Práctica No. 2

Túnel de viento

Objetivo:

El alumno conocerá las partes de un túnel de viento y entenderá la importancia de la aerodinámica en los diseños de perfiles de alas de avión.

Introducción:

Una fuerza aerodinámica es generada cuando una corriente de aire fluye sobre y por debajo de un perfil. El punto donde esta corriente se divide se lo denomina "punto de impacto". Ahora bien, ¿A que llamamos fuerza aerodinámica?. Fuerza aerodinámica es la resultante de dos fuerzas que desempeñan un papel importantísimo, estas son, la sustentación y la resistencia al avance.

Una presión muy alta se genera en el punto de impacto. Normalmente el área de alta presión se localiza en la porción más baja del perfil, dependiendo del ángulo de ataque. Este área de alta presión contribuye a las fuerzas producidas por la pala.

La figura nos muestra también, líneas que ilustran como el flujo de aire se desplaza por arriba y por abajo del perfil. Note que el flujo de aire es deflectado hacia abajo, y si recordamos la tercera Ley de Newton, "cada acción tiene una reacción opuesta", se generará una fuerza hacia arriba también. Esta fuerza se suma a la fuerza total aerodinámica. A muy bajos ángulos de ataque esta fuerza puede ser muy baja o nula.

La forma del perfil genera baja presión sobre el mismo de acuerdo al Principio de Bernoulli. La diferencia de presión entre la parte superior del perfil (extrados) y la inferior (intrados) es bastante pequeña, alrededor del 1 %, pero aplicada a lo largo de la pala de un rotor es bastante significativa.

La fuerza total aerodinámica, algunas veces llamada fuerza resultante, como ya dijimos, puede ser dividida en dos componentes, que son la sustentación y la resistencia. La sustentación actúa en forma perpendicular al viento relativo. La resistencia es la fuerza que se opone al movimiento de un cuerpo (perfil) en el aire.

Muchos factores contribuyen a la sustentación total generada por un perfil. El incremento de velocidad causa un aumento de sustentación debido a la diferencia de presiones entre el extrados y el intrados. La sustentación se incrementa con el cuadrado de la velocidad, así, una pala con una velocidad de 500 Kts. genera 4 veces más sustentación que una que vuele a 250 Kts.

La sustentación varía con la superficie que tenga la pala. Un área de 100 pies cuadrados generará el doble de sustentación que otra de 50. Por supuesto, el ángulo de ataque tiene su importancia en la generación de sustentación como así también la densidad del aire.

Normalmente, un aumento de la sustentación generará un aumento de la resistencia. Por lo tanto, cuando se diseña un perfil se toman en cuenta todos estos factores y se lo realiza para que tenga el mejor desempeño en el rango de velocidades en que se vaya a mover.

Procedimiento:

Lo primero que hicimos fue identificar que conducto correspondía a cada orificio del perfil de ala que había dentro del túnel de viento.

Una vez identificado esto obtuvimos los siguiente:

Después procedimos a tomar medidas de las velocidades que alcanzaba el túnel de viento durante 5segundos, obteniendo las siguientes velocidades:

Una vez que conocemos las velocidades y los orificios correspondientes a cada capilar pusimos en marcha el túnel de viento a sus diferentes niveles de potencia y obtuvimos los siguientes variaciones de altura del líquido de nuestros capilares.

Cálculos:

Para calcular la presión utilizamos la fórmula.

Gráficas.

Conclusiones:

Gracias a esta práctica pudimos observar como varia la presión en la cara superior del perfil del ala con respecto a la cara inferior, observandose que en la cara inferior hay una mayor presión, por lo que comprobamos el principio de sustentación en lo aviónes.

También nos ayudo a comprender la relación existente entre velocida y presión, en donde a mayor velocidad menor presión y visceversa.

UNIVERSIDAD LA SALLE

Tunel de viento

Práctica No 2