PRACTICA N 7

BANCO DE PIEZOMETROS

FLUJO DE AIRE EN DISTINTOS PUNTOS DE UNA SUPERFICIE

I OBJETIVOS:

Determinar la diferencia de presiones esttica, dinmica o total y de las superficies.

Determinar las diferentes velocidades de aire de secado o enfriamiento sobre superficies o producto alimenticio.

Determinar las diferencias entre las velocidades de aire de secado o enfriamiento.

II MARCO TEORICO

Medicin de la velocidad del viento a partir de medidas de presin

La presin esttica del aire se mide a la entrada del tramo de medicin mediante cuatro orificios distribuidos por todo el permetro del tnel. La presin diferencial entre la presin total y la esttica corresponde a la presin dinmica Pd y es proporcional al cuadrado de la velocidad de fluido. La presin Pg dentro del canal se iguala a la presin Pu del entorno, siempre que las prdidas de presin sean pequeas. As con una densidad del aire se obtiene una velocidad.

Hace algunas semanas explicamos que es la Dinmica de Fluidos Computacional (CFD), como trabaja y para que se utiliza. Hoy es el turno del tnel de viento. Con el objetivo de transmitiros la informacin de la mejor manera posible, he decidido dividir el artculo en dos entregas. En la de hoy, os explicare los distintos tipos de tneles de viento que existen y sus partes. En la segunda entrega veremos los principios de funcionamiento y cmo se realizan las pruebas para que sean significativas y extrapolables a la realidad. Vamos a empezar por definir tnel de viento o tnel aerodinmico: Es una herramienta que nos permite estudiar el comportamiento del aire cuando ponemos un objeto dentro del flujo. Ese objeto puede ser cualquier cosa: un edificio, un monoplaza de Frmula 1, un casco, un ciclista, y un largo etctera. Generalmente se utilizan maquetas a escala, para reducir el coste o porque simplemente el objeto real es demasiado grande. A pesar de ello, debemos tener en cuenta que el tamao de la maqueta influye en los resultados del ensayo. Cuanto ms grande sea la maqueta y ms parecida a la realidad, mejores sern los resultados del ensayo. Lo que nos permite es estudiar el movimiento relativo entre el objeto y el aire. Adems obtenemos datos de presiones, fuerzas, informacin de la capa lmite, podemos visualizar las lneas de corriente, etctera. Las mediciones que hagamos para obtener esa informacin depender de qu estemos ensayando y de nuestros intereses.Ahora que ya tenemos una idea ms o menos clara de que es un tnel de viento y para qu sirve veremos las partes bsicas que lo componen.

Partes de un tnel de viento abierto:

1. Cmara de establecimiento: Su objetivo es enderezar y uniformizar el flujo de aire.

2. Cono de aceleracin: Su funcin es acelerar la velocidad del flujo mantenindolo ordenado y uniforme para posteriormente llegar a la cmara de ensayos.

3. Cmara de ensayos: Es la parte ms importante del tnel. Es dnde vamos a colocar el objeto que queremos estudiar y tambin dnde haremos las mediciones. Es muy importante que el flujo que la atreviese sea lo ms uniforme posible.

4. Difusor: Una vez el aire ya ha salido de la cmara de ensayos, el difusor reduce la velocidad del flujo mediante su perfil divergente. Nos interesa que el aire salga a la menor velocidad posible ya que la velocidad de salida ir relacionada con las perdidas energticas del tnel. A menor velocidad, menores son las prdidas.

5. Ventilador: Su funcin es crear un flujo de aire a una velocidad determinada. Normalmente llevan aparatos electrnicos para poder variar la velocidad y as realizar ensayos bajo las condiciones deseadas por los ingenieros.

6. Suelo: Es un elemento importantsimo del tnel si lo vamos a usar para ensayar vehculos con ruedas. Los existen rodantes y estticos. Los rodantes sern mucho ms precisos ya que se parecen ms a la realidad.

En el caso de los tneles de viento cerrados existe un conducto que une el difusor con la cmara de enderezar y uniformizar el flujo.Tipos de tneles:Existen varias soluciones constructivas en cuanto a tneles de viento se refiere, cada una tiene ventajas e inconvenientes. Cada tipo ser adecuado para algunas aplicaciones y para otras no. La eleccin de un tipo de tnel condicionar muchas cosas. Vamos a ver los que existen y las caractersticas de cada tipo.

1. Abiertos o Cerrados: La diferencia entre ellos es que el tnel 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 termodinmicas del aire: densidad, temperatura y presin.

El tnel cerrado tiene menos prdidas que el abierto, pero por el contrario requiere una instalacin ms grande y compleja que repercute directamente en el precio. El control de las condiciones del aire ser un factor que tambin va a encarecer este tipo de tnel. (La explicacin de porqu es una ventaja tener las condiciones del aire bajo control la veremos en la siguiente entrega).

2. Cmara de ensayos abierta o cerrada: Vamos a escoger uno u otro en funcin del tamao del modelo. En una cmara abierta podremos poner modelos ms grandes. La desventaja que tiene es que tenemos el flujo de aire menos controlado adems de aumentar la prdidas relacionadas con el aire que se escapa (las mismas que comentaba en un tnel abierto).

3. Soplado o aspirado: Si nos fijamos en la disposicin de los ventiladores dentro del tnel podemos diferenciar entre el tnel soplado, el que tiene el grupo de ventiladores antes de la cmara de ensayos y el aspirado, el que tiene el grupo de ventiladores despus de la cmara de ensayos. Las dos configuraciones tienen ventajas e inconvenientes, una vez ms depender del uso que queramos darle. Para hacernos una idea, el tnel soplado proporciona ms velocidad que el aspirado. Si miramos la uniformidad del flujo, vemos que en la configuracin de aspiracin el flujo es ms regular y uniforme.

Para hacer medidas de temperatura, presin, densidad y velocidad se utilizan diversos aparatos (hablaremos de ello en la siguiente entrega). Cada uno de ellos debe estar muy bien calibrado para que de lecturas reales. Por ese motivo existen unos tneles denominados de calibracin. No son ms que tneles normales que tienen mucha precisin.

Tneles de congelacin

Versiones Monoblock y Split. Para Industria de la carne, pesca, frutas, etc. Desarrollos especiales para aplicaciones especficas.

La congelacin rpida, en tneles de congelacin , tiene como principal ventaja que al ser un proceso rpido, provoca la formacin de cristales de hielo ms pequeos , puesto que as se estropean mucho menos las clulas de los alimentos. De esta manera, al llegar el momento de descongelarlos, conservan mucho mejor las propiedades originales del producto.

Instalacin de tneles de congelacin rpida , siempre segn proyecto, teniendo en cuenta las necesidades del cliente, y atendiendo a los alimentos que haya que congelar, la temperatura que requieran, e incorporando adems las medidas de seguridad y higiene imprescindibles para todos los casos.

Los tneles de congelacin que suministra Cambel tienen su utilidad principal en la congelacin de; pescado, marisco, carnes de cerdo, ternera, platos precocinados, verduras, pan, bollera.

IV MATERIALES

Banco de Piezmetros

Tnel aerodinmico

Sistema de alimentacin

Plumn marcador

Hoja de clculos

Apuntes de clases

Superficie plana

V PROCEDIMIENTO

Observar la descripcin de las partes del sistema del sistema de secado o enfriamiento en el tnel aerodinmico.

Observar el funcionamiento del banco de piezmetros para la determinacin de la variabilidad de presiones.

Marcar la diferencia de presiones al activar el sistema.

Calcular las velocidades a diferentes ngulos de elevacin de las superficie plana o similares.

VI DATOS

CUADRO DE VARIACION DE PRESIONES

VARIACION DE PRESIONES

21

50

60

97

105

VII RESULTADOS

CUADRO COMPARATIVO DE LAS VELOCIDADES DE AIRE SOBRE UNA SUPERFICIE PLANA

ANGULO DE ATAQUE NEGATIVO

SUP 1

()

SUP 3

()

SUP 5

()

SUP 8

()

SUP 9

()

0

18.52

28.58

31.30

39.8

41.41

CUADRO COMPARATIVO PRESION DINAMICA

ANGULO DE ATAQUE NEGATIVO

PRESION TOTAL

PRESION ESTATICA

PRESION DINAMICA

0

-2

-42

40

5

-2

-44

42

10

-4

-48

44

15

-45

-46

1

CUADRO COMPARATIVO PRESION DINAMICA

ANGULO DE ATAQUE POSITIVO

PRESION TOTAL

PRESION ESTATICA

PRESION DINAMICA

0

-2

-42

40

5

-4

-46

42

10

-6

-46

40

15

-8

-48

40

VIII CONCLUSIONES:

Las velocidades del aire de enfriamiento o secado de una superficie plana o similar son mayores con un ngulo de ataque positivo con elevacin de 15 .

Las velocidades del aire de enfriamiento o secado de una superficie plana o similar son menores con un ngulo de ataque negativo con elevacin de 10.

Las velocidades del aire de enfriamiento o secado de una superficie plana o similar son mayores con ngulos de ataque negativos.

Las velocidades del aire de enfriamiento o secado de una superficie plana o similar son menores con ngulos de ataque positivos.

La mxima velocidad registrada es de 38.34 en la superficie nmero uno, con un ngulo de ataque positivo con una elevacin de 15.

La mnima velocidad registrada es de 23.57 en las superficies 1 y 9, con un ngulo de ataque negativo de 10 de elevacin.

El secado o refrigeracin de la superficie plana es ms homogneo a un ngulo de elevacin de 0.

El secado o refrigeracin de la superficie plana es menos homogneo a un ngulo de ataque negativo con 15 de elevacin.

IX RECOMENDACIONES:

Segn la experiencia realizada se deber refrigerar o secar una superficie plana (alimento) a un ngulo de elevacin de 0

Tener en cuenta la posicin del alimento de superficie plana o similar en un tnel de aire donde se le someter a procesos de secado o enfriamiento, debido a que las velocidades debern ser lo ms similares o iguales posibles, lo que garantizara un proceso homogneo en un tiempo determinado, lo que evitara la descomposicin de este.

X ANEXOS

CALCULO DE LA VELOCIDAD EN CADA DIFERENTES PUNTOS DE LA SUPERFICIE PLANA O SIMILAR

CALCULO DE LA PRESION DINAMICA

(UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTINESCUELA PROFESIONAL Y ACADEMICA DE INGENIERIA DE INDUSTRIAS ALIMENTARIASPRACTICA 7TEMA: FLUJO DE AIRE EN SUPERFICIES PLANAS O SIMILARES A DIFERENTES ANGULOS DE ELEVACIONCURSO: ORGANOS Y MAQUINASALUMNA: LLACHO VARA MIRIAN VIVIANAHORARIO: 10-11AREQUIPA 2014AREQUIPA-2014)