Túnel de Viento.

¿Qué es?

Un túnel de viento o túnel aerodinámico es una herramienta que nos permite estudiar el comportamiento   del   aire   cuando   ponemos   un   objeto   dentro   del   flujo.   Con   esta herramienta se simulan las condiciones que experimentará el objeto de la investigación en una situación real. En un túnel de viento, el objeto o modelo, permanece estacionario mientras se propulsa el paso de aire o gas alrededor de él.

¿Cómo funciona?

El aire es soplado o aspirado a través de un conducto equipado con rejillas estabilizadoras al comienzo para garantizar que el flujo se comporte de manera laminar o con obstáculos u otros objetos si se desea que se comporte de forma turbulenta. Los modelos se montan para su estudio en un equipo llamado balanza a la cual están adosados los sensores que brindan   la   información   necesaria   para   calcular   los   coeficientes   de   sustentación   y resistencia, necesarios para conocer si es factible o no emplear el modelo en la vida real. Además son empleados otros dispositivos para registrar la diferencia de presiones en la superficie del modelo en cuestión. Los resultados prácticos deben ser comparados con los resultados   teóricos,   teniendo   fundamentalmente   en   cuenta   el Número   de   Reynolds y el Número Mach que constituyen los criterios de validación en las pruebas con modelos a escala.

Tipos de túneles.

Existen varias soluciones constructivas en cuanto a túneles de viento se refiere, cada una tiene ventajas e inconvenientes. Cada tipo será adecuado para algunas aplicaciones y para otras no. La elección de un tipo de túnel condicionará muchas cosas. Vamos a ver los que existen y las características de cada tipo.

o Abiertos   o   Cerrados: La   diferencia   entre   ellos   es   que   el   túnel   cerrado   tiene conectada la salida de aire con la entrada. Una ventaja muy importante que tiene el cerrado es que permite tener controladas las variables termodinámicas del aire: densidad, temperatura y presión. El  túnel cerrado tiene menos pérdidas que el abierto, pero por el contrario requiere una instalación más grande y compleja que repercute directamente en el precio. El control de las condiciones del aire será un factor que también va a encarecer este tipo de túnel. (La explicación de porqué es 

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una ventaja tener las condiciones del aire bajo control la veremos en la siguiente entrega).

o Cámara de ensayos abierta o cerrada: Vamos a escoger uno u otro en función del tamaño   del   modelo.   En   una   cámara   abierta   podremos   poner   modelos   más grandes. La desventaja que tiene es que tenemos el flujo de aire menos controlado además   de   aumentar   la   pérdidas   relacionadas   con   el   aire   que   se   escapa   (las mismas que comentaba en un túnel abierto).

o Soplado o aspirado: Si nos fijamos en la disposición de los ventiladores dentro del túnel   podemos   diferenciar   entre   el   túnel   soplado,   el   que   tiene   el   grupo   de ventiladores antes de la cámara de ensayos y el aspirado, el que tiene el grupo de ventiladores  después  de  la   cámara  de ensayos.   Las  dos  configuraciones  tienen ventajas e inconvenientes, una vez más dependerá del uso que queramos darle. Para   hacernos   una   idea,   el   túnel   soplado   proporciona   más   velocidad   que   el aspirado. Si miramos la uniformidad del flujo, vemos que en la configuración de aspiración el flujo es más regular y uniforme.

Proyecto

Túnel De Viento ´´Little Smokey´´

Este es un túnel  de viento cerrado diseñado y realizado por  la  NASA en el  cual  tiene conectada la salida de aire con la entrada. Este proyecto tiene como propósito demostrar el flujo de aire a través de diferentes objetos de manera simple, al estar cerrado este nos permite controlas las variables termodinámicas del aire: densidad, temperatura, y presión. 

Un   túnel   cerrado   posee   menos   perdidas   que   uno   abierto   por   ende   necesita   una instalación un poco más compleja. Los túneles pueden ser soplados o aspirados, este es aspirado   ya   que   tiene   el   ventilador   después   de   la   cámara   de   ensayo   (canal   de visualización).

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Novedades.

Como sabemos existen varios tipos de túneles que aunque no sean iguales, todos tienen el mismo principio de visualizar y estudiar el comportamiento de un objeto para conocer o calcular su eficiencia aerodinámica. Partiendo del diseño anterior, tratamos de mejorar algunos detalles  la cual consideramos importantes para tener un mejor estudio de  los perfiles que vayamos a tratar. Algunas de ellas son:

-Tuberías de cobre: Cambiamos los sorbetes de plásticos que se utilizaban para conducir el fluido uniformemente por tuberías de cobre de igual o mayor diámetro ya que en están se generan menos perdidas por el tipo del material. También los sorbetes se calentaban con el tiempo y eso conlleva a generar más perdidas y tener desgaste de material. 

-Tapa del ventilador:  Anteriormente   el   ventilador   solo   estaba   sellado   un   50% aproximadamente,  ahora   lo   sellamos  completamente  para  que   la   velocidad   se  pueda controlar  mejor   gracias  a  un   regulador  de   velocidad  que   le   adaptamos.  Tratamos  de producir menos perdidas al sellar completamente el ventilador dejando así ningún escape hacia el entorno y el fluido se pueda transportar más fácil.

-Contenedor o Envase: Modificamos lo que era el contenedor de la fuente de humo por un envase más resistente y más hermético para reducir las pérdidas en el sistema.

-Ángulos: Al momento de darle inclinación a los perfiles el diseño original era muy poco convencional y no muy exacto, por eso lo   modificamos por un disco más preciso la cual nos permite girar 360˚ si así lo deseamos.

-Cámara de ensayos: Aunque no afecte tanto, variamos el espesor (De 2’’ a 9/16’’) de la cámara de ensayo para así tener una mejor visualización y poder diferenciar lo cambios que ocurren en cada perfil.

-Potenciómetro:  Para   mantener   un   flujo   laminar   o   de   transición   dentro   del   sistema utilizamos un potenciómetro en el ventilador para regular la velocidad de este. Esto ayuda a poder visualizar mejor el fluido a través de los perfiles.

Para completar el proyecto pasamos a la simulación del fluido, en nuestro caso utilizamos hielo seco que al verterlo en agua se evapora de manera instantánea creando una gran cantidad humo blanco no toxico, luego utilizamos una máquina de humo que es un poco más eficiente ya que posee un flujo más constante y no es tan difícil de adquirir como el hielo seco.

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Aquí podemos observar nuestro túnel de viento ya realizado teniendo en cuenta todas las características mencionadas anteriormente.

Vista trasera tunel de viento.

Vista frontal tunel de viento.

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