DISEÑO Y CONSTRUCCION DE UN TÚNEL DE VIENTO CERRADO PARA CALIBRACIÓN DE SENSORES E INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN DEL INSTITUTO NACIONAL DE METEOROLOGÍA E HIDROLOGÍA (INAMHI) Jaime Benalcázar
Objetivos: Diseñar y construir un túnel de viento subsónico cerrado que permita realizar la calibración de los sensores e instrumentos de medición utilizados por el INAMHI. Definir los conceptos básicos del funcionamiento de un túnel de viento subsónico cerrado, y los elementos que lo conforman. Dimensionar Elaborar el dimensionamiento de los diferentes componentes mecánicos que conforman el túnel de viento.
Efectuar el dimensionamiento de los diferentes dispositivos eléctricos y electrónicos empleados en el túnel de viento, ya sea en los sistemas de adquisición, control y actuación. Realizar pruebas de los sistemas en conjunto en los distintos modos de operación, para verificar los tiempos de estabilización.
FUNCIONAMIENTO Y ESTRUCTURA DE UN TÚNEL DE VIENTO Túnel de viento
Partes del túnel de viento cerrado 1.Sección de pruebas 8. Difusor 3 2. Difusor 19. Esquina 3 3. Esquina 110. Lateral 2 4. Lateral 111. Esquina 4 5. Lateral Cámara de estabilización 6. Difusor 213. Contracción 7. Ventilador
DISEÑO, SELECCIÓN Y DIMENSIONAMIENTO DE LOS ELEMENTOS MECANICOS, ELÉCTRICOS Y DE CONTROL Diámetro mínimo de la sección de pruebas de 500 mm Velocidades variables Velocidad de operación de 0 hasta 60 m/s Uniformidad de flujo Niveles de turbulencia menores al 2% Niveles de ruido inferiores a 115 dB(A) Sección de pruebas en acrílico trasparente. Dimensiones acorde a la infraestructura del Instituto
Selección de tipo de túnel de viento CriterioabcdΣ Priorid ad Túnel Abierto 0,33* 0,3 0,33* 0,1 0,33* 0,4 0,33* 0,2 0,332 Túnel Cerrado 0,67* 0,3 0,67* 0,1 0,67* 0,4 0,67* 0,2 0,671
Selección de la geometría de la sección de pruebas AlternativasabcdΣPriorida. Circular0,5* 0,30,5* 0,40,17*0,150,5* 0,150,461 Rectangular0,17*0,30,17*0,40,5* 0,150,25*0,150,233 Octogonal0,33*0,30,33*0,40,33*0,150,25*0,150,312
Sección de pruebas
Calculo de flujo másico y caudal de aire requerido
Difusor Alternativasr2 [mm]A2 [m 2 ]ArL [mm]
Contracción
Cámara de estabilización
Deflectores CriterioabcDΣPrioridad Alternativa 10,42*0,40,17*0,20,17*0,10,42*0,30,342 Alternativa 20,42*0,40,33*0,20,42*0,10,42*0,30,401 Alternativa 30,33*0,40,5* 0,20,42*0,10,17*0,30,333
Deflectores
Pre diseño Difusor 2 y Difusor 3
Calculo de las perdidas
Secciones de área constante
Re Sección de pruebas E Lateral E Lateral E E-05 Cámara de estabilización E
Difusores
Pre diseño Difusor 2 y Difusor 3 ReF Difusor E Difusor 2 y E
Esquinas Re Esquina E Esquina E Esquina E Esquina E
Alisador de Flujo (Mallas)
Pérdidas totales
Potencia de ventilador
Diseño Difusor 2 y Difusor 3 DiDeLTAr Difusor Difusor
Diseño eléctrico- Características motor
Variador de frecuencia DescripciónDetalle Marca y modeloAllen Bradley Power flex 700 Voltaje:480 V trifásica Servicio Normal:30 HP Servicio fuerte:25 HP Amperaje:30 A
Protecciones eléctricas
Distribución elementos de potencia
Distribución del Panel de control 1.Botón inicio 2.Botón Pare 3.Switch 4.Perilla 5.Pare de emergencia 6.Luz indicadora Roja 7.Switch pantalla 8.HMI. 9.Luz indicadora Amarrilla 10.Luz indicadora Verde
Modos de operación
Perfiles de velocidad en la sección de pruebas ASHRAE Standard 111
15 m/s Datos promedios en los puntos a 15 m/sInterpolación a 15 m/s
15 m/s Datos de desviación estándar a 15 m/s Interpolación de la desviación estándar a 15 m/s
Velocidad máxima
Control PID
CONCLUSIONES Velocidad máxima es 69,7 m/s a 1650 RPM Desviación estándar del 1% ±2% en la velocidad promedio
RECOMENDACIONES Instalación las mallas y el direccionador de flujo para disminuir las turbulencias y diferencia de la velocidad promedio a rangos menores del 1% del en toda la sección de pruebas y lograr una mejor calidad de flujo.