Enseñanza de Ingeniería Armfield
MECÁNICA DE FLUIDOS APLICADA
C15 Túnel de viento subsónico controlado por computadora - Versión 1
Un pequeño túnel de viento de sobremesa, con sección de trabajo visible. Está disponible una extensa gama de accesorios e instrumentación opcionales, lo que permite un estudio completo de la aerodinámica subsónica. El equipo es apropiado para capacitación y proyectos a nivel universitario.
Especificación para pedidos
> Pequeño túnel de viento controlado por computadora para
estudios universitarios
> Sección de trabajo en material acrílico transparente
(150mm x 150mm x 455mm) con excelente visibilidad
> Ventilador CA controlado por inversor que permite un control preciso
de la velocidad del aire hasta 34m/s
> Amplia selección de modelos e instrumentación opcionales
> Acoplamientos rápidos de una o múltiples vías
entre modelos y manómetros
> Los modelos que se montan en la pared lateral de la sección
de trabajo incorporan cierres rápidos
> Completo con software didáctico y de registro de datos
> Un monitor electrónico permite la operación remota
Características
> Caudal de aire controlado por computadora
> Sección de trabajo de 150mm x 150mm (6” x 6" nominal)
> Sección de trabajo transparente
> Amplia gama de modelos para estudios de aerodinámica y flujos
de aire
> Bancos de manómetros de agua o electrónicos
> Acoplamientos rápidos en los tubos de los manómetros
y
cierres rápidos para facilitar el cambio de modelo
> Incorpora una sencilla técnica de visualización de
flujo
Descripción
El C15-10 es un pequeño túnel de viento de sobremesa. El aire es arrastrado a través de la sección de trabajo por un ventilador de velocidad variable situado en el extremo de salida del túnel.
Incorpora un enderezador de flujo tipo panal en la entrada, y la relación de contracción de 9,4:1 asegura un flujo de aire bien desarrollado a través de la sección de trabajo.
La sección de trabajo está fabricado en material acrílico transparente que ofrece una excelente visibilidad de los modelos, y se incluyen puntos de conexión apropiados para los modelos en la pared lateral y en el techo de la sección de trabajo.
Una característica única de la sección de trabajo es que la base entera puede retirarse para permitir la introducción de modelos grandes o complejos, tales como C15-24, Aparato de Bernouilli, C15-25, Placa de capa límite, u otros modelos construidos por el usuario.
El túnel de viento básico se suministra con interfaz USB para que pueda ser controlado desde una PC (no suministrada). Un sensor de presión electrónico montado en la pared de la sección de trabajo mide la presión estática, lo que permite calcular y visualizar en la computadora la velocidad del aire.
Los modelos e instrumentos opcionales requieren el uso de un banco de manómetros. Están disponibles dos opciones, un manómetro de agua de 13 tubos o un manómetro electrónico de dieciséis canales.
Con el manómetro electrónico, las lecturas y el registro de datos están integrados con el software operativo del túnel de viento. En el caso del manómetro de agua, las lecturas todavía pueden ser integradas y registradas, pero es necesario introducirlas manualmente en la computadora.
Los modelos opcionales se montan a través de una trampilla circular (diámetro 120mm); los modelos están montados de forma permanente en la tapa de la trampilla a fin de sellar la apertura (enrasada con la pared interior de la sección de trabajo para evitar perturbar el flujo de aire). Están sujetos con cierres rápidos situados en la pared lateral de la sección de trabajo. En algunos casos, las trampillas incorporan una escala angular para que el modelo pueda ser girado a determinados ángulos conocidos.
Se suministra una tapa transparente en material acrílico para aquellas aplicaciones que no utilizan modelo alguno, y esta tapa puede ser adaptada por el usuario para montar modelos alternativos.
Otra trampilla más pequeña, situada detrás de la
posición de montaje del modelo, permite la instalación del
Rastrillo de Medición de Estela (C15-15) aguas abajo de los diversos
modelos opcionales. Se instala una tapa de trampilla lisa cuando esta
opción no se está utilizando.
La sección de trabajo incorpora una técnica sencilla que permite la visualización del flujo alrededor de cualquiera de los modelos opcionales. Un cordel fino sigue el contorno del flujo alrededor del modelo, y si se produce la separación de la capa límite, lo indica claramente. Un sencillo sistema de ajuste permite variar fácilmente la longitud del cordel y su posición vertical y horizontal.
Tres orificios roscados en el techo de la sección de trabajo,
cada uno de los cuales cuenta con un tapón enrasado con la pared
interior, permiten la introducción del sistema de visualización
de flujo o el tubo de Pitot estático (opción C15-14). Estos
orificios están situados al principio de la sección de trabajo,
y aguas arriba y aguas abajo de la posición de montaje del modelo.
Accesorios e instrumentación
C15-11: Banco de manómetros inclinados
Un banco de 13 tubos transparentes con una inclinación de 30º para medir pequeñas diferencias de presión (0–160mm H2O). Incluye un depósito de agua con desplazador accionado por un tornillo que permite ajustar rápidamente el nivel de referencia del manómetro, e incorpora acoplamientos rápidos para su conexión a modelos e instrumentos. Para mayor comodidad y seguridad, se utiliza agua como fluido en el manómetro.
C15-12: Banco de manómetros electrónicos
Una consola electrónica que incorpora 16 sensores de presión diferencial, cada uno con un intervalo de 0-178mm H2O.
Una toma común permite referenciar todos los sensores a la presión atmosférica o al nivel de referencia estática del túnel, según se desee. Los acoplamientos rápidos (7 de una vía y uno de 10 días) permiten conectarlo rápidamente a modelos e instrumentos.
Se conecta a la PC de control usando un segundo puerto USB, y para mayor
facilidad de uso, las lecturas están totalmente integradas con
el software de control del túnel de viento.
C15-13: Balanza de sustentación y resistencia
(requiere C15-20 o C15-22)
Una balanza electrónica de 2 componentes utilizada para medir la sustentación y la resistencia en modelos apropiados (no se utiliza con modelos que tengan múltiples tomas internas). Los modelos de sustentación y resistencia se conectan a la balanza usando una fijación sencilla que asegura la correcta orientación del modelo.
Se utilizan sensores electrónicos para medir las fuerzas de sustentación y resistencia, la primera por la reducción del peso del modelo, y la segunda directamente. El modelo también puede ser rotado sobre el montaje para medir electrónicamente el ángulo de rotación. Las lecturas de los sensores de sustentación y resistencia y el sensor de rotación se visualizan en la pantalla del software de control de la PC, y están disponibles para el sistema de registro de datos.
La balanza está diseñada para funcionar con los accesorios
C15-20 o C15-22, pero también puede funcionar con modelos alternativos
creados por el usuario.
C15-14: Tubo de Pitot estático (requiere C15-11 o C15-12)
Un pequeño tubo de Pitot estático montado en un casquillo que puede colocarse en el techo de la sección de trabajo en tres posiciones diferentes: al principio de la sección de trabajo, y aguas arriba y aguas abajo de la posición de montaje del modelo.
El casquillo permite que el tubo atraviese toda la altura de la sección
de trabajo para medir el perfil de velocidad dentro de la sección
de trabajo del túnel. La tubería flexible del tubo de Pitot
estático incorpora dos acoplamientos rápidos.
El orificio orientado hacia adelante mide la presión total, y los orificios laterales miden la presión estática. La diferencia entre estas lecturas se utiliza para calcular la velocidad del aire. El tubo de Pitot estático suministrado es de diseño clásico, con una punta elipsoidal que proporciona un coeficiente de tubo que puede considerarse como la unidad, y lecturas que no son altamente sensibles a la inclinación/guiñada de la punta.
C15-15: Rastrillo de medición de estela (requiere C15-11 o C15-12)
Perfil de la estela detrás de una esfera lisa y de una pelota de golf con hoyuelos (C15-22), medida usando el C15-15.
aumentar
El rastrillo consta de 10 tubos colocados verticalmente en fila, orientados hacia el flujo de aire. El rastrillo se monta aguas abajo del modelo que se está utilizando. Los tubos están montados con una separación fija de 5 mm, pero el conjunto puede desplazarse 2,5 mm para permitir mediciones a 2,5 mm, entrelazando dos juegos de lecturas. Los tubos están conectados mediante tubería flexible a un acoplamiento rápido de múltiples vías.
ARRIBAMODELOS (opcionales)
C15-20: Sección aerodinámica de sustentación y resistencia
(requiere C15-13)
Sección aerodinámica de sustentación y resistencia
C15-20 conectada a
la Balanza de sustentación y resistencia C15-13
aumentar
Una sección aerodinámica simétrica simple según el perfil NACA 0015, que incorpora una varilla de montaje que permite su instalación en la balanza de sustentación y resistencia C15-13, permitiendo de esta manera medir la sustentación y la resistencia con diferentes ángulos de ataque.
La sección aerodinámica tiene la misma sección que
la C15-21, permitiendo la comparación directa de las características
de sustentación y la distribución de la presión.
C15-21: Ala de presión (requiere C15-11 o C15-12)
Una sección aerodinámica simétrica que incorpora 10 tomas distribuidas a lo ancho de una cara del perfil del ala, lo que permite medir la distribución de la presión desde el borde de ataque hasta el borde de escape. La distribución de la presión en las superficies superior e inferior puede obtenerse inclinando la sección aerodinámica a ángulos de ataque positivos y negativos. Esta sección, que está mecanizada según el perfil NACA 0015, tiene la misma sección que la C15-20, permitiendo la comparación directa de la distribución de la presión y las características de sustentación.
Las tomas están todas enrasadas con la superficie de la sección
aerodinámica, y están conectadas mediante tubería
flexible a un acoplamiento rápido de múltiples vías.
Modelos de resistencia C15-22 (requiere C15-13)
Se proporcionan siete modelos diferentes para su uso con la Balanza de sustentación y resistencia C15-13, lo que permite la realización de investigaciones sobre la influencia de la forma sobre las fuerzas de resistencia. Se suministran cinco modelos con un diámetro ecuatorial común de 50 mm, y por tanto, todos presentan la misma sección al flujo de aire:
- Esfera
- Semiesfera, convexa respecto al sentido del flujo de aire
- Semiesfera, cóncava respecto al sentido del flujo de aire
- Disco circular
- Forma aerodinámica
Se suministran también una pelota de golf con hoyuelos y una esfera lisa del mismo diámetro para demostrar la diferencia de resistencia que proporcionan los hoyuelos.
Se suministra una varilla de montaje de repuesto para propósitos
de calibración de la resistencia o para el montaje de modelos alternativos
creados por el usuario.
C15-23: Cilindro de presión (requiere C15-11 o C15-12)
Distribución de la presión alrededor de un lado del cilindro (C15-23) - La toma 1 está aguas arriba.
aumentar
Un cilindro liso de 30mm de diámetro que incorpora 10 tomas equidistantes entre sí, situadas alrededor de la mitad de la circunferencia, que permiten la medición de la distribución de la presión alrededor del cilindro. El cilindro puede rotarse 180° para obtener la distribución de la presión en toda la circunferencia. Las tomas están todas enrasadas con la superficie del cilindro, y están conectadas mediante tubería flexible a un acoplamiento rápido de múltiples vías.
C15-24: Aparato de Bernouilli (requiere C15-11 o C15-12)
Un perfil de Venturi que se instala en la sección de trabajo del túnel a través del suelo extraíble.
El perfil incorpora 11 tomas de presión en el suelo, conectadas mediante tubería flexible a acoplamientos rápidos.
El Venturi ocupa la altura total de la sección de trabajo, y la anchura varía entre 150mm (anchura total de la sección de trabajo) en la entrada y la salida, y 100mm en el centro. Está fabricado en material acrílico transparente, lo que permitre una visualización perfecta.
Si se utiliza solo, el C15-24 demuestra la variación de presión
estática con el cambio de sección, pero si se utiliza conjuntamente
con el tubo de Pitot estático (C15-14), es posible hacer una demostración
completa de la ecuación de Bernouilli.
C15-25: Placa de capa límite (requiere C15-11 o C15-12)
Una placa plana con borde de ataque achaflanado, que se monta verticalmente en la sección de trabajo del túnel a través del suelo extraíble. Un tubo de Pitot aplanado montado en un micrómetro móvil permite medir la velocidad del aire a diferentes distancias de la superficie de la placa. La placa puede desplazarse respecto al tubo de Pitot para permitir la medición del perfil de velocidad en cualquier posición entre el borde de ataque y el borde de escape de la placa.
Se incluyen una placa lisa y una placa con rugosidad artificial (arriba) para demostrar la diferencia entre la capa límite laminar y turbulenta. La tubería flexible del tubo de Pitot incorpora un acoplamiento rápido.
C15-26: Kit para proyectos
Una selección de componentes que permite la creación por el usuario de modelos alternativos. Consta de un panel de suelo, una trampilla circular y un juego de acoplamientos rápidos con tubería flexible apropiado.
ARRIBAPosibilidades del software
El C15-10 incluye un software didáctico completo que cubre todos los instrumentos y modelos opcionales disponibles.
El software se utiliza para controlar el túnel de viento, incluyendo el encendido del ventilador y el control de la velocidad, y para visualizar y registrar todos los datos. Estas funciones están incorporadas en pantallas de control mediante diagramas esquemáticos, que muestran una representación gráfica del aparato con los valores de los sensores electrónicos, valores calculados a partir de éstos (tales como velocidad del viento, sustentación, etc.), y es posible introducir manualmente y registrar los valores provenientes de instrumentos tales como el banco de manómetros de agua.
Se incluyen potentes funciones de registro de datos y trazado de gráficos, junto con calibraciones de sensores y una gran variedad de opciones de visualización y exportación de datos.
También incluye pantallas de presentación que ofrecen una descripción general del software, del equipo, del procedimiento y de la teoría asociada. Asimismo, existen pantallas de Ayuda detalladas que ofrecen asistencia en profundidad e información de fondo.
El software se suministra con varios ejercicios predeterminados para los estudiantes, cada uno de los cuales está acompañado de diagramas esquemáticos específicos y completos textos didácticos de ayuda. Estas estrategias predeterminadas han sido cuidadosamente seleccionadas para presentar al usuario los principios del flujo de aire y de la aerodinámica utilizando los diversos modelos e instrumentos opcionales.
Los ejercicios están estructurados, y permiten la evaluación de los diferentes modelos utilizando la instrumentación disponible. Van desde sencillos estudios de visualización de flujo cuando no hay instrumentación disponible, hasta un análisis completo si se dispone de un Manómetro, una Balanza de sustentación y resistencia, un Tubo de Pitot, etc..
Para mayor flexibilidad, se incluye además una opción configurable
por el usuario titulado 'Trabajos de proyectos', por si el usuario desea
ampliar sus investigaciones o utilizar sus propios modelos.
Interfaz de software universal
Se incluyen por separado en el CD del software los 'drivers' o controladores necesarios para que otras aplicaciones de software se comuniquen con el C15-10 a través del interfaz USB. Esto permite a los usuarios escribir su propio software en lugar de utilizar el software suministrado por Armfield. Este software puede escribirse en muchos sistemas diferentes. Típicamente, puede utilizarse LabView, MatLab, ‘C’, ‘C++’, Visual Basic, Delphi o cualquier otro entorno de software que permita llamadas a controladores externos.
De esta manera, el usuario puede escribir software para sus requisitos
específicos, en un entorno familiar, compatible con el resto de
sus equipos.
Especificaciones
C15-10
> Sección de prueba cuadrada, dimensiones nominales 150 x 150mm,
longitud 455mm
> Velocidad del aire en la sección de prueba, variable entre
0 y 34 m/s
(nota: algunos modelos sólo pueden utilizarse a una velocidad menor)
> Entrada perfilada con relación de contracción nominal
de 9,4:1
C15-11
> Longitud del tubo 320mm
> Inclinación 30°
> Intervalo de mediciones 0-160mm H2O
C15-12
> 16 canales 0-178mm H2O (diferencial)
C15-13
> Fuerza de sustentación 3,4N en el modelo
> Fuerza de resistencia 3,4N en el modelo
> Inclinación +/- 45°
C15-20
> Sección aerodinámica NACA 0015
> Longitud de la cuerda 61,5mm
> Grosor 9,2mm
C15-22
> Diámetros ecuatoriales:
Modelos grandes 50mm
Pelota de golf y esfera pequeña 43mm
C15-23
> Diámetro del cilindro 30mm
> Espaciado entre tomas 20°
C15-24
> Anchura de la garganta 100mm
> Anchura aguas arriba/abajo 150mm
Servicios requeridos/Equipo esencial
El usuario debe tener acceso a una PC con puerto USB libre y Windows. Se requiere un puerto USB adicional para utilizar el C15-12 opcional.
Dependiendo de los modelos utilizados,
será necesario utilizar C15-11, C15-12 o C15-13
(ver descripciones de los modelos).
Suministro eléctrico:
C15-10-A: 220-240V/1/Phase, 50Hz, 10Amps
C15-10-B: 110-120V/1/Phase, 60Hz, 20Amps
C15-10-G: 220-240V/1/Phase, 60Hz, 10Amps
Especificación de transporte
Volumen: 1.5m3
Peso bruto: 220kg
Dimensiones totales
C15-10
Longitud: 2.250m
Anchura: 0.700m
Altura: 0.460m
Garantía del productoTodos los productos Armfield se suministran con una Garantía Extendida de dos años |
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