Abstract—El presente trabajo es el resultado de la implementación de un sistema de túnel de viento el cual Se pretende implementar o utilizar instrumentos usados en la industria tales como un tubo de pitot o en su defecto un caudalimetro, un sistema de adquisición de datos (plc, fpga, cpld, dataloger), un control de variación de velocidad, esto lo adaptaremos a una planta de túnel de viento que está ubicada en el laboratorio de mecánica para finalmente hacer un sistema scada, para facilitar el uso de este y visualizar su nivel de caudal de viento.

Palabras Clave- adquisición de datos, Instrumentación, Control de Caudal de viento, tubo de pitot, variador de frecuencia, plc, túnel de viento.

I. INTRODUCCION

A comienzos del siglo XX el hombre sintió la necesidad de experimentar, como un objeto sumergido en un fluido, puede estar sometido a diferentes presiones. Es el caso del ala de un avión que por tener una forma curva por arriba y casi plana por debajo, al ir aumentando el movimiento de esta, la presión se va disminuyendo en la parte superior del ala, mientras que en la parte inferior va aumentando, lo cual hace que el avión se eleve.

Pero para analizar el comportamiento del flujo al rededor del avión, se podía tener en cuenta como los cálculos se realizan desde el marco inercial del aeroplano, siendo el aire el que se mueve (no el avión), teniendo presente que es para un caso en el cual el avión vuela en línea recta y velocidad constante.

De ahí que para observar el comportamiento del ala en vuelo basta con montar el ala en un laboratorio y soplar sobre ella una corriente de aire. De aquí salió el principio del Túnel de Viento, el cual es una caja

Con un ventilador que sopla aire hacia adentro (o mejor dicho, lo aspira hacia afuera, lo que produce un flujo más suave) dentro de esta caja se prueban las secciones alares [3].

Un túnel de viento o túnel aerodinámico es una herramienta de investigación desarrollada para ayudar en el estudio de los efectos del movimiento del aire alrededor de objetos sólidos. 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. Se utiliza para estudiar los fenómenos que se manifiestan cuando el aire baña objetos como aviones, naves espaciales, misiles, automóviles, edificios o puentes.

Fig. 1. Vista del túnel de viento

II. Tubo de pitot

Durante muchos años el ser humano siempre ha estado en continua evolución y por ello la tecnología siempre ha estado en continuo movimiento; y aunque hay diseños que se consideran obsoletos, en

Implementación e instrumentación en un túnel de vientoHeiler Vladimir Garcia1, Luis Alfredo Romero2

Universidad Distrital Francisco José De Caldas 2015. Bogotá-Colombia

otras ocasiones son motivo de inspiración para desarrollo e implementación de nuevas tecnologías, una de ellas es el Tubo Pitot.

Creada por el señor Henri Pitot por el año de 1732, es básicamente utilizada para medir la velocidad del viento y también el flujo de agua, uno de sus primeros experimentos fue medir el caudal en el rio Sena en Francia; de ahí en adelante dicha creación ha sido parte de grandes experimentos funcionando como sensor de velocidad y flujo, nombrando uno para no ir tan lejos, el avión, o incluso un carro fórmula uno. Esta creación fue basada teóricamente en los teoremas de Bernoulli (los cuales describen los movimientos de los fluidos a lo largo de una línea de corriente, estos están compuestos de: energía cinética, energía de flujo y potencial gravitacional), y Torricelli (toma el teorema de Bernoulli, y estudia un flujo de líquido a través de un pequeño orificio, bajo la presión de la gravedad, puede calcularse así el caudal de salida por un orificio); se puede usar al aire abierto o encerrado en tubería.

Se describe como la colocación de Pitot la sonda estática sobre una superficie sustentadora afecta a Pitot el error de sistema estático que surge debido a efectos viscosos que se extienden del borde principal de la superficie sustentadora y la sonda. La superficie sustentadora de interés para este estudio es una superficie sustentadora de Clark Y con un 0.3048 juego de longitud de acorde de m a un 0 ángulo de grado de ataque. Las pruebas de túnel aerodinámico y simulaciones numéricas de 3D que usan ANSYS CFX fueron usadas analizar a Pitot medidas de sonda estáticas para una sonda que amplía adelante de la línea de acorde de superficie sustentadora de 0 a 20 cm en Reynolds numeran de 1 x 105 a 5 x 105. Los resultados obtenidos se manifiestan como la colocación de sonda y el número de Reynolds afectan el estancamiento moderado y la presión estática que es usada en la determinación de la velocidad y la altitud [11]

Puerto de presión de puerto de presión estático.Estancamiento.

Fig. 2. Esquema de tubo de pitot.

III. Adquisición de datos

Con el pasar del tiempo aparecen dispositivos electrónicos y más adelante crean uno de ellos llamado computador; aunque anteriormente crean máquinas para realizar producción en masa de ciertos procesos los cuales se ven reflejados en la industria (por ejemplo construcción de autos), se dan cuenta que la creación de dichas maquinas mejora la producción pasando el hombre a un segundo plano en cuanto a la producción se refiere, la creación de estas máquinas hace que de estar trabajando muchas personas, ahora solo estaría un operador con dicha máquina, y su capacidad para realizar algún tipo de trabajo será realizado en un tiempo mucho menor que el hecho por muchos hombres. Con el pasar de los años y la aparición de nuevas tecnologías, además del crecimiento poblacional, aparecen ciertos dispositivos los cuales realizaran el trabajo que anteriormente la maquina con un operador realizaba de forma veloz; ahora no solo será más rápida, sino que también más precisa, este dispositivo o desarrollo electrónico recibe el nombre de PLC (Controlador Lógico Programable). El cual es programado por intermedio de un computador, usando un software específico de acuerdo a las características de dicho componente y la empresa que lo diseñó, adjunto a esto se desarrolla un sistema de manejo aún más preciso el cual recibe el nombre de sistemas scada. El nombre scada viene siendo:”sistema de supervisión y adquisición de datos”, los cuales permiten un control en algunos sensores y actuadores [13] en cuanto a su funcionamiento se refiere, y también la comunicación entre dos o más computadoras, de igual manera se generan sistemas HMI (intercomunicación humano maquina), optimizando todo proceso.

REFERENCIAS

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[3] C. Rose and R. S. Fearing, “Comparison of ornithopter wind tunnel force measurements with free flight,” in 2014 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA), 2014, pp. 1816–1821.

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[11] J. Ellingson, T. Shepard, and Y.-C. Li, “A combined experimental and numerical analysis of UAV Pitot-static system error at low Reynolds number,” in 2014 IEEE Metrology for Aerospace (MetroAeroSpace), 2014, pp. 122–126.

[12] H. Zan, L. Sun, C. Sun, and Y. Yan, “Effect of the wingtip shape on the performance of an averaging pitot tube flow sensor,” in Instrumentation and Measurement Technology Conference (I2MTC) Proceedings, 2014 IEEE International, 2014, pp. 234–238.

[13] I. Miklosik and J. Spalek, “Acquisition of meteorological data for the tunnel simulator,” in ELEKTRO, 2014, 2014, pp. 459–464.