición.
0
1/8
1/4
1/2
3/4
7/8
1/1
0
1/8
1/4
1/2
3/4
7/8
1/1
Izqu
ierd
o
Der
echo
Cen
tro
Area de Diseño
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Puntos de Medición.
0 0
1/6
2/3
1/2
2/3
5/6
1/1
1/6
2/3
1/2
2/3
5/6
1/1
Izqu
ierd
o
Cen
tro
Der
echo
Vista exterior del Difusor de Salida hacia la Cámara de Pruebas.
Figura No. 71. Que muestra el tipo de anemómetro utilizado para las mediciones de velocidad. Fuente: www.tsi.com.
18.1.1. Metodología Para ambas secciones de estudio, nos situamos en la brida final
de la sección en cuestión, y se trazaron 3 ejes (Izquierdo, Centro y
Derecho), en sentido vertical correspondientes a lo que
denominaremos Posición Horizontal y en sentido horizontal se
establecieron 7 ejes los cuales se denominaran Posiciones
Verticales, (Ver Figura No.70 y 72), resultado de el cruce de estos
ejes se establecen un total de 21 puntos de medición para el
experimento.
Para la captura de datos se utilizó un Anemómetro digital de hilo,
Marca TSI Modelo 8340
Velocicheck, (Ver Figura No.71),
con un rango de medición de
velocidad del aire que va desde los 0.1 m/seg. hasta
los 10.20 m/seg.; el cual se coloco nivelado y alineado,
sobre los ejes antes descritos, procurando que siempre
permanezca el hilo lector, localizado casi en la punta
de la antena del mismo, en una posición perpendicular
al flujo de aire. Para esta toma de datos se dispuso el
switch de respuesta del anemómetro en “respuesta
rápida”.
Se posicionó el anemómetro, en la forma antes
descrita, en cada uno de los 21 puntos durante un
tiempo de 10 segundos, termino del cual se tomo la
lectura en pantalla. Se opto por retirar el anemómetro
del área de medición durante otro periodo de 10 segundos entre mediciones. Para la
captura de las mediciones sobre el eje central de la geometría en cuestión se
observo que solo el diámetro de la antena de medición del anemómetro fuera lo
único que obstruyera el paso del aire.
Figura No.72. Croquis que indica los puntos de medición (sobre los ejes horizontal y vertical), en la salida del Difusor de Salida. Fuente: Propia.
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Medición de Velocidades del Aire en Salida Cámara de Pruebas.(sin pantallas)
5.10
5.30 5.30 5.30
5.10
4.25
4.20
4.85
6.406.50
6.306.206.30
4.90
4.95
5.30 5.305.40
5.00 4.55
4.30
3.50
4.00
4.50
5.00
5.50
6.00
6.50
7.00
Posición Vertical
Velo
cida
d Ai
re (m
/se
Izquierdo Centro Derecha
Izquierdo 4.20 5.10 5.30 5.30 5.30 5.10 4.25
Centro 4.90 6.30 6.20 6.30 6.50 6.40 4.85
Derecha 4.30 4.95 5.30 5.30 5.40 5.00 4.55
0 1/8 1/4 1/2 3/4 7/8 1
Figura No.73. En esta grafica se muestran los resultados de lasmediciones en el extremo de la Cámara de Pruebas. Se puedeapreciar que en la posición central de la Cámara existen condicionesde velocidad de flujo uniforme. Fuente: Propia.
Para la realización de este experimento se omitió el uso de rejillas de panal y/o
pantallas para la regulación de presiones internas, es decir, los resultados que a
continuación se presentarán fueron realizados con un flujo libre abierto al interior del
Túnel.
18.1.2. Resultados a) Medición en Cámara de Pruebas Con el fin de realizar un análisis más detallado, la interpretación de los datos se
realizará, posicionados sobre los ejes anteriormente establecidos de manera
horizontal (Izquierdo, Derecho y Centro), para la Cámara de Pruebas. Con el mismo
fin se establece, lo que denominaremos de aquí en adelante, el Área de Diseño ó de
Experimentación, es decir, el
área de la sección de estudio
que se encuentre lo
suficientemente alejada de la
fricción que se produce por el
roce del aire ó flujo con las
paredes de la geometría. Para
éste caso (Cámara de
Pruebas), ésta Área de Diseño estará comprendida
entre el punto 1/8 hasta el
punto 7/8 del Eje Centro.
Eje Centro: En la Figura No. 73, podemos
observar que sobre el Eje Central se concentran las velocidades más altas del flujo
de aire al interior del Túnel de Viento. Estas velocidades fluctúan dentro de un rango
que va de los 4.85 m/seg., como velocidad mínima, presente en el extremo inferior
(1); hasta los 6.50 m/seg., como velocidad máxima, de la sección y del experimento,
presente sobre el punto de medición de 3/4 del Área de Paso. El promedio general
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115
Izquierdo Centro Derecho4.20 4.90 4.305.10 6.30 4.955.30 6.20 5.305.30 6.30 5.305.30 6.50 5.405.10 6.40 5.004.25 4.85 4.554.94 5.92 4.970.49 0.72 0.41
Posición Vertical Posicion Horizontal
0.20
3.88%
5.22 6.34 5.19
2.10%
0.11 0.11
1.80%
Velocidad PromedioDesviación Estándar Gral por Eje
% Caída Velocidad por Eje
1/81/41/23/47/81
0
Tabla No. 5. Medición Velocidades en Cámara de PruebasVentilador No.1 (Sin Pantallas).
(Promedio Extremos/Centro)
Prom. Velocidad Area Diseño1/8 a 7/8 Longitudinal
% Caída Velocidad General(Prom. Extremos/ Prom.Centro)
Desviación EstándarArea de Diseño
% Caída Vel. Area de Diseño(Prom.Extremos/Centro) 1/2 15.87%
Porcentaje de VariaciónArea de Diseño
16.34%
19.06% 23.11% 14.74%
Tabla No. 5. Donde se muestran los valores de las mediciones realizadas en el extremo final de la Cámara dePruebas y las relaciones entre ellas. En color amarillo sobreel eje Centro se encuentra la denominada Área de Diseño. Fuente: Propia.
de velocidad en éste eje central es de 5.92 m/seg. La caída en la velocidad, debido a
la fricción que se presenta entre el flujo y las paredes de la geometría de la Cámara
de Pruebas, obedece a un 23.11%, si se toman en cuenta el promedio de las
velocidades incluidas sobre la parte central del eje de flujo (del punto 1/8 de L hasta
el de 7/8 de L), y el promedio de las velocidades de los puntos en los extremos del
mismo (puntos de medición 0 y 1). La desviación estándar general presente en todas
las medidas de éste eje tiene un valor de 0.72.
Sin considerar los extremos (de 0 a
1/8 y 7/8 a 1), donde de presenta la
fricción entre el flujo de aire y las
paredes del túnel, y solo se analiza la
parte que comprenden los puntos de
medición que van desde 1/8 hasta 7/8
(Área de Diseño), podemos observar
que el flujo presenta un
comportamiento estable y uniforme,
de manera casi laminar. El
comportamiento del flujo en esta Área
de Diseño presenta un promedio de
velocidades de 6.34 m/seg., una
desviación estándar de 0.11, menor a
la presentada en la totalidad del eje, y un promedio de variación de solo el 1.80%.
Este pequeño porcentaje de variación de velocidades en esta Área de Diseño es de
suma importancia debido a que se sientan las bases para lograr, mediante la
inyección de humo de contraste, las líneas de flujo, indispensables para la
observación cualitativa del fenómeno en su conjunto.
Se hace notar que las velocidades que arrojo el presente experimento no
corresponden al rango proyectado para el diseño, debido quizás a la modificación ó
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01/8
1/41/2
3/47/8
1Izquierdo
Centro
Derecha3.50
4.00
4.50
5.00
5.50
6.00
6.50
Velocidad Aire (m/seg)
Posición VerticalPosición Horizontal
Distribución Tridimensional de Velocidades del Aire en Salida de Cámara de Pruebas.
(sin pantallas)3.50-4.00 4.00-4.50 4.50-5.00 5.00-5.50 5.50-6.00 6.00-6.50
modificaciones que existieron entre el prototipo inicial del túnel de viento y su modelo
final.
A continuación se presentan las Figuras No. 74 y 75, que mediante un grafica
tridimensional y otra bidimensional ayudaran a apreciar estas afirmaciones. Para
mayores detalles sobre las graficas y tablas, consultar los Anexos No. 65, 66 y 67 y
Tabla No.5.
Eje Izquierdo: Como se observa en la Tabla
No.5, sobre el Eje Izquierdo
se presenta el rango de
velocidades mas bajas del
experimento. Estas
velocidades fluctúan dentro
de un rango que va de los
4.20 m/seg., como velocidad
mínima, presente en el
extremo superior (0); hasta
los 5.30 m/seg., como
velocidad máxima, del eje,
presente sobre los puntos de medición 1/4, 1/2 y 3/4 del Área de Paso. El promedio
general de velocidad en éste eje izquierdo es de 4.94 m/seg. La caída en la
velocidad, debido a la fricción que se presenta entre el flujo y las paredes finales de
la geometría de la Cámara de Pruebas, obedece a un 19.06%, si se toman en cuenta
el promedio de las velocidades incluidas sobre la parte central del eje de flujo (del
punto 1/8 de L hasta el de 7/8 de L), y el promedio de las velocidades de los puntos
en los extremos del mismo (puntos de medición 0 y 1), con una desviación estándar
general presente en todas las medidas este eje de 0.49.
Es lógico pensar que debido a la ubicación de los ejes laterales (Derecho e
Izquierdo), se observará una mayor fricción del flujo sobre las paredes de la
Figura No. 74. Donde se observa el perfil tridimensional que genera ladistribución flujo de aire en el extremo final de la Cámara de Pruebas.Nótese la uniformidad existente en la sección central de esta sección de estudio. Fuente: Propia.
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0 1/8 1/4 1/2 3/4 7/8 1Izquierdo
Centro
Derecha
Posición Vertical
Posición Horizontal
Distribucion Bidimensional de Velocidades Salida de Cámara de Pruebas.
(sin pantallas).
3.50-4.00 4.00-4.50 4.50-5.00 5.00-5.50 5.50-6.00 6.00-6.50 6.50-7.00
geometría del túnel, lo que explica la caída de velocidades del 16.34% existente
entre éstos ejes y el eje Centro. Repitiendo el mismo análisis que se realizo sobre el
eje central, y sin considerar los extremos (de 0 a 1/8 y 7/8 a 1), donde de presenta la
fricción lateral entre el flujo de aire y las paredes del túnel, y solo se analiza la parte
que comprenden los puntos de medición que van desde 1/8 hasta 7/8, podemos
observar que el flujo presenta un comportamiento estable y uniforme.
El comportamiento del flujo en esta Área de Diseño lateral presenta un promedio de
velocidades de 5.22 m/seg., una desviación estándar igual a la del eje central de
0.11, y menor a la presentada en la totalidad del eje, con un promedio de variación
de velocidades de solo el 2.10%.
Eje Derecho: Sobre el Eje Derecho se
presenta el rango de
velocidades medias de este
experimento. Estas
velocidades fluctúan dentro
de un rango que va de los
4.30 m/seg., como velocidad
mínima, presente en el
extremo superior (0); hasta
los 5.40 m/seg., como
velocidad máxima, del eje, presente sobre el punto de medición 3/4 del Área de
Paso. El promedio general de velocidad en éste eje izquierdo es de 4.97 m/seg. La
caída en la velocidad, debido a la fricción que se presenta entre el flujo y las paredes
finales de la geometría de la Cámara de Pruebas, obedece a un 14.74%, si se toman
en cuenta el promedio de las velocidades incluidas sobre la parte central del eje de
flujo (del punto 1/8 de L hasta el de 7/8 de L), y el promedio de las velocidades de los
puntos en los extremos del mismo (puntos de medición 0 y 1), con una desviación
estándar general presente en todas las medidas este eje de 0.41.
Figura No. 75. Grafica que muestra la superficie bidimensional que genera la distribución de velocidades en la totalidad de la geometría establecida de la Cámara de Pruebas. Se aprecia en color rosa, la concentración de las velocidades más altas en la parte central de la geometría en cuestión (Área de Diseño). Fuente: Propia.
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Repitiendo el mismo análisis que se realizo sobre los ejes anteriores, y sin considerar
los extremos (de 0 a 1/8 y 7/8 a 1), donde de presenta la fricción lateral entre el flujo
de aire y las paredes del túnel, y solo se analiza la parte que comprenden los puntos
de medición que van desde 1/8 hasta 7/8, podemos observar que se conservan
condiciones de flujo estable y con cierta uniformidad.
El comportamiento del flujo en esta Área de Diseño lateral presenta un promedio de
velocidades de 5.19 m/seg., una desviación estándar de 0.20, y menor a la
presentada en la totalidad del eje, con un promedio de variación de velocidades del
3.88%.
Sobre el comportamiento del flujo de aire observado sobre los ejes laterales
(Derecho e Izquierdo) de la Cámara de Prueba, se hace notar la persistencia de un
perfil igual o muy similar al que se presenta sobre el eje Centro, con su respectiva
caída de velocidad del 16.34%, antes mencionada, debido a la esperada fricción con
las paredes del Túnel.
b) Medición en Difusor de Salida Con el fin de tener un análisis en igualdad de circunstancias que el realizado en la
Cámara de Pruebas, la interpretación de los datos de esta sección se realizará, con
el mismo orden y forma. Eje Centro: En la Figura No. 76, podemos observar que sobre el Eje Central se concentran las
velocidades más altas de esta sección del Túnel de Viento. Estas velocidades
fluctúan dentro de un rango que va de los 0.50 m/seg., como velocidad mínima,
presente en el extremo superior (0); hasta los 3.15 m/seg., como velocidad máxima,
de la sección, presente sobre el punto de medición de 2/3 del Área de Paso. El
promedio general de velocidad en éste eje central es de 2.34 m/seg. La caída en la
velocidad, debido a la fricción que se presenta entre el flujo y las paredes de la
geometría de la Cámara de Pruebas, es grande y obedece a un 71.09%, si se toman
en cuenta el promedio de las velocidades incluidas sobre la parte central del eje de
flujo (del punto 1/6 de L hasta el de 5/6 de L), y el promedio de las velocidades de los
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119
Medición de Velocidades del Aire en Salida del Difusor de Salida. (sin pantallas)
0.59
1.20
0.30
0.70
1.40
2.052.15
0.51
2.05
1.42
2.953.10
2.55
0.50
2.953.15
2.10
1.87
0.88
1.741.71
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
Posición Vertical
.)Vel
ocid
ad A
ire
(m/s
Izquierdo Centro Derecha
Izquierdo 0.51 1.40 2.15 2.05 2.05 1.42 0.59
Centro 0.50 2.55 3.10 2.95 3.15 2.95 1.20
Derecha 0.30 0.88 1.74 1.87 2.10 1.71 0.70
0 1/6 2/3 1/2 2/3 5/6 1
puntos en los extremos del mismo (puntos de medición 0 y 1). La desviación
estándar general presente en todas las medidas éste eje tiene un valor de 1.06. Si recordamos que la función principal de un Difusor de Salida es, como su nombre
lo indica, el de difundir el flujo de aire de salida para evitar gradientes de presión
adversa; si no consideramos las partes de los extremos (de 0 a 1/6 y 5/6 a 1), donde
se presenta la fricción entre el flujo de aire y las paredes del túnel, y solo se analiza
la parte que comprenden los puntos de medición que van desde 1/6 hasta 5/6,
podemos observar que el flujo en dispersión, presenta también, un comportamiento
estable y uniforme, lo que indica que el Difusor de Salida esta presentando un
conducta correcta, para con el Túnel de Viento en su conjunto.
El comportamiento del flujo en
esta Área de Diseño presenta
un promedio de velocidades de
2.94 m/seg., una desviación
estándar de 0.24, menor a la
presentada en la totalidad del
eje, y un promedio de variación
de 8.01%. A continuación se
presentan las Figuras No. 77 y
78, que mediante un grafica
tridimensional y otra
bidimensional ayudaran a
apreciar estas afirmaciones.
Para mayores detalles sobre las graficas y tablas, consultar los Anexos No. 68, 69 y
70 y Tabla No.6.
Eje Izquierdo: Como se observa en la Tabla No.6, sobre el Eje Izquierdo se presentan, en este
caso, el rango de velocidades medias del experimento. Estas velocidades fluctúan
dentro de un rango que va de los 0.51 m/seg., como velocidad mínima, presente en
Figura No. 76. En esta grafica se muestran los resultados de lasmediciones en el extremo del Difusor de Salida. Se aprecia que en laposición central del mismo, existen condiciones de velocidad de flujoy desalojo uniforme. Fuente: Propia.
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Izquierdo Centro Derecho0.51 0.50 0.301.40 2.55 0.882.15 3.10 1.742.05 2.95 1.872.05 3.15 2.101.42 2.95 1.710.59 1.20 0.701.45 2.34 1.330.69 1.06 0.69
Porcentaje de VariaciónArea de Diseño
69.68% 71.09% 69.88%% Caída Velocidad por Eje(Promedio Extremos/Centro)
5/61
Velocidad PromedioDesviación Estándar Gral por Eje
2/31/22/3
Tabla No. 6. Medición Velocidades en Difusor de SalidaVentilador No.1 (Sin Pantallas).
01/6
% Caída Velocidad General 40.64%(Promedio Extremos/Centro)% Caída Vel. Area de Diseño 33.56%(Prom.Extremos/Centro) 1/2
1.81 2.94 1.66
0.37 0.24 0.46
Prom. Velocidad Area Diseño1/8 a 7/8 LongitudinalDesviación Estándar
Area de Diseño
20.46% 8.01% 27.85%
Posición Vertical
el extremo superior (0); hasta los 2.15 m/seg., como velocidad máxima, del eje,
presente sobre los puntos de medición 2/3 del Área de Paso. El promedio general de
velocidad en éste eje izquierdo es de 1.45 m/seg. La caída en la velocidad, debido a
la fricción que se presenta entre el
flujo y las paredes finales de la
geometría del Difusor de Salida,
obedece a un 69.68%, si se toman en
cuenta el promedio de las
velocidades incluidas sobre la parte
central del eje de flujo (del punto 1/6
de L hasta el de 5/6 de L), y el
promedio de las velocidades de los
puntos en los extremos del mismo
(puntos de medición 0 y 1), con una
desviación estándar general presente
en todas las medidas este eje de
0.69.
Al igual que en la Cámara de Pruebas, debido a la ubicación de los ejes laterales
(Derecho e Izquierdo), se observara una mayor fricción del flujo sobre las paredes de
la geometría del túnel, lo que explica la caída de velocidades del 40.64 % existente
entre éstos ejes y el eje Centro. Repitiendo el mismo análisis que se realizo sobre el
eje central, y sin considerar los extremos (de 0 a 1/6 y 5/6 a 1), donde de presenta la
fricción lateral entre el flujo de aire y las paredes del túnel, y solo se analiza la parte
que comprenden los puntos de medición que van desde 1/6 hasta 5/6, podemos
observar que el flujo se dispersa de una manera estable y con cierta uniformidad.
El comportamiento del flujo en esta Área de Diseño lateral presenta un promedio de
velocidades de 1.81 m/seg., una variación estándar del 0.37, menor a la presentada
en la totalidad del eje, y un promedio de variación de solo el 20.46%.
Tabla No.6. Donde se muestran los valores de las mediciones realizadas en el extremo final del Difusor deSalida y las relaciones entre ellas. En color amarillo sobre eleje Centro se encuentra la denominada Área de Diseño.Fuente: Propia.
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121
0 1/6 2/3 1/2 2/3 5/6 1Izquierdo
Derecha0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
Velocidad Aire (m/seg.)
Posición Vertical.Posición Horizontal
Distribución Tridimensional de Velocidades del Aire en Salida Difusor de Salida. (sin pantallas).
0.00-0.50 0.50-1.00 1.00-1.50 1.50-2.00 2.00-2.50 2.50-3.00 3.00-3.50
Eje Derecho: Sobre el Eje Derecho se
presenta el rango de
velocidades mas bajas de
esta sección. Estas
velocidades fluctúan dentro
de un rango que va de los
0.30 m/seg., como velocidad
mínima, presente en el
extremo superior (0); hasta
los 2.10 m/seg., como
velocidad máxima, del eje,
presente sobre el punto de
medición 2/3 del Área de Paso. El promedio general de velocidad en éste eje
derecho es de 1.33 m/seg. La caída en la velocidad, debido a la fricción que se
presenta entre el flujo y las paredes finales de la geometría del Difusor de Salida,
obedece a un 69.88%, si se toman en cuenta el promedio de las velocidades
incluidas sobre la parte central del eje de flujo (del punto 1/6 de L hasta el de 5/6 de
L), y el promedio de las velocidades de los puntos en los extremos del mismo (puntos
de medición 0 y 1), con una desviación estándar general presente en todas las
medidas este eje de 0.69, al igual que sobre el eje Izquierdo.
Repitiendo el mismo análisis que se realizo sobre los ejes anteriores, y sin considerar
los extremos (de 0 a 1/6 y 5/6 a 1), donde de presenta la fricción lateral entre el flujo
de aire y las paredes del túnel, y solo se analiza la parte que comprenden los puntos
de medición que van desde 1/6 hasta 5/6, podemos observar que prácticamente se
conserva las mismas condiciones de dispersión del flujo presentes sobre el eje
Izquierdo.
Figura No. 77. Donde se observa el perfil tridimensional que genera ladistribución flujo de aire en el extremo final del Difusor de Salida. Nótese la uniformidad del desalojo, ó dispersión del flujo existente en la sección central de esta sección de estudio. Fuente: Propia.
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0 1/6 2/3 1/2 2/3 5/6 1Izquierdo
Centro
Derecha
Posición Vertical
Posición Horizontal
Distribución Bidimensional de Velocidades de Aire en Salida Difusor de Salida.
(sin pantallas)0.00-0.50 0.50-1.00 1.00-1.50 1.50-2.00 2.00-2.50 2.50-3.00 3.00-3.50
Figura No. 78. Grafica que muestra la superficie bidimensional quegenera la distribución de velocidades en la totalidad de la geometríaestablecida para el Difusor de Salida. Se aprecia en color azul y rosa, laconcentración de las velocidades más altas en la parte central de lageometría en cuestión. Por otra parte la gran variedad de coloresdemuestra la dispersión de velocidades o del flujo en esta sección.F ente Propia
El comportamiento del flujo en esta Área de Diseño lateral presenta un promedio de
velocidades de 1.66 m/seg., una desviación estándar de 0.46, y menor a la
presentada en la totalidad del eje, y un promedio de variación de 27.85%.
Sobre el comportamiento del flujo de aire observado sobre los ejes laterales
(Derecho e Izquierdo) del
Difusor de Salida, al igual
que en la Cámara de
Pruebas, se hace notar la
persistencia de un perfil igual
o muy similar al que se
presenta sobre el eje Centro,
con una caída de velocidad
del 40.64%, antes
mencionada, debido objetivo
de diseño de esta sección.
18.1.3. Conclusiones Experimento No.1 Con base a los datos que arrojó el Experimento No.1, las presentes conclusiones
preliminares abordarán 2 aspectos muy importantes para el resultado de los objetivos
específicos del experimento, y sentar así, las bases para la comprobación de la
hipótesis de este trabajo: el primero, tiene que ver con el comportamiento que, para
con un flujo estable y uniforme, presentó la geometría propuesta del Túnel de Viento.
Y el segundo pretende analizar la capacidad que mostró el ventilador centrifugo
propuesto para con la velocidad limite superior de diseño.
a) Comportamiento de la Geometría Propuesta para el Túnel de Viento. Con el fin de definir de manera más exacta este comportamiento general del Túnel
de Viento, nos enfocaremos exclusivamente al análisis de los datos que se
obtuvieron en la Cámara de Prueba, ya que son estos datos los que tendrán
relevancia directa sobre la observación y prueba de los modelos a escala.
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123
Basados en las mediciones de velocidades que se presentaron en el extremo final de
la Cámara de Prueba, así como en los perfiles gráficos que éstas generaron (Ver
Figuras No.73, 74, 75; Tabla No.5 y Anexos No. 65, 66 y 67), podemos afirmar; por
una parte, que la geometría en general propuesta para este Túnel de Viento
Bidimensional mostró un régimen de flujo uniforme y estable, cercano al laminar,
sobre el Eje Central de la Cámara de Prueba en casi 2/3 partes de la sección
transversal y longitudinal, fijando así, las bases para lograr en puntos específicos del
Área de Inyección de ésta sección, las líneas de humo, necesarias para la
visualización didáctica del fenómeno de prueba en modelos.
Aunque no se pudieron consultar datos sobre calibraciones realizadas en otros
Túneles de Viento, y poseer así, una referencia sobre las limitantes en porcentajes
de variabilidad de velocidades en el Área de Diseño, se consideró como limitante
experimental máxima de diseño una variación del 10%.
La variación de velocidades del flujo, en esta sección central (Eje Centro del punto
1/8 al 7/8 de L), con un valor menor al 2% (1.80%), la incluimos dentro de un rango
aceptable, si consideramos al mismo tiempo las características de bidimensionalidad
de la Cámara de Prueba, la cercanía entre los puntos de medición, así como, su
geometría rectangular.
Será tema de futuras investigaciones, lograr, por una parte la disminución al máximo
de estas variaciones de velocidad en las secciones (1/8 y 1), así como la disminución
del porcentaje de fricción del flujo sobre las paredes de la Cámara de Prueba y
Cámara de Contracción, de ser posible, mediante la inclusión de paredes divergentes
y/o el rediseño de las mismas.
Por otra parte, con respecto al método de diseño de tipo grafico, que se planteo para
la Cámara de Contracción específicamente, se podría afirmara que dicho método,
aunque más laborioso que un método matemático, brinda resultados preliminares
satisfactorios en cuanto a este tipo de Túnel de Viento se refiere. De igual manera,
en futuras investigaciones, seria conveniente hacer la comparación entre ambos
métodos y sus resultados en un modelo real de dicha sección, en la inteligencia de
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∴×=
×=
==
α
α
α
2
9627.040.1390.12
bAreadepasoba
Area de Paso de la Brida Base.
a
b
que siempre la búsqueda de un mejor diseño, procurará menores condiciones de
variabilidad en el Área de Diseño propuesta.
b) Comportamiento del Ventilador Centrífugo propuesto Con base a los datos obtenidos en este experimento, se concluye que la velocidad
máxima alcanzada por el ventilador no fue la esperada (10 m/seg.), debido quizás al
cambio geométrico que se dio entre el Prototipo del Túnel de Viento inicial y el diseño
final del mismo. Sin embargo se propone para este fin la realización de un nuevo
experimento que nos permita conocer si mediante la colocación de pantallas que
restrinjan el Área de Salida de la boca del ventilador centrifugo, es posible lograr esta
aceleración para cumplir con esta limitante en el diseño inicial.
18.2. Experimento No.2 18.2.1. Metodología El presente experimento tiene como finalidad realizar una
serie de pruebas mediante la colocación de 4 distintas
“pantallas”, las cuales restringirán el flujo de salida en el
Área de Inyección del ventilador centrífugo de diseño. Ver
Figura No. 79. Para esto se procedió a definir las medidas
de las mismas, las cuales se colocaron en la brida de
unión del Ventilador y el Difusor de Gran Angulo. Estas se
realizaron en cartón ilustración y se pintaron de acuerdo a
la clasificación que a continuación se describe. Buscando
una relación de medidas se estableció que:
Se guardará la misma relación α=ba para todas las áreas de paso por experimentar.
Figura No. 79. Esquema que muestra la las medidas del Área de Paso de la Brida delVentilador, para los cuales: a=12.90 cms. y b=13.40 cms.Fuente: Propia.
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Si oAmA ×=1 ; entonces, .86.172 22 cmbAo =×= α Tomemos: m1 = 5/6, m2 = 2/3,
m3 = 7/12, m4 = 1/2; como método de incrementar la velocidad en la zona de
medición. Por lo que la clasificación y características de las pantallas quedan de esta
forma:
.77.11.23.12
63.149
9627.06
586.172:
1
1
221
11
cmacmb
cmb
bA
Azul
===
×=×
=
Figura No.80. Pantalla No.1 Azul. Fuente: Propia.
.85.9.23.10
74.104
9627.012
786.172:
3
3
223
23
cmacmb
cmb
bA
Naranja
===
×=×
=
Figura No.81. Pantalla No.2 Amarilla. Fuente: Propia.
Figura No.82. Pantalla No.3 Naranja. Fuente: Propia
cmacmb
cmb
bA
Amarillo
53.1094.10
70.119
9627.3
286.172:
2
2
222
22
===
×=×
=
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Figura No. 84. En esta grafica se muestran los resultados de lasmediciones en el extremo de la Cámara de Pruebas. Se puede apreciarque en la posición central de la Cámara existen condiciones develocidad de flujo uniforme iguales a las del Experimento No.1., paraesta Pantalla No.1, la cual posee el Área de Paso más grande. Fuente: Propia.
18.2.2. Pantalla Azul. Siguiendo con el mismo formato de análisis de los datos, los resultados se irán
presentando conforme al orden en que se definieron las distintas pantallas.
Eje Centro: En la Figura No. 84,
podemos observar que sobre
el Eje Central se siguen
concentrando las velocidades
más altas del flujo de aire al
interior del Túnel de Viento.
Estas velocidades fluctúan
dentro de un rango que va de
los 4.45 m/seg., como
velocidad mínima, presente
en el extremo inferior (1);
hasta los 6.00 m/seg., como
velocidad máxima, de la
sección y del experimento, presente sobre los puntos de medición 1/2, 3/4 y 7/8 del
Área de Paso.
.12.9.47.9
78.89
9627.02
186.172:
4
4
224
24
cmacmb
cmb
bA
Rojo
===
×=×
=
Figura No.83. Pantalla No.4 Roja. Fuente: Propia.
Mediciones Velocidades en Salida Cámara de Prueba. Filtro Azul.
4.25
4.60
4.75
5.00
4.80
5.20
3.60
4.45
6.006.006.005.905.90
4.65
3.75
4.70
4.504.65
4.754.35
3.25
2.50
3.00
3.50
4.00
4.50
5.00
5.50
6.00
Posición Vertical
Velo
cida
d Ai
re (m
/se
Izquierdo Centro Derecha
Izquierdo 3.60 5.20 4.80 5.00 4.75 4.60 4.25
Centro 4.65 5.90 5.90 6.00 6.00 6.00 4.45
Derecha 3.25 4.35 4.75 4.65 4.50 4.70 3.75
0 1/8 1/4 1/2 3/4 7/8 1
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Tabla No. 7. Donde se muestran los valores de las mediciones realizadas en el extremo final de la Cámara dePruebas con la Pantalla Azul, y las relaciones entre ellas. Encolor amarillo sobre el eje Centro se encuentra ladenominada Área de Diseño. Fuente: Propia.
Izquierdo Centro Derecho3.60 4.65 3.255.20 5.90 4.354.80 5.90 4.755.00 6.00 4.654.75 6.00 4.504.60 6.00 4.704.25 4.45 3.754.60 5.56 4.280.53 0.69 0.57
Porcentaje de Variación 4.79% 0.92% 3.56%Area de Diseño
Desviación Estándar 0.23 0.05 0.16Area de Diseño
% Caída Vel. Area de Diseño 19.58%(Prom.Extremos/Centro) 1/2Prom. Velocidad Area Diseño 4.87 5.96 4.591/8 a 7/8 Longitudinal
% Caída Velocidad por Eje(Promedio Extremos/Centro)% Caída Velocidad General 20.12%(Promedio Extremos/Centro)
19.40% 23.66% 23.75%
7/81
Velocidad PromedioDesviación Estándar Gral por Eje
1/81/41/23/4
Tabla No.7. Medición Velocidades en Cámara de PruebasVentilador No.1 (Pantalla Azul).
0
Posición Vertical Posicion Horizontal
El promedio general de velocidad en éste eje central es de 5.56 m/seg. La caída en
la velocidad, debido a la fricción que se presenta entre el flujo y las paredes de la
geometría de la Cámara de Pruebas, obedece a un 23.66%, si se toman en cuenta el
promedio de las velocidades incluidas sobre la parte central del eje de flujo (del punto
1/8 de L hasta el de 7/8 de L), y el promedio de las velocidades de los puntos en los
extremos del mismo (puntos de medición 0 y 1). La desviación estándar general
presente en todas las medidas este eje tiene un valor de 0.69.
Sin considerar los extremos (de 0 a
1/8 y 7/8 a 1), donde de presenta la
fricción entre el flujo de aire y las
paredes del túnel, y solo se analiza la
parte que comprenden los puntos de
medición que van desde 1/8 hasta 7/8
(Área de Diseño), podemos también
observar que el flujo presenta un
comportamiento estable y uniforme,
de manera casi laminar. El flujo en
esta Área de Diseño presenta un
promedio de velocidades de 5.96
m/seg., la menor desviación estándar
hasta el momento de 0.05, menor a la
presentada en la totalidad del eje, y el mas bajo promedio de variación de solo el
0.92%. Este pequeño porcentaje de variación de velocidades en esta Área de Diseño
(menor al presentado con el mismo ventilador a flujo abierto), es de suma
importancia, en la inteligencia de que, mientras menor sea la variación de
velocidades en esta Área de Diseño, mas fácil será conservar la integridad de las
líneas de humo en el flujo de aire.
Aun con este porcentaje de variación entre las velocidades en el Área de Diseño tan
reducido, cabe hacer la aclaración de que no se cumple el rango de velocidades
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Figura No. 85. Donde se observa el perfil tridimensional que genera ladistribución flujo de aire en el extremo final de la Cámara de Pruebas,con la Pantalla No.1 (Azul). Nótese la uniformidad existente en lasección central de esta sección de estudio. Fuente: Propia.
esperado a través de la Cámara de Pruebas. A continuación se presentan las
Figuras No. 85 y 86, que mediante un grafica tridimensional y otra bidimensional
ayudaran a apreciar estas afirmaciones. Para mayores detalles sobre las graficas y
tablas, favor de consultar los Anexos No. 71, 72 y 73 y Tabla No.7.
Eje Izquierdo: Como se observa en la Tabla No.7, sobre el Eje Izquierdo se presenta el rango de
velocidades medias del experimento. Estas velocidades fluctúan dentro de un rango
que va de los 3.60 m/seg., como velocidad mínima, presente en el extremo superior
(0); hasta los 5.20 m/seg., como velocidad máxima, del eje, presente sobre el punto
de medición 1/8 del Área de
Paso. El promedio general de
velocidad en éste eje
izquierdo es de 4.60 m/seg.
La caída en la velocidad,
debido a la fricción que se
presenta entre el flujo y las
paredes finales de la
geometría de la Cámara de
Pruebas, obedece a un
19.40%, si se toman en
cuenta el promedio de las
velocidades incluidas sobre
la parte central del eje de flujo (del punto 1/8 de L hasta el de 7/8 de L), y el promedio
de las velocidades de los puntos en los extremos del mismo (puntos de medición 0 y
1), con una desviación estándar general presente en todas las medidas este eje de
0.53.
Debido a la ubicación de los ejes laterales (Derecho e Izquierdo), se observara una
mayor fricción del flujo sobre las paredes de la geometría del túnel, lo que explica la
caída de velocidades del 20.12% existente entre éstos ejes y el eje Centro.
0 1/8 1/41/2 3/4
7/81
Izquierdo
Centro
Derecha2.50
3.00
3.50
4.00
4.50
5.00
5.50
6.00
Velocidad Aire (m/seg.)
Posición VerticalPosición Horizontal
Distribución Tridimensional de Velocidades en Salida Cámara de Pruebas.
Filtro Azul.
2.50-3.00 3.00-3.50 3.50-4.00 4.00-4.50 4.50-5.00 5.00-5.50 5.50-6.00
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0 1/8 1/4 1/2 3/4 7/8 1Izquierdo
Centro
Derecha
Posición Vertical
Posición Horizontal
Distribución Bidimensional de Velocidades en Salida Cámara de Prueba.
Filtro Azul.
2.50-3.00 3.00-3.50 3.50-4.00 4.00-4.50 4.50-5.00 5.00-5.50 5.50-6.00
Figura No. 86. Grafica que muestra la superficie bidimensional quegenera la distribución de velocidades en la totalidad de la geometríaestablecida de la Cámara de Pruebas, con la Pantalla No. 1 (Azul). Seaprecia en color azul, la concentración de las velocidades más altas enla parte central de la geometría en cuestión. Fuente: Propia.
Repitiendo el mismo análisis que se realizo sobre el eje central, y sin considerar los
extremos (de 0 a 1/8 y 7/8 a 1), donde de presenta la fricción lateral entre el flujo de
aire y las paredes del túnel, y solo se analiza la parte que comprenden los puntos de
medición que van desde 1/8 hasta 7/8, podemos observar que el flujo presenta un
comportamiento estable y casi uniforme, salvo el caso de una pequeña perturbación
sobre el punto de medición 1/8, con una velocidad de 5.20 m/seg.
El comportamiento del flujo en esta Área de Diseño lateral presenta un promedio de
velocidades de 4.87 m/seg., una desviación estándar de 0.23, menor a la presentada
en la totalidad del eje, y un promedio de variación de 4.79%.
Eje Derecho: Sobre el Eje Derecho se presenta el rango de velocidades mas bajas de este
experimento. Estas velocidades fluctúan dentro de un rango que va de los 3.25
m/seg., como velocidad mínima, presente en el extremo superior (0); hasta los 4.75
m/seg., como velocidad máxima, del eje, presente sobre el punto de medición 1/4 del
Área de Paso. El promedio
general de velocidad en éste
eje izquierdo es de 4.28
m/seg. La caída en la
velocidad, debido a la fricción
que se presenta entre el flujo
y las paredes finales de la
geometría de la Cámara de
Pruebas, obedece a un
23.75%, si se toman en
cuenta el promedio de las
velocidades incluidas sobre la parte central del eje de flujo (del punto 1/8 de L hasta
el de 7/8 de L), y el promedio de las velocidades de los puntos en los extremos del
mismo (puntos de medición 0 y 1), con una desviación estándar general presente en
todas las medidas este eje de 0.57.
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Figura No. 87. En esta grafica se muestran los resultados de lasmediciones en el extremo de la Cámara de Pruebas, con la PantallaNo.2 (Amarilla). Se puede apreciar que en la posición central de laCámara existen condiciones de velocidad de flujo uniforme similares alas del Experimento No.1, Fuente: Propia.
Repitiendo el mismo análisis que se realizo sobre los ejes anteriores, y sin considerar
los extremos (de 0 a 1/8 y 7/8 a 1), donde de presenta la fricción lateral entre el flujo
de aire y las paredes del túnel, y solo se analiza la parte que comprenden los puntos
de medición que van desde 1/8 hasta 7/8, podemos observar que se conservan
condiciones de estabilidad y uniformidad que sobre el eje Izquierdo.
El comportamiento del flujo en esta Área de Diseño lateral presenta un promedio de
velocidades de 4.59 m/seg., una desviación estándar de 0.16, y menor a la
presentada en la totalidad del eje, con un promedio de variación de solo el 3.56%.
Sobre el comportamiento del flujo de aire observado sobre los ejes laterales
(Derecho e Izquierdo) de la Cámara de Prueba, persiste una similitud geométrica
entre ambos, con su respectiva caída de velocidad del 20.12%, antes mencionada,
debido a la fricción de las paredes.
18.2.3. Pantalla Amarilla Eje Centro: En la Figura No. 87,
nuevamente se observa que
sobre el Eje Central se
concentran las velocidades
más altas del flujo de aire con
esta pantalla. Estas
velocidades fluctúan dentro
de un rango que va de los
4.00 m/seg., como velocidad
mínima, presente en el
extremo superior (0); hasta
los 6.00 m/seg., como
velocidad máxima de la sección, presente sobre el punto de medición 7/8 del Área de
Paso. El promedio general de velocidad en éste eje central es de 5.40 m/seg. La
caída en la velocidad, debido a la fricción que se presenta entre el flujo y las paredes
Mediciones Velocidades en Salida Cámara de Prueba. Filtro Amarillo
3.85
4.654.654.80
4.704.70
3.40
5.20
6.005.90
5.705.60
5.40
4.004.104.554.604.55
4.403.90
3.65
2.50
3.00
3.50
4.00
4.50
5.00
5.50
6.00
6.50
Posición Vertical.
Vel
ocid
ad A
ire
(m/s
e
Izquierdo Centro Derecha
Izquierdo 3.40 4.70 4.70 4.80 4.65 4.65 3.85
Centro 4.00 5.40 5.60 5.70 5.90 6.00 5.20
Derecha 3.65 3.90 4.40 4.55 4.60 4.55 4.10
0 1/8 1/4 1/2 3/4 7/8 1
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131
Tabla No. 8. Donde se muestran los valores de las mediciones realizadas en el extremo final de la Cámara dePruebas con la Pantalla Amarilla, y las relaciones entreellas. En color amarillo sobre el eje Centro se encuentra ladenominada Área de Diseño. Fuente: Propia.
de la geometría de la Cámara de Pruebas, obedece a un 19.58%, si se toman en
cuenta el promedio de las velocidades incluidas sobre la parte central del eje de flujo
(del punto 1/8 de L hasta el de 7/8 de L), y el promedio de las velocidades de los
puntos en los extremos del mismo (puntos de medición 0 y 1). La desviación
estándar general presente en todas las medidas este eje tiene un valor de 0.68.
Sin considerar los extremos (de 0 a
1/8 y 7/8 a 1), donde de presenta la
fricción entre el flujo de aire y las
paredes del túnel, y solo se analiza la
parte que comprenden los puntos de
medición que van desde 1/8 hasta 7/8
(Área de Diseño), podemos también
observar que el flujo presenta un
comportamiento estable y casi
uniforme. El flujo en esta Área de
Diseño presenta un promedio de
velocidades de 5.72 m/seg., una
desviación estándar de 0.24, menor a
la presentada en la totalidad del eje, y un promedio de variación de 4.17%.
A continuación se presentan las Figuras No. 88 y 89, que mediante un grafica
tridimensional y otra bidimensional ayudaran a apreciar estas afirmaciones. Para
mayores detalles sobre las graficas y tablas, consultar los Anexos No. 74, 75 y 76 y
Tabla No.8.
Eje Izquierdo: Como se observa en la Tabla No.8, sobre el Eje Izquierdo es donde se presenta el
rango de velocidades medias de esta pantalla. Estas velocidades fluctúan dentro de
un rango que va de los 3.40 m/seg., como velocidad mínima, presente en el extremo
superior (0); hasta los 4.80 m/seg., como velocidad máxima, del eje, presente sobre
el punto de medición 1/2 del Área de Paso. El promedio general de velocidad en éste
Izquierdo Centro Derecho3.40 4.00 3.654.70 5.40 3.904.70 5.60 4.404.80 5.70 4.554.65 5.90 4.604.65 6.00 4.553.85 5.20 4.104.39 5.40 4.250.54 0.68 0.37
Tabla No.8. Medición Velocidades en Cámara de PruebasVentilador No.1 (Pantalla Amarilla).
0
Posición Vertical Posicion Horizontal
1/81/41/23/47/81
Velocidad PromedioDesviación Estándar Gral por Eje
% Caída Velocidad General 19.97%(Promedio Extremos/Centro)
19.58% 11.93%
% Caída Vel. Area de Diseño 17.98%(Prom.Extremos/Centro) 1/2Prom. Velocidad Area Diseño 4.70 5.72 4.401/8 a 7/8 Longitudinal
Desviación Estándar 0.06 0.24 0.29Area de DiseñoPorcentaje de Variación 1.30% 4.17% 6.58%Area de Diseño
22.87%% Caída Velocidad por Eje(Promedio Extremos/Centro)
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
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Figura No. 88. Donde se observa el perfil tridimensional que genera ladistribución flujo de aire en el extremo final de la Cámara de Pruebas,con la Pantalla No.2 (Amarilla). Nótese que aun existe ciertauniformidad en el eje central de esta sección de estudio. Fuente: Propia.
01/8 1/4 1/2
3/47/8 1
Izquierdo
Centro
Derecha2.50
3.00
3.50
4.00
4.50
5.00
5.50
6.00
6.50
Velocidad Aire (m/seg.)
Posición VerticalPosición Horizontal
Distribución Tridimensional de Velocidades en Salida Cámara de Pruebas.
Filtro Amarillo.
2.50-3.00 3.00-3.50 3.50-4.00 4.00-4.50 4.50-5.00 5.00-5.50 5.50-6.00 6.00-6.50
eje izquierdo es de 4.39 m/seg. La caída en la velocidad, debido a la fricción que se
presenta entre el flujo y las paredes finales de la geometría de la Cámara de
Pruebas, obedece a un 22.87%, si se toman en cuenta el promedio de las
velocidades incluidas sobre la parte central del eje de flujo (del punto 1/8 de L hasta
el de 7/8 de L), y el promedio de las velocidades de los puntos en los extremos del
mismo (puntos de medición 0 y 1), con una desviación estándar general presente en
todas las medidas este eje de 0.54.
Debido a la ubicación de los
ejes laterales (Derecho e
Izquierdo), se observara una
mayor fricción del flujo sobre
las paredes de la geometría
del túnel, presentándose una
caída de velocidades del
19.97% existente entre estos
ejes y el eje Centro.
Repitiendo el mismo análisis
que se realizo sobre el eje
central, y sin considerar los
extremos (de 0 a 1/8 y 7/8 a 1), donde de presenta la fricción lateral entre el flujo de
aire y las paredes del túnel, y solo se analiza la parte que comprenden los puntos de
medición que van desde 1/8 hasta 7/8, podemos observar que el flujo presenta un
comportamiento estable y uniforme con una de las variaciones de velocidades mas
bajas hasta ahora.
El comportamiento del flujo en esta Área de Diseño lateral presenta un promedio de
velocidades de 4.70 m/seg., una desviación estándar de 0.06, menor a la presentada
en la totalidad del eje, y un promedio de variación de 1.30%.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
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133
Figura No. 89. Grafica que muestra la superficie bidimensional que genera la distribución de velocidades en la totalidad de la geometríaestablecida de la Cámara de Pruebas, con la Pantalla No. 2 (Amarilla). Seaprecia en color azul y rosa, la concentración de las velocidades másaltas en la parte central de la geometría en cuestión. Fuente: Propia.
Eje Derecho: Sobre el Eje Derecho se presenta el rango de velocidades mas bajas de esta
pantalla. Estas velocidades fluctúan dentro de un rango que va de los 3.65 m/seg.,
como velocidad mínima, presente en el extremo superior (0); hasta los 4.60 m/seg.,
como velocidad máxima, del eje, presente sobre el punto de medición 3/4 del Área
de Paso. El promedio general de velocidad en éste eje izquierdo es de 4.25 m/seg.
La caída en la velocidad,
debido a la fricción que se
presenta entre el flujo y las
paredes finales de la
geometría de la Cámara de
Pruebas, obedece a un
11.93%, si se toman en
cuenta el promedio de las
velocidades incluidas sobre
la parte central del eje de
flujo (del punto 1/8 de L
hasta el de 7/8 de L), y el promedio de las velocidades de los puntos en los extremos
del mismo (puntos de medición 0 y 1), con una desviación estándar general presente
en todas las medidas este eje de 0.37.
Repitiendo el mismo análisis que se realizo sobre los ejes anteriores, y sin considerar
los extremos (de 0 a 1/8 y 7/8 a 1), donde de presenta la fricción lateral entre el flujo
de aire y las paredes del túnel, y solo se analiza la parte que comprenden los puntos
de medición que van desde 1/8 hasta 7/8, podemos observar que se manifiesta uno
de los porcentajes de variación de velocidades mas alto hasta ahora.
El comportamiento del flujo en esta Área de Diseño lateral presenta un promedio de
velocidades de 4.40 m/seg., una desviación estándar de 0.29, y menor a la
presentada en la totalidad del eje, con un promedio de variación alto de 6.58%.
0 1/8 1/4 1/2 3/4 7/8 1Izquierdo
Centro
Derecha
Posición Vertical.
Posición Horizontal
Distribución Bidimensional de Velocidades en Salida Cámara de Pruebas.
Filtro Amarillo.2.50-3.00 3.00-3.50 3.50-4.00 4.00-4.50 4.50-5.00 5.00-5.50 5.50-6.00 6.00-6.50
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Sobre el comportamiento del flujo de aire observado sobre los ejes laterales
(Derecho e Izquierdo) de la Cámara de Prueba, persiste una similitud geométrica
entre ambos, con una caída de velocidad del 19.97%, antes mencionada, debido a la
fricción de las paredes.
18.2.4. Pantalla Naranja Eje Centro: En la Figura No. 90,
podemos observar que sobre
el Eje Central se concentran
las velocidades más altas del
flujo de aire con esta
pantalla. Estas velocidades
fluctúan dentro de un rango
que va de los 4.10 m/seg.,
como velocidad mínima,
presente en el extremo
superior (0); hasta los 5.90
m/seg., como velocidad
máxima de la sección,
presente sobre el punto de medición de 7/8 del Área de Paso. El promedio general
de velocidad en éste eje central es de 5.24 m/seg. La caída en la velocidad, debido a
la fricción que se presenta entre el flujo y las paredes de la geometría de la Cámara
de Pruebas, obedece a un 21.15%, si se toman en cuenta el promedio de las
velocidades incluidas sobre la parte central del eje de flujo (del punto 1/8 de L hasta
el de 7/8 de L), y el promedio de las velocidades de los puntos en los extremos del
mismo (puntos de medición 0 y 1). La desviación estándar general presente en todas
las medidas este eje tiene un valor de 0.64.
Sin considerar los extremos (de 0 a 1/8 y 7/8 a 1), donde de presenta la fricción entre
el flujo de aire y las paredes del túnel, y solo se analiza la parte que comprenden los
Medición Velocidades en Salida Cámara de Pruebas. Filtro Naranja
3.20
4.40
4.404.50
4.10
4.55
4.404.10
5.30 5.30
5.60
5.80 5.90
4.70
3.50
4.30
4.40
4.60
4.10
4.554.40
2.90
3.40
3.90
4.40
4.90
5.40
5.90
Posición Vertical
Vel
ocid
ad A
ire (m
/se
Izquierdo Centro Derecha
Izquierdo 3.20 4.40 4.40 4.50 4.40 4.55 4.10
Centro 4.10 5.30 5.30 5.60 5.80 5.90 4.70
Derecha 3.50 4.30 4.40 4.60 4.40 4.55 4.10
0 1/8 1/4 1/2 3/4 7/8 1
Figura No. 90. En esta grafica se muestran los resultados de lasmediciones en el extremo de la Cámara de Pruebas, con la PantallaNo.3 (Naranja). Se puede apreciar que en la posición central de la Cámara, aun con la variación de velocidad presente en el punto demedición 7/8, existen condiciones de velocidad de flujo uniformesimilares a las del Experimento No.1. Fuente: Propia.
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135
Tabla No. 9. Donde se muestran los valores de las mediciones realizadas en el extremo final de la Cámara dePruebas con la Pantalla Naranja, y las relaciones entre ellas.En color amarillo sobre el eje Centro se encuentra ladenominada Área de Diseño. Fuente: Propia.
puntos de medición que van desde 1/8 hasta 7/8 (Área de Diseño), podemos
observar que el flujo presenta un comportamiento estable, aun con la perturbación
presente en el punto de medición 7/8, con una velocidad de 5.90 m/seg. El
comportamiento del flujo en esta Área de Diseño presenta un promedio de
velocidades de 5.58 m/seg., una desviación estándar de 0.28, menor a la presentada
en la totalidad del eje, y un promedio de variación considerable, del 4.97%.
Las velocidades arrojadas por el presente experimento siguen sin corresponder al
rango proyectado en el diseño.
A continuación se presentan las Figuras No. 91 y 92, que mediante un grafica
tridimensional y otra bidimensional ayudaran a apreciar estas afirmaciones. Para
mayores detalles sobre las graficas y tablas, consultar los Anexos No. 77, 78 y 79 y
Tabla No.9.
Eje Izquierdo: Como se observa en la Tabla No.9,
sobre el Eje Izquierdo se presenta el
rango de velocidades mas bajas con
esta pantalla. Estas velocidades
fluctúan dentro de un rango que va de
los 3.20 m/seg., como velocidad
mínima, presente en el extremo
superior (0); hasta los 4.55 m/seg.,
como velocidad máxima, del eje,
presente sobre el punto de medición
7/8 del Área de Paso. El promedio
general de velocidad en éste eje
izquierdo es de 4.22 m/seg. La caída en la velocidad, debido a la fricción que se
presenta entre el flujo y las paredes finales de la geometría de la Cámara de
Pruebas, obedece a un 17.98%, si se toman en cuenta el promedio de las
velocidades incluidas sobre la parte central del eje de flujo (del punto 1/8 de L hasta
Izquierdo Centro Derecho3.20 4.10 3.504.40 5.30 4.304.40 5.30 4.404.50 5.60 4.604.40 5.80 4.404.55 5.90 4.554.10 4.70 4.104.22 5.24 4.260.47 0.64 0.37
Tabla No.9. Medición Velocidades en Cámara de PruebasVentilador No.1 (Pantalla Naranja).
0
Posición Vertical Posicion Horizontal
1/81/41/23/47/81
Velocidad PromedioDesviación Estándar Gral por Eje
% Caída Velocidad por Eje(Promedio Extremos/Centro)% Caída Velocidad General 19.07%(Promedio Extremos/Centro)
17.98% 21.15% 14.61%
% Caída Vel. Area de Diseño 18.75%(Prom.Extremos/Centro) 1/2Prom. Velocidad Area Diseño 4.45 5.58 4.451/8 a 7/8 Longitudinal
Desviación Estándar 0.07 0.28 0.12Area de DiseñoPorcentaje de Variación 1.59% 4.97% 2.75%Area de Diseño
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el de 7/8 de L), y el promedio de las velocidades de los puntos en los extremos del
mismo (puntos de medición 0 y 1), con una desviación estándar general presente en
todas las medidas este eje de 0.47.
Debido a la ubicación de los ejes laterales (Derecho e Izquierdo), se observa una
mayor fricción del flujo sobre las paredes de la geometría del túnel, lo que explica la
caída de velocidades del 19.07% existente entre los estos ejes y el eje Centro.
Repitiendo el mismo análisis que se realizo sobre el eje central, y sin considerar los
extremos (de 0 a 1/8 y 7/8 a 1), donde de presenta la fricción lateral entre el flujo de
aire y las paredes del túnel, y solo se analiza la parte que comprenden los puntos de
medición que van desde 1/8 hasta 7/8, podemos observar que el flujo presenta un
comportamiento estable y uniforme.
El comportamiento del flujo
en esta Área de Diseño
lateral presenta un promedio
de velocidades de 4.45
m/seg., una desviación
estándar de 0.07, y menor a
la presentada en la totalidad
del eje, con un promedio de
variación de solo el 1.59%.
Eje Derecho: Sobre el Eje Derecho se
presenta el rango de
velocidades medias de esta
pantalla. Estas velocidades fluctúan dentro de un rango que va de los 3.50 m/seg.,
como velocidad mínima, presente en el extremo superior (0); hasta los 4.60 m/seg.,
como velocidad máxima, del eje, presente sobre el punto de medición 1/2 del Área
de Paso. El promedio general de velocidad en éste eje izquierdo es de 4.26 m/seg.
La caída en la velocidad, debido a la fricción que se presenta entre el flujo y las
Figura No. 91. Donde se observa el perfil tridimensional que genera ladistribución flujo de aire en el extremo final de la Cámara de Pruebas,con la Pantalla No.3 (Naranja). Nótese que aun existe ciertauniformidad en el eje central de esta sección de estudio. Fuente: Propia.
01/8
1/41/2
3/47/8
1Izquierdo
Centro
Derecha2.90
3.40
3.90
4.40
4.90
5.40
5.90
Velocidad Aire(m/seg.)
Posición VerticalPosición Horizontal
Distribución Tridimensional de Velocidades en Salida Cámara de Pruebas.
Filtro Naranja.2.90-3.40 3.40-3.90 3.90-4.40 4.40-4.90 4.90-5.40 5.40-5.90
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño.
137
Figura No.92. Grafica que muestra la superficie bidimensional quegenera la distribución de velocidades en la totalidad de la geometríaestablecida de la Cámara de Pruebas, con la Pantalla No. 3 (Naranja). Se aprecia en color rosa y morado, la concentración de las velocidadesmás altas en la parte central de la geometría en cuestión. Fuente: Propia.
paredes finales de la geometría de la Cámara de Pruebas, obedece a un 14.61%, si
se toman en cuenta el promedio de las velocidades incluidas sobre la parte central
del eje de flujo (del punto 1/8 de L hasta el de 7/8 de L), y el promedio de las
velocidades de los puntos en los extremos del mismo (puntos de medición 0 y 1), con
una desviación estándar general presente en todas las medidas este eje de 0.37.
Repitiendo el mismo análisis que se realizo sobre los ejes anteriores, y sin considerar
los extremos (de 0 a 1/8 y 7/8 a 1), donde de presenta la fricción lateral entre el flujo
de aire y las paredes del túnel, y solo se analiza la parte que comprenden los puntos
de medición que van desde 1/8 hasta 7/8, podemos observar que se conservan
condiciones de flujo estable y uniforme.
El comportamiento del flujo
en esta Área de Diseño
lateral presenta un promedio
de velocidades de 4.45
m/seg., una desviación
estándar de 0.12, y menor a
la presentada en la totalidad
del eje, con un promedio de
variación de solo el 2.75%.
Sobre el comportamiento del
flujo de aire observado sobre
los ejes laterales (Derecho e Izquierdo) de la Cámara de Prueba, se hace notar la
persistencia de un perfil igual o muy similar al que se presenta sobre el eje Centro,
con su respectiva caída de velocidad del 19.07%, antes mencionada, debido a la
fricción de las paredes.
0 1/8 1/4 1/2 3/4 7/8 1Izquierdo
Centro
Derecha
Posición Vertical
Posición Horizontal
Mediciones Velocidades en Salida Cámara de Pruebas. Filtro Naranja.
2.90-3.40 3.40-3.90 3.90-4.40 4.40-4.90 4.90-5.40 5.40-5.90
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
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Figura No. 93. En esta grafica se muestran los resultados de las mediciones en el extremo de la Cámara de Pruebas, con la Pantalla No.4(Roja). Se puede apreciar que en la posición central de la Cámara, aun con las variaciones de velocidades presentes en los puntos de medición1/8 y 1/4, existen condiciones de velocidad de flujo uniforme similares a las del Experimento No.1. Fuente: Propia.
18.2.5. Pantalla Roja Eje Centro: En la Figura No. 93,
podemos observar que
sobre el Eje Central se
concentran las velocidades
más altas del flujo de aire
con esta pantalla. Estas
velocidades fluctúan dentro
de un rango que va de los
4.40 m/seg., como
velocidad mínima, presente
en el extremo superior (0);
hasta los 5.90 m/seg., como
velocidad máxima de la
sección, presente sobre el punto de medición de 3/4 del Área de Paso. El promedio
general de velocidad en éste eje central es de 5.36 m/seg. La caída en la velocidad,
debido a la fricción que se presenta entre el flujo y las paredes de la geometría de la
Cámara de Pruebas, obedece a un 13.98%, si se toman en cuenta el promedio de
las velocidades incluidas sobre la parte central del eje de flujo (del punto 1/8 de L
hasta el de 7/8 de L), y el promedio de las velocidades de los puntos en los extremos
del mismo (puntos de medición 0 y 1). La desviación estándar general presente en
todas las medidas este eje tiene un valor de 0.53.
Sin considerar los extremos (de 0 a 1/8 y 7/8 a 1), donde de presenta la fricción entre
el flujo de aire y las paredes del túnel, y solo se analiza la parte que comprenden los
puntos de medición que van desde 1/8 hasta 7/8 (Área de Diseño), podemos
observar que el flujo presenta una cierta estabilidad, aun con la perturbación
presente en los puntos de medición 1/8 y 1/4. El comportamiento del flujo en esta
Área de Diseño presenta un promedio de velocidades de 5.58 m/seg., una desviación
Mediciones Velocidades en Salida Cámara de Pruebas. Filtro Rojo.
4.45
4.95
4.45
4.70
4.55
3.15
4.45
5.20
5.805.90
5.80
5.30
5.10
4.40
3.90
4.354.45
4.304.20
3.95
3.25
2.50
3.00
3.50
4.00
4.50
5.00
5.50
6.00
Posición Vertical
Vel
ocid
ad A
ire
(m/s
e
Izquierdo Centro Derecha
Izquierdo 3.15 4.55 4.45 4.70 4.45 4.95 4.45
Centro 4.40 5.10 5.30 5.80 5.90 5.80 5.20
Derecha 3.25 3.95 4.20 4.30 4.45 4.35 3.90
0 1/8 1/4 1/2 3/4 7/8 1
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño.
139
Tabla No. 10. Donde se muestran los valores de las mediciones realizadas en el extremo final de la Cámara dePruebas con la Pantalla Roja, y las relaciones entre ellas.En color amarillo sobre el eje Centro se encuentra ladenominada Área de Diseño. Fuente: Propia.
estándar de 0.36, menor a la presentada en la totalidad del eje, y un promedio de
variación considerable, del 6.39%.
Las velocidades arrojadas por el presente experimento siguen sin corresponder al
rango proyectado en el diseño.
A continuación se presentan las Figuras No. 94 y 95, que mediante un grafica
tridimensional y otra bidimensional ayudaran a apreciar estas afirmaciones. Para
mayores detalles sobre las graficas y tablas, consultar los Anexos No. 80, 81 y 82 y
Tabla No.10.
Eje Izquierdo: Como se observa en la Tabla No.10,
sobre el Eje Izquierdo se presenta el
rango de velocidades medias con
esta pantalla. Estas velocidades
fluctúan dentro de un rango que va de
los 3.15 m/seg., como velocidad
mínima, presente en el extremo
superior (0); hasta los 4.95 m/seg.,
como velocidad máxima, del eje,
presente sobre el punto de medición
7/8 del Área de Paso. El promedio
general de velocidad en éste eje
izquierdo es de 4.39 m/seg. La caída en la velocidad, debido a la fricción que se
presenta entre el flujo y las paredes finales de la geometría de la Cámara de
Pruebas, obedece a un 17.75%, si se toman en cuenta el promedio de las
velocidades incluidas sobre la parte central del eje de flujo (del punto 1/8 de L hasta
el de 7/8 de L), y el promedio de las velocidades de los puntos en los extremos del
mismo (puntos de medición 0 y 1), con una desviación estándar general presente en
todas las medidas este eje de 0.57.
Izquierdo Centro Derecho3.15 4.40 3.254.55 5.10 3.954.45 5.30 4.204.70 5.80 4.304.45 5.90 4.454.95 5.80 4.354.45 5.20 3.904.39 5.36 4.060.57 0.53 0.41
Posición Vertical
Prom. Velocidad Area Diseño
4.48%4.57% 6.39%
1/8 a 7/8 LongitudinalDesviación Estándar
Area de Diseño
4.62 5.58 4.25
0.21 0.190.36
% Caída Velocidad General 21.20%(Promedio Extremos/Centro)% Caída Vel. Area de Diseño 22.41%(Prom.Extremos/Centro) 1/2
% Caída Velocidad por Eje
7/81
Velocidad PromedioDesviación Estándar Gral por Eje
1/81/41/23/4
Tabla No. 10. Medición Velocidades en Cámara de PruebasVentilador No.1 (Pantalla Roja).
0
Posicion Horizontal
Porcentaje de VariaciónArea de Diseño
(Promedio Extremos/Centro) 17.75% 13.98% 15.88%
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño. 140
Debido a la ubicación de los ejes laterales (Derecho e Izquierdo), se observa una
mayor fricción del flujo sobre las paredes de la geometría del túnel, lo que explica la
caída de velocidades del 21.20% existente entre los estos ejes y el eje Centro.
Repitiendo el mismo análisis que se realizo sobre el eje central, y sin considerar los
extremos (de 0 a 1/8 y 7/8 a 1), donde de presenta la fricción lateral entre el flujo de
aire y las paredes del túnel, y solo se analiza la parte que comprenden los puntos de
medición que van desde 1/8 hasta 7/8, podemos observar que el flujo presenta un
comportamiento estable y con cierta uniformidad.
El comportamiento del flujo en esta Área de Diseño lateral presenta un promedio de
velocidades de 4.62 m/seg., una desviación estándar de 0.21, y menor a la
presentada en la totalidad del eje, con un promedio de variación de solo el 4.57%.
Eje Derecho: Sobre el Eje Derecho se
presenta el rango de
velocidades mas bajas de
esta pantalla. Estas
velocidades fluctúan dentro
de un rango que va de los
3.25 m/seg., como velocidad
mínima, presente en el
extremo superior (0); hasta
los 4.45 m/seg., como
velocidad máxima, del eje,
presente sobre el punto de
medición 3/4 del Área de Paso. El promedio general de velocidad en éste eje
izquierdo es de 4.06 m/seg. La caída en la velocidad, debido a la fricción que se
presenta entre el flujo y las paredes finales de la geometría de la Cámara de
Pruebas, obedece a un 15.88%, si se toman en cuenta el promedio de las
Figura No. 94. Donde se observa el perfil tridimensional que genera ladistribución flujo de aire en el extremo final de la Cámara de Pruebas,con la Pantalla No.4 (Roja). Nótese que aun existe cierta uniformidaden la parte baja del eje central de esta sección de estudio. Fuente: Propia.
0 1/81/4
1/2 3/47/8 1
Izquierdo
Centro
Derecha2.50
3.00
3.50
4.00
4.50
5.00
5.50
6.00
Velocidad Aire (m/seg.)
Posición VerticalPosición Horizontal
Distribución Tridimensional de Velocidades en Salida Cámara de Prueba.
Filtro Rojo.
2.50-3.00 3.00-3.50 3.50-4.00 4.00-4.50 4.50-5.00 5.00-5.50 5.50-6.00
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño.
141
Figura No.95. Grafica que muestra la superficie bidimensional que genera la distribución de velocidades en la totalidad de la geometría establecida de la Cámara de Pruebas, con la Pantalla No. 4 (Roja). Se aprecia en color azul y rosa, la concentración de las velocidades más altas en la parte central de la geometría en cuestión. Fuente: Propia.
0 1/8 1/4 1/2 3/4 7/8 1Izquierdo
Centro
Derecha
Posición Vertical
Posición Horizontal
Mediciones Velocidades en Salida Cámara de Pruebas. Filtro Rojo.
2.50-3.00 3.00-3.50 3.50-4.00 4.00-4.50 4.50-5.00 5.00-5.50 5.50-6.00
velocidades incluidas sobre la parte central del eje de flujo (del punto 1/8 de L hasta
el de 7/8 de L), y el promedio de las velocidades de los puntos en los extremos del
mismo (puntos de medición 0 y 1), con una desviación estándar general presente en
todas las medidas este eje de 0.41.
Repitiendo el mismo análisis que se realizo sobre los ejes anteriores, y sin considerar
los extremos (de 0 a 1/8 y 7/8 a 1), donde de presenta la fricción lateral entre el flujo
de aire y las paredes del túnel, y solo se analiza la parte que comprenden los puntos
de medición que van desde 1/8 hasta 7/8, podemos observar que se conservan
condiciones de flujo estable y con cierta uniformidad.
El comportamiento del flujo en esta Área de Diseño lateral presenta un promedio de
velocidades de 4.25 m/seg., una desviación estándar de 0.19, y menor a la
presentada en la totalidad del eje, con un promedio de variación de solo el 4.48%.
Sobre el comportamiento del flujo de aire observado sobre los ejes laterales
(Derecho e Izquierdo) de la Cámara de Prueba, se hace notar la persistencia de un
perfil igual o muy similar al que se presenta sobre el eje Centro, con su respectiva
caída de velocidad del 21.20%, antes mencionada, debido a la fricción de las
paredes.
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18.2.6. Conclusiones Experimento No.2 Después de analizar los datos que arrojó el presente experimento se pudo observar
una notable variación entre los perfiles (bidimensional y tridimensional) que
generaron las distribuciones de velocidades en la geometría de la Cámara de
Pruebas con las distintas pantallas utilizadas. Por lo que se volvió a revisar desde
sus inicios los elementos utilizados para el mismo, descubriendo, en el molde de 3 de
las 4 pantallas (Amarilla, Naranja y Roja), errores en el trazo de los huecos de los
tornillos de fijación, lo que ocasionaron un desfase en el sentido longitudinal del área
de paso del ventilador centrifugo, ocasionando esta desigual distribución de las
velocidades en general, hacia el extremo inferior de la Cámara de Prueba. Se puede
observar en la Figura No. 96, como los moldes utilizados antes de su uso, coinciden
de acuerdo a las medidas de diseño, por eso se concluye, aunados a los resultados
provenientes de la prueba con la Pantalla No.1 (Azul), que esta es la razón por la que
se presenta este comportamiento, excluyendo la posibilidad de algún defecto en la
geometría general del Túnel de Viento. Aunque el objetivo de este experimento era
mas bien el de comprobar si podría existir un incremento en la velocidad del flujo al
interior del Túnel de Viento, se vió la conveniencia de aclarar este error.
Sin embargo el dato mas relevante observado en
esta experimentación tiene que ver con la presencia
del porcentaje de variación de velocidad en el Área
de Diseño sobre el Eje Central mas bajo hasta la
presente experimentación (0.92%). Ver Tabla No. 7.
Aunque el resultado en cuestión me sorprendió en un
principio, resultaría lógico hasta cierto punto pensar
que, si bien la pantalla utilizada disminuye el Área de
Paso del ventilador, de igual forma estaría
reduciendo proporcionalmente, los límites laterales
del Área de Diseño. Y el flujo así, estaría en el justo
medio, en el que quedaría libre, o casi libre de
Figura No. 96. Que muestra lacoincidencia en las Áreas de Pasodecrecientes de diseño en las pantallasutilizadas, antes de la perforación de loshuecos de los tornillos en las piezasAmarilla, Naranja y Roja. Fuente: Propia.
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143
cualquier turbulencia ó perturbación ocasionada por las fricciones laterales de las
paredes. Lo que nos llevaría a pensar que mediante la captura de datos de velocidad
con mas puntos de medición, mas cercanos entre si, se podría determinar la relación
que existe entre la disminución del Área de Paso y los limites exactos del Área de
Diseño de una Cámara de Prueba. Sin embargo este tema seria motivo de otra
investigación.
Con respecto a posibilidad de obtener mayores velocidades con el ventilador
centrifugo propuesto desde el diseño inicial, se observó que, contrario a la hipótesis
que se sostuvo para la realización de este experimento, las velocidades mas altas se
alcanzaron mediante la utilización de la pantalla cuya Área de Paso era mas amplia
(Pantalla No.1, Azul), durante el desarrollo de esta experimentación se estuvo atento
al comportamiento del ventilador en cuestión, y se pudo constatar que, aunque en
efecto, la velocidad de giro de los alabes muestra un incremento conforme el Área de
Paso es menor; el ventilador tiende a mantener un gasto constante, y por ende una
velocidad constante al interior del Túnel de Viento. La velocidad mas alta (6.00
m/seg.), registrada para este experimento se presentó, como se mencionó
anteriormente con el uso de la Pantalla No.1, color Azul, en los puntos de medición
1/2, 3/4 y 7/8 de L, siendo L la longitud de la sección en sentido del trazo de los Ejes
establecidos.
Demostrada la falta de capacidad del ventilador centrifugo escogido para generar las
velocidades de flujo necesarias para la experimentación de modelos, como mas
adelante se abordará, se optó por diseñar un segundo ventilador centrífugo de
velocidad variable, que fuera capaz de cumplir con las características de diseño y el
rango de velocidades esperado.
19. Discusión sobre el Análisis Dimensional sobre los Modelos. La teórica matemática y los datos experimentales han desarrollado soluciones
prácticas para muchos de los problemas hidráulicos. La aplicación del análisis
dimensional y la similitud hidráulica permiten organizar y simplificar los experimentos
y analizar los resultados consecuentes.
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a) Análisis Dimensional. El análisis dimensional son las matemáticas de las dimensiones de las cantidades y
es otra útil herramienta de la moderna mecánica de fluidos. En una ecuación que
expresa la relación física entre cantidades, la absoluta igualdad numérica y
dimensional, debe existir. En general todas las relaciones físicas pueden ser
reducidas a cantidades fundamentales de Fuerza (F), Longitud (l) y Tiempo (T), ó
Masa (M), Longitud (L) y Tiempo (T)). Las aplicaciones incluyen, (1) convertir un
sistema de unidades en otro, (2) desarrollar ecuaciones, (3) reducir el número de
variables requeridas en un programa experimental, y (4) establecer principios en el
diseño de modelos.
b) Modelos Hidráulicos. Los modelos hidráulicos en general, pueden ser modelos reales ó modelos
deformados. Los modelos reales poseen todas las características significativas del
prototipo reproducidas a escala (geométricamente similares) y satisfacen
restricciones de diseño (similitud cinemática y dinámica). La comparación entre
modelo y prototipo han mostrado claramente que la correspondencia en
comportamiento es seguido por debajo de las limitaciones esperadas, como lo
constatan exitosas operaciones en muchas estructuras diseñadas a partir de pruebas
en modelos.
(1) rp
mradio
prototipo
elo LLL
LLL
=≈=mod
(2) 22
2
2modmod
radioradioprototipo
elo
prototipo
elo LLLL
AA
===
c) Similitud Cinemática. La similitud cinemática existe entre el modelo y el prototipo (1) si, los trayectos de
partículas homologas en movimiento son geométricamente similares y (2) si los
radios de las velocidades de partículas homologas en movimiento son iguales. Una
serie de útiles radios se muestran a continuación:
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145
Velocidad r
r
p
m
p
m
pp
mm
p
m
TL
TT
LL
TLTL
VV
=÷==//
(3)
Aceleración 22
2
2
2
//
r
r
p
m
p
m
pp
mm
p
m
TL
TT
LL
TLTL
=÷==αα
(4)
Descarga r
r
p
m
p
m
pp
mm
p
m
TL
TT
LL
TLTL
QQ 3
3
3
3
3
//
=÷== (5)
De acuerdo a los estudios de escala realizados podemos establecer:
Tomando:
Puesto que mediremos en unidades de tiempo real, nos queda:
Esta formula es muy conveniente para el factor de escala buscado y se puede
incrementar la utilidad si logramos establecer una gama de relaciones de longitudes,
por ejemplo: las escalas comprendidas entre 1/10 a 1/50; y además estudiaría el
comportamiento del modelo, si suponemos velocidades del prototipo comprendidas
entre los 5 a 50 km/hora. Con tal filosofía se diseñó éste Túnel de Viento, y por ende
se opta por diseñar para este fin, un nuevo Ventilador Centrífugo.
20. Rediseño del Ventilador Para realización de este ventilador se tomo como base diseño del cascaron ó
armazón exterior del que denominaremos desde ahora el Ventilador No.1.
p
r
p
m
p
m
p
m
TL
TT
LL
VV
=÷=
r
mpprmr
p
m
LV
VVLVLVV
=∴×=∴=
1==p
mp T
TT
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Teniendo esto como antecedente, se procedió a tomar las medidas interiores y
exteriores, y se determinaron relaciones dimensionales base para el Ventilador No.2.
Como se menciono anteriormente, se requiere que este Ventilador No.2 posea un
motor más potente y de velocidad variable, que pueda ser controlada exteriormente
de forma manual.
Con este fin se opto por incluir como base de diseño un motor de 1/12 de caballo de
fuerza de 3 velocidades, al cual se le adapto un rotor de 6 pulgadas de ancho (2
pulgadas mas ancho que en el Ventilador No.1), y 22.86 cms de diámetro (7.62 cms
mayor), con alabes curvos.
Con base a estos parámetros de diseño y a la geometría resultante de una Espiral
Logarítmica (Ver Tabla No. 11), se definieron las dimensiones finales del armazón
exterior del Ventilador en cuestión, así como sus características finales. Ver Figura
No. 97, Anexos No. 92 al 95 y Tabla No.11.
Figura No.97. Que muestra las características físicas del Ventilador No.2. Se puede observar que, debido a lasdimensiones del motor escogido y el futuro sistema de operación, se opto por colocar el motor por la parte exteriordel armazón. Fuente: Propia.
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147
Figura No. 98. Croquis de la nueva distribución de los puntos de medición sobre la brida de salida de la Cámara de Prueba y los límites del Área de Diseño en cuestión. Fuente: Propia.
Nuevos Puntos de Medición.Brida de union con Camara de Pruebas.
0L/16
Izqu
ierd
o
Der
echo
Cen
tro
L/8
L/4
3L/8
L/2
1
0L/16L/8
L/4
3L/8
L/2
115L/167L/8
6L/8
5L/8
Area de Diseño
15L/167L/8
6L/8
5L/8
21. Prueba y Calibración del Túnel de Viento con el Ventilador No.2 21.1. Experimento No.3 21.1.1. Metodología Con la finalidad de que los resultados obtenidos de este experimento contengan los
parámetros de comparación similares a los obtenidos del Experimento No.1 y 2, se
determina la utilización del mismo sistema metodológico. Sin embargo, previendo
comportamientos del flujo similares en los extremos laterales de la sección de la
Cámara de Pruebas, se varió la distribución de los puntos de medición en el sentido
vertical, con el fin de obtener datos más precisos del comportamiento resultante de la
fricción del flujo sobre las paredes de la geometría en cuestión. La Figura No. 98
muestra la distribución de estos puntos, ahora, mas concentrados en los extremos
de la sección de estudio.
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Medición Velocidades en Salida Cámara de Pruebas. Sin Pantallas.Ventilador No.2. Velocidad Baja.
4.55
5.605.605.605.70
5.405.405.305.50
4.05
4.35
5.30
6.306.30
6.606.806.906.906.80
5.20
7.00 7.00
4.30
5.20
5.505.50
5.205.105.205.00
5.30
4.35
5.20
3.50
4.00
4.50
5.00
5.50
6.00
6.50
7.00
7.50
Posición Horizontal
Velo
cida
d Ai
re (m
/s
Izquierda Centro Derecha
Izquierda 4.05 4.35 5.50 5.30 5.40 5.40 5.70 5.60 5.60 5.60 4.55
Centro 5.20 7.00 7.00 6.80 6.90 6.90 6.80 6.60 6.30 6.30 5.30
Derecha 4.35 5.20 5.30 5.00 5.20 5.10 5.20 5.50 5.50 5.20 4.30
0 L / 16 L / 8 L / 4 3L / 8 L / 2 5L / 8 6L / 8 7L / 8 15L / 16 1
Figura No.99. En esta grafica se muestran los resultados de lasmediciones en el extremo de la Cámara de Pruebas. Se puede apreciarque existen condiciones de velocidad de flujo uniforme, en casi toda elÁrea de Diseño central. Fuente: Propia.
El desarrollo de este experimento se realizara en 3 etapas, las cuales obedecen a las
3 distintas velocidades de flujo de aire, que posee el Ventilador No.2. 21.1.2. Primera Etapa. Velocidad Baja. Sin pantallas Al igual que en el Experimento No.1 y 2, la interpretación de los datos se realizará,
posicionados sobre los ejes anteriormente establecidos de manera horizontal
(Izquierdo, Derecho y Centro), para la Cámara de Pruebas. Con el mismo fin se
establece, lo que denominaremos de aquí en adelante, el Área de Diseño ó de
Experimentación, es decir, el área de la sección de estudio que se encuentre lo
suficientemente alejada de la fricción que se produce por el roce del aire ó flujo con
las paredes de la geometría. Para éste caso (Cámara de Pruebas), ésta Área de Diseño estará comprendida entre los puntos L/16 hasta el punto 15L/16 del Eje
Centro.
Eje Centro: En la Figura No. 99,
podemos observar que sobre
el Eje Central se concentran
las velocidades más altas del
flujo de aire al interior del
Túnel de Viento. Estas
velocidades fluctúan dentro
de un rango que va de los
5.20 m/seg., como velocidad
mínima, presente en el
extremo superior (0); hasta
los 7.00 m/seg., como
velocidad máxima, de la
sección y del experimento, presente sobre los puntos de medición L/16 y L/8 del Área
de Paso. El promedio general de velocidad en éste eje central es de 6.46 m/seg. La
caída en la velocidad, debido a la fricción que se presenta entre el flujo y las paredes
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149
Tabla No. 12. Donde se muestran los valores de las mediciones realizadas en el extremo final de la Cámara dePruebas con el Ventilador No.2, en velocidad baja, y lasrelaciones entre ellas. En color amarillo sobre el eje Centro seencuentra la denominada Área de Diseño. Fuente: Propia.
de la geometría de la Cámara de Pruebas, obedece a un 22.03%, si se toman en
cuenta el promedio de las velocidades incluidas sobre la parte central del eje de flujo
(del punto L/16 hasta el de 15L/16), y el promedio de las velocidades de los puntos
en los extremos del mismo (puntos de medición 0 y 1). La desviación estándar
general presente en todas las medidas este eje tiene un valor de 0.65.
Sin considerar los extremos (de 0 a
L/16 y 15L/16 a 1), donde de
presenta la fricción entre el flujo de
aire y las paredes del túnel, y solo
se analiza la parte que comprenden
los puntos de medición que van
desde L/16 hasta 15L/16 (Área de
Diseño), podemos observar que el
flujo presenta un comportamiento
estable y con cierta uniformidad. El
comportamiento del flujo en esta
Área de Diseño presenta un
promedio de velocidades de 6.73
m/seg., una desviación estándar de
0.27, menor a la presentada en la
totalidad del eje, y un promedio de variación de 4.07%.
A continuación se presentan las Figuras No. 100 y 101, que mediante un grafica
tridimensional y otra bidimensional ayudaran a apreciar estas afirmaciones. Para
mayores detalles sobre las graficas y tablas, consultar los Anexos No. 83, 84, 85 y
Tabla No.12.
Eje Izquierdo: Como se observa en la Tabla No.12, sobre el Eje Izquierdo se presenta el rango de
velocidades medias del experimento. Estas velocidades fluctúan dentro de un rango
que va de los 4.05 m/seg., como velocidad mínima, presente en el extremo superior
Izquierdo Centro Derecho4.05 5.20 4.354.35 7.00 5.205.50 7.00 5.305.30 6.80 5.005.40 6.90 5.205.40 6.90 5.105.70 6.80 5.205.60 6.60 5.505.60 6.30 5.505.60 6.30 5.204.55 5.30 4.305.19 6.46 5.080.58 0.65 0.40
Posición Vertical Posicion Horizontal
7.57% 4.07% 3.18%
0.41 0.27 0.17Desviación EstándarArea de Diseño
Prom. Velocidad Area Diseño1/8 a 7/8 Longitudinal 5.38 6.73 5.24
% Caída Velocidad General 20.60%(Promedio Extremos/Centro)% Caída Vel. Area de Diseño 23.91%(Prom.Extremos/Centro) 1/2
0
6L / 8
Tabla No. 12. Medición Velocidades en Cámara de PruebasVentilador No.2 Velocidad Baja. (Sin Pantallas).
L / 16L / 8L / 4
3L / 8L / 2
5L / 8
Velocidad PromedioDesviación Estándar Gral por Eje
7L / 815L / 16
1
Porcentaje de VariaciónArea de Diseño
20.12% 22.03% 17.53%% Caída Velocidad por Eje(Promedio Extremos/Centro)
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(0); hasta los 5.70 m/seg., como velocidad máxima, del eje, presente sobre el punto
de medición 5L/8 del Área de Paso. El promedio general de velocidad en éste eje
izquierdo es de 5.19 m/seg. La caída en la velocidad, debido a la fricción que se
presenta entre el flujo y las paredes finales de la geometría de la Cámara de
Pruebas, obedece a un 20.12%, si se toman en cuenta el promedio de las
velocidades incluidas sobre la parte central del eje de flujo (del punto L/16 hasta el de
15L/16), y el promedio de las velocidades de los puntos en los extremos del mismo
(puntos de medición 0 y 1), con una desviación estándar general presente en todas
las medidas este eje de 0.58.
Es lógico pensar que debido
a la ubicación de los ejes
laterales (Derecho e
Izquierdo), se observara una
mayor fricción del flujo sobre
las paredes de la geometría
del túnel, lo que explica la
caída de velocidades del
20.60% existente entre los
estos ejes y el eje Centro.
Repitiendo el mismo análisis
que se realizo sobre el eje
central, y sin considerar los
extremos (de 0 a L/16 y 15L/16 a 1), donde de presenta la fricción lateral entre el flujo
de aire y las paredes del túnel, y solo se analiza la parte que comprenden los puntos
de medición que van desde L/16 hasta 15L/16, podemos observar que el flujo
presenta una variabilidad de velocidades alta.
El comportamiento del flujo en esta Área de Diseño lateral presenta un promedio de
velocidades de 5.38 m/seg., una desviación estándar de 0.41, y menor a la
Figura No. 100. Donde se observa el perfil tridimensional que genera ladistribución flujo de aire en el extremo final de la Cámara de Pruebas.Nótese la uniformidad existente en la sección central de esta secciónde estudio y la perturbación presente sobre el eje central en el punto demedición en L/8. Fuente: Propia.
0 L / 16L / 8 L / 4
3L / 8 L / 25L / 8
6L / 87L / 8
15L /16 1
Izquierda
Centro
Derecha
3.50
4.00
4.50
5.00
5.50
6.00
6.50
7.00
7.50
Velocidad Aire (m/seg)
Posición HorizontalPosición Vertical
Distribución Tridimensional de Velocidades en Salida Cámara de Pruebas. Sin Pantallas.Ventilador No.2. Velocidad Baja.
3.50-4.00 4.00-4.50 4.50-5.00 5.00-5.50 5.50-6.00 6.00-6.50 6.50-7.00 7.00-7.50
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151
Figura No.101. Grafica que muestra la superficie bidimensional que generala distribución de velocidades en la totalidad de la geometría establecida de la Cámara de Pruebas, con este ventilador No.2. Se aprecia en color rosa yazul, la concentración de las velocidades más altas en la parte central de lageometría en cuestión. Fuente: Propia.
presentada en la totalidad del eje, con el promedio de variación mas alto del
experimento de 7.57%.
Eje Derecho: Sobre el Eje Derecho se presenta el rango de velocidades mas bajas de este
experimento. Estas velocidades fluctúan dentro de un rango que va de los 4.30
m/seg., como velocidad mínima, presente en el extremo inferior (1); hasta los 5.50
m/seg., como velocidad máxima, del eje, presente sobre los puntos de medición 6L/8
y 7L/8 del Área de Paso. El promedio general de velocidad en éste eje izquierdo es
de 5.08 m/seg. La caída en la velocidad, debido a la fricción que se presenta entre el
flujo y las paredes finales de la geometría de la Cámara de Pruebas, obedece a un
17.53%, si se toman en cuenta el promedio de las velocidades incluidas sobre la
parte central del eje de flujo (del punto L/16 hasta el de 15L/16), y el promedio de las
velocidades de los puntos en los extremos del mismo (puntos de medición 0 y 1), con
una desviación estándar general presente en todas las medidas este eje de 0.40.
Repitiendo el mismo
análisis que se realizo
sobre los ejes anteriores,
y sin considerar los
extremos (de 0 a L/16 y
15L/16 a 1), donde de
presenta la fricción lateral
entre el flujo de aire y las
paredes del túnel, y solo
se analiza la parte que
comprenden los puntos de medición que van desde L/16 hasta 15L/16, podemos
observar que se conservan condiciones de flujo estable y con cierta uniformidad.
El comportamiento del flujo en esta Área de Diseño lateral presenta un promedio de
velocidades de 5.24 m/seg., una desviación estándar igual a la del eje central de
0 L / 16 L / 8 L / 4 3L / 8 L / 2 5L / 8 6L / 8 7L / 8 15L / 16 1Izquierda
Centro
Derecha
Posición Horizontal
Posición Vertical
Medición Velocidades en Salida Cámara de Pruebas. Sin Pantallas.Ventilador No.2. Velocidad Baja.
3.50-4.00 4.00-4.50 4.50-5.00 5.00-5.50 5.50-6.00 6.00-6.50 6.50-7.00 7.00-7.50
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Figura No.102. En esta grafica se muestran los resultados de lasmediciones en el extremo de la Cámara de Pruebas. Se puede apreciarque existen condiciones de velocidad de flujo uniforme, en casi toda elÁrea de Diseño central. Fuente: Propia.
Medición Velocidades en Salida Cámara de Prueba. Sin Pantallas.Ventilador No.2. Velocidad Media.
7.00
8.30
7.10
5.10
7.10
6.70
6.90
7.10
5.50
7.00
6.90 6.80
7.106.80
7.20
8.408.40
7.10
8.60 8.008.70 8.70 8.60
5.40
7.00
6.80
6.40
5.20
6.00
7.107.30
6.80
7.10
4.00
4.50
5.00
5.50
6.00
6.50
7.00
7.50
8.00
8.50
9.00
Posición Horizontal
Velo
cida
d A
ire (m
/s
Izquierda Centro Derecha
Izquierda 5.50 7.00 6.90 6.80 7.10 7.10 6.90 6.70 7.00 7.10 5.10
Centro 7.10 8.60 8.00 8.70 8.70 8.60 8.40 8.40 8.30 7.20 6.80
Derecha 5.20 6.00 7.10 7.30 6.80 7.10 6.40 6.80 7.10 7.00 5.40
0 L / 16 L / 8 L / 4 3L / 8 L / 2 5L / 8 6L / 8 7L / 8 15L / 16 1
0.17, y menor a la presentada en la totalidad del eje, con un promedio de variación
de solo el 3.18%.
Sobre el comportamiento del flujo de aire observado sobre los ejes laterales
(Derecho e Izquierdo) de la Cámara de Prueba, se hace notar la persistencia de un
perfil igual o muy similar al que se presenta sobre el eje Centro, con su respectiva
caída de velocidad del 20.60%, antes mencionada, debido a la fricción de las
paredes.
21.1.3. Segunda Etapa. Velocidad Media. Sin pantallas Eje Centro: En la Figura No. 102,
podemos observar que es
sobre el Eje Central donde se
concentran las velocidades
más altas del flujo de aire.
Estas velocidades fluctúan
dentro de un rango que va de
los 6.80 m/seg., como
velocidad mínima, presente
en el extremo inferior (1);
hasta los 8.70 m/seg., como
velocidad máxima, de la
sección y del experimento, presente sobre los puntos de medición L/4 y 3L/8 del Área
de Paso. El promedio general de velocidad en éste eje central es de 8.07 m/seg. La
caída en la velocidad, debido a la fricción que se presenta entre el flujo y las paredes
de la geometría de la Cámara de Pruebas, obedece a un 16.49%, si se toman en
cuenta el promedio de las velocidades incluidas sobre la parte central del eje de flujo
(del punto L/16 hasta el de 15L/16), y el promedio de las velocidades de los puntos
en los extremos del mismo (puntos de medición 0 y 1). La desviación estándar
general presente en todas las medidas este eje tiene un valor de 0.70.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
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153
Tabla No. 13. Donde se muestran los valores de las mediciones realizadas en el extremo final de la Cámara de Pruebas con elVentilador No.2, en velocidad Media, y las relaciones entre ellas.En color amarillo sobre el eje Centro se encuentra la denominadaÁrea de Diseño. Fuente: Propia.
Izquierdo Centro Derecho5.50 7.10 5.207.00 8.60 6.006.90 8.00 7.106.80 8.70 7.307.10 8.70 6.807.10 8.60 7.106.90 8.40 6.406.70 8.40 6.807.00 8.30 7.107.10 7.20 7.005.10 6.80 5.406.65 8.07 6.560.69 0.70 0.73
% Caída Velocidad por Eje(Promedio Extremos/Centro)
5.72% 5.98%
23.80% 16.49%
Porcentaje de VariaciónArea de Diseño
22.56%
3L / 8L / 2
Ventilador No.2 Velocidad Media. (Sin Pantallas).
0L / 16
2.05%
Velocidad PromedioDesviación Estándar Gral por Eje
5L / 86L / 87L / 8
15L / 161
L / 8L / 4
Tabla No. 13. Medición Velocidades en Cámara de Pruebas
(Promedio Extremos/Centro)% Caída Vel. Area de Diseño 17.44%(Prom.Extremos/Centro) 1/2
Desviación Estándar1/8 a 7/8 Longitudinal
Area de Diseño
% Caída Velocidad General 18.13%
6.84
0.14 0.48 0.41
6.96 8.32Prom. Velocidad Area Diseño
Posición Vertical Posicion Horizontal
Sin considerar los extremos (de 0 a L/16 y 15L/16 a 1), donde de presenta la fricción
entre el flujo de aire y las paredes del túnel, y solo se analiza la parte que
comprenden los puntos de medición que van desde L/16 hasta 15L/16 (Área de
Diseño), podemos observar que el flujo presenta un comportamiento estable y con
cierta uniformidad. El comportamiento del flujo en esta Área de Diseño presenta un
promedio de velocidades de 8.32 m/seg., una desviación estándar de 0.48, menor a
la presentada en la totalidad del eje, y un promedio de variación de 5.72%.
A continuación se presentan las Figuras No. 103 y 104, que mediante un grafica
tridimensional y otra bidimensional ayudaran a apreciar estas afirmaciones. Para
mayores detalles sobre las graficas y tablas, consultar los Anexos No. 86, 87, 88 y
Tabla No.13.
Eje Izquierdo: Como se observa en la Tabla
No.13, sobre el Eje Izquierdo se
presenta el rango de velocidades
medias de este experimento.
Estas velocidades fluctúan
dentro de un rango que va de los
5.10 m/seg., como velocidad
mínima, presente en el extremo
inferior (1); hasta los 7.10
m/seg., como velocidad máxima,
del eje, presente sobre los
puntos de medición 3L/8, L/2 y
15L/16 del Área de Paso. El
promedio general de velocidad
en éste eje izquierdo es de 6.65
m/seg. La caída en la velocidad, debido a la fricción que se presenta entre el flujo y
las paredes finales de la geometría de la Cámara de Pruebas, obedece a un 23.80%,
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si se toman en cuenta el promedio de las velocidades incluidas sobre la parte central
del eje de flujo (del punto L/16 hasta el de 15L/16), y el promedio de las velocidades
de los puntos en los extremos del mismo (puntos de medición 0 y 1), con una
desviación estándar general presente en todas las medidas este eje de 0.69.
Es lógico pensar que debido a la ubicación de los ejes laterales (Derecho e
Izquierdo), se observara una mayor fricción del flujo sobre las paredes de la
geometría del túnel, lo que explica la caída de velocidades del 18.13% existente
entre los estos ejes y el eje Centro. Repitiendo el mismo análisis que se realizo sobre
el eje central, y sin considerar los extremos (de 0 a L/16 y 15L/16 a 1), donde de
presenta la fricción lateral entre el flujo de aire y las paredes del túnel, y solo se
analiza la parte que comprenden los puntos de medición que van desde L/16 hasta
15L/16, podemos observar que el flujo presenta un comportamiento estable y
uniforme.
El comportamiento del flujo
en esta Área de Diseño
lateral presenta un promedio
de velocidades de 6.96
m/seg., una desviación
estándar de 0.14, y menor a
la presentada en la totalidad
del eje, con un promedio de
variación de 2.05%.
Eje Derecho: Sobre el Eje Derecho se
presenta el rango de
velocidades mas bajas de este experimento. Estas velocidades fluctúan dentro de un
rango que va de los 5.20 m/seg., como velocidad mínima, presente en el extremo
superior (0); hasta los 7.30 m/seg., como velocidad máxima, del eje, presente sobre
el punto de medición L/4 del Área de Paso. El promedio general de velocidad en éste
Figura No. 103. Donde se observa el perfil tridimensional que genera ladistribución flujo de aire en el extremo final de la Cámara de Pruebas.Nótese la uniformidad existente en la sección central de esta secciónde estudio y la perturbación presente sobre el eje central en el punto demedición en L/8. Fuente: Propia.
0 L / 16 L / 8L / 4 3L / 8
L / 2 5L / 86L / 8
7L / 8 15L /16
1Izquierda
Centro
Derecha
4.004.505.00
5.50
6.00
6.50
7.00
7.50
8.00
8.50
9.00
Velocidad Aire (m/seg)
Posición HorizontalPosición Vertical
Distribución Tridimensional de Velocidades en Salida Cámara de Prueba. Sin Pantallas.Ventilador No.2. Velocidad Media.
4.00-4.50 4.50-5.00 5.00-5.50 5.50-6.00 6.00-6.50 6.50-7.00 7.00-7.50 7.50-8.00 8.00-8.50 8.50-9.00
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155
Figura No.104. Grafica que muestra la superficie bidimensional quegenera la distribución de velocidades en la totalidad de la geometríaestablecida de la Cámara de Pruebas, con este ventilador No.2. Seaprecia en color rosa y azul, la concentración de las velocidades másaltas en la parte central de la geometría en cuestión. Fuente: Propia.
eje izquierdo es de 6.56 m/seg. La caída en la velocidad, debido a la fricción que se
presenta entre el flujo y las paredes finales de la geometría de la Cámara de
Pruebas, obedece a un 22.56%, si se toman en cuenta el promedio de las
velocidades incluidas sobre la parte central del eje de flujo (del punto L/16 hasta el de
15L/16), y el promedio de las velocidades de los puntos en los extremos del mismo
(puntos de medición 0 y 1), con una desviación estándar general presente en todas
las medidas este eje de 0.73.
Repitiendo el mismo análisis
que se realizo sobre los ejes
anteriores, y sin considerar
los extremos (de 0 a L/16 y
15L/16 a 1), donde de
presenta la fricción lateral
entre el flujo de aire y las
paredes del túnel, y solo se
analiza la parte que
comprenden los puntos de
medición que van desde L/16
hasta 15L/16, podemos observar que se conservan condiciones de flujo estable y
con cierta uniformidad.
El comportamiento del flujo en esta Área de Diseño lateral presenta un promedio de
velocidades de 6.84 m/seg., una desviación estándar igual a la del eje central de
0.41, y menor a la presentada en la totalidad del eje, con un promedio de variación
de solo el 5.98%.
Sobre el comportamiento del flujo de aire observado sobre los ejes laterales
(Derecho e Izquierdo) de la Cámara de Prueba, se hace notar la persistencia de un
perfil igual o muy similar al que se presenta sobre el eje Centro, con su respectiva
caída de velocidad del 18.13%, antes mencionada, debido a la fricción de las
paredes.
0 L / 16 L / 8 L / 4 3L / 8 L / 2 5L / 8 6L / 8 7L / 8 15L / 16 1Izquierda
Centro
Derecha
Posición Horizontal
Posición Vertical
Medición Velocidades en Salida Cámara de Prueba. Sin Pantallas.Ventilador No.2. Velocidad Media.
4.00-4.50 4.50-5.00 5.00-5.50 5.50-6.00 6.00-6.506.50-7.00 7.00-7.50 7.50-8.00 8.00-8.50 8.50-9.00
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Figura No. 106. Que muestra elpunto de medición en el que seposicionaron los 2anemómetros para la toma delos 39 pares de lecturas.Fuente: Propia.
21.1.4. Calibración de Anemómetros Utilizados Como se mencionó en el Experimento No.1, el equipo
utilizado para estas mediciones ha sido un anemómetro
digital de hilo (Marca TSI Modelo 8340 Velocicheck), ver
Figura No.71, el cual posee un rango de captura que oscila
entre los 0.1 m/seg. y 10.20 m/seg., por lo que, previendo
que se presenten velocidades mayores a las que se
manifestaron en los anteriores experimentos, se hizo
necesario buscar otro tipo de anemómetro que tuviera un
rango mas amplio de lecturas.
Haciendo uso de los recursos disponibles en la Universidad
de Colima se escogió un Anemómetro digital de veleta Marca
Skywatch (Ver Figura No.105), éste aparato es utilizado para
la lectura de velocidades del viento en deportes acuáticos
como el Windsurf. Debido a que este aparato no fue diseñado para éste tipo de
experimentaciones, se desconoce exactamente el rango de velocidades con el cual
oscila, sin embargo, como lo veremos a continuación, este rango bastó para el uso
requerido.
Con la finalidad de encontrar una correlación existente
entre las velocidades de ambos anemómetros, y lograr así
la calibración necesaria para estas experimentaciones, se
realizó una serie de mediciones en un solo punto (punto de
medición 1/2 de L sobre el eje Centro), de la Brida de
Salida de la Cámara de Pruebas (Ver Figura No. 106), con
la velocidad Media del Ventilador No.2.
Esta prueba se realizó tomando una serie de 39 pares de
mediciones, colocando los anemómetros y tomando la
lectura en el punto de medición antes establecido, en
intervalos de 5 segundos de duración en el flujo,
Figura No. 105. Que muestra el anemómetroMarcas Skywatch, utilizadopara las mediciones develocidad del flujo en laTercera Etapa delExperimento No.3. Fuente: Propia.
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157
Correlación Velocidades Anemómetros Utilizados.y = 0.5014x + 5.0997
R2 = 0.2453
9.30
9.40
9.50
9.60
9.70
9.80
9.90
10.00
10.10
10.20
8.70 8.80 8.90 9.00 9.10 9.20 9.30 9.40 9.50 9.60 9.70
Anemometro Digital
Anem
omet
ro P
ale
Serie1 Lineal (Serie1)
intercalando cada uno. Para consultar los resultados derivados de estas mediciones
se debe de consultar la Tabla No. 14. Estos resultados se concentraron en una
Grafica de Dispersión para encontrar así, la línea de tendencia y la formula que las
correlacionara.
Como se muestra en la Tabla No. 15, éste procedimiento arrojó una correlación entre
los datos muy baja, o casi nula, apenas de 0.2453, no suficiente para ser aplicada.
Con base a estos resultados se optó por buscar otro tipo de relación existente entre
las velocidades captadas por ambos anemómetros. Paso siguiente, como se muestra
en la Tabla No.16, se elaboró el promedio de velocidad de cada uno de los
anemómetros en las 39 mediciones, y se sacó el promedio de ambos.
Posteriormente se elaboró el promedio de cada par de mediciones y se obtuvo, de
igual forma, el promedio total de éstas. A lo largo de las mediciones efectuadas se
observó que por lo general el Anemómetro de Aleta (Skywatch) presentó lecturas
superiores a las captadas por el Anemómetro Digital (Velocicheck).
Tabla No. 15. Que muestra la Grafica de Dispersión aplicada a la serie de 39 pares de lecturas develocidades al final de la Cámara de Pruebas, en el punto de medición 1/2 de L. Se puede observar en estagrafica que la correlación resultante entre estos datos es muy baja, de solo 0.2453. Fuente: Propia.
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Tabla No.16. Que muestra el procesamiento de datos de las 39lecturas obtenidas en esta calibración y la forma en la que se obtiene elpromedio del 5% aplicado para la Tercera Etapa del Experimento No.3.Fuente: Propia.
El resultado del procesamiento de los datos arrojo un incremento generalizado del
5% que las lecturas captadas por el anemómetro de Aleta, tienen por encima de las
captadas por el Anemómetro Digital. Establecida esta relación, se procedió a restar
No. Lectura Anem. Digital Anem. Aleta Promedio por LecturaLectura No.1 9.10 9.70 1.07Lectura No.2 9.10 9.60 1.05Lectura No.3 9.20 9.60 1.04Lectura No.4 9.00 9.60 1.07Lectura No.5 8.90 9.60 1.08Lectura No.6 9.00 9.70 1.08Lectura No.7 9.10 9.60 1.05Lectura No.8 9.20 9.60 1.04Lectura No.9 9.30 9.60 1.03Lectura No.10 9.30 9.50 1.02Lectura No.11 9.40 9.60 1.02Lectura No.12 9.40 9.90 1.05Lectura No.13 9.40 9.70 1.03Lectura No.14 9.30 9.80 1.05Lectura No.15 9.40 9.70 1.03Lectura No.16 9.40 9.70 1.03Lectura No.17 9.30 9.70 1.04Lectura No.18 9.40 9.70 1.03Lectura No.19 9.20 9.80 1.07Lectura No.20 9.40 9.60 1.02Lectura No.21 9.40 9.50 1.01Lectura No.22 9.40 9.80 1.04Lectura No.23 9.30 9.80 1.05Lectura No.24 9.30 9.80 1.05Lectura No.25 9.30 9.90 1.06Lectura No.26 9.30 9.80 1.05Lectura No.27 9.40 10.00 1.06Lectura No.28 9.40 9.90 1.05Lectura No.29 9.50 9.90 1.04Lectura No.30 9.40 9.80 1.04Lectura No.31 9.40 9.90 1.05Lectura No.32 9.30 9.90 1.06Lectura No.33 9.40 10.10 1.07Lectura No.34 9.40 10.10 1.07Lectura No.35 9.50 9.90 1.04Lectura No.36 9.40 9.90 1.05Lectura No.37 9.40 9.80 1.04Lectura No.38 9.40 10.00 1.06Lectura No.39 8.90 9.60 1.08
Promedios 9.30 9.76 1.05Promedio de
Promedios
Tabla No. 15. Promedio de Velocidades entre Anemómetros.
9.53 1.05
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159
Figura No.107. En esta grafica se muestran los resultados de lasmediciones en el extremo de la Cámara de Pruebas. Se puede apreciarque existen condiciones de velocidad de flujo uniforme, en casi toda elÁrea de Diseño central. Fuente: Propia.
un 5% a las velocidades captadas por el Anemómetro de Aleta para el
procesamiento de datos, a lo largo de la Tercera Etapa del Experimento No.3.
21.1.5. Tercera Etapa. Velocidad Alta. Sin pantallas Eje Centro: En la Figura No. 107,
podemos observar que es
sobre el Eje Central donde
se concentran las
velocidades más altas del
flujo de aire. Estas
velocidades fluctúan dentro
de un rango que va de los
10.06 m/seg., como
velocidad mínima, presente
en el extremo superior (0);
hasta los 12.22 m/seg.,
como velocidad máxima, de
la sección y del experimento, presente en el punto de medición 5L/8 del Área de
Paso. El promedio general de velocidad en éste eje central es de 11.50 m/seg. La
caída en la velocidad, debido a la fricción que se presenta entre el flujo y las paredes
de la geometría de la Cámara de Pruebas, obedece a un 12.56%, si se toman en
cuenta el promedio de las velocidades incluidas sobre la parte central del eje de flujo
(del punto L/16 hasta el de 15L/16), y el promedio de las velocidades de los puntos
en los extremos del mismo (puntos de medición 0 y 1). La desviación estándar
general presente en todas las medidas este eje tiene un valor de 0.68.
Sin considerar los extremos (de 0 a L/16 y 15L/16 a 1), donde de presenta la fricción
entre el flujo de aire y las paredes del túnel, y solo se analiza la parte que
comprenden los puntos de medición que van desde L/16 hasta 15L/16 (Área de
Diseño), podemos observar que el flujo presenta un comportamiento estable y
Medición de Velocidad en Salida de Cámara de Pruebas. Sin Pantallas. Ventilador No.2. Velocidad Alta.
7.81
10.86
11.43
10.57
10.7610.4810.4810.4810.48
10.67
9.43
10.67
12.2912.1012.2912.38
11.9011.6211.5211.43
11.81
10.19
9.05
10.29
10.8610.95
10.4810.29
9.819.9010.009.71
8.48
6.71
7.71
8.71
9.71
10.71
11.71
12.71
Posicion Vertical
Velo
cida
d A
ire (m
/s
Izquierda Centro Derecha
Izquierda 9.43 10.67 10.48 10.48 10.48 10.48 10.76 10.57 10.86 11.43 7.81
Centro 10.19 11.81 11.43 11.52 11.62 11.90 12.38 12.29 12.10 12.29 10.67
Derecha 8.48 9.71 10.00 9.90 9.81 10.29 10.48 10.95 10.86 10.29 9.05
0 L / 16 L / 8 L / 4 3L / 8 L / 2 5L / 8 6L / 8 7L / 8 15L / 16 1
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
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Tabla No. 17. Donde se muestran los valores de las mediciones realizadas en el extremo final de la Cámara de Pruebas con elVentilador No.2, en Velocidad Alta, y las relaciones entre ellas. Encolor amarillo sobre el eje Centro se encuentra la denominada Áreade Diseño. Fuente: Propia.
uniforme. El comportamiento del flujo en esta Área de Diseño presenta un promedio
de velocidades de 11.77 m/seg., una desviación estándar de 0.35, menor a la
presentada en la totalidad del eje, y un promedio de variación bajo del 2.98%.
A continuación se presentan las Figuras No. 108 y 109, que mediante un grafica
tridimensional y otra bidimensional ayudaran a apreciar estas afirmaciones. Para
mayores detalles sobre las graficas y tablas, consultar los Anexos No. 89, 90, 91 y
Tabla No.17.
Eje Izquierdo: Como se observa en la Tabla
No.17, sobre el Eje Izquierdo
se presenta el rango de
velocidades medias de este
experimento. Estas
velocidades fluctúan dentro de
un rango que va de los 7.71
m/seg., como velocidad
mínima, presente en el
extremo inferior (1); hasta los
11.28 m/seg., como velocidad
máxima, del eje, presente
sobre el punto de medición
15L/16 del Área de Paso. El
promedio general de velocidad
en éste eje izquierdo es de
10.18 m/seg. La caída en la velocidad, debido a la fricción que se presenta entre el
flujo y las paredes finales de la geometría de la Cámara de Pruebas, obedece a un
19.36%, si se toman en cuenta el promedio de las velocidades incluidas sobre la
parte central del eje de flujo (del punto L/16 hasta el de 15L/16), y el promedio de las
Izquierdo Centro Derecho9.30 10.06 8.36
10.53 11.65 9.5910.34 11.28 9.8710.34 11.37 9.7710.34 11.47 9.6810.34 11.75 10.1510.62 12.22 10.3410.43 12.12 10.8110.71 11.94 10.7111.28 12.12 10.157.71 10.53 8.93
10.18 11.50 9.850.94 0.68 0.72
Posicion Horizontal
2.91% 2.98% 4.33%
12.93%
Area de Diseño
Prom. Velocidad Area Diseño1/8 a 7/8 Longitudinal 10.55 11.77 10.12
0.31 0.35 0.44Desviación EstándarArea de Diseño
Porcentaje de Variación
(Promedio Extremos/Centro)% Caída Vel. Area de Diseño 12.80%(Prom.Extremos/Centro) 1/2
1Velocidad Promedio
Desviación Estándar Gral por Eje
% Caída Velocidad General
% Caída Velocidad por Eje
Tabla No. 17. Medición Velocidades en Cámara de PruebasVentilador No.2 Velocidad Alta. (Sin Pantallas).
0
Posición Vertical
L / 16L / 8L / 43L / 8L / 25L / 86L / 87L / 8
15L / 16
19.36% 12.56% 14.55%(Promedio Extremos/Centro)
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161
Figura No. 108. Donde se observa el perfil tridimensional que genera ladistribución flujo de aire en el extremo final de la Cámara de Pruebas.Nótese la uniformidad existente en la sección central de esta sección deestudio y la perturbación presente sobre el eje central en el punto demedición en L/8. Fuente: Propia.
velocidades de los puntos en los extremos del mismo (puntos de medición 0 y 1), con
una desviación estándar general presente en todas las medidas este eje de 0.94.
Es lógico pensar que
debido a la ubicación de los
ejes laterales (Derecho e
Izquierdo), se observara
una mayor fricción del flujo
sobre las paredes de la
geometría del túnel, lo que
explica la caída de
velocidades del 12.93%
existente entre los estos
ejes y el eje Centro.
Repitiendo el mismo
análisis que se realizo
sobre el eje central, y sin
considerar los extremos (de 0 a L/16 y 15L/16 a 1), donde de presenta la fricción
lateral entre el flujo de aire y las paredes del túnel, y solo se analiza la parte que
comprenden los puntos de medición que van desde L/16 hasta 15L/16, podemos
observar que el flujo presenta un comportamiento estable y uniforme.
El comportamiento del flujo en esta Área de Diseño lateral presenta un promedio de
velocidades de 10.55 m/seg., una desviación estándar de 0.31, y menor a la
presentada en la totalidad del eje, con un promedio de variación de 2.91%.
Eje Derecho: Sobre el Eje Derecho se presenta el rango de velocidades mas bajas de este
experimento. Estas velocidades fluctúan dentro de un rango que va de los 8.36
m/seg., como velocidad mínima, presente en el extremo superior (0); hasta los 10.81
m/seg., como velocidad máxima, del eje, presente sobre el punto de medición 6L/8
del Área de Paso. El promedio general de velocidad en éste eje izquierdo es de 9.85
0L / 16
L / 8L / 4
3L / 8L / 2
5L / 86L / 8
7L / 815L /16 1
Izquierda
Centro
Derecha
6.71
7.71
8.71
9.71
10.71
11.71
12.71
Posición Vertical Velocidad Aire (m/seg)
Distribución Tridimensional de Velocidades en Salida Cámara de Pruebas. Sin Pantallas.
Ventilador No.2. Velocidad Alta.
6.71-7.71 7.71-8.71 8.71-9.71 9.71-10.71 10.71-11.71 11.71-12.71
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño. 162
m/seg. La caída en la velocidad, debido a la fricción que se presenta entre el flujo y
las paredes finales de la geometría de la Cámara de Pruebas, obedece a un 14.55%,
si se toman en cuenta el promedio de las velocidades incluidas sobre la parte central
del eje de flujo (del punto L/16 hasta el de 15L/16), y el promedio de las velocidades
de los puntos en los extremos del mismo (puntos de medición 0 y 1), con una
desviación estándar general presente en todas las medidas este eje de 0.72.
Repitiendo el mismo
análisis que se realizo
sobre los ejes anteriores, y
sin considerar los extremos
(de 0 a L/16 y 15L/16 a 1),
donde de presenta la
fricción lateral entre el flujo
de aire y las paredes del
túnel, y solo se analiza la
parte que comprenden los
puntos de medición que van desde L/16 hasta 15L/16, podemos observar que se
conservan condiciones de flujo estable y con cierta uniformidad.
El comportamiento del flujo en esta Área de Diseño lateral presenta un promedio de
velocidades de 10.12 m/seg., una desviación estándar igual a la del eje central de
0.44, y menor a la presentada en la totalidad del eje, con un promedio de variación
de solo el 4.33%.
Sobre el comportamiento del flujo de aire observado sobre los ejes laterales
(Derecho e Izquierdo) de la Cámara de Prueba, se hace notar la persistencia de un
perfil igual o muy similar al que se presenta sobre el eje Centro, con su respectiva
caída de velocidad del 12.93%, antes mencionada, debido a la fricción de las
paredes.
0 L / 16 L / 8 L / 4 3L / 8 L / 2 5L / 8 6L / 8 7L / 8 15L / 16 1Izquierda
Centro
Derecha
Posición Vertical
Posición Horizontal
Distribución Bidimensional de Velocidades en Salida Camara de Pruebas. Sin Pantallas.
Ventilador No.2. Velocidad Alta.
6.71-7.71 7.71-8.71 8.71-9.71 9.71-10.71 10.71-11.71 11.71-12.71
Figura No.109. Grafica que muestra la superficie bidimensional quegenera la distribución de velocidades en la totalidad de la geometría establecida de la Cámara de Pruebas, con este ventilador No.2. Seaprecia en color rosa y azul, la concentración de las velocidades másaltas en la parte central de la geometría en cuestión. Fuente: Propia.
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163
21.1.6. Conclusiones Experimento No.3 Son muchos los puntos a tocar en estas conclusiones, por lo que se tratará de
abordar cada uno de ellos de acuerdo al orden en el que se fueron presentando.
En primer lugar se tratará el tema que concierne a la obtención de un mayor rango
de velocidades de experimentación al interior del Túnel de Viento, debido a la
discusión planteada con base de las Similitudes Dimensionales ó Similitudes
Cinemáticas existentes. Una vez alcanzada, y superada la velocidad de diseño inicial
(10 m/seg.), el rango de velocidades alcanzado con este Ventilador No.2 (5.10
m/seg. a 12.22 m/seg.), permite establecer el rango de escalas aplicables para las
pruebas futuras, las cuales fluctúan entre escalas de 1/10 a 1/50, con las limitaciones
físicas propias de las dimensiones de la Cámara de Prueba.
Antes de proceder al análisis sobre los resultados de uniformidad del flujo a través de
la Cámara de Prueba, es necesario hacer una aclaración sobre el comportamiento y
funcionamiento del Ventilador No.2, a lo largo de las experimentaciones. Como
podremos recordar este ventilador fue diseñado y fabricado mediante un proceso
casi artesanal que puso a prueba la inexperiencia del autor y demás ayudantes. A lo
largo de la realización de las experimentaciones en cuestión, se manifestó un ruido
proveniente de este ventilador No.2, el cual se fue incrementando en cada etapa del
experimento. Una vez terminadas las mediciones del Experimento No.4, se descubrió
una deficiencia en el plomeo de una de las paredes de la carcasa metálica del
ventilador, la cual ocasionó a su vez un desbalanceo en el sentido vertical del giro del
alabe, el cual rozaba con el cuerpo del ventilador, produciendo el ruido descrito.
Este roce explica toda una serie de perturbaciones que se presentaron, en mayor o
menor magnitud, durante cada una de las velocidades probadas. Algunas de estas
perturbaciones se observan con mayor claridad mediante la comparación de las
graficas de distribucion de velocidades de tipo tridimensional anexas en cada análisis
(Ver Figuras No. 103, 106 y 109). De igual forma la captura presencia constante de
velocidades muy bajas, fuera de contexto, en los puntos de medición 0, L/16, 15L/16
y 1 del Eje Izquierdo, Centro y posteriormente, Derecho, que explican los altos
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resultados en porcentaje de variación de velocidades en el Área de Diseño,
ejemplos:
Velocidad Baja, % de variación de velocidad en el A. de Diseño: 7.57 %.
Velocidad Media, % de variación de velocidad en el A. de Diseño: 5.72 %.
Velocidad Alta, % de variación de velocidad en el A. de Diseño: 4.33 %.
Sin embargo, se pudo observar que en las 3 velocidades de prueba se mantiene un
perfil de velocidades estable y razonablemente uniforme dentro del Área de Diseño
sobre el Eje Central, con variaciones de velocidad que no sobrepasan el 6%. Lo que
nos permite aseverar que la geometría propuesta para este Túnel de Viento presenta
un buen comportamiento, y por ende el método experimental definido para encontrar
la geometría de la Cámara de Contracción, funciona dentro de ciertos límites.
22. Resultados del Sistema de Inyección de Humo y Visualización del Flujo Como se planteo en el Inciso No. 16.4.1., el sistema de inyección presenta dos
problemas básicos: el primero obedece a la generación de humo de contraste, ó
fuente generadora de humo, y el segundo tiene que ver con el sistema de inyección
hacia el interior de la Cámara de Pruebas. Para presentar los resultados de las
experimentaciones que se realizaron en estos 2 rubros, conviene hacer la aclaración
de que, el diseño de este Túnel de Viento y sus componentes estuvo siempre sujeto
a las fuertes limitaciones económicas del autor y de la institución donde se
realizaron. Existen en la actualidad maquinas ó sistemas de inyección de humo
diseñadas específicamente para este fin, sin embargo, estas resultan, en su mayoría,
muy costosas y fuera de los alcances de este trabajo. Por lo que los materiales y el
sistema de inyección, que a continuación se presenta, no pretende ser el diseño final
que se utilizaría en la operación de de éste aparato.
Conviene abordar ahora éste tema, en el mismo orden que se comento
anteriormente.
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165
22.1. Fuentes generadoras de humo. Durante la elaboración del presente trabajo se experimentó con 2 materiales distintos
(copal y CO2 ó hielo seco), y una maquina generadora de humo producto de la
combustión de aceite transparente, comúnmente utilizadas en las discotecas (Ver
Figura No.68).
El copal se consigue comúnmente en forma de una piedra grisácea de varios
tamaños no mayores a 5 cms. de diámetro. Antes de la implementación de este
material a los sistemas de inyección planteados en el Inciso No. 16.4.1., mediante un
experimento sencillo se constato la calidad y cantidad del humo que este material
produce. Se colocó una de estas piedras sobre una placa metálica de 1/2 cm. de
espesor sobre la estufa, con el fin de que la combustión de este material fuera de
manera uniforme. Se colocó a fuego lento, y posteriormente se hizo la prueba con
fuego alto. Mediante estas pruebas se pudieron observar algunos inconvenientes: el
primero tiene que ver con que la cantidad de humo que se desprende de este tipo de
material, no presenta la densidad ni la coloración necesitada para que, una vez
introducido al interior de la Cámara de Pruebas, con su fondo color negro, se logre
una contrastación debida, a través de la misma y a través de los modelos a escala.
Otro de los aspectos observados fue la presencia de humo color negro debido a que
se trata de un material compuesto, la existencia de humo negro podría convertirse en
un problema serio, ya que se ha insistido en la necesidad de que el humo sea
blanco, ya que este color, opuesto al color de la película plástica colocada en el
interior de la Cámara de Prueba, es el que proporcionaría la mejor tonalidad para la
observación del fenómeno. Por ultimo se constató que la cantidad y temperatura de
combustión necesaria para la producción de las cantidades y densidad de humo que
necesitamos seria muy grande. Con base a estos factores, a partir de esta prueba se
descartó el uso de este material para el fin de contrastación que buscamos.
El denominado “hielo seco”, ó “nieve carbónica”, (Figura No. 110), se obtiene de la
siguiente forma: se comprime CO2 (anhídrido carbónico) proveniente de alguna
combustión a 60 kg/cm2 de presión hasta que queda en estado líquido, (este estado
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Figura No. 110. Que muestra algunas de las distintaspresentaciones comerciales de venta (pellets, pastillaso bloques), del “hielo seco” o CO2. Fuente: www. praxair.com
se logra si la temperatura está entre -56° C y 31° C). Luego se lo libera rápidamente
sobre una superficie de corcho ó telgopor (poli estireno expandido o poli-expan), y el
CO2 se convierte en nieve carbónica. Finalmente se toma una porción de esta nieve
y se la comprime fuertemente hasta lograr bloques. El hielo seco libera CO2 en forma
de gas.
En este caso, este material se obtuvo por
medio del Centro de Investigaciones
Bioquímicas de la Universidad de
Colima, Campus Colima. El proceso de
elaboración que este centro de
investigación tiene para producir este
material carece de una sistematización
como la antes descrita, es decir, las
barras de hielo seco, producto de el
sistema del que se dispone en este lugar,
no están del todo compresas, por lo que
la barra resultante (10 x 10 x 25 cms.), se desquebraja con facilidad, y por
consiguiente la cantidad y densidad del humo que produce, aun con la
implementación de agua, resultó insuficiente. Si embargo, con el Túnel de Viento en
funcionamiento, se colocó una porción de esta barra sobre una placa metálica y se
acerco el humo a la boquilla de respiración del Ventilador No.1., debido a estas
deficiencias, no se pudo observar el humo al interior del aparato. Por lo que al igual
que el copal, se decidió descartar el uso de este material.
Otros de los inconvenientes por lo que se descartó el uso de este material fueron:
• La necesidad de manipularlo con guantes térmicos, para evitar que produzca
quemaduras en las manos.
• No se puede utilizar dentro de recipientes herméticos o de vidrio, ya que
puede estallar.
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167
• No se puede utilizar en ambientes sin ventilación, dado que libera anhídrido
carbónico (el mismo gas que exhalamos al respirar).
• La falta de un proveedor local para este material, así como la corta duración
del material en estado sólido, lo que reduciría y complicaría la realización de
las experimentaciones con el Túnel de Viento.
Para la comprobación de la calidad, densidad y cantidad del humo generado por la
maquina de humo, antes mencionada, se instaló un tubo de PVC de 2” a la boquilla
de ésta y se dirigió el flujo de humo directo a la boquilla de respiración del Ventilador
No.1 con el Túnel de Viento en marcha. Se pudo observar que de los 3 materiales de
estudio, éste fue en que cumplió con los requisitos de diseño establecidos desde un
principio. Sin embargo, existen ciertas desventajas en el uso de este tipo de humo,
las cuales presentaron ciertos inconvenientes durante la realización de los
experimentos que se presentaran a continuación en el Inciso No.22.
El principal inconveniente radica en la elevada temperatura que posee este humo
una vez que sale de la maquina. Debido a que este se produce mediante la
combustión de aceite, del cual nunca se pudo averiguar sus características químicas,
al someterse a diferenciales de presión y temperatura, ya sea durante la inyección
(sistema de inyección), ó una vez introducido al interior del Túnel de Viento se
producen condensaciones, que a su vez opacan y ensucian el aparato en su
conjunto; obligando a realizar continuas limpiezas en los sistemas. De igual modo
estos diferenciales de presión y temperatura podrían ocasionar la dispersión de las
líneas de humo una vez que estas se pongan en contacto con las condiciones
ambientales del interior del Túnel de Viento.
22.2. Sistemas de Inyección de Humo Con base a los resultados obtenidos de las pruebas preliminares realizadas a los
materiales generadores de humo (copal y “hielo seco” ó CO2), se descarta a su vez,
la implementación de la primera opción de sistema de inyeccion propuesto en el
Inciso No. 16.4.1. (Ver Figura No.53 y 54), debido a la imposibilidad que existe de
generar la suficiente cantidad de calor para la combustión del copal al interior del
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tanque de almacenamiento en la forma propuesta. Por otra parte, refiriéndonos a la
utilización del CO2, como material generador de humo, el sistema propuesto resulta
inconveniente debido a lo difícil que resultaría balancear las presiones interiores en el
tanque, resultantes de la emisión de anhídrido carbónico del “hielo seco”, y la
inyeccion de aire, para guiar el humo hacia la Cámara de Pruebas.
De igual forma, se descarta la utilización de la segunda propuesta de sistema de
inyeccion, con el fin de evitar dentro de lo posible grandes diferenciales de presión,
que ocasionen grandes condensaciones del humo proveniente de la maquina de
humo. Esto nos llevó a diseñar un nuevo sistema de inyeccion para este Túnel de
Viento.
El nuevo sistema de inyeccion de humo tiene 4 partes básicas: tuberías de
derivación del humo, motor propulsor del humo, tubería de concentración y
distribucion del humo, y la inyeccion.
La derivación del humo se resolvió
mediante la utilización de tubería y
conexiones de PVC hidráulico de
2” de pared gruesa, con el fin de
que soporte altas temperaturas.
Dentro de la limitantes espaciales
del lugar se procuro que el tubo
principal de humo, que parte
directamente de la boquilla de la
maquina de humo, fuera lo mas
largo posible con el fin de
disminuir un poco la temperatura
que éste tiene al salir de la
maquina. De esta forma se
conectó un tubo recto de 2 mts. de
largo, en uno de sus extremos, a la maquina de humo y por el otro, a una serie de
Figura No. 111. Que muestra las características y partesbásicas del nuevo sistema de inyeccion de humo utilizado para éste Túnel de Viento. Fuente: Propia.
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169
piezas de conexión en forma de “U”, directamente hacia los 2 orificios de respiración
del motor impulsor. Ver Figura No. 111.
Basados en las propiedades y características de uniformidad del flujo que poseen
los ventiladores centrífugos, para solucionar el problema del motor impulsor, se
adaptó una vieja secadora de pelo. Este tipo de maquinas poseen, como se
mencionó anteriormente, un ventilador centrifugo de alabes curvos, como los
utilizados en los ventiladores del Túnel de Viento en cuestión, pero con doble oído de
respiración, a los cuales se les hicieron llegar por medio de codos y coples de PVC
de 2” las tuberías derivadoras del humo provenientes de la maquina de humo. El
motor de estas pistolas tiene la ventaja de tener 2 velocidades distintas, y la opción
de impulsar aire caliente ó frío. Cuando la opción de impulsar aire frío se establece
Figura No. 112. Que muestra la disposición y partes que componen las tuberías y conexiones deDerivación del Humo, el Motor Propulsor del Humo (pistola secadora de pelo), en color rojo; y el Manifold, utilizado para concentrar y distribuir el humo de manera uniforme hacia las 9 mangueras (color verde), que a su vez formaran las 9 líneas de humo al interior de la Cámara de Pruebas (Sistema de Inyeccion).Fuente: Propia.
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en estos aparatos, el aire es succionado por los oídos de respiración y una vez
acelerados por el ventilador pasan directamente al tubo de salida sin pasar a través
de las resistencias, factor que beneficia la disminución de la temperatura del humo
utilizado.
El tubo de salida de aire de esta secadora de pelo esta conectada por medio un tubo
de PVC de 2” de 20 cms. de largo y un codo de 90º, del mismo diámetro, al sistema
de concentración y distribucion del humo (Manifold). Ver Figura No. 112.
El aspecto de la concentración y distribucion de humo anterior a la inyeccion a la
Cámara de Prueba se resolvió mediante la fabricación de un tipo de Manifold de PVC
de 2”, el cual tiene en su extremo superior una tapa removible del mismo material,
que tiene como función la de regular las presiones del flujo en el interior de ésta
pieza. A este manifold se le hicieron 9 orificios de 1/8” (para generar 9 líneas de
humo), con una separación de 2.5 cms entre cada una. A estos orificios se les insertó
una manguera de 1/8” de 25 cms. de largo y se sellaron, en su unión con silicón.
En el otro extremo de cada una
de las mangueras se les adaptó
un pedazo de manguera de 6
cms. de largo de 1/16” de
diámetro, las cuales se unieron y
sellaron con silicón. Estas
pequeñas mangueras (1/16”)
serán las que se inserten al
interior de la Cámara de
Pruebas, a través de la tapa del
Área de Inyección. Ver Figura
No. 113.
Figura No. 113. Que muestra el sistema de inyeccion propuesto.Del lado inferior izquierdo se observa el motor propulsor (secadora de pelo), y de forme vertical el Manifold con sus mangueras deinyeccion hacia la Cámara de Pruebas. Fuente: Propia.
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Aunque en un principio se había planteado el uso de catéteres del No.14 para la
inyeccion, ésta opción se modifico una vez que se comprobó que se requería de un
diámetro mayor debido a las limitaciones en la potencia del motor impulsor (pistola
secadora de pelo).
22.3. Comentarios sobre la Visualización del Flujo
Con respecto al planteamiento establecido en el Inciso No.16.1., Parámetros de
Diseño, para la observación y filmación del fenómeno en el Túnel de Viento,
conviene hacer ciertas observaciones producto de las experimentaciones realizadas.
El diseñar la Cámara de Pruebas de manera que el visor de ésta estuviera de forma
perpendicular al plano de filmación, y paralelo al plano del piso, soluciona en gran
parte la eliminación de los reflejos provenientes de la iluminación cenital. Sin
embargo, no elimina los reflejos causados por la luz indirecta. Por lo que el estudio
fotográfico tuvo que realizarse en un ambiente obscurecido, y el plano fotográfico se
inclinó en el sentido horizontal de modo que se pudieran eliminar los restantes
reflejos, como se puede apreciar mediante una comparación entre las fotografías de
las Figuras No. 113 y 114.
Debido a este factor de poca visibilidad en el ambiente de trabajo, fue necesario
pensar en una forma de iluminación que permitiera la contrastación de la Cámara de
Pruebas, el Modelo a escala y las Líneas de Humo. Aunque debido a las limitaciones
económicas y de tiempo, no se logró experimentar con distintos tipos de iluminación,
se logro conseguir una lámpara con luz blanca, la cual fue colocada incidiendo,
mediante la implementación de una especie de embudo de cartón, sobre el costado
superior de la Cámara de Pruebas, y se logró así la visualización del fenómeno en
cuestión.
Convendrá entonces, seguir experimentando, ó modificando los criterios de
iluminación, con el fin de lograr la mejor calidad de imágenes durante las pruebas.
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23. Experimento No.4 Éste ultimo experimento tiene como finalidad la de mostrar de manera grafica la
comprobación de la hipótesis establecida al principio de este trabajo. Para esto se
mostraran y analizarán algunas de las fotografías mas representativas, que,
mediante la inyeccion de líneas de humo al interior de la Cámara de Pruebas, se
lograron con cada uno de los ventiladores utilizados y las velocidades propias de
cada cual.
Para este fin se describe a continuación la metodología en común que se siguió par
este experimento, así como las características generales de operación del Túnel de
Viento, mediante los cuales fue posible lograr los resultados que a continuación se
muestran.
Para una vista más amplia sobre el estudio fotográfico obtenido en cada una de las
experimentaciones se deben de consultar los Anexos No. 96, 97, 98 y 99.
23.1 Metodología Una vez realizada la caracterización de las velocidades que se obtuvieron al interior
de la Cámara de Prueba, así como la total definición de las partes y funcionamiento
del sistema de inyeccion del humo para éste Túnel de Viento. La presente
metodología tendrá como fin la de describir las características operacionales del
túnel y su sistema de inyeccion, con las cuales se obtuvieron los estudios
fotográficos que a continuación se mostrarán y que comprobarán gráficamente las
afirmaciones realizadas hasta la fecha, así como la hipótesis planteada desde el
inicio de esta investigación.
Para la realización de este experimento se implemento la utilización de las rejillas de
panal (honeycombs), al interior de 3 bridas principales. La primera, localizada al
interior de la brida de unión entre el Difusor de Gran Angulo y la Cámara de
Contracción, pretende disminuir la intensidad de cualquiera de los vectores
longitudinales de turbulencia que se pudieran estar formando a los costados de la
geometría de la Cámara de Prueba (Eje Derecho e Izquierdo). Las otras dos estarán
localizadas en los extremos de entrada y de salida de la Cámara de Prueba, al
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173
interior de su geometría, y tendrán como finalidad la de “laminar” el flujo de aire antes
y después de su contacto con las líneas de humo, para lograr así, ayudar a su
control, y uniformizar su dirección.
Después de una búsqueda con los proveedores locales de este tipo de material se
descubrió que no existía en el mercado el mismo tipo de rejilla de panal que
comúnmente se utilizan para este tipo de aparatos (sección hexagonal). Por lo que
se opto por utilizar una rejilla de plástico de sección cuadrada con medidas de 1 cm.
de alto x 1 cm. de ancho x 1 cm. de espesor, estas rejillas se recortaron conforme a
la medida total de la brida de las secciones en las que estaba incluida de manera que
estas se pudieran fijar y presionar por medio de las mismas bridas con los mismos
tornillos que se utilizan para su fijación, y de igual modo se realizara de un sellado
hermético mas eficaz de las mismas. Al tratar de obedecer los parámetros dictados
por R. D. Metha y P. Bradshaw48, los cuales sugieren que la profundidad de estas
rejillas debe de ser de 6 a 8 veces el diámetro de la celda utilizada, se encontró un
problema que no permitió respetar estos enunciados. Para éste caso se necesitaría
unir 8 laminas de rejilla de plástico entre si, haciéndolas coincidir perfectamente en
sus aberturas, y tornillos de 18 cms de largo con rosca corrida; los cuales no se
fabrican de manera comercial. Debido a la premura en tiempo se decidió colocar solo
4 rejillas de plástico unidas entre si, adaptándonos a la medida máxima que se
encontró en tornillos localmente (12 cms.).
La primera y mas ancha de las rejillas estará localizada, como ya se mencionó al
interior de la brida de unión entre el Difusor de Gran Angulo y la Cámara de
Contracción, una vez colocado y centrado el “sandwich” de 4 rejillas de plástico se
procedió a sellar los bordes interiores de las secciones en cuestión con cinta
selladora adhesiva de dos caras, para evitar cualquier filtración.
Las dos restantes rejillas se cortaron a la medida de 5 x 40 cms y se colocaron, como
se mencionó anteriormente en la entrada y salida de la Cámara de Prueba,
observando que las cuadriculas coincidieran entre si y centradas con las puntas de
48 Metha, R. D., Bradshaw, P. Op. Cit. 1979.
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las mangueras de inyeccion del sistema. Debido a que la cuadricula de las rejillas no
coincidió del todo con las medidas establecidas en la sección de la Cámara de
Prueba, se optó por dejar la línea de cuadriculas incompletas sobre la parte inferior
de la Cámara, tratando de evitar así, turbulencias mayores.
Con base a los resultados que se observaron durante la prueba del Sistema de
Inyeccion, y el descubrimiento de la relación existente entre la velocidad de inyeccion
del humo y la velocidad de cada uno de los ventiladores, se optó por que se fuera
regulando de manera experimental la velocidad del propulsor de aire (pistola de pelo)
del Sistema de Inyeccion, para cada caso.
Sin embargo la metodología operacional base utilizada para todas las
experimentaciones que se mostraran a continuación, consistió en los siguientes
pasos:
1. Se enciende con anterioridad a la realización del experimento (20 minutos), la
maquina generadora de humo de manera que esta se encuentre lista para los
disparos.
2. Previa colocación del modelo a escala a probar, se enciende el ventilador de
prueba escogido durante un periodo de 10 minutos.
3. Se enciende la pistola de pelo del sistema de Inyeccion en la velocidad
requerida, o experimental.
4. Se coloca semiabierta la tapa superior de PVC del manifold (1/3 de sección
abierta), de modo que esto sirva para uniformizar de manera mas rápida las
presiones del humo a su interior, y se mantiene se esta forma durante el
disparo.
5. Se realiza el disparo la maquina de humo durante un periodo de 10 segundos
de duración constante, y se detiene, para evitar periodos de recarga muy
largos.
6. Una vez que se vació de humo la Cámara de Prueba se destapa el Manifold
para facilitar la dispersión del humo sobrante de manera más rápida.
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23.2 Resultados 23.2.1. Contrastación con Líneas de Humo. Ventilador No.1. Velocidad Única.
Durante la experimentación realizada al Ventilador No.1, como observamos de
manera grafica en el Inciso No. 18.2.1., se presentó el segundo menor porcentaje de
variación de velocidades dentro del Área de Diseño (1.80%). Como se afirmó en un
principio, estas condiciones de estabilidad y uniformidad sentaron las bases para
lograr, mediante la inyeccion de humo de contraste, el trazo de las líneas a lo largo
de la Cámara de Prueba. Se observa que en el tramo comprendido entre el punto de
inyeccion de cada manguera, hasta unos 5 centímetros antes del choque de estas
líneas con el modelo a escala, se delimita perfectamente y de manera integra cada
una de las líneas de humo contenidas dentro de la denominada Área de Diseño (7
líneas centrales). Para la interpretación de esta afirmación se debe de considerar que
el diámetro de 1/16” de cada una de las mangueras resultó demasiado grande, por lo
da la impresión de un engrosamiento de la capa limite del flujo, aspecto que refutaría
esta anterior afirmación. Sin embargo, una vez que las líneas de humo entran en
Figura No. 114. Fotografía de la prueba de contrastación de líneas de humorealizada con el Ventilador No.1, en su única velocidad. Fuente: Propia.
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contacto con el modelo, y se presentan, las turbulencias, los diferenciales de presión
y de velocidad, como es el caso sobre la primera parte de la cubierta del modelo, se
manifiesta en la tercera y cuarta línea este engrosamiento en cuestión.
El hecho de que la segunda línea de humo presente una ligera desviación, ya una
vez sobre la parte de arriba del modelo, y esta continúe de manera regular, con un
ligero engrosamiento de la capa limite, nos permite afirmar que el flujo que las
condiciones de estabilidad del aire y uniformidad del mismo son la base para el trazo
de líneas de contrastación de humo. Para éste caso en especial, y debido a que este
Ventilador No.1 fue el que presentó las velocidades mas bajas de todas las
experimentaciones la velocidad que se estableció en el sistema propulsor del sistema
de inyeccion (pistola de pelo), fue la mas baja 23.2.2. Contrastación con Líneas de Humo. Ventilador No.2. Velocidad Baja.
Durante la experimentación realizada al Ventilador No.2, en su velocidad baja, como
observamos de manera grafica en el Inciso No. 20.1.2., se presentó un porcentaje de
variación de velocidades dentro del Área de Diseño de 4.07%. Las condiciones de
Figura No. 115. Fotografía de la prueba de contrastación de líneas de humorealizada con el Ventilador No.2, en Baja Velocidad. Fuente: Propia.
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177
estabilidad y uniformidad manifiestas, fueron suficientes para lograr, mediante la
inyeccion de humo de contraste, el trazo de las líneas a lo largo de la Cámara de
Prueba. Al igual que en el experimento anterior, pero de manera mas nítida, se
observa que en el tramo comprendido entre el punto de inyeccion de cada manguera,
hasta unos 5 centímetros antes del choque de estas líneas con el modelo a escala,
se delimita perfectamente y de manera integra cada una de las líneas de humo
contenidas dentro de la denominada Área de Diseño (7 líneas centrales).
Una vez que las líneas de humo entran en contacto con el modelo, y se presentan,
las turbulencias, los diferenciales de presión y de velocidad, como es el caso sobre la
primera parte de la cubierta del modelo, se manifiesta en la tercera y cuarta línea
este engrosamiento en cuestión. Este engrosamiento es más leve que el presentado
en el anterior experimento debido a una de las afirmaciones de R. D. Metha y P.
Bradshaw49, los cuales indican que una de las formas para controlar el
engrosamiento de la capa limite en este tipo de túneles, es mediante la aceleración
del flujo de aire.
Este hecho se puede comprobar observando de que la segunda línea de humo
presente una ligera desviación, ya una vez sobre la parte de arriba del modelo, y esta
continua de manera regular, con un ligero engrosamiento.
Para éste caso la velocidad que se estableció en el sistema propulsor del sistema de
inyeccion (pistola de pelo), fue la velocidad media.
49 Metha, R. D., Bradshaw, P. Op. Cit. 1979.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño. 178
23.2.3. Contrastación con Líneas de Humo. Ventilador No.2. Velocidad Media.
Durante la experimentación realizada al Ventilador No.2, en su velocidad media,
como observamos de manera grafica en el Inciso No. 20.1.3., se presentó un
porcentaje de variación de velocidades dentro del Área de Diseño de 5.72%. Las
condiciones de estabilidad y uniformidad manifiestas, fueron suficientes para lograr,
mediante la inyeccion de humo de contraste, el trazo de las líneas a lo largo de la
Cámara de Prueba. Al igual que en el experimento anterior, pero de manera cada
vez mas nítida, se observa que en el tramo comprendido entre el punto de inyeccion
de cada manguera, hasta unos 5 centímetros antes del choque de estas líneas con el
modelo a escala, se delimita perfectamente y de manera integra cada una de las
líneas de humo contenidas dentro de la denominada Área de Diseño (7 líneas
centrales).
Una vez que las líneas de humo entran en contacto con el modelo, y se presentan,
las turbulencias, los diferenciales de presión y de velocidad, como es el caso sobre la
primera parte de la cubierta del modelo, se manifiesta en la tercera y cuarta línea
Figura No. 116. Fotografía de la prueba de contrastación de líneas de humorealizada con el Ventilador No.2, en Velocidad Media. Fuente: Propia.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño.
179
este engrosamiento en cuestión. Se observa que los niveles de turbulencia bajan su
perfil conforme se incrementa la velocidad.
Para éste caso la velocidad que se estableció en el sistema propulsor del sistema de
inyeccion (pistola de pelo), fue la velocidad media.
23.2.4. Contrastación con Líneas de Humo. Ventilador No.2. Velocidad Alta.
Durante la experimentación realizada al Ventilador No.2, en su velocidad alta, como
observamos de manera grafica en el Inciso No. 20.1.5., se presentó el segundo
porcentaje de variación de velocidades mas bajo dentro del Área de Diseño de
2.98%. Las condiciones de estabilidad y uniformidad manifiestas, fueron suficientes
para lograr, mediante la inyeccion de humo de contraste, el trazo de las líneas a lo
largo de la Cámara de Prueba. Al igual que en el experimento anterior, pero de
manera mas nítida, se observa que en el tramo comprendido entre el punto de
inyeccion de cada manguera, hasta unos 5 centímetros antes del choque de estas
líneas con el modelo a escala, se delimita perfectamente y de manera integra cada
Figura No. 117. Fotografía de la prueba de contrastación de líneas de humorealizada con el Ventilador No.2, en Velocidad Alta. Fuente: Propia.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño. 180
una de las líneas de humo contenidas dentro de la denominada Área de Diseño (7
líneas centrales).
Una vez que las líneas de humo entran en contacto con el modelo, y se presentan,
bajos niveles de turbulencias, y diferenciales de presión, como es el caso sobre el
mismo punto analizado en la cubierta, se manifiesta en la tercera y cuarta línea este
ligero engrosamiento en cuestión. Este engrosamiento es cada vez más leve
conforme se aumenta la velocidad del flujo.
Este hecho se puede comprobar observando de que la segunda línea de humo
presente una ligera desviación, ya una vez sobre la parte de arriba del modelo, y esta
continua de manera regular, con un ligero engrosamiento.
Para éste caso la velocidad que se estableció en el sistema propulsor del sistema de
inyeccion (pistola de pelo), fue la velocidad media. 24. Conclusiones Generales. Las conclusiones finales de este trabajo de investigación tendrán como fin
establecer, de manera general a lo particular los alcances y problemática observada
a lo largo del Diseño y Construcción de éste Túnel de Viento Bidimensional
Subsónico de Circuito Abierto por Inyeccion.
Si bien desde un principio se estableció como uno de los parámetros de diseño que
la definición física de este aparato partiría de una metodología experimental, ó
“diseño a ojo”. El apoyo teórico, con base a los criterios dictados por importantes
autores como R. D. Metha y P. Bradshaw50, así como T. Morel51 y J. H. Downie52,
sientan las bases del libre panorama donde el diseñador puede experimentar.
Es bien sabido que en una disciplina tan complicada, como lo es el diseño y estudio
en Túneles de Viento, se invierten grandes cantidades de dinero en investigación. El
resultado de estos factores radica principalmente en la creciente importancia que,
50 Metha, R. D., Bradshaw, P. Op. Cit. 1979. 51 Morel, T. Op. Cit. 1975. 52 Downie, J. H. Op. Cit. 1984.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño.
181
para el moderno estilo de vida actual, tiene en una gran diversidad de productos y
bienes, la experimentación en estos aparatos tan interesantes y complejos.
Por lo tanto es lógico pensar que los secretos ó datos relevantes en cuanto a
calibraciones y nuevas metodologías de diseño, se guarden celosamente por los
diseñadores o instituciones de investigación.
El método de diseño hibrido utilizado para la creación de éste túnel de viento tiene
una limitante importante con respecto al tema antes descrito. Esta limitante radica en
la falta de un parámetro límite, que nos permita comparar la eficiencia resultante de
nuestra experimentación. Es decir, aun con la serie de resultados “optimistas”, que
nuestra investigación arrojó, conviene mantener estos resultados en perspectiva.
Aun con las importantes limitantes económicas, de tiempo y formativas, de parte del
autor, se logro diseñar y construir un Túnel de Viento con las características
planteadas que procura en términos generales un flujo de aire estable y uniforme en
2/3 partes de la sección geométrica de la Cámara de Prueba de tipo bidimensional.
El comportamiento demostrado de cada una de las secciones diseñadas, en especial
la Cámara de Contracción, sección en la que se implementó un método experimental
grafico de diseño, mostró, un desempeño satisfactorio. Se concluye con esta
afirmación, en la inteligencia de que la presencia de altos niveles de turbulencia,
afectarían los porcentajes de variación del flujo en la denominada Área de Diseño de
la Cámara de Prueba, y se manifestaría a su vez en un marcado engrosamiento de la
Capa Limite, durante las pruebas realizadas durante la Contrastación de flujo
mediante las líneas de humo. Ver Inciso No. 23.
El túnel de viento construido posee la capacidad de experimentación de modelos a
escala entre los rangos de 1:10 a 1:50, los dos ventiladores centrífugos que posee,
arrojan un flujo de aire a través de la Cámara de Prueba, con una variación de
velocidades máxima del 6.39%, y una mínima del 0.92% sobre el Eje Central dentro
del Área de Diseño. Quedará entonces, entre otros, como tema para futuras
investigaciones la implementación de sistemas de exactos de medición de velocidad
y temperatura, y su relación con estas experimentaciones.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño. 182
Recordando la hipótesis inicial de esta investigación, la cual enunciaba que :
“Establecidas las condiciones de bidimensionalidad y diseño de un Túnel de Viento
Subsónico de Circuito Abierto, es posible lograr un flujo de aire, el cual se contraste
con 1 ó mas hilos de humo, a través de la Cámara de Prueba, con un
comportamiento de forma laminar y con un perfil de velocidad uniforme y estable”, los
resultados mencionados nos permiten afirmar que en efecto, es posible, mediante el
establecimiento de las condiciones de bidimensional, lograr un flujo de aire con
condiciones laminares y un perfil de velocidad estable.
Otro de los aspectos que se pretende abordar en estas conclusiones la capacidad
demostrada de los ventiladores utilizados. Si bien en ambos casos, el resultado se
apreció de manera satisfactoria, se propone la sustitución de el motor del Ventilador
No.2 por un motor de 1/4 HP de corriente constante, imán constante, con el fin de
solucionar uno de los problemas que con mayor frecuencia se observó durante las
experimentaciones. Esta sustitución permitiría la obtención de un matiz mas amplio y
mas preciso de velocidades, con el fin de encontrar de una manera experimental mas
sencilla, la relación existente en la velocidad del flujo al interior de la Cámara de
Prueba y la velocidad de Inyeccion del Humo.
Se hace la aclaración de que dicho motor propuesto puede adaptarse sin necesidad
de modificar la carcasa metálica del actual Ventilador No.2.
De igual forma resulta urgente un nuevo diseño del sistema de inyeccion de humo,
que resulte mas practico, y que permita de manera más sencilla, repetir las mismas
condiciones de experimentación. La base fijada para este sistema demostró su
eficiencia, sin embargo, presenta limitaciones serias que deben estudiarse.
Algunas de estas limitaciones en especial tienen que ver con la implementación de
una fuente de humo más limpia, así como un motor propulsor de humo más potente.
Terminamos entonces, con una serie de preguntas y temas de investigación, que
surgieron durante la realización de esta investigación, y que serán tema de futuras
investigaciones:
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño.
183
1. Estudio comparativo de eficiencia, de geometrías para la Cámara de
Contracción obtenidas por medio de métodos matemáticos (elementos finitos).
2. ¿Qué papel juegan los diferenciales de temperatura en el comportamiento del
flujo bidimensional observado?
3. ¿En que forma se modificaría el flujo y sus velocidades, si se experimentara
con una Cámara de Contracción que acelerara su flujo en sus 2 ejes?
4. ¿Cuál es la relación que existe entre la velocidad de inyección del humo y la
existente en interior del Túnel de Viento?
5. ¿Cuál es la relación existente entre la disminución del Área de Paso de un
ventilador y la variación de velocidades en la parte central de la geometría de
la Cámara de Pruebas?
6. ¿Qué relación existe entre la velocidad del flujo y la estabilidad del mismo, en
un Túnel de Viento?
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño. 184
25. Bibliografía 1. Alcántara Lomelí, Armando. Adecuación al medio ambiente de la
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Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño.
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Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
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Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño.
187
24. Anexos
Anexo No.1. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.1.
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
10
51
25
2.5
7.55 20
17.5
15
12.5
10 250
-2.5-5
-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
0.45
6890
25
30.1466°
5.2695
23.2
776
51
30.1466°
Presdiseño N
o.1. Elipse (Y1) con centro en (0.00,5.00). D
iametro M
ayor 20.00, Diam
etro Menor 2.50.
Elipse (Y
1) con centro en (0.00,5.00). Diam
etro Mayor 20.00, D
iametro M
enor 2.50.E
lipse (Y2) con centro en (75.00,-22.50).
Mitad del perfil de la C
ontraccion resultante.
0
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
10 25
2.5
7.55 20
17.5
15
12.5
10 250
-2.5-5
-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
250
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Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño. 188
Anexo No.2. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.2.
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
10
57
25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.5
10 250
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
30.5497°
22.6
425
90
57
30.5497°
4.0315
4.52
77
Presdiseño N
o.2. Elipse (Y
1) con centro en (0.00,5.00). Diam
etro Mayor 5.00, D
iametro M
enor 2.50.
Elipse (Y
1) con centro en (0.00,5.00). Diam
etro Mayor 5.00, D
iametro M
enor 2.50.E
lipse (Y2) con centro en (75.00,-27.50).
Mitad del perfil de la C
ontraccion resultante.
0
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
10 25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.5
10 250
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
0
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Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño.
189
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
10
54
25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.5
10 25
0
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
30.7057°
20.9
356
9054
30.7057°
3.9441
4.36
95
Presdiseño N
o.3. Elipse (Y
1) con centro en (0.00,5.00). Diam
etro Mayor 5.00, D
iametro M
enor 2.50.
Elipse (Y
1) con centro en (0.00,5.00). Diam
etro Mayor 5.00, D
iametro M
enor 2.50.E
li pse (Y2) con centro en (75.00,-25.00).
Mitad del perfil de la C
ontraccion resultante.
0
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
10 25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.5
10 25
0
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
0
Anexo No.3. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.3.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño. 190
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
10
57
25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.510 25
0
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
15.8
304
90
31.2040°
57
31.2040°
4.7835
10.9
691
Presdiseño N
o.4. Elipse (Y
1) con centro en (0.00,5.00). Diam
etro Mayor 10.00, D
iametro M
enor 2.50.
Elipse (Y
1) con centro en (0.00,5.00). Diam
etro Mayor 10.00, D
iametro M
enor 2.50.E
lipse (Y2) con centro en (75.00,-25.00).
Mitad del perfil de la C
ontraccion resultante.
0
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
10 25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.510 25
0
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
0
Anexo No.4. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.4.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño.
191
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
10
51
25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.5
10 250
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
31.2780°
18.3
955
90
51
31.2780°
3.9877
4.45
Presdiseño No.5. E
lipse (Y1) con centro en (0.00,5.00). D
iametro M
ayor 5.00, Diam
etro Menor 2.50.
Elipse (Y1) con centro en (0.00,5.00). Diam
etro Mayor 5.00, D
iametro M
enor 2.50.Elipse (Y2) con centro en (75.00,-22.50).
Mitad del perfil de la C
ontraccion resultante.
00 2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
10 25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.5
10 250
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
0
Anexo No.5. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.5.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño. 192
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.510
54
25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.510 25
0
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
13.7
853
90
31.5593°
54
31.5593°
4.7459
10.9
012
Presdiseño N
o.6. Elipse (Y
1) con centro en (0.00,5.00). Diam
etro Mayor 10.00, D
iametro M
enor 2.50.
Elipse (Y1) con centro en (0.00,5.00). D
iametro M
ayor 10.00, Diam
etro Menor 2.50.
Elipse (Y2) con centro en (75.00,-25.00).
Mitad del perfil de la C
ontraccion resultante.
0
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.510 25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.510 25
0
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
0
Anexo No.6. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.6.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño.
193
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
10
19.5
933
9054
25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.5
10 25
4.7853
7.17
38
0
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
29.8218°
54
29.8218°
Elipse (Y
1) con centro en (0.00,10.00). Diam
etro Mayor 10.00, D
iametro M
enor 7.50.E
lipse (Y2) con centro en (75.00,-25.00).
Mitad del perfil de la C
ontraccion resultante.
Presdiseño N
o.7. Elipse (Y
1) con centro en (0.00,10.00). Diam
etro Mayor 10.00, D
iametro M
enor 7.50.
0
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
10 25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.5
10 250
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
0
Anexo No.7. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.7.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño. 194
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
10
13.4
506
90.2
826
54
25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.5
10 25
6.0201
13.4
522
0
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
29.9733°
54
29.9733°
Elipse (Y
1) con centro en (0.00,10.00). Diam
etro Mayor 15.00, D
iametro M
enor 7.50.Elipse (Y2) con centro en (75.00,-25.00).
Mitad del perfil de la C
ontraccion resultante.
Presdiseño N
o.8. Elipse (Y
1) con centro en (0.00,10.00). Diam
etro Mayor 15.00, D
iametro M
enor 7.50.
0
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
10 25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.5
10 25
0
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
0
Anexo No.8. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.8.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño.
195
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5107.04
74
9054
25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.510 25
6.9892
19.9
363
0
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
30.2757°
54
30.2757°
Elipse (Y
1) con centro en (0.00,10.00). Diam
etro Mayor 20.00, D
iametro M
enor 7.50.E
lipse (Y2) con centro en (75.00,-25.00).
Mitad del perfil de la C
ontraccion resultante.
Presdiseño N
o.9. Elipse (Y
1) con centro en (0.00,10.00). Diam
etro Mayor 20.00, D
iametro M
enor 7.50.
0
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.510 25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.510 25
0
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
0
Anexo No.9. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.9.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño. 196
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
109.01
7390
.292
948
25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.5
10 25
6.0797
13.5
573
0
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
30.6712°
48
30.6712°
Elipse (Y
1) con centro en (0.00,10.00). Diam
etro Mayor 15.00, D
iametro M
enor 7.50.E
lipse (Y2) con centro en (75.00,-20.00).
Mitad del perfil de la C
ontraccion resultante.
Presdiseño N
o.10. Elipse (Y
1) con centro en (0.00,10.00). Diam
etro Mayor 15.00, D
iametro M
enor 7.50.
0
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
10 25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.5
10 25
0
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
0
Anexo No.10. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.10.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño.
197
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
10
14.6
5390
.019
548
25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.5
10 25
4.8903
7.35
78
0
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
30.7875°
48
30.7875°
Elipse (Y
1) con centro en (0.00,10.00). Diam
etro Mayor 10.00, D
iametro M
enor 7.50.E
lipse (Y2) con centro en (75.00,-20.00).
Mitad del perfil de la C
ontraccion resultante.
Presdiseño N
o.11. Elipse (Y
1) con centro en (0.00,10.00). Diam
etro Mayor 10.00, D
iametro M
enor 7.50.
0
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
10 25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.5
10 25
0
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
0
Anexo No.11. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.11.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño. 198
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.510
22.7
179
90.2
109
54
25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.510 25
3.6655
2.26
43
0
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
30.7909°
54
3.6655
2.26
43
30.7909°
Presdiseño N
o.12. Elipse (Y
1) con centro en (0.00,10.00). Diam
etro Mayor 5.00, D
iametro M
enor 7.50.
Elipse (Y1) con centro en (0.00,10.00). D
iametro M
ayor 5.00, Diam
etro Menor 7.50.
Elipse (Y2) con centro en (75.00,-25.00).
Mitad del perfil de la C
ontraccion resultante.
0
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.510 25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.510 25
0
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
0
Anexo No.12. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.12.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño.
199
0
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
31.0136°
48
31.0136°
Elipse (Y
1) con centro en (0.00,10.00). Diam
etro Mayor 20.00, D
iametro M
enor 7.50.E
lipse (Y2) con centro en (75.00,-20.00).
Mitad del perfil de la C
ontraccion resultante.
Presdiseño N
o.13. Elipse (Y
1) con centro en (0.00,10.00). Diam
etro Mayor 20.00, D
iametro M
enor 7.50.
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
10
2.55
48
9048
25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.5
10 25
7.0897
20.1
133
0
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
10 25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.5
10 25
0
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
0
Anexo No.13. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.13.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño. 200
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.510
0.27
5489
.724
6
54
25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.510 25
7.8279
26.5
818
0
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
25
31.1641°
54
31.1641°
Elipse (Y1) con centro en (0.00,10.00). D
iametro M
ayor 25.00, Diam
etro Menor 7.50.
Elipse (Y
2) con centro en (75.00,-25.00).
Mitad del perfil de la C
ontraccion resultante.
Presdiseño N
o.14. Elipse (Y
1) con centro en (0.00,10.00). Diam
etro Mayor 25.00, D
iametro M
enor 7.50.
0
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.510 25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.510 250
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
250
Anexo No.14. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.14.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño.
201
54
28.9662°
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.510
7.05
17
90
54
25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.510 25
7.765
21.9
312
0
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
28.9662°
Presdiseño N
o.15. Elipse (Y
1) con centro en (0.00,15.00). Diam
etro Mayor 25.00, D
iametro M
enor 12.50.
Elipse (Y
1) con centro en (0.00,15.00). Diam
etro Mayor 25.00, D
iametro M
enor 12.50.E
lipse (Y2) con centro en (75.00,-25.00).
Mitad del perfil de la C
ontraccion resultante.
0
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.510 25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.510 250
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
0
Anexo No.15. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.15.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño. 202
54
29.1497°
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
10
18.0
506
89.9
436
54
25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.5
10 25
5.4863
9.92
5
0
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
29.1497°
Presdiseño No.16. Elipse (Y1) con centro en (0.00,15.00). D
iametro M
ayor 15.00, Diam
etro Menor 12.50.
Elipse (Y
1) con centro en (0.00,15.00). Diam
etro Mayor 15.00, D
iametro M
enor 12.50.E
lipse (Y2) con centro en (75.00,-25.00).
Mitad del perfil de la C
ontraccion resultante.
0
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
10 25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.5
10 250
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
0
Anexo No.16. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.16.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño.
203
48
29.3038°
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
10
2.56
23
87.7
496
48
25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.5
10 25
8.6623
28.1
74
0
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
29.3038°
Presdiseño No.17. Elipse (Y
1) con centro en (0.00,15.00). Diam
etro Mayor 30.00, D
iametro M
enor 12.50.
Elipse (Y1) con centro en (0.00,15.00). D
iametro M
ayor 30.00, Diam
etro Menor 12.50.
Elipse (Y2) con centro en (75.00,-20.00).
Mitad del perfil de la C
ontraccion resultante.
0
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
10 25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.5
10 25
0
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
0
Anexo No.17. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.17.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño. 204
48
29.5666°
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
10
2.46
16
90
48
25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.510 25
7.9034
22.1
864
0
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
29.5666°
Presdiseño N
o.18. Elipse (Y
1) con centro en (0.00,15.00). Diam
etro Mayor 25.00, D
iametro M
enor 12.50.
Elipse (Y
1) con centro en (0.00,15.00). Diam
etro Mayor 25.00, D
iametro M
enor 12.50.E
lipse (Y2) con centro en (75.00,-20.00).
Mitad del perfil de la C
ontraccion resultante.
02.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.510 25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.510 25
0
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
0
Anexo No.18. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.18.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño.
205
48
29.7717°
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
107.86
63
90.2
066
48
25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.5
10 25
6.8367
16.0
304
0
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
29.7717°
Presdiseño N
o.19. Elipse (Y
1) con centro en (0.00,15.00). Diam
etro Mayor 20.00, D
iametro M
enor 12.50.
Elipse (Y1) con centro en (0.00,15.00). Diam
etro Mayor 20.00, D
iametro M
enor 12.50.Elipse (Y2) con centro en (75.00,-20.00).
Mitad del perfil de la C
ontraccion resultante.
0
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
10 25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.5
10 250
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
0
Anexo No.19. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.19.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño. 206
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
10
6.33
4984
.195
54
25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.5
10 25
9.7007
34.9
856
0
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
29.7812°
54
29.7812°
Presdiseño N
o.20 Elipse (Y
1) con centro en (0.00,15.00). Diam
etro Mayor 35.00, D
iametro M
enor 12.50.
Elipse (Y1) con centro en (0.00,15.00). D
iametro M
ayor 35.00, Diam
etro Menor 12.50.
Elipse (Y2) con centro en (75.00,-25.00).
Mitad del perfil de la C
ontraccion resultante.
0
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
10 25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.5
10 25
0
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
0
Anexo No.20. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.20.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño.
207
54
29.8658°
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
10
21.4
757
90.2
241
54
25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.510 25
4.4092
5.07
8
0
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
29.8658°
Presdiseño N
o.21. Elipse (Y
1) con centro en (0.00,15.00). Diam
etro Mayor 10.00, D
iametro M
enor 12.50.
Elipse (Y1) con centro en (0.00,15.00). D
iametro M
ayor 10.00, Diam
etro Menor 12.50.
Elipse (Y2) con centro en (75.00,-25.00).
Mitad del perfil de la C
ontraccion resultante.
0
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
10 25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.510 25
0
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
0
Anexo No.21. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.21.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño. 208
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.510
10.3
883
79.7
212
48
25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.5
10 25
9.8057
35.1
791
0
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
30.2451°
48
30.2451°
Presdiseño N
o.22. Elipse (Y1) con centro en (0.00,15.00). D
iametro M
ayor 35.00, Diam
etro Menor 12.50.
Elipse (Y1) con centro en (0.00,15.00). D
iametro M
ayor 35.00, Diam
etro Menor 12.50.
Elipse (Y2) con centro en (75.00,-20.00).
Mitad del perfil de la C
ontraccion resultante.
0
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
10 25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.5
10 25
0
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
0
Anexo No.22. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.22.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño.
209
48
30.4305°
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
10
12.2
434
90
48
25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.5
10 25
5.7167
10.3
312
0
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
30.4305°
Presdiseño N
o.23. Elipse (Y1) con centro en (0.00,15.00). D
iametro M
ayor 15.00, Diam
etro Menor 12.50.
Elipse (Y1) con centro en (0.00,15.00). Diam
etro Mayor 15.00, D
iametro M
enor 12.50.Eli pse (Y2) con centro en (75.00,-20.00).
Mitad del perfil de la C
ontraccion resultante.
0
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
10 25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.5
10 25
0
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
0
Anexo No.23. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.23.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño. 210
42
30.4359°
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
10
2.43
64
87.5
636
42
25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.5
10 25
8.1148
22.5
639
0
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
30.4359°
Presdiseño N
o.24. Elipse (Y
1) con centro en (0.00,15.00). Diam
etro Mayor 25.00, D
iametro M
enor 12.50.
Elipse (Y
1) con centro en (0.00,15.00). Diam
etro Mayor 25.00, D
iametro M
enor 12.50.E
lipse (Y2) con centro en (75.00,-15.00).
Mitad del perfil de la C
ontraccion resultante.
0
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
10 25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.5
10 25
0
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
0
Anexo No.24. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.24.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño.
211
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
10
23.8
132
90
54
25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.5
10 25
3.5131
1.55
59
0
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
30.5327°
54
30.5327°
Presdiseño N
o.25. Elipse (Y
1) con centro en (0.00,15.00). Diam
etro Mayor 5.00, D
iametro M
enor 12.50.
Elipse (Y
1) con centro en (0.00,15.00). Diam
etro Mayor 5.00, D
iametro M
enor 12.50.E
lipse (Y2) con centro en (75.00,-25.00).
Mitad del perfil de la C
ontraccion resultante.
0
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
10 25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.5
10 25
0
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
0
Anexo No.25. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.25.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño. 212
42
30.5512°
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.510
8.48
65
81.5
135
42
25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.5
10 25
9.1229
29.0
188
0
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
30.5512°
Presdiseño N
o.26. Elipse (Y1) con centro en (0.00,15.00). D
iametro M
ayor 30.00, Diam
etro Menor 1
Elipse (Y
1) con centro en (0.00,15.00). Diam
etro Mayor 30.00, D
iametro M
enor 12.50.E
lipse (Y2) con centro en (75.00,-15.00).
Mitad del perfil de la C
ontraccion resultante.
025
30
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.510 25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.5
10 250
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
025
30
Anexo No.26. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.26.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño.
213
45.36
30.6233°
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.510
3.39
87
96.6
993
45.36
25
2.5 7.55 20
17.515
12.510 25
7.5546
17.6
129
0
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
30.6233°
Presdiseño N
o.27. Elipse (Y
1) con centro en (0.00,15.00). Diam
etro Mayor 20.00, D
iametro M
enor 12.50.
Elipse (Y1) con centro en (0.00,15.00). D
iametro M
ayor 20.00, Diam
etro Menor 12.50.
Elipse (Y
2) con centro en (75.00,-15.00).
Mitad del perfil de la C
ontraccion resultante.
0
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.510 25
2.5 7.55 20
17.515
12.510 25
0
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
0
Anexo No.27. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.27.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño. 214
75
50.688
0
30.9876°
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.510
17.2
435
94.8
273
50.688
25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.510 25
4.7661
5.54
68
0
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
30.9876°
Presdiseño N
o.28. Elipse (Y1) con centro en (0.00,15.00). D
iametro M
ayor 10.00, Diam
etro Menor 12.50.
Elipse (Y1) con centro en (0.00,15.00). Diam
etro Mayor 10.00, D
iametro M
enor 12.50.Elipse (Y2) con centro en (75.00,-20.00).
Mitad del perfil de la C
ontraccion resultante.
0
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.510 25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.510 25
0
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
0
Anexo No.28. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.28.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño.
215
42
31.1848°
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5107.93
05
89.7
671
42
25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.510 25
5.8187
10.5
036
0
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
31.1848°
Presdiseño N
o.29. Elipse (Y
1) con centro en (0.00,15.00). Diam
etro Mayor 15.00, D
iametro M
enor 12.50.
Elipse (Y1) con centro en (0.00,15.00). D
iametro M
ayor 15.00, Diam
etro Menor 12.50.
Elipse (Y2) con centro en (75.00,-15.00).
Mitad del perfil de la C
ontraccion resultante.
0
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.510 25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.510 250
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
0
Anexo No.29. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.29.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño. 216
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
10
19.2
053
89.8
31
48
25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.5
10 25
3.5945
1.67
25
0
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
31.4345°
48
31.4345°
Presdiseño N
o.30. Elipse (Y
1) con centro en (0.00,15.00). Diam
etro Mayor 5.00, D
iametro M
enor 12.50.
Elipse (Y1) con centro en (0.00,15.00). D
iametro M
ayor 5.00, Diam
etro Menor 12.50.
Elipse (Y2) con centro en (75.00,-20.00).
Mitad del perfil de la C
ontraccion resultante.
0
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
10 25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.5
10 250
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
0
Anexo No.30. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.30.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño.
217
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.515
12.510
16.0
501
74.4
281
42
25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.5
10 25
10.2923
36.0
31
0
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
31.4653°
42
31.4653°
Presdiseño N
o.31. Elipse (Y1) con centro en (0.00,15.00). D
iametro M
ayor 35.00, Diam
etro Menor 12.50.
Elipse (Y1) con centro en (0.00,15.00). D
iametro M
ayor 35.00, Diam
etro Menor 12.50.
Elipse (Y2) con centro en (75.00,-15.00).
Mitad del perfil de la C
ontraccion resultante.
0
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.515
12.510 25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.5
10 250
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
0
Anexo No.31. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.31.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño. 218
54
-27.5
28.9147°
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
10
15.6
831
90.1
148
54
25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.5
10 25
6.2156
12.7
63
0
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
2530 28.9147°
Presdiseño N
o.32. Elipse (Y
1) con centro en (0.00,20.00). Diam
etro Mayor 20.00, D
iametro M
enor 17.50.
Elipse (Y
1) con centro en (0.00,20.00). Diam
etro Mayor 20.00, D
iametro M
enor 17.50.E
lipse (Y2) con centro en (75.00,-25.00).
Mitad del perfil de la C
ontraccion resultante.
0
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
10 25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.5
10 25
0
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
2530
0
Anexo No.32. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.32.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño.
219
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
10
11.2
989
78.7
011
42
25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.5
10 25
10.2122
33.9
422
0
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
2530
29.1034°
42
29.1034°
Elipse (Y1) con centro en (0.00,20.00). Diam
etro Mayor 37.50, D
iametro M
enor 17.50.Elipse (Y2) con centro en (75.00,-15.00).
Mitad del perfil de la C
ontraccion resultante.
Presdiseño N
o.33. Elipse (Y1) con centro en (0.00,20.00). D
iametro M
ayor 37.50, Diam
etro Menor 17.50.
3537.50
0
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
10 25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.5
10 25
0
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
2530
3537.50
0
Anexo No.33. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.33.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño. 220
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.510
2.53
48
87.4
652
42
25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.5
10 25
8.6091
24.4
92
0
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
2530
29.1248°
42
29.1248°
Presdiseño N
o.34. Elipse (Y
1) con centro en (0.00,20.00). Diam
etro Mayor 30.00, D
iametro M
enor 17.50.
Elipse (Y
1) con centro en (0.00,20.00). Diam
etro Mayor 30.00, D
iametro M
enor 17.50.E
lipse (Y2) con centro en (75.00,-15.00).
Mitad del perfil de la C
ontraccion resultante.
0
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.510 25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.5
10 250
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
2530
0
Anexo No.34. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.34.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño.
221
5430 29.1480°
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
10
20.0
225
90
54
25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.5
10 25
5.0907
7.82
96
0
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
2530 29.1480°
Presdiseño N
o.35. Elipse (Y
1) con centro en (0.00,20.00). Diam
etro Mayor 15.00, D
iametro M
enor 17.50.
Elipse (Y
1) con centro en (0.00,20.00). Diam
etro Mayor 15.00, D
iametro M
enor 17.50.E
lipse (Y2) con centro en (75.00,-25.00).
Mitad del perfil de la C
ontraccion resultante.
0
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
10 25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.5
10 250
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
2530
0
Anexo No.35. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No. 35.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño. 222
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
10
9.08
96
80.9
104
42
25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.5
10 25
9.8625
31.0
568
0
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
2530
29.3856°
42
29.3856°
Presdiseño N
o.36 Elipse (Y
1) con centro en (0.00,20.00). Diam
etro Mayor 35.00, D
iametro M
enor 17.50.
Elipse (Y
1) con centro en (0.00,20.00). Diam
etro Mayor 35.00, D
iametro M
enor 17.50.E
lipse (Y2) con centro en (75.00,-15.00).
Mitad del perfil de la C
ontraccion resultante.
0
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
10 25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.5
10 25
0
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
2530
0
Anexo No.36. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.36.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño.
223
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
10
15.6
239
74.3
761
36
25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.5
10 25
10.3699
34.2
335
0
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
2530
29.6912°
36
29.6912°
Elipse (Y
1) con centro en (0.00,20.00). Diam
etro Mayor 37.50, D
iametro M
enor 17.50.E
lipse (Y2) con centro en (75.00,-10.00).
Mitad del perfil de la C
ontraccion resultante.
Presdiseño No.37. Elipse (Y
1) con centro en (0.00,20.00). Diam
etro Mayor 37.50, D
iametro M
enor 17.50.
3537.5
0
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
10 25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.5
10 25
0
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
2530
3537.5
0
Anexo No.37. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.37.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño. 224
48
29.6965°
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
10
15.6
008
90
48
25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.510 25
5.1826
7.99
06
0
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
2530 29.6965°
Presdiseño N
o.38. Elipse (Y
1) con centro en (0.00,20.00). Diam
etro Mayor 15.00, D
iametro M
enor 17.50.
Elipse (Y1) con centro en (0.00,20.00). Diam
etro Mayor 15.00, D
iametro M
enor 17.50.E
lipse (Y2) con centro en (75.00,-20.00).
Mitad del perfil de la C
ontraccion resultante.
0
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
10 25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.510 250
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
2530
0
Anexo No.38. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.38.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño.
225
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
10
6.78
8883
.211
2
36
25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.5
10 25
8.7354
24.7
233
0
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
2530
29.7352°
36
29.7352°
Presdiseño No.39. Elipse (Y
1) con centro en (0.00,20.00). Diam
etro Mayor 30.00, D
iametro M
enor 17.50.
Elipse (Y
1) con centro en (0.00,20.00). Diam
etro Mayor 30.00, D
iametro M
enor 17.50.E
lipse (Y2) con centro en (75.00,-10.00).
Mitad del perfil de la C
ontraccion resultante.
02.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
10 25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.5
10 250
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
2530
0
Anexo No.39. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.39.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño. 226
48
29.7520°
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
1010.5
891
90
48
25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.5
10 25
6.3964
13.0
863
0
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
2530 29.7520°
Presdiseño N
o.40. Elipse (Y1) con centro en (0.00,20.00). D
iametro M
ayor 20.00, Diam
etro Menor 17.50.
Elipse (Y
1) con centro en (0.00,20.00). Diam
etro Mayor 20.00, D
iametro M
enor 17.50.E
lipse (Y2) con centro en (75.00,-20.00).
Mitad del perfil de la C
ontraccion resultante.
02.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
10 25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.5
10 250
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
2530
0
Anexo No.40. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.40.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño.
227
54
29.8335°
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
10
22.6
471
90
54
25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.5
10 25
4.1461
3.91
02
0
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
2530 29.8335°
Presdiseño N
o.41. Elipse (Y
1) con centro en (0.00,20.00). Diam
etro Mayor 10.00, D
iametro M
enor 17.50.
Elipse (Y
1) con centro en (0.00,20.00). Diam
etro Mayor 10.00, D
iametro M
enor 17.50.E
lipse (Y2) con centro en (75.00,-25.00).
Mitad del perfil de la C
ontraccion resultante.
0
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
10 25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.5
10 250
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
2530
0
Anexo No.41. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.41.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño. 228
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
10
13.3
795
76.6
205
36
25
2.5 7.55 20
17.515
12.5
10 25
10.0119
31.3
262
0
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
2530
29.9888°
36
29.9888°
Presdiseño N
o.42. Elipse (Y
1) con centro en (0.00,20.00). Diam
etro Mayor 35.00, D
iametro M
enor 17.50.
Elipse (Y
1) con centro en (0.00,20.00). Diam
etro Mayor 35.00, D
iametro M
enor 17.50.E
lipse (Y2) con centro en (75.00,-10.00).
Mitad del perfil de la C
ontraccion resultante.
035
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
10 25
2.5 7.55 20
17.515
12.5
10 250
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
2530
035
Anexo No.42. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.42.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño.
229
42
29.9988°
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
10
1.35
25
90
42
25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.5
10 25
7.7233
18.9
559
0
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
2530
29.9988°
Presdiseño N
o.43. Elipse (Y
1) con centro en (0.00,20.00). Diam
etro Mayor 25.00, D
iametro M
enor 17.50.
Elipse (Y1) con centro en (0.00,20.00). Diam
etro Mayor 25.00, D
iametro M
enor 17.50.Elipse (Y2) con centro en (75.00,-15.00).
Mitad del perfil de la C
ontraccion resultante.
02.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
10 25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.5
10 250
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
2530
0
Anexo No.43. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.43.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño. 230
42
30.0409°
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
10
6.90
0390
.023
4
42
25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.5
10 25
6.4327
13.1
499
0
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
2530 30.0409°
Presdiseño N
o.44. Elipse (Y
1) con centro en (0.00,20.00). Diam
etro Mayor 20.00, D
iametro M
enor 17.50.
Elipse (Y1) con centro en (0.00,20.00). Diam
etro Mayor 20.00, D
iametro M
enor 17.50.Elipse (Y2) con centro en (75.00,-15.00).
Mitad del perfil de la C
ontraccion resultante.
0
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
10 25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.5
10 250
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
2530
0
Anexo No.44. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.44.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño.
231
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
10
20.8
242
90.4
994
48
25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.510 25
3.8076
1.64
79
0
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
2530 30.3602°
48
30.3602°
Presdiseño N
o.45. Elipse (Y
1) con centro en (0.00,20.00). Diam
etro Mayor 5.00, D
iametro M
enor 17.50.
Elipse (Y1) con centro en (0.00,20.00). D
iametro M
ayor 5.00, Diam
etro Menor 17.50.
Elipse (Y2) con centro en (75.00,-20.00).
Mitad del perfil de la C
ontraccion resultante.
0
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
10 25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.5
10 250
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
2530
0
Anexo No.45. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.45.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño. 232
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
10
23.8
132
90
54
25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.5
10 25
3.3959
1.15
96
0
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
2530 30.7782°
54
30.7782°
Presdiseño No.46. Elipse (Y1) con centro en (0.00,20.00). D
iametro M
ayor 5.00, Diam
etro Menor 17.50.
Elipse (Y
1) con centro en (0.00,20.00). Diam
etro Mayor 5.00, D
iametro M
enor 17.50.E
lipse (Y2) con centro en (75.00,-25.00).
Mitad del perfil de la C
ontraccion resultante.
0
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
10 25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.5
10 250
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
2530
0
Anexo No.46. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.46.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño.
233
48
30.8215°
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.510
17.7
287
90.0
292
48
25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.5
10 25
4.233
4.05
13
0
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
2530
30.8215°
Presdiseño N
o.47. Elipse (Y
1) con centro en (0.00,20.00). Diam
etro Mayor 10.00, D
iametro M
enor 17.50.
Elipse (Y
1) con centro en (0.00,20.00). Diam
etro Mayor 10.00, D
iametro M
enor 17.50.E
lipse (Y2) con centro en (75.00,-20.00).
Mitad del perfil de la C
ontraccion resultante.
0
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.510 25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.5
10 250
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
2530
0
Anexo No.47. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.47.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño. 234
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
10
21.0
63
68.1
416
30
25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.510 25
10.8434
35.0
738
0
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
2530
31.0072°
75
30
0
31.0072°
Elipse (Y1) con centro en (0.00,20.00). D
iametro M
ayor 37.50, Diam
etro Menor 17.50.
Elipse (Y2) con centro en (75.00,-5.00).
Mitad del perfil de la C
ontraccion resultante.
Presdiseño N
o.48. Elipse (Y
1) con centro en (0.00,20.00). Diam
etro Mayor 37.50, D
iametro M
enor 17.50.
3537.5
0
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.510 25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.5
10 25
0
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
2530
3537.5
0
Anexo No.48. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.48.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño.
235
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
10
18.2
537
71.7
463
30
25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.510 25
10.3557
31.9
27
0
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
2530
31.1190°
30
30
31.1190°
Presdiseño N
o.49. Elipse (Y
1) con centro en (0.00,20.00). Diam
etro Mayor 35.00, D
iametro M
enor 17.50.
Elipse (Y
1) con centro en (0.00,20.00). Diam
etro Mayor 35.00, D
iametro M
enor 17.50.E
lipse (Y2) con centro en (75.00,-5.00).
Mitad del perfil de la C
ontraccion resultante.
0
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
10 25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.510 250
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
2530
0
Anexo No.49. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.49.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño. 236
36
31.3296°
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
10
4.09
186
.051
2
36
25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.5
10 25
8.0958
19.5
906
0
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
2530
31.3296°
Presdiseño N
o.50. Elipse (Y
1) con centro en (0.00,20.00). Diam
etro Mayor 25.00, D
iametro M
enor 17.50.
Elipse (Y1) con centro en (0.00,20.00). D
iametro M
ayor 25.00, Diam
etro Menor 17.50.
Elipse (Y2) con centro en (75.00,-10.00).
Mitad del perfil de la C
ontraccion resultante.
0
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
10 25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.5
10 250
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
2530
0
Anexo No.50. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.50.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño.
237
2.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
10
16.2
52
91.8
993
42
25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.5
10 25
4.0524
1.87
56
0
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
2530
31.3332°
42
31.3332°
Presdiseño N
o.51. Elipse (Y
1) con centro en (0.00,20.00). Diam
etro Mayor 5.00, D
iametro M
enor 17.50.
Elipse (Y1) con centro en (0.00,20.00). Diam
etro Mayor 5.00, D
iametro M
enor 17.50.Elipse (Y2) con centro en (75.00,-15.00).
Mitad del perfil de la C
ontraccion resultante.
02.5
510
1520
7.55
75
20
17.5
15
12.5
10 25
2.5 7.55 20
17.5
15
12.5
10 250
-2.5
-5-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
2530
0
Anexo No.51. Perfil de Diseño Cámara de Contracción No.51.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño. 238
Planos de C
onstruccion del Difusor de G
ran Angulo.
Vista en A
lzado.
Difusor de G
ran Angulo
0.03
0.75
0.03
0.81
0.134
centro de ensamblaje
0.40 libres
bridas
bridas
0.060.06
Corte Lateral.
Brida de union con C
ontraccion.
0.54
0.54
se dibuja para este ejemplo con
un espesor de 1 cm del acrilico.
(acrilico para bridas de 12" y para todo lo dem
as de 14")
tornillos de 3/16.centros de los orificios.
centros de los orificios.
0.40
0.40
Vista com
pleta de la Brida vista hacia el ventilador.
0.54
0.54
tornillos de 3/16.centros de los orificios.
centros de los orificios.
0.40
0.40
boca del ventilador
0.129
0.134
0.03
0.75
0.03
0.81
centro de ensamblaje
0.40
0.060.06
Vista term
inada Lateral.
0.134
Eje A
Eje A
Eje A
Eje A
Eje BEje B
Ventilador.
Contraccion.
Ventilador.
Contraccion.
Difusor de G
ran Angulo
Nota: Todas las acotaciones son en m
ts.
se dibuja para este ejemplo con
un espesor de 1 cm del acrilico.
(acrilico para bridas de 12" y para todo lo dem
as de 14")
se dibuja para este ejemplo con
un espesor de 1 cm del acrilico.
(acrilico para bridas de 12" y para todo lo dem
as de 14")
se dibuja para este ejemplo con
un espesor de 1 cm del acrilico.
(acrilico para bridas de 12" y para todo lo dem
as de 14")
se dibuja para este ejemplo con
un espesor de 1 cm del acrilico.
(acrilico para bridas de 12" y para todo lo dem
as de 14")
se dibuja para este ejemplo con
un espesor de 1 cm del acrilico.
(acrilico para bridas de 12" y para todo lo dem
as de 14")
se dibuja para este ejemplo con
un espesor de 1 cm del acrilico.
(acrilico para bridas de 12" y para todo lo dem
as de 14")
se dibuja para este ejemplo con
un espesor de 1 cm del acrilico.
(acrilico para bridas de 12" y para todo lo dem
as de 14")
Anexo No. 52. Planos Constructivos. Difusor de Gran Angulo.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño.
239
Planos de C
onstruccion del Difusor de G
ran Angulo.
Vista en P
lanta.
Eje B
0.40
0.129
0.03
0.75
0.03
0.81
Corte V
ista Planta.
Difusor de G
ran Angulo
0.060.06
bridas
bridas
Eje B
0.03
0.75
0.03
0.81
Vista P
lanta.
Difusor de G
ran Angulo
0.060.06
bridas
bridas
0.40
0.129
Ventilador.
Contraccion.
Ventilador.
Contraccion.
se dibuja para este ejemplo con
un espesor de 1 cm del acrilico.
(acrilico para bridas de 12" y para todo lo dem
as de 14")
se dibuja para este ejemplo con
un espesor de 1 cm del acrilico.
(acrilico para bridas de 12" y para todo lo dem
as de 14")
se dibuja para este ejemplo con
un espesor de 1 cm del acrilico.
(acrilico para bridas de 12" y para todo lo dem
as de 14")
Anexo No. 53. Planos Constructivos. Difusor de Gran Angulo.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño. 240
Contraccion.
Eje A
se calcula para este ejemplo
un espesor de 1 cm del acrilico.
se calcula para este ejemplo
un espesor de 1 cm del acrilico.
0.060.06 0.40
0.060.06 0.40
0.03
0.75
0.03
0.81Eje A
0.060.06 0.40
0.060.06 0.40
0.03
0.75
0.03
0.81
Vista term
inada Lateral.
Corte Lateral.
Contraccion.
Cam
ara de pruebas
Contraccion.
Cam
ara de pruebas
Contraccion.
Planos de C
onstruccion del Difusor de C
ontraccion.V
ista en Alzado.
Brida de union con C
amara de Pruebas.
Eje A
Eje B
0.54
0.190.05
0.40
Brida de union con D
ifusor Gran Angulo.
0.54
0.54
tornillos de 3/16.
centros de los orificios.
centros de los orificios.
0.40
0.40
Eje A
Eje B
se dibuja para este ejemplo con
un espesor de 1 cm del acrilico.
(acrilico para bridas de 12" y para
todo lo demas de 14")
se dibuja para este ejemplo con
un espesor de 1 cm del acrilico.
(acrilico para bridas de 12" y para
todo lo demas de 14")
se dibuja para este ejemplo con
un espesor de 1 cm del acrilico.
(acrilico para bridas de 12" y para
todo lo demas de 14")
se dibuja para este ejemplo con
un espesor de 1 cm del acrilico.
(acrilico para bridas de 12" y para
todo lo demas de
14")
Anexo No. 54. Planos Constructivos. Cámara de Contracción.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño.
241
Vista en Planta.
Contraccion.
Cam
ara de pruebas
Contraccion.
Corte V
ista Planta.
Eje B
0.03
0.75
0.03
0.81
0.05
0.40 0.060.06
Contraccion.
Cam
ara de pruebas
Contraccion.
Corte V
ista Planta.
Eje B
0.03
0.75
0.03
0.81
0.05
0.40 0.060.06
Planos de C
onstruccion del Difusor de C
ontraccion.Brida de union con C
amara de P
ruebas.
Eje A
Eje B
0.54
0.190.05
0.40
Brida de union con D
ifusor Gran Angulo.
0.54
0.54
tornillos de 3/16.
centros de los orificios.
centros de los orificios.
0.40
0.40
Eje A
Eje B
se dibuja para este ejemplo con
un espesor de 1 cm del acrilico.
(acrilico para bridas de 12" y para
todo lo demas de 14")
se dibuja para este ejemplo con
un espesor de 1 cm del acrilico.
(acrilico para bridas de 12" y para
todo lo demas de
14")
se dibuja para este ejemplo con
un espesor de 1 cm del acrilico.
(acrilico para bridas de 12" y para
todo lo demas de 14")
Anexo No. 55. Planos Constructivos. Cámara de Contracción.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño. 242
Planos de C
onstruccion de la Cam
ara de Pruebas.V
ista en Alzado.
Eje A
0.40
0.67 0.65
0.40
0.67 0.65
Cam
ara de Pruebas.
Corte Lateral.
Vista Lateral term
inada.
Cam
ara de Pruebas.
Difusor de
Salida
Contraccion.
Contraccion.
Difusor de
Salida
Brida de union con C
amara de Pruebas.
Eje A
Eje B
0.54
0.190.05
0.40
Corte Transversal A
-A´.
Cam
ara de Pruebas.
0.05
0.19
0.540.40
se dibuja para este ejemplo con un espesor de 1 cm
del acrilico.
(acrilico para bridas de 12" y para todo lo dem
as de 14")
se dibuja para este ejemplo con
un espesor de 1 cm del acrilico.
(acrilico para bridas de 12" y para
todo lo demas de 14")
se dibuja para este ejemplo con un espesor de 1 cm
del acrilico.
(acrilico para bridas de 12" y para todo lo dem
as de 14")
Eje A
Anexo No. 56. Planos Constructivos. Cámara de Prueba.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño.
243
Vista en Planta.E
je B
0.67 0.65
0.05
Eje B
0.67 0.65
0.05
Cam
ara de Pruebas.
Cam
ara de Pruebas.
Corte en P
lanta.
Vista en P
lanta terminada.
Difusor de
Salida
Contraccion.
Difusor de
Salida
Contraccion.
bridas
bridas
bridas
bridas
bridasbridas
bridasbridas
se dibuja para este ejemplo con
un espesor de 1 cm del acrilico.
(acrilico para bridas de 12" y para
todo lo demas de
14")
se dibuja para este ejemplo con
un espesor de 1 cm del acrilico.
(acrilico para bridas de 12" y para
todo lo demas de 14")
Planos de C
onstruccion de la Cam
ara de Pruebas.Anexo No. 57. Planos Constructivos. Cámara de Prueba.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño. 244
Planos de C
onstruccion del Difusor de Salida.
Vista en Alzado.
Eje A
Difusor de S
alida
0.475
0.40
0.03
0.75
0.03
0.81
Corte Lateral.
Cam
ara de pruebas
0.06 0.06
bridas
bridas
Brida de union con C
amara de Pruebas.
Eje A
Eje B
0.6478
0.2280.06
0.40
Eje A
Difusor de S
alida
0.40
0.03
0.75
0.03
0.81
Vista Lateral term
inada.
Cam
ara de pruebas
0.06
bridas
bridas
0.475
0.0225 0.0225
0.06
Eje A
Eje B
0.475
Vista exterior del Difusor de Salida
hacia la Cam
ara de Pruebas.
0.125
0.475
0.125
Eje A
Eje B
Vista exterior del Difusor de Salida
hacia la Cam
ara de Pruebas.
Anexo No. 58. Planos Constructivos. Difusor de Salida.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño.
245
Vista en Planta.
Planos de C
onstruccion del Difusor de S
alida.
Eje B
0.03
0.75
0.03
0.81
Corte en P
lanta.
Difusor de S
alida
0.125
0.05
Eje B
0.03
0.75
0.03
0.81
Corte en P
lanta.
Difusor de S
alida
0.125
0.05
Cam
ara de pruebas
Cam
ara de pruebas
se calcula para este ejemplo
un espesor de 1 cm del acrilico.
se calcula para este ejemplo
un espesor de 1 cm del acrilico.
bridas
bridas
bridas
bridas
Anexo No. 59. Planos Constructivos. Difusor de Salida.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño. 246
Vista en Alzado.
Planos de C
onstruccion. Corte y Vista Exterior en Alzado.
Corte Lateral del Tunel de Viento.
Eje A
centro de ensamblaje
se calcula para este ejemplo
un espesor de 1 cm del acrilico.
se calcula para este ejemplo
un espesor de 1 cm del acrilico.
se calcula para este ejemplo
un espesor de 1 cm del acrilico.
se calcula para este ejemplo
un espesor de 1 cm del acrilico.
Ventilador
Difusor de G
ran Angulo
Contraccion
Cam
ara de Prueba
Difusor de Salida
Flujo del Aire
Eje A
centro de ensamblaje
se calcula para este ejemplo
un espesor de 1 cm del acrilico.
se calcula para este ejemplo
un espesor de 1 cm del acrilico.
se calcula para este ejemplo
un espesor de 1 cm del acrilico.
se calcula para este ejemplo
un espesor de 1 cm del acrilico.
Vista Lateral del Tunel de V
iento.
Ventilador
Difusor de G
ran Angulo
Contraccion
Cam
ara de Prueba
Difusor de Salida
0.3621
0.81
0.81
0.67
0.81
3.4621
Anexo No. 60. Planos Constructivos. Vistas Generales.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
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247
Vista en P
lanta.P
lanos de Construccion. C
orte y Vista E
xterior en Alzado.
Vista en P
lanta del Tunel de Viento.
Eje B
Vista en P
lanta del Tunel de Viento.
Eje B
Ventilador
Difusor de G
ran Angulo
Contraccion
Cam
ara de Prueba
Difusor de Salida
Ventilador
Difusor de G
ran Angulo
Contraccion
Cam
ara de Prueba
Difusor de Salida
0.3621
0.81
0.81
0.67
0.81
3.4621
Anexo No. 61. Planos Constructivos. Vistas Generales.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño. 248
Vista en P
lanta.P
lanos de Construccion. C
orte y Vista E
xterior en Alzado.
Vista Frontal boca del V
entilador.
0.134
0.129
centros de ensamblaje
Eje A
Eje B
0.134
Vista Lateral del V
entilador.
Eje A
Anexo No. 62. Planos Constructivos. Detalles.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
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249
Anexo No. 63. Fotos Finales del Armado del Túnel de Viento.
,
Fotografía No.1. En la que se muestra parte del túnel de viento una vez concluido su armado. En esta foto observamos inmediatamente del lado izquierdo, la Cámarade Contracción, seguido por la cara principal de la Cámara de Prueba, y al fondo elDifusor de Salida. Fuente: Propia.
Fotografía No.2. En esta fotografía, tomada por el costado posterior del túnel de viento, se puede observar casi la totalidad de su extensión; iniciando por el Difusorde Gran Angulo (lado derecho), y al final el Difusor de Salida. Fuente: Propia.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño. 250
Anexo No. 64. Fotos Finales del Armado del Túnel de Viento.
Fotografía No.3. En esta fotografía se muestra la forma en que se acopla el Ventilador No.1 a la brida del Difusor de Gran Angulo. Fuente: Propia.
Fotografía No.4. Del lado izquierdo podemos observar la brida que une eldifusor de Gran Angulo y la Cámara de Contracción, es en esta brida en laque se colocó la Rejilla de Panal mencionada en el Experimento No.4. Fuente: Propia.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
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251
Anexo No. 65. Gráfica de las Mediciones de Velocidades en Extremo Final de la
Cámara de Pruebas. Ventilador No.1
Medición de Velocidades del Aire en Salida C
ámara de Pruebas.
(sin pantallas)
5.10
5.305.30
5.30
5.10
4.25
4.20
4.85
6.406.50
6.306.20
6.30
4.90
4.95
5.305.30
5.40
5.004.55
4.30
3.50
4.00
4.50
5.00
5.50
6.00
6.50
7.00
Posición Vertical
Velocidad Aire (m/se
IzquierdoCentro
Derecha
Izquierdo4.20
5.105.30
5.305.30
5.104.25
Centro
4.906.30
6.206.30
6.506.40
4.85
Derecha
4.304.95
5.305.30
5.405.00
4.55
01/8
1/41/2
3/47/8
1
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño. 252
Anexo No. 66. Gráfica Tridimensional de la Distribución de Velocidades en Extremo
Final de la Cámara de Pruebas. Ventilador No.1
01/8
1/41/2
3/47/8
1Izquierdo
Centro
Derecha
3.50
4.00
4.50
5.00
5.50
6.00
6.50
7.00
Velocidad Aire (m/seg.)
Posición VerticalPosición Horizontal
Distribuciñon Tridim
ensional de Velocidades en Salida Cám
ara de Pruebas. (sin pantallas)
3.50-4.004.00-4.50
4.50-5.005.00-5.50
5.50-6.006.00-6.50
6.50-7.00
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
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253
Anexo No. 67. Gráfica Bidimensional de la Distribución de Velocidades en Extremo
Final de la Cámara de Pruebas. Ventilador No.1
01/8
1/41/2
3/47/8
1Izquierdo
Centro
Derecha
Posición Vertical
Posición Horizontal
Distribucion B
idimensional de Velocidades Salida de C
ámara de Pruebas.
(sin pantallas).
3.50-4.004.00-4.50
4.50-5.005.00-5.50
5.50-6.006.00-6.50
6.50-7.00
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
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Anexo No. 68. Gráfica de las Mediciones de Velocidades en Extremo Final del
Difusor de Salida. Ventilador No.1
Medición de Velocidades del Aire en Salida del D
ifusor de Salida. (sin pantallas)
0.59
1.20
0.30
0.70
1.40
2.052.15
0.51
2.05
1.42
2.953.10
2.55
0.50
2.953.15
2.10
1.87
0.88
1.74
1.71
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
Posición Vertical
.)Velocidad Aire (m/s
IzquierdoCentro
Derecha
Izquierdo0.51
1.402.15
2.052.05
1.420.59
Centro
0.502.55
3.102.95
3.152.95
1.20
Derecha
0.300.88
1.741.87
2.101.71
0.70
01/6
2/31/2
2/35/6
1
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño.
255
01/6
2/31/2
2/35/6
1Izquierdo
Derecha0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
Velocidad Aire (m/seg.)
Posición Vertical.Posición Horizontal
Distribución Tridimensional de Velocidades del Aire en Salida Difusor de Salida.
(sin pantallas).
0.00-0.500.50-1.00
1.00-1.501.50-2.00
2.00-2.502.50-3.00
3.00-3.50
Anexo No. 69. Gráfica Tridimensional de la Distribución de Velocidades en Extremo
Final del Difusor de Salida. Ventilador No.1
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño. 256
01/6
2/31/2
2/35/6
1Izquierdo
Centro
Derecha
Posición Vertical
Posición Horizontal
Distribución B
idimensional de Velocidades de Aire en Salida
Difusor de Salida. (sin pantallas)
0.00-0.500.50-1.00
1.00-1.501.50-2.00
2.00-2.502.50-3.00
3.00-3.50
Anexo No. 70. Gráfica Bidimensional de la Distribución de Velocidades en Extremo
Final del Difusor de Salida. Ventilador No.1
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño.
257
Anexo No. 71. Medición de Velocidades en Extremo Final de la Cámara de Pruebas.
Pantalla Azul. Ventilador No.1
Mediciones Velocidades en Salida C
ámara de Prueba. Filtro Azul.
4.25
4.60
4.75
5.00
4.80
5.20
3.60
4.45
6.006.00
6.005.90
5.90
4.65
3.75
4.70
4.504.65
4.754.35
3.25
2.50
3.00
3.50
4.00
4.50
5.00
5.50
6.00
Posición Vertical
Velocidad Aire (m/se
IzquierdoCentro
Derecha
Izquierdo3.60
5.204.80
5.004.75
4.604.25
Centro
4.655.90
5.906.00
6.006.00
4.45
Derecha
3.254.35
4.754.65
4.504.70
3.75
01/8
1/41/2
3/47/8
1
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño. 258
01/8
1/41/2
3/47/8
1Izquierdo
Centro
Derecha
2.50
3.00
3.50
4.00
4.50
5.00
5.50
6.00
Velocidad Aire (m/seg.)
Posición VerticalPosición Horizontal
Distribución Tridim
ensional de Velocidades en Salida C
ámara de Pruebas.Filtro Azul.
2.50-3.003.00-3.50
3.50-4.004.00-4.50
4.50-5.005.00-5.50
5.50-6.00
Anexo No. 72. Gráfica Tridimensional de la Distribución de Velocidades en Extremo
Final de la Cámara de Pruebas. Pantalla Azul. Ventilador No.1
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño.
259
01/8
1/41/2
3/47/8
1Izquierdo
Centro
Derecha
Posición Vertical
Posición Horizontal
Distribución B
idimensional de Velocidades en Salida
Cám
ara de Prueba. Filtro Azul.
2.50-3.003.00-3.50
3.50-4.004.00-4.50
4.50-5.005.00-5.50
5.50-6.00
Anexo No. 73. Gráfica Bidimensional de la Distribución de Velocidades en Extremo
Final de la Cámara de Pruebas. Pantalla Azul. Ventilador No.1
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño. 260
Anexo No. 74. Medición de Velocidades en Extremo Final de la Cámara de Pruebas.
Pantalla Amarilla. Ventilador No.1
Mediciones Velocidades en Salida C
ámara de Prueba. Filtro Am
arillo
3.85
4.654.65
4.804.70
4.70
3.40
5.20
6.005.90
5.705.60
5.40
4.004.10
4.554.60
4.55
4.40
3.90
3.65
3.00
3.50
4.00
4.50
5.00
5.50
6.00
Posición Vertical.
Velocidad Aire (m/se
IzquierdoCentro
Derecha
Izquierdo3.40
4.704.70
4.804.65
4.653.85
Centro
4.005.40
5.605.70
5.906.00
5.20
Derecha
3.653.90
4.404.55
4.604.55
4.10
01/8
1/41/2
3/47/8
1
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño.
261
01/8
1/41/2
3/47/8
1Izquierdo
Centro
Derecha
2.50
3.00
3.50
4.00
4.50
5.00
5.50
6.00
6.50
Velocidad Aire (m/seg.)
Posición VerticalPosición Horizontal
Distribución Tridim
ensional de Velocidades en Salida C
ámara de Pruebas.
Filtro Amarillo.
2.50-3.003.00-3.50
3.50-4.004.00-4.50
4.50-5.005.00-5.50
5.50-6.006.00-6.50
Anexo No. 75. Gráfica Tridimensional de la Distribución de Velocidades en Extremo
Final de la Cámara de Pruebas. Pantalla Amarilla. Ventilador No.1
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño. 262
01/8
1/41/2
3/47/8
1Izquierdo
Centro
Derecha
Posición Vertical.
Posición Horizontal
Distribución B
idimensional de Velocidades en Salida
Cám
ara de Pruebas. Filtro Am
arillo.
2.50-3.003.00-3.50
3.50-4.004.00-4.50
4.50-5.005.00-5.50
5.50-6.006.00-6.50
Anexo No. 76. Gráfica Bidimensional de la Distribución de Velocidades en Extremo
Final de la Cámara de Pruebas. Pantalla Amarilla. Ventilador No.1
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño.
263
Anexo No. 77. Medición de Velocidades en Extremo Final de la Cámara de Pruebas.
Pantalla Naranja. Ventilador No.1
Medición Velocidades en Salida C
ámara de Pruebas. Filtro N
aranja
4.40
4.55
4.10
4.504.40
4.40
3.20
4.70
5.905.80
5.60
5.305.30
4.10
4.404.55
4.10
4.60
4.40
4.30
3.50
2.90
3.40
3.90
4.40
4.90
5.40
5.90
Posición Vertical
Velocidad Aire (m/se
IzquierdoCentro
Derecha
Izquierdo3.20
4.404.40
4.504.40
4.554.10
Centro
4.105.30
5.305.60
5.805.90
4.70
Derecha
3.504.30
4.404.60
4.404.55
4.10
01/8
1/41/2
3/47/8
1
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño. 264
01/8
1/41/2
3/47/8
1Izquierdo
Centro
Derecha
2.90
3.40
3.90
4.40
4.90
5.40
5.90
Velocidad Aire(m
/seg.)
Posición VerticalPosición Horizontal
Distribución Tridim
ensional de Velocidades en Salida C
ámara de Pruebas.
Filtro Naranja.
2.90-3.403.40-3.90
3.90-4.404.40-4.90
4.90-5.405.40-5.90
Anexo No. 78. Gráfica Tridimensional de la Distribución de Velocidades en Extremo
Final de la Cámara de Pruebas. Pantalla Naranja. Ventilador No.1
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño.
265
01/8
1/41/2
3/47/8
1Izquierdo
Centro
Derecha
Posición Vertical
Posición Horizontal
Mediciones Velocidades en Salida C
ámara de Pruebas.
Filtro Naranja.
2.90-3.403.40-3.90
3.90-4.404.40-4.90
4.90-5.405.40-5.90
Anexo No. 79. Gráfica Bidimensional de la Distribución de Velocidades en Extremo
Final de la Cámara de Pruebas. Pantalla Naranja. Ventilador No.1
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño. 266
Anexo No. 80. Medición de Velocidades en Extremo Final de la Cámara de Pruebas.
Pantalla Roja. Ventilador No.1
Mediciones Velocidades en Salida C
ámara de Pruebas. Filtro R
ojo.
4.45
4.95
4.45
4.70
4.55
3.15
4.45
5.20
5.805.90
5.80
5.30
5.10
4.40
3.90
4.354.45
4.304.20
3.95
3.25
2.80
3.30
3.80
4.30
4.80
5.30
5.80
6.30
Posición Vertical
Velocidad Aire (m/se
IzquierdoC
entroD
erecha
Izquierdo3.15
4.554.45
4.704.45
4.954.45
Centro
4.405.10
5.305.80
5.905.80
5.20
Derecha
3.253.95
4.204.30
4.454.35
3.90
01/8
1/41/2
3/47/8
1
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño.
267
01/8
1/41/2
3/47/8
1Izquierdo
Centro
Derecha
2.50
3.00
3.50
4.00
4.50
5.00
5.50
6.00
Velocidad Aire (m/seg.)
Posición VerticalPosición Horizontal
Distribución Tridim
ensional de Velocidades en Salida C
ámara de Prueba. Filtro R
ojo.
2.50-3.003.00-3.50
3.50-4.004.00-4.50
4.50-5.005.00-5.50
5.50-6.00
Anexo No. 81. Gráfica Tridimensional de la Distribución de Velocidades en Extremo
Final de la Cámara de Pruebas. Pantalla Roja. Ventilador No.1
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño. 268
01/8
1/41/2
3/47/8
1Izquierdo
Centro
Derecha
Posición Vertical
Posición Horizontal
Distribución Bidimensional de Velocidades en Salida
Cámara de Pruebas. Filtro Rojo.
2.50-3.003.00-3.50
3.50-4.004.00-4.50
4.50-5.005.00-5.50
5.50-6.00
Anexo No. 82. Gráfica Bidimensional de la Distribución de Velocidades en Extremo
Final de la Cámara de Pruebas. Pantalla Roja. Ventilador No.1
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño.
269
Anexo No. 83. Medición de Velocidades en Extremo Final de la Cámara de Pruebas.
Ventilador No.2. Velocidad Baja.
Medición Velocidades en Salida C
ámara de Pruebas. Sin Pantallas.
Ventilador No.2. Velocidad B
aja.
4.55
5.605.60
5.605.70
5.405.40
5.305.50
4.05
4.35
5.30
6.306.30
6.60
6.806.90
6.906.80
5.20
7.007.00
4.30
5.20
5.505.50
5.205.10
5.20
5.00
5.30
4.35
5.20
3.50
4.00
4.50
5.00
5.50
6.00
6.50
7.00
7.50
Posición Horizontal
Velocidad Aire (m/s
IzquierdaC
entroD
erecha
Izquierda4.05
4.355.50
5.305.40
5.405.70
5.605.60
5.604.55
Centro
5.207.00
7.006.80
6.906.90
6.806.60
6.306.30
5.30
Derecha
4.355.20
5.305.00
5.205.10
5.205.50
5.505.20
4.30
0L / 16
L / 8L / 4
3L / 8L / 2
5L / 86L / 8
7L / 815L / 16
1
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño. 270
0L / 16
L / 8L / 4
3L / 8L / 2
5L / 86L / 8
7L / 815L /16
1Izquierda
Centro
Derecha
3.50
4.00
4.50
5.00
5.50
6.00
6.50
7.00
7.50
Velocidad Aire (m/seg)
Posición HorizontalPosición Vertical
Distribución Tridim
ensional de Velocidades en Salida C
ámara de Pruebas. Sin Pantallas.
Ventilador No.2. Velocidad B
aja.
3.50-4.004.00-4.50
4.50-5.005.00-5.50
5.50-6.006.00-6.50
6.50-7.007.00-7.50
Anexo No. 84. Gráfica Tridimensional de la Distribución de Velocidades en Extremo
Final de la Cámara de Pruebas. Ventilador No.2. Velocidad Baja.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño.
271
0L / 16
L / 8L / 4
3L / 8L / 2
5L / 86L / 8
7L / 815L / 16
1Izquierda
Centro
Derecha
Posición Horizontal
Posición V
ertical
Distribución B
idimensional de Velocidades en Salida
Cám
ara de Pruebas. S
in Pantallas.
Ventilador No.2. Velocidad B
aja.
3.50-4.004.00-4.50
4.50-5.005.00-5.50
5.50-6.006.00-6.50
6.50-7.007.00-7.50
Anexo No. 85. Gráfica Bidimensional de la Distribución de Velocidades en Extremo
Final de la Cámara de Pruebas. Ventilador No.2. Velocidad Baja.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño. 272
Medición Velocidades en Salida C
ámara de Prueba. Sin Pantallas.
Ventilador No.2. Velocidad M
edia.
7.00
8.30
7.10
5.10
7.10
6.70
6.90
7.10
5.50
7.00
6.906.80
7.106.80
7.20
8.408.40
7.10
8.608.00
8.708.70
8.60
5.40
7.00
6.80
6.40
5.20
6.00
7.107.30
6.80
7.10
4.00
4.50
5.00
5.50
6.00
6.50
7.00
7.50
8.00
8.50
9.00
Posición Horizontal
Velocidad Aire (m/s
IzquierdaC
entroD
erecha
Izquierda5.50
7.006.90
6.807.10
7.106.90
6.707.00
7.105.10
Centro
7.108.60
8.008.70
8.708.60
8.408.40
8.307.20
6.80
Derecha
5.206.00
7.107.30
6.807.10
6.406.80
7.107.00
5.40
0L / 16
L / 8L / 4
3L / 8L / 2
5L / 86L / 8
7L / 815L / 16
1
Anexo No. 86. Medición de Velocidades en Extremo Final de la Cámara de Pruebas.
Ventilador No.2. Velocidad Media.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño.
273
0L / 16
L / 8L / 4
3L / 8L / 2
5L / 86L / 8
7L / 815L /16
1Izquierda
Centro
Derecha
4.004.50
5.005.50
6.006.50
7.00
7.50
8.00
8.50
9.00
Velocidad Aire (m/seg)
Posición HorizontalPosición Vertical
Distribución Tridim
ensional de Velocidades en Salida C
ámara de Prueba. Sin Pantallas.
Ventilador No.2. Velocidad M
edia.
4.00-4.504.50-5.00
5.00-5.505.50-6.00
6.00-6.506.50-7.00
7.00-7.507.50-8.00
8.00-8.508.50-9.00
Anexo No. 87. Gráfica Tridimensional de la Distribución de Velocidades en Extremo
Final de la Cámara de Pruebas. Ventilador No.2. Velocidad Media.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño. 274
0L / 16
L / 8L / 4
3L / 8L / 2
5L / 86L / 8
7L / 815L /16
1Izquierda
Centro
Derecha
Posición Horizontal
Posición Vertical
Distribución B
idimensional de V
elocidades en Salida
Cám
ara de Prueba. Sin Pantallas.Ventilador N
o.2. Velocidad Media.
4.00-4.504.50-5.00
5.00-5.505.50-6.00
6.00-6.506.50-7.00
7.00-7.507.50-8.00
8.00-8.508.50-9.00
Anexo No. 88. Gráfica Bidimensional de la Distribución de Velocidades en Extremo
Final de la Cámara de Pruebas. Ventilador No.2. Velocidad Media.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño.
275
Medición de Velocidad en Salida de C
ámara de Pruebas. Sin Pantallas.
Ventilador No.2. Velocidad Alta.
7.81
10.86
11.43
10.57
10.7610.48
10.4810.48
10.4810.67
9.43
10.67
12.2912.10
12.2912.38
11.9011.62
11.5211.43
11.81
10.19
9.05
10.29
10.8610.95
10.4810.29
9.819.90
10.009.71
8.48
6.71
7.71
8.71
9.71
10.71
11.71
12.71
Posicion Vertical
Velocidad Aire (m/sIzquierda
CentroDerecha
Izquierda9.43
10.6710.48
10.4810.48
10.4810.76
10.5710.86
11.437.81
Centro
10.1911.81
11.4311.52
11.6211.90
12.3812.29
12.1012.29
10.67
Derecha
8.489.71
10.009.90
9.8110.29
10.4810.95
10.8610.29
9.05
0L / 16
L / 8L / 4
3L / 8L / 2
5L / 86L / 8
7L / 815L / 16
1
Anexo No. 89. Medición de Velocidades en Extremo Final de la Cámara de Pruebas.
Ventilador No.2. Velocidad Alta.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño. 276
0L / 16
L / 8L / 4
3L / 8L / 2
5L / 86L / 8
7L / 815L /16
1Izquierda
Centro
Derecha
6.71
7.71
8.71
9.71
10.71
11.71
12.71
Posición VerticalVelocidad Aire (m
/seg)
Distribución Tridimensional de Velocidades en Salida
Cámara de Pruebas. Sin Pantallas.
Ventilador No.2. Velocidad Alta.
6.71-7.717.71-8.71
8.71-9.719.71-10.71
10.71-11.7111.71-12.71
Anexo No. 90. Gráfica Tridimensional de la Distribución de Velocidades en Extremo
Final de la Cámara de Pruebas. Ventilador No.2. Velocidad Alta.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño.
277
0L / 16
L / 8L / 4
3L / 8L / 2
5L / 86L / 8
7L / 815L / 16
1 Izquierda
Centro
Derecha
Posición Vertical
Posición Horizontal
Distribución Bidimensional de Velocidades en Salida Camara de Pruebas. Sin Pantallas.
Ventilador No.2. Velocidad Alta.
6.71-7.717.71-8.71
8.71-9.719.71-10.71
10.71-11.7111.71-12.71
Anexo No. 91. Gráfica Bidimensional de la Distribución de Velocidades en Extremo
Final de la Cámara de Pruebas. Ventilador No.2. Velocidad Alta.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño. 278
Anexo No. 92. Planos Constructivos y de Diseño Ventilador No.2. Plano de Trazo.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño.
279
Anexo No. 93. Planos Constructivos y de Diseño Ventilador No.2. Pieza 2B.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño. 280
Anexo No. 94. Planos Constructivos y de Diseño Ventilador No.2. Pieza 1B.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño.
281
Anexo No. 95. Planos Constructivos y de Diseño Ventilador No.2. Detalles.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño. 282
Anexo No. 96. Estudio Fotográfico Pruebas de Inyección de Humo en Cámara de
Prueba con el Ventilador No.1. Velocidad Única.
Fotografías No. 5 a 10. Que muestran las primeras 6 fotografías secuenciales con un intervalo de 1 segundo entre cada una, resultando en las 9 líneas de humo establecidas con el uso del Ventilador No.1 y la velocidad masbaja del motor propulsor del Sistema de Inyeccion. La secuencia visual de éstas fotografías es de izquierda a derecha y de arriba hacia abajo. Fuente: Propia.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño.
283
Anexo No. 97. Estudio Fotográfico Pruebas de Inyección de Humo en Cámara de
Prueba con el Ventilador No.2. Velocidad Baja.
Fotografías No. 11 a 16. Que muestran las primeras 6 fotografías secuenciales con un intervalo de 1 segundo entre cada una, resultando en las 9 líneas de humo establecidas con el uso del Ventilador No.2 en velocidad baja y la velocidad media del motor propulsor del Sistema de Inyeccion. La secuencia visual de éstas fotografías es de izquierda a derecha y de arriba hacia abajo. Fuente: Propia.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño. 284
Anexo No. 98. Estudio Fotográfico Pruebas de Inyección de Humo en Cámara de
Prueba con el Ventilador No.2. Velocidad Media.
Fotografías No. 17 a 22. Que muestran las primeras 6 fotografías secuenciales con un intervalo de 1 segundo entre cada una, resultando en las 9 líneas de humo establecidas con el uso del Ventilador No.2 en velocidad media y la velocidad media del motor propulsor del Sistema de Inyeccion. La secuencia visual de éstas fotografías es de izquierda a derecha y de arriba hacia abajo. Fuente: Propia.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño.
285
Anexo No. 99. Estudio Fotográfico Pruebas de Inyección de Humo en Cámara de
Prueba con el Ventilador No.2. Velocidad Alta.
Fotografías No. 23 a 28. Que muestran las primeras 6 fotografías secuenciales con un intervalo de 1 segundo entrecada una, resultando en las 9 líneas de humo establecidas con el uso del Ventilador No.2 en velocidad alta y lavelocidad media del motor propulsor del Sistema de Inyeccion. La secuencia visual de éstas fotografías es deizquierda a derecha y de arriba hacia abajo. Fuente: Propia.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño. 286
Angulo de x y x y x y Tangencia
0.00 5.00 2.50 20.00 75.00 -25.00 45.00 82.0844 19.2149 4.3064 24.30710.00 20.00 17.50 30.00 75.00 -25.00 45.00 81.3767 19.6532 6.7781 27.67440.00 20.00 17.50 37.50 75.00 -25.00 45.00 73.8792 27.4159 8.0601 27.75630.00 20.00 17.50 30.00 75.00 -20.00 40.00 78.1842 19.6593 6.7812 27.85840.00 20.00 17.50 25.00 75.00 -25.00 45.00 84.9475 15.0230 6.0121 28.20740.00 20.00 17.50 35.00 75.00 -25.00 45.00 75.1877 25.2533 7.8831 28.23030.00 15.00 25.00 20.00 75.00 -25.00 45.00 86.0925 12.9866 5.4937 28.79700.00 15.00 25.00 30.00 75.00 -25.00 45.00 76.4537 23.3123 7.1324 28.81990.00 20.00 17.50 37.50 75.00 -20.00 40.00 68.7208 28.2409 8.4865 28.83310.00 20.00 17.50 25.00 75.00 -20.00 40.00 80.8842 15.2883 6.1537 28.84570.00 20.00 17.50 35.00 75.00 -20.00 40.00 71.0364 25.6645 8.1011 28.88990.00 20.00 17.50 20.00 75.00 -25.00 45.00 88.0692 10.6358 5.1797 28.91470.00 15.00 25.00 25.00 75.00 -25.00 45.00 80.8764 18.2760 6.4700 28.96620.00 20.00 17.50 37.50 75.00 -15.00 35.00 65.5843 28.2852 8.5102 29.10340.00 20.00 17.50 30.00 75.00 -15.00 35.00 72.8877 20.4100 7.1742 29.12480.00 20.00 17.50 15.00 75.00 -25.00 45.00 91.6854 6.5247 4.2423 29.14800.00 15.00 25.00 15.00 75.00 -25.00 45.00 90.0421 8.2709 4.5719 29.14970.00 15.00 25.00 30.00 75.00 -20.00 40.00 72.8647 23.4783 7.2186 29.30380.00 20.00 17.50 35.00 75.00 -15.00 35.00 67.4253 25.8806 8.2187 29.38550.00 15.00 25.00 25.00 75.00 -20.00 40.00 77.0513 18.4887 6.5862 29.56660.00 20.00 17.50 37.50 75.00 -10.00 30.00 61.9801 28.5279 8.6416 29.69120.00 20.00 17.50 15.00 75.00 -20.00 40.00 88.0007 6.6588 4.3188 29.69650.00 20.00 17.50 30.00 75.00 -10.00 30.00 69.3426 20.6028 7.2795 29.73520.00 20.00 17.50 20.00 75.00 -20.00 40.00 83.8243 10.9053 5.3304 29.75200.00 15.00 25.00 20.00 75.00 -20.00 40.00 81.5520 13.3587 5.6972 29.77170.00 15.00 12.50 35.00 75.00 -25.00 45.00 69.7209 29.1546 8.0839 29.78120.00 10.00 7.50 10.00 75.00 -25.00 45.00 91.3277 5.9782 3.9878 29.82180.00 20.00 17.50 10.00 75.00 -25.00 45.00 93.8726 3.2585 3.4551 29.83350.00 15.00 25.00 10.00 75.00 -25.00 45.00 92.8964 4.2317 3.6744 29.86580.00 10.00 7.50 15.00 75.00 -25.00 45.00 86.2089 11.2102 5.0167 29.97330.00 20.00 17.50 35.00 75.00 -10.00 30.00 63.8504 26.1051 8.3432 29.98880.00 20.00 17.50 25.00 75.00 -15.00 35.00 76.1271 15.7966 6.4361 29.99880.00 20.00 17.50 20.00 75.00 -15.00 35.00 80.7502 10.9582 5.3606 30.04090.00 5.00 2.50 20.00 75.00 22.50 42.50 75.3807 19.3980 4.3913 30.14660.00 15.00 12.50 35.00 75.00 -20.00 40.00 66.3431 29.3159 8.1714 30.24510.00 10.00 7.50 20.00 75.00 -25.00 45.00 80.8729 16.6136 5.8244 30.27570.00 20.00 17.50 5.00 75.00 -20.00 40.00 92.3535 1.3732 3.1730 30.36020.00 15.00 25.00 15.00 75.00 -20.00 40.00 85.2028 8.6094 4.7639 30.43050.00 15.00 25.00 25.00 75.00 -15.00 35.00 72.9697 18.8032 6.7623 30.43590.00 15.00 25.00 5.00 75.00 -25.00 45.00 94.8443 1.2966 2.9276 30.53270.00 5.00 2.50 5.00 75.00 -27.50 47.50 93.8688 3.7731 3.3596 30.54970.00 15.00 25.00 30.00 75.00 -15.00 35.00 67.9279 24.1823 7.6024 30.55120.00 15.00 25.00 20.00 75.00 -15.00 35.00 77.6244 13.5902 5.8292 30.62330.00 10.00 7.50 15.00 75.00 -20.00 40.00 82.5144 11.2978 5.0664 30.67120.00 5.00 2.50 5.00 75.00 -25.00 45.00 92.4463 3.6413 3.2867 30.70570.00 20.00 17.50 5.00 75.00 -25.00 45.00 94.8443 0.9663 2.8299 30.77820.00 10.00 7.50 10.00 75.00 -20.00 40.00 87.2108 6.1315 4.0753 30.78750.00 10.00 7.50 5.00 75.00 -25.00 45.00 93.9316 1.88690 3.05460 30.79090.00 20.00 17.50 10.00 75.00 -20.00 40.00 89.7739 3.3761 3.5275 30.82150.00 15.00 25.00 10.00 75.00 -20.00 40.00 88.6075 4.3772 3.7611 30.98760.00 20.00 17.50 37.50 75.00 -5.00 25.00 57.4475 29.2282 9.0362 31.00720.00 10.00 7.50 20.00 75.00 -20.00 40.00 77.129 16.7611 5.9081 31.01360.00 20.00 17.50 35.00 75.00 -5.00 25.00 59.7886 26.6058 8.6298 31.11900.00 10.00 7.50 25.00 75.00 -25.00 45.00 74.7705 22.1515 6.5232 31.16410.00 15.00 25.00 15.00 75.00 -15.00 35.00 81.6088 8.7530 4.8489 31.18480.00 5.00 2.50 10.00 75.00 27.50 47.50 88.1920 9.1403 3.9862 31.20400.00 5.00 2.50 5.00 75.00 -22.50 42.50 90.3296 3.7083 3.3231 31.27800.00 20.00 17.50 25.00 75.00 -10.00 30.00 71.5908 16.3255 6.7465 31.32960.00 20.00 17.50 5.00 75.00 -15.00 35.00 88.5433 1.5663 3.3770 31.33320.00 15.00 25.00 5.00 75.00 -20.00 40.00 91.0044 1.3937 2.9954 31.43450.00 15.00 12.50 35.00 75.00 -15.00 35.00 61.6249 30.0258 8.5769 31.46530.00 5.00 2.50 10.00 75.00 25.00 45.00 86.4877 9.0843 3.9549 31.55930.00 15.00 25.00 25.00 75.00 -10.00 30.00 68.6984 19.2320 7.0136 31.68880.00 20.00 17.50 30.00 75.00 -5.00 25.00 64.0210 21.5724 7.8388 31.70080.00 15.00 25.00 30.00 75.00 -10.00 30.00 63.7099 24.6313 7.8642 31.71970.00 20.00 17.50 37.50 75.00 -2.50 22.50 55.2425 29.6106 9.2620 31.82540.00 20.00 17.50 15.00 75.00 -15.00 35.00 82.4748 7.0695 4.5655 31.84150.00 20.00 17.50 20.00 75.00 -10.00 30.00 75.7593 11.5410 5.7076 31.87580.00 10.00 7.50 5.00 75.00 -20.00 40.00 89.9227 1.96400 3.10280 31.88980.00 5.00 2.50 20.00 75.00 -15.00 35.00 69.4960 19.4742 4.4305 31.91590.00 10.00 7.50 25.00 75.00 -20.00 40.00 71.0622 22.3609 6.6460 31.95000.00 10.00 7.50 15.00 75.00 -15.00 35.00 78.1844 11.6010 5.2456 31.96590.00 5.00 2.50 5.00 75.00 -20.00 40.00 88.1649 3.7882 3.3683 31.96650.00 20.00 17.50 10.00 75.00 -15.00 35.00 85.7410 3.5497 3.6396 32.06950.00 5.00 2.50 10.00 75.00 22.50 42.50 84.3026 9.2481 4.0489 32.16320.00 10.00 7.50 20.00 75.00 -15.00 35.00 73.0008 17.0533 6.0816 32.16990.00 20.00 17.50 35.00 75.00 -2.50 22.50 57.2091 27.1425 8.9514 32.19670.00 15.00 25.00 10.00 75.00 -15.00 35.00 84.4964 4.5667 3.8796 32.3095
Prom. Gral. 30.3188Desv. Est. 1.380262417Zona de 28.9386 Diseño 31.6991
Tabla No. 1. Intersecciones Elipses (Difusor de Contracción). Muestra de los 76 perfiles mas bajos.
51 Muestras que representan el 62.96% de la Poblacion.
Elipse No.2 (Y2) Centro
Diam. Menor Diam. Mayor Centro
Diam. Menor Diam. Mayor
Elipse No.1 (Y1)
51 M
uest
ras.
Zon
a de
Dis
eño
Expe
rimen
tal.
Punto de Interseccion
25. Tablas
Tabla No.1. Intersecciones de Elipses. Muestra Representativa de 76 Perfiles.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño.
287
Tabla No.2. Tabla de los 51 Perfiles incluidos en la Zona de Diseño Experimental.
Angulo de x y x y x y Tangencia
0.00 20.00 17.50 20.00 75.00 -25.00 45.00 88.0692 10.6358 5.1797 28.91470.00 15.00 25.00 25.00 75.00 -25.00 45.00 80.8764 18.2760 6.4700 28.96620.00 20.00 17.50 37.50 75.00 -15.00 35.00 65.5843 28.2852 8.5102 29.10340.00 20.00 17.50 30.00 75.00 -15.00 35.00 72.8877 20.4100 7.1742 29.12480.00 20.00 17.50 15.00 75.00 -25.00 45.00 91.6854 6.5247 4.2423 29.14800.00 15.00 25.00 15.00 75.00 -25.00 45.00 90.0421 8.2709 4.5719 29.14970.00 15.00 25.00 30.00 75.00 -20.00 40.00 72.8647 23.4783 7.2186 29.30380.00 20.00 17.50 35.00 75.00 -15.00 35.00 67.4253 25.8806 8.2187 29.38550.00 15.00 25.00 25.00 75.00 -20.00 40.00 77.0513 18.4887 6.5862 29.56660.00 20.00 17.50 37.50 75.00 -10.00 30.00 61.9801 28.5279 8.6416 29.69120.00 20.00 17.50 15.00 75.00 -20.00 40.00 88.0007 6.6588 4.3188 29.69650.00 20.00 17.50 30.00 75.00 -10.00 30.00 69.3426 20.6028 7.2795 29.73520.00 20.00 17.50 20.00 75.00 -20.00 40.00 83.8243 10.9053 5.3304 29.75200.00 15.00 25.00 20.00 75.00 -20.00 40.00 81.5520 13.3587 5.6972 29.77170.00 15.00 12.50 35.00 75.00 -25.00 45.00 69.7209 29.1546 8.0839 29.78120.00 10.00 7.50 10.00 75.00 -25.00 45.00 91.3277 5.9782 3.9878 29.82180.00 20.00 17.50 10.00 75.00 -25.00 45.00 93.8726 3.2585 3.4551 29.83350.00 15.00 25.00 10.00 75.00 -25.00 45.00 92.8964 4.2317 3.6744 29.86580.00 10.00 7.50 15.00 75.00 -25.00 45.00 86.2089 11.2102 5.0167 29.97330.00 20.00 17.50 35.00 75.00 -10.00 30.00 63.8504 26.1051 8.3432 29.98880.00 20.00 17.50 25.00 75.00 -15.00 35.00 76.1271 15.7966 6.4361 29.99880.00 20.00 17.50 20.00 75.00 -15.00 35.00 80.7502 10.9582 5.3606 30.04090.00 5.00 2.50 20.00 75.00 22.50 42.50 75.3807 19.3980 4.3913 30.14660.00 15.00 12.50 35.00 75.00 -20.00 40.00 66.3431 29.3159 8.1714 30.24510.00 10.00 7.50 20.00 75.00 -25.00 45.00 80.8729 16.6136 5.8244 30.27570.00 20.00 17.50 5.00 75.00 -20.00 40.00 92.3535 1.3732 3.1730 30.36020.00 15.00 25.00 15.00 75.00 -20.00 40.00 85.2028 8.6094 4.7639 30.43050.00 15.00 25.00 25.00 75.00 -15.00 35.00 72.9697 18.8032 6.7623 30.43590.00 15.00 25.00 5.00 75.00 -25.00 45.00 94.8443 1.2966 2.9276 30.53270.00 5.00 2.50 5.00 75.00 -27.50 47.50 93.8688 3.7731 3.3596 30.54970.00 15.00 25.00 30.00 75.00 -15.00 35.00 67.9279 24.1823 7.6024 30.55120.00 15.00 25.00 20.00 75.00 -15.00 35.00 77.6244 13.5902 5.8292 30.62330.00 10.00 7.50 15.00 75.00 -20.00 40.00 82.5144 11.2978 5.0664 30.67120.00 5.00 2.50 5.00 75.00 -25.00 45.00 92.4463 3.6413 3.2867 30.70570.00 20.00 17.50 5.00 75.00 -25.00 45.00 94.8443 0.9663 2.8299 30.77820.00 10.00 7.50 10.00 75.00 -20.00 40.00 87.2108 6.1315 4.0753 30.78750.00 10.00 7.50 5.00 75.00 -25.00 45.00 93.9316 1.88690 3.05460 30.79090.00 20.00 17.50 10.00 75.00 -20.00 40.00 89.7739 3.3761 3.5275 30.82150.00 15.00 25.00 10.00 75.00 -20.00 40.00 88.6075 4.3772 3.7611 30.98760.00 20.00 17.50 37.50 75.00 -5.00 25.00 57.4475 29.2282 9.0362 31.00720.00 10.00 7.50 20.00 75.00 -20.00 40.00 77.129 16.7611 5.9081 31.01360.00 20.00 17.50 35.00 75.00 -5.00 25.00 59.7886 26.6058 8.6298 31.11900.00 10.00 7.50 25.00 75.00 -25.00 45.00 74.7705 22.1515 6.5232 31.16410.00 15.00 25.00 15.00 75.00 -15.00 35.00 81.6088 8.7530 4.8489 31.18480.00 5.00 2.50 10.00 75.00 27.50 47.50 88.1920 9.1403 3.9862 31.20400.00 5.00 2.50 5.00 75.00 -22.50 42.50 90.3296 3.7083 3.3231 31.27800.00 20.00 17.50 25.00 75.00 -10.00 30.00 71.5908 16.3255 6.7465 31.32960.00 20.00 17.50 5.00 75.00 -15.00 35.00 88.5433 1.5663 3.3770 31.33320.00 15.00 25.00 5.00 75.00 -20.00 40.00 91.0044 1.3937 2.9954 31.43450.00 15.00 12.50 35.00 75.00 -15.00 35.00 61.6249 30.0258 8.5769 31.46530.00 5.00 2.50 10.00 75.00 25.00 45.00 86.4877 9.0843 3.9549 31.5593
Prom. Gral. 30.3188Desv. Est. 1.3803Zona de 28.9386 Diseño 31.6991
51 Muestras que representan el 62.96% de la Poblacion.
51 M
uest
ras.
Zon
a de
Dis
eño
Expe
rimen
tal.
Tabla No. 2. Intersecciones Elipses (Cámara de Contracción). Zona de Diseño. Elipse No.1 (Y1) Elipse No.2 (Y2)
Centro Diam. Menor Diam. Mayor Centro Diam. Menor Diam. Mayor Punto de Interseccion
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño. 288
Tabla No.3. Tabla de Clasificación de Perfiles de la Zona de Diseño Experimental.
Elipse No.1 Elipse No.2 Angulo Numero de Porcentaje Numero Centro Centro Tangencial Perfiles de la
Y Y Muestra1 5.00 -22.50 30.14662 5.00 -27.50 30.54973 5.00 -25.00 30.70574 5.00 27.50 31.20405 5.00 -22.50 31.27806 5.00 25.00 31.5593 6.00 7.41%7 10.00 -25.00 29.82188 10.00 -25.00 29.97339 10.00 -25.00 30.2757
10 10.00 -20.00 30.671211 10.00 -20.00 30.787512 10.00 -25.00 30.790913 10.00 -20.00 31.013614 10.00 -25.00 31.1641 8.00 9.88%15 15.00 -25.00 28.966216 15.00 -25.00 29.149717 15.00 -20.00 29.303818 15.00 -20.00 29.566619 15.00 -20.00 29.771720 15.00 -25.00 29.781221 15.00 -25.00 29.865822 15.00 -20.00 30.245123 15.00 -20.00 30.430524 15.00 -15.00 30.435925 15.00 -25.00 30.532726 15.00 -15.00 30.551227 15.00 -15.00 30.623328 15.00 -20.00 30.987629 15.00 -15.00 31.184830 15.00 -20.00 31.434531 15.00 -15.00 31.4653 17.00 20.99%32 20.00 -25.00 28.914733 20.00 -15.00 29.103434 20.00 -15.00 29.124835 20.00 -25.00 29.148036 20.00 -15.00 29.385537 20.00 -10.00 29.691238 20.00 -20.00 29.696539 20.00 -10.00 29.735240 20.00 -20.00 29.752041 20.00 -25.00 29.833542 20.00 -10.00 29.988843 20.00 -15.00 29.998844 20.00 -15.00 30.040945 20.00 -20.00 30.360246 20.00 -25.00 30.778247 20.00 -20.00 30.821548 20.00 -5.00 31.007249 20.00 -5.00 31.119050 20.00 -10.00 31.329651 20.00 -15.00 31.3332 20.00 24.69%
Zona de Diseño Experimental.
Tabla No.3. Clasificacion de Perfiles de la
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño.
289
Tabla No.4. Tabla que contiene los últimos 20 Perfiles de Diseño.
Elipse No.1 Elipse No.2 Angulo Numero de Porcentaje Numero Centro Centro Tangencial Perfiles de la
Y Y Muestra32 20.00 -5.00 31.007233 20.00 -5.00 31.1190 2.00 10.00%34 20.00 -10.00 29.691235 20.00 -10.00 29.735236 20.00 -10.00 29.988837 20.00 -10.00 31.3296 4.00 20.00%38 20.00 -15.00 29.103439 20.00 -15.00 29.124840 20.00 -15.00 29.385541 20.00 -15.00 29.998842 20.00 -15.00 30.040943 20.00 -15.00 31.3332 6.00 30.00%44 20.00 -20.00 29.696545 20.00 -20.00 29.752046 20.00 -20.00 30.360247 20.00 -20.00 30.8215 4.00 20.00%48 20.00 -25.00 28.914749 20.00 -25.00 29.148050 20.00 -25.00 29.833551 20.00 -25.00 30.7782 4.00 20.00%
Pefil de diseño para el Túnel de Viento.
Tabla No.4. Clasificacion de los 20 Perfiles de
acuerdo a la Localizacion del Centro de Elipses.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
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Tabla No.5. Tabla de Medición de Velocidades en Cámara de Pruebas. Ventilador No.1. (Sin Pantallas).
Izquierdo Centro Derecho4.20 4.90 4.305.10 6.30 4.955.30 6.20 5.305.30 6.30 5.305.30 6.50 5.405.10 6.40 5.004.25 4.85 4.554.94 5.92 4.970.49 0.72 0.41
Posición Vertical Posicion Horizontal
0.20
3.88%
5.22 6.34 5.19
2.10%
0.11 0.11
1.80%
Velocidad PromedioDesviación Estándar Gral por Eje
% Caída Velocidad por Eje
1/81/41/23/47/81
0
Tabla No. 5. Medición Velocidades en Cámara de PruebasVentilador No.1 (Sin Pantallas).
(Promedio Extremos/Centro)
Prom. Velocidad Area Diseño1/8 a 7/8 Longitudinal
% Caída Velocidad General(Prom. Extremos/ Prom.Centro)
Desviación EstándarArea de Diseño
% Caída Vel. Area de Diseño(Prom.Extremos/Centro) 1/2 15.87%
Porcentaje de VariaciónArea de Diseño
16.34%
19.06% 23.11% 14.74%
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
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291
Tabla No.6. Tabla de Medición de Velocidades en Difusor de Salida. Ventilador No.1. (Sin Pantallas).
Izquierdo Centro Derecho0.51 0.50 0.301.40 2.55 0.882.15 3.10 1.742.05 2.95 1.872.05 3.15 2.101.42 2.95 1.710.59 1.20 0.701.45 2.34 1.330.69 1.06 0.69
Posición Vertical
20.46% 8.01% 27.85%
Prom. Velocidad Area Diseño1/8 a 7/8 LongitudinalDesviación Estándar
Area de Diseño
1.81 2.94 1.66
0.37 0.24 0.46
% Caída Velocidad General 40.64%(Promedio Extremos/Centro)% Caída Vel. Area de Diseño 33.56%(Prom.Extremos/Centro) 1/2
1/62/31/22/3
Tabla No. 6. Medición Velocidades en Difusor de SalidaVentilador No.1 (Sin Pantallas).
0
5/61
Velocidad PromedioDesviación Estándar Gral por Eje
% Caída Velocidad por Eje(Promedio Extremos/Centro) 69.68% 71.09% 69.88%
Porcentaje de VariaciónArea de Diseño
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
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Tabla No.7. Tabla de Medición de Velocidades en Cámara de Pruebas. Ventilador No.1. (Pantalla Color Azul).
Izquierdo Centro Derecho3.60 4.65 3.255.20 5.90 4.354.80 5.90 4.755.00 6.00 4.654.75 6.00 4.504.60 6.00 4.704.25 4.45 3.754.60 5.56 4.280.53 0.69 0.57
Tabla No.7. Medición Velocidades en Cámara de PruebasVentilador No.1 (Pantalla Azul).
0
Posición Vertical Posicion Horizontal
1/81/41/23/47/81
Velocidad PromedioDesviación Estándar Gral por Eje
% Caída Velocidad por Eje(Promedio Extremos/Centro)% Caída Velocidad General 20.12%(Promedio Extremos/Centro)
19.40% 23.66% 23.75%
% Caída Vel. Area de Diseño 19.58%(Prom.Extremos/Centro) 1/2Prom. Velocidad Area Diseño 4.87 5.96 4.591/8 a 7/8 Longitudinal
Desviación Estándar 0.23 0.05 0.16Area de DiseñoPorcentaje de Variación 4.79% 0.92% 3.56%Area de Diseño
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
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293
Tabla No.8. Tabla de Medición de Velocidades en Cámara de Pruebas. Ventilador No.1. (Pantalla Color Amarilla).
Izquierdo Centro Derecho3.40 4.00 3.654.70 5.40 3.904.70 5.60 4.404.80 5.70 4.554.65 5.90 4.604.65 6.00 4.553.85 5.20 4.104.39 5.40 4.250.54 0.68 0.37
Tabla No.8. Medición Velocidades en Cámara de PruebasVentilador No.1 (Pantalla Amarilla).
0
Posición Vertical Posicion Horizontal
1/81/41/23/47/81
Velocidad PromedioDesviación Estándar Gral por Eje
% Caída Velocidad General 19.97%(Promedio Extremos/Centro)
19.58% 11.93%
% Caída Vel. Area de Diseño 17.98%(Prom.Extremos/Centro) 1/2Prom. Velocidad Area Diseño 4.70 5.72 4.401/8 a 7/8 Longitudinal
Desviación Estándar 0.06 0.24 0.29Area de DiseñoPorcentaje de Variación 1.30% 4.17% 6.58%Area de Diseño
22.87%% Caída Velocidad por Eje(Promedio Extremos/Centro)
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
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Tabla No.9. Tabla de Medición de Velocidades en Cámara de Pruebas. Ventilador No.1. (Pantalla Color Naranja).
Izquierdo Centro Derecho3.20 4.10 3.504.40 5.30 4.304.40 5.30 4.404.50 5.60 4.604.40 5.80 4.404.55 5.90 4.554.10 4.70 4.104.22 5.24 4.260.47 0.64 0.37
Tabla No.9. Medición Velocidades en Cámara de PruebasVentilador No.1 (Pantalla Naranja).
0
Posición Vertical Posicion Horizontal
1/81/41/23/47/81
Velocidad PromedioDesviación Estándar Gral por Eje
% Caída Velocidad por Eje(Promedio Extremos/Centro)% Caída Velocidad General 19.07%(Promedio Extremos/Centro)
17.98% 21.15% 14.61%
% Caída Vel. Area de Diseño 18.75%(Prom.Extremos/Centro) 1/2Prom. Velocidad Area Diseño 4.45 5.58 4.451/8 a 7/8 Longitudinal
Desviación Estándar 0.07 0.28 0.12Area de DiseñoPorcentaje de Variación 1.59% 4.97% 2.75%Area de Diseño
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
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295
Tabla No.10. Tabla de Medición de Velocidades en Cámara de Pruebas. Ventilador No.1. (Pantalla Color Rojo).
Izquierdo Centro Derecho3.15 4.40 3.254.55 5.10 3.954.45 5.30 4.204.70 5.80 4.304.45 5.90 4.454.95 5.80 4.354.45 5.20 3.904.39 5.36 4.060.57 0.53 0.41
Posición Vertical
Prom. Velocidad Area Diseño
4.48%4.57% 6.39%
1/8 a 7/8 LongitudinalDesviación Estándar
Area de Diseño
4.62 5.58 4.25
0.21 0.190.36
% Caída Velocidad General 21.20%(Promedio Extremos/Centro)% Caída Vel. Area de Diseño 22.41%(Prom.Extremos/Centro) 1/2
% Caída Velocidad por Eje
7/81
Velocidad PromedioDesviación Estándar Gral por Eje
1/81/41/23/4
Tabla No. 10. Medición Velocidades en Cámara de PruebasVentilador No.1 (Pantalla Roja).
0
Posicion Horizontal
Porcentaje de VariaciónArea de Diseño
(Promedio Extremos/Centro) 17.75% 13.98% 15.88%
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño. 296
Tabla No.11. Tabla de Trazo de la Espiral Logarítmica para la Cacasa del Ventilador No.2.
Punto Theta r x y Punto0.00 13.680 13.680 0.000 0.0000.25 0.07854 0.00664 1.00667 13.7711992 13.729 1.080 0.250.50 0.15708 0.01329 1.01338 13.8630064 13.692 2.169 0.500.75 0.23562 0.01993 1.02013 13.9554256 13.570 3.258 0.751.00 0.31416 0.02658 1.02693 14.0484609 13.361 4.341 1.001.25 0.39270 0.03322 1.03378 14.1421165 13.066 5.412 1.251.50 0.47124 0.03987 1.04067 14.2363965 12.685 6.463 1.501.75 0.54978 0.04651 1.04761 14.3313049 12.219 7.488 1.752.00 0.62832 0.05316 1.05459 14.4268461 11.672 8.480 2.002.25 0.70686 0.05980 1.06162 14.5230242 11.043 9.432 2.252.50 0.78540 0.06644 1.06870 14.6198435 10.338 10.338 2.502.75 0.86394 0.07309 1.07583 14.7173083 9.558 11.191 2.753.00 0.94248 0.07973 1.08300 14.8154228 8.708 11.986 3.003.25 1.02102 0.08638 1.09022 14.9141914 7.793 12.716 3.253.50 1.09956 0.09302 1.09749 15.0136185 6.816 13.377 3.503.75 1.17810 0.09967 1.10480 15.1137084 5.784 13.963 3.754.00 1.25664 0.10631 1.11217 15.2144655 4.701 14.470 4.004.25 1.33518 0.11296 1.11958 15.3158944 3.575 14.893 4.254.50 1.41372 0.11960 1.12705 15.4179995 2.412 15.228 4.504.75 1.49226 0.12625 1.13456 15.5207852 1.218 15.473 4.755.00 1.57080 0.13289 1.14212 15.6242562 0.000 15.624 5.005.25 1.64934 0.13953 1.14974 15.728417 -1.234 15.680 5.255.50 1.72788 0.14618 1.15740 15.8332722 -2.477 15.638 5.505.75 1.80642 0.15282 1.16512 15.9388264 -3.721 15.498 5.756.00 1.88496 0.15947 1.17289 16.0450843 -4.958 15.260 6.006.25 1.96350 0.16611 1.18071 16.1520506 -6.181 14.923 6.256.50 2.04204 0.17276 1.18858 16.25973 -7.382 14.487 6.506.75 2.12058 0.17940 1.19650 16.3681272 -8.552 13.956 6.757.00 2.19912 0.18605 1.20448 16.4772471 -9.685 13.330 7.007.25 2.27766 0.19269 1.21251 16.5870944 -10.773 12.613 7.257.50 2.35620 0.19933 1.22059 16.6976741 -11.807 11.807 7.507.75 2.43474 0.20598 1.22873 16.8089909 -12.782 10.916 7.758.00 2.51328 0.21262 1.23692 16.9210499 -13.689 9.946 8.008.25 2.59182 0.21927 1.24516 17.0338558 -14.524 8.900 8.258.50 2.67036 0.22591 1.25347 17.1474139 -15.279 7.785 8.508.75 2.74890 0.23256 1.26182 17.261729 -15.948 6.606 8.759.00 2.82744 0.23920 1.27023 17.3768061 -16.526 5.370 9.009.25 2.90598 0.24585 1.27870 17.4926505 -17.009 4.083 9.259.50 2.98452 0.25249 1.28723 17.6092671 -17.392 2.755 9.509.75 3.06306 0.25913 1.29581 17.7266612 -17.672 1.391 9.7510.00 3.14160 0.26578 1.30445 17.8448379 -17.845 0.000 10.0010.25 3.22014 0.27242 1.31314 17.9638024 -17.908 -1.410 10.2510.50 3.29868 0.27907 1.32190 18.08356 -17.861 -2.829 10.5010.75 3.37722 0.28571 1.33071 18.204116 -17.701 -4.250 10.7511.00 3.45576 0.29236 1.33958 18.3254757 -17.429 -5.663 11.0011.25 3.53430 0.29900 1.34851 18.4476445 -17.043 -7.060 11.2511.50 3.61284 0.30565 1.35750 18.5706277 -16.546 -8.431 11.5011.75 3.69138 0.31229 1.36655 18.6944308 -15.940 -9.768 11.7512.00 3.76992 0.31894 1.37566 18.8190592 -15.225 -11.062 12.0012.25 3.84846 0.32558 1.38483 18.9445185 -14.405 -12.304 12.2512.50 3.92700 0.33222 1.39407 19.0708142 -13.485 -13.485 12.5012.75 4.00554 0.33887 1.40336 19.1979518 -12.468 -14.598 12.7513.00 4.08408 0.34551 1.41271 19.325937 -11.359 -15.635 13.0013.25 4.16262 0.35216 1.42213 19.4547754 -10.165 -16.588 13.2513.50 4.24116 0.35880 1.43161 19.5844728 -8.891 -17.450 13.5013.75 4.31970 0.36545 1.44116 19.7150348 -7.544 -18.214 13.7514.00 4.39824 0.37209 1.45077 19.8464672 -6.133 -18.875 14.0014.25 4.47678 0.37874 1.46044 19.9787758 -4.664 -19.427 14.2514.50 4.55532 0.38538 1.47017 20.1119665 -3.146 -19.864 14.5014.75 4.63386 0.39202 1.47997 20.246045 -1.588 -20.184 14.7515.00 4.71240 0.39867 1.48984 20.3810175 0.000 -20.381 15.0015.25 4.79094 0.40531 1.49977 20.5168897 1.610 -20.454 15.2515.50 4.86948 0.41196 1.50977 20.6536678 3.231 -20.399 15.5015.75 4.94802 0.41860 1.51984 20.7913577 4.854 -20.217 15.7516.00 5.02656 0.42525 1.52997 20.9299655 6.468 -19.906 16.0016.25 5.10510 0.43189 1.54017 21.0694974 8.063 -19.466 16.2516.50 5.18364 0.43854 1.55044 21.2099594 9.629 -18.898 16.5016.75 5.26218 0.44518 1.56077 21.3513579 11.156 -18.205 16.7517.00 5.34072 0.45182 1.57118 21.493699 12.634 -17.389 17.0017.25 5.41926 0.45847 1.58165 21.6369891 14.052 -16.453 17.2517.50 5.49780 0.46511 1.59220 21.7812344 15.402 -15.401 17.5017.75 5.57634 0.47176 1.60281 21.9264414 16.673 -14.240 17.7518.00 5.65488 0.47840 1.61350 22.0726163 17.857 -12.974 18.0018.25 5.73342 0.48505 1.62425 22.2197658 18.946 -11.610 18.2518.50 5.81196 0.49169 1.63508 22.3678963 19.930 -10.155 18.5018.75 5.89050 0.49834 1.64598 22.5170142 20.803 -8.617 18.7519.00 5.96904 0.50498 1.65695 22.6671263 21.558 -7.004 19.0019.25 6.04758 0.51163 1.66800 22.8182392 22.188 -5.326 19.2519.50 6.12612 0.51827 1.67912 22.9703594 22.688 -3.593 19.5019.75 6.20466 0.52491 1.69031 23.1234938 23.052 -1.814 19.7520.00 6.28320 0.53156 1.70158 23.2776491 23.278 0.000 20.00
Tabla de trazo para una Espiral Logaritmica.Ventilador No.2.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño.
297
Tabla No.12. Tabla de Medición de Velocidades en Cámara de Pruebas. Ventilador No.2. (Sin Pantallas). Velocidad Baja.
Izquierdo Centro Derecho4.05 5.20 4.354.35 7.00 5.205.50 7.00 5.305.30 6.80 5.005.40 6.90 5.205.40 6.90 5.105.70 6.80 5.205.60 6.60 5.505.60 6.30 5.505.60 6.30 5.204.55 5.30 4.305.19 6.46 5.080.58 0.65 0.40
Posición Vertical Posicion Horizontal
7.57% 4.07% 3.18%
0.41 0.27 0.17Desviación EstándarArea de Diseño
Prom. Velocidad Area Diseño1/8 a 7/8 Longitudinal 5.38 6.73 5.24
% Caída Velocidad General 20.60%(Promedio Extremos/Centro)% Caída Vel. Area de Diseño 23.91%(Prom.Extremos/Centro) 1/2
0
6L / 8
Tabla No. 11. Medición Velocidades en Cámara de PruebasVentilador No.2 Velocidad Baja. (Sin Pantallas).
L / 16L / 8L / 43L / 8L / 25L / 8
Velocidad PromedioDesviación Estándar Gral por Eje
7L / 815L / 16
1
Porcentaje de VariaciónArea de Diseño
20.12% 22.03% 17.53%% Caída Velocidad por Eje(Promedio Extremos/Centro)
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño. 298
Tabla No.13. Tabla de Medición de Velocidades en Cámara de Pruebas. Ventilador No.2. (Sin Pantallas). Velocidad Media.
Izquierdo Centro Derecho5.50 7.10 5.207.00 8.60 6.006.90 8.00 7.106.80 8.70 7.307.10 8.70 6.807.10 8.60 7.106.90 8.40 6.406.70 8.40 6.807.00 8.30 7.107.10 7.20 7.005.10 6.80 5.406.65 8.07 6.560.69 0.70 0.73
Posición Vertical Posicion Horizontal
6.84
0.14 0.48 0.41
6.96 8.32Prom. Velocidad Area Diseño
% Caída Velocidad General 18.13%
Desviación Estándar1/8 a 7/8 Longitudinal
Area de Diseño
(Promedio Extremos/Centro)% Caída Vel. Area de Diseño 17.44%(Prom.Extremos/Centro) 1/2
Tabla No. 12. Medición Velocidades en Cámara de Pruebas
Velocidad PromedioDesviación Estándar Gral por Eje
5L / 86L / 87L / 8
15L / 161
L / 8L / 43L / 8L / 2
Ventilador No.2 Velocidad Media. (Sin Pantallas).
0L / 16
2.05% 5.72% 5.98%
23.80% 16.49%
Porcentaje de VariaciónArea de Diseño
22.56%% Caída Velocidad por Eje(Promedio Extremos/Centro)
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño.
299
Lectura Anem. Digital Anem. AletaLectura No.1 9.10 9.70Lectura No.2 9.10 9.60Lectura No.3 9.20 9.60Lectura No.4 9.00 9.60Lectura No.5 8.90 9.60Lectura No.6 9.00 9.70Lectura No.7 9.10 9.60Lectura No.8 9.20 9.60Lectura No.9 9.30 9.60
Lectura No.10 9.30 9.50Lectura No.11 9.40 9.60Lectura No.12 9.40 9.90Lectura No.13 9.40 9.70Lectura No.14 9.30 9.80Lectura No.15 9.40 9.70Lectura No.16 9.40 9.70Lectura No.17 9.30 9.70Lectura No.18 9.40 9.70Lectura No.19 9.20 9.80Lectura No.20 9.40 9.60Lectura No.21 9.40 9.50Lectura No.22 9.40 9.80Lectura No.23 9.30 9.80Lectura No.24 9.30 9.80Lectura No.25 9.30 9.90Lectura No.26 9.30 9.80Lectura No.27 9.40 10.00Lectura No.28 9.40 9.90Lectura No.29 9.50 9.90Lectura No.30 9.40 9.80Lectura No.31 9.40 9.90Lectura No.32 9.30 9.90Lectura No.33 9.40 10.10Lectura No.34 9.40 10.10Lectura No.35 9.50 9.90Lectura No.36 9.40 9.90Lectura No.37 9.40 9.80Lectura No.38 9.40 10.00Lectura No.39 8.90 9.60
Calibracion AnemometrosPunto: L / 2 Eje: Centro
Correlación Velocidades Anemómetros Utilizados.y = 0.5014x + 5.0997
R2 = 0.2453
9.30
9.40
9.50
9.60
9.70
9.80
9.90
10.00
10.10
10.20
8.70 8.80 8.90 9.00 9.10 9.20 9.30 9.40 9.50 9.60 9.70
Anemometro Digital
Anem
omet
ro P
ale
Serie1 Lineal (Serie1)
Tabla No.14 y 15. Tabla de Comparativa Velocidades entre Anemómetros en Cámara de Pruebas. Ventilador No.2. (Sin Pantallas). Velocidad Alta. Y Tabla de Correlación.
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño. 300
Tabla No.16. Tabla de Promedio de Velocidades entre Anemómetros en Cámara de Pruebas. Ventilador No.2. (Sin Pantallas). Velocidad Alta.
No. Lectura Anem. Digital Anem. Aleta Promedio por LecturaLectura No.1 9.10 9.70 1.07Lectura No.2 9.10 9.60 1.05Lectura No.3 9.20 9.60 1.04Lectura No.4 9.00 9.60 1.07Lectura No.5 8.90 9.60 1.08Lectura No.6 9.00 9.70 1.08Lectura No.7 9.10 9.60 1.05Lectura No.8 9.20 9.60 1.04Lectura No.9 9.30 9.60 1.03Lectura No.10 9.30 9.50 1.02Lectura No.11 9.40 9.60 1.02Lectura No.12 9.40 9.90 1.05Lectura No.13 9.40 9.70 1.03Lectura No.14 9.30 9.80 1.05Lectura No.15 9.40 9.70 1.03Lectura No.16 9.40 9.70 1.03Lectura No.17 9.30 9.70 1.04Lectura No.18 9.40 9.70 1.03Lectura No.19 9.20 9.80 1.07Lectura No.20 9.40 9.60 1.02Lectura No.21 9.40 9.50 1.01Lectura No.22 9.40 9.80 1.04Lectura No.23 9.30 9.80 1.05Lectura No.24 9.30 9.80 1.05Lectura No.25 9.30 9.90 1.06Lectura No.26 9.30 9.80 1.05Lectura No.27 9.40 10.00 1.06Lectura No.28 9.40 9.90 1.05Lectura No.29 9.50 9.90 1.04Lectura No.30 9.40 9.80 1.04Lectura No.31 9.40 9.90 1.05Lectura No.32 9.30 9.90 1.06Lectura No.33 9.40 10.10 1.07Lectura No.34 9.40 10.10 1.07Lectura No.35 9.50 9.90 1.04Lectura No.36 9.40 9.90 1.05Lectura No.37 9.40 9.80 1.04Lectura No.38 9.40 10.00 1.06Lectura No.39 8.90 9.60 1.08Promedios 9.30 9.76 1.05
Promedio de Promedios
Tabla No. 15. Promedio de Velocidades entre Anemómetros.
9.53 1.05
Diseño y Construcción de un Túnel de Viento Bidimensional Subsónico de Circuito Abierto por Inyección.
Universidad de Colima. Arq. Carlos J. Silva Treviño Facultad de Arquitectura y Diseño.
301
Tabla No.17. Tabla de Medición de Velocidades en Cámara de Pruebas. Ventilador No.2. (Sin Pantallas). Velocidad Alta.
Izquierdo Centro Derecho9.30 10.06 8.36
10.53 11.65 9.5910.34 11.28 9.8710.34 11.37 9.7710.34 11.47 9.6810.34 11.75 10.1510.62 12.22 10.3410.43 12.12 10.8110.71 11.94 10.7111.28 12.12 10.157.71 10.53 8.93
10.18 11.50 9.850.94 0.68 0.72
Posicion Horizontal
2.91% 2.98% 4.33%
12.93%
Area de Diseño
Prom. Velocidad Area Diseño1/8 a 7/8 Longitudinal 10.55 11.77 10.12
0.31 0.35 0.44Desviación EstándarArea de Diseño
Porcentaje de Variación
(Promedio Extremos/Centro)% Caída Vel. Area de Diseño 12.80%(Prom.Extremos/Centro) 1/2
1Velocidad Promedio
Desviación Estándar Gral por Eje
% Caída Velocidad General
% Caída Velocidad por Eje
Medición Velocidades en Cámara de PruebasVentilador No.2 Velocidad Alta. (Sin Pantallas).
0
Posición Vertical
L / 16L / 8L / 43L / 8L / 25L / 86L / 87L / 8
15L / 16
19.36% 12.56% 14.55%(Promedio Extremos/Centro)
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