92 páginas, 192 tablas, 233 imágenes, 21098 palabras y 115200 mediciones. 6 meses de trabajo, más de 600 horas encerrado en un laboratorio. Pero, por fín tengo el proyecto acabado. He aquí mi resumen de tanto trabajo:
Caracterización de la velocidad y turbulencias del flujo de salida de un ventilador de tipo “Sirocco” con un anemómetro láser-doppler.
RESUMEN
Tras varios años de otros proyectos llevados a cabo por el departamento de fluido dinámica y técnicas de medición de la “Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin” (escuela superior técnica y de negocios de Berlín, HTW), se llego al punto en el que era necesario comprobar empíricamente las conclusiones alcanzadas en estudios realizados sobre la eficiencia de los ventiladores de aire centrífugos de tipo Sirocco. Estos estudios se habían llevado a cabo por medio de simulaciones de ordenador usando las técnicas descritas en la teoría de Dinámica Computacional de Fluidos (CFD de sus siglas en inglés). Para ello, se planteó el presente proyecto, consistente en caracterizar el funcionamiento de un prototipo real en condiciones de trabajo nominales.
Contando con los trabajos previos, se diseño y construyó un banco de ensayos capaz de albergar todos los elementos necesarios para los ensayos, con buena estabilidad y rigidez estructural, que permitiese no sólo la cómoda medición de parámetros, sino también posibles ampliaciones de cara al futuro.
Dicha banco contaría con un motor eléctrico (del que se tuvieron que identificar interferencias electromagnéticas), un tacómetro digital (para medir el par transmitido), amortiguadores para el eje, rotor de ventilador, voluta o espiral de metacrilato contenedora y paramentos laterales de la misma. Dicha voluta debía poder ser trasladada horizontal y verticalmente utilizando servo brazos controlados digitalmente, y los paramentos debían de contar con “ventanas” a través de las cuales mediría el anemómetro láser-doppler, dispositivo clave de este proyecto (LDA de sus siglas en inglés).
El anemómetro láser-doppler es un dispositivo óptico que utiliza un haz generado dividido en dos y focalizado en un punto, capaz de medir la velocidad de una partícula que cruza por dicho punto. Presenta una precisión excepcional (con un margen de error inferior al 0.2%) sin inducir perturbaciones en el flujo, pero requiere de un medio de visión completamente claro para un correcto funcionamiento, ya que se enfoca de manera remota.
Por tanto el primer objetivo consistió en seleccionar un material transparente, que pudiera servir de paramento del flujo y sin que reflejara el láser. Tras varios ensayos con diferentes materiales, un cristal anti reflejante de una marca comercial fue seleccionado para tal uso.
Mientras tanto se perfiló la configuración óptima para la recogida de datos y se escribió un protocolo completo de mediciones para su uso futuro, haciendo hincapié tanto en la calidad de las mismas como en la seguridad de los operarios.
Tras ello, se procedió a caracterizar la sección de salida de la voluta, midiendo la velocidad y turbulencias en puntos elegidos según un mallado establecido, que más tarde fue procesado por medio de algoritmos matemáticos de cara a su comparación con las simulaciones CFD.
Dicha comparación arrojó unas conclusiones muy interesantes, ya que el modelo en sí se comporta según los principios observados, pero las simplificaciones supuestas en el mismo desplazan los perfiles de velocidad (o más correctamente, los “centran”), ya que en modelo real la línea de máxima velocidad, en lugar de encontrarse en el centro de la sección, se desplaza al lado opuesto de la entrada de aire, producto de la conservación de cantidad de movimiento añadida durante la entrada. También se observó la correspondencia de las turbulencias esperadas alrededor de esta línea y los torbellinos formados en la base de la lengua de la espiral, creando una zona de altas turbulencias y bajas presiones que merma el rendimiento general del diseño.
Agradecimientos
Agradezco a mi director, el Prof. Stefan Frank, por su apoyo y por darme la ocasión de realizar este proyecto, a mi codirector de facto, Adam Stuchlik, por su constante asistencia sin la cual este proyecto no habría podido llevarse a cabo y a mis compañeros de laboratorio, Laura García y Johannes Belitz. Tampoco puedo olvidar el apoyo constante que me dio mi ponente, la Dra. Beatriz Sánchez.
También quiero agradecer el apoyo moral y el cariño dado por mis padres, así como la inestimable ayuda brindada por mi hermano Pablo, ante la siempre complicada situación de trabajar lejos de tu hogar.
A todos, gracias
David
