Instalación y Pruebas de un Sistema de Medición de Velocidad por LDV (Laser Doppler Velocimetry)

Abstract

El principal objetivo de este trabajo de título fue instalar un sistema de medición de velocidades de flujo en fluidos por anemometría láser Doppler (LDV). Esto se realizó en el marco del proyecto Fondecyt N°1085015, cuyos estudios apuntan a la caracterización de los flujos de transporte de calor y momentum a través de dispositivos de cortinas de aire doble jet-doble flujo. Parte de estos estudios se realizan en un montaje experimental, el cual simula el calor generado por un incendio en un túnel a escala, donde el objetivo de las cortinas de aire es contener el calor, generado por una fuente térmica, aislándolo de las zonas que se quiere proteger, y que deberán mantenerse a una temperatura moderada.

Dentro de este montaje experimental, se instaló el dispositivo LDV junto con un sistema de medición de temperaturas por termocupla fina. La operación de estos instrumentos permitió la medición simultánea del campo de velocidad y temperatura, promedio y fluctuante, al interior del túnel donde evoluciona el doble jet-doble flujo.

Para probar los instrumentos se consideraron tres casos de estudio. El primero fue un caso base de prueba, donde se obtuvieron perfiles de velocidad y temperatura de manera simultánea, lo que permitió posteriormente calcular el factor de correlación velocidad-temperatura, el cual corresponde al transporte de calor turbulento.

Posteriormente, el caso dos y tres corresponde al análisis de las correlaciones velocidad-temperatura en la dirección vertical y horizontal del jet respectivamente. Se obtuvieron los valores de esta correlación en perfiles horizontales a distintas alturas del jet, encontrando que el transporte de calor turbulento aumenta considerablemente de magnitud, a medida que el jet se ensancha en los niveles inferiores más cercanos a la zona de impacto. Sin embargo, la dirección neta de este transporte de calor no pudo determinarse claramente, debido a una alta dispersión de los datos obtenidos.

Se concluye que las condiciones de medición son determinantes al momento de obtener los datos de temperatura y velocidad simultáneamente. Especial cuidado debe tenerse en el sembrado de partículas y alineación de los instrumentos, para así obtener resultados concordantes con la teoría del fenómeno.