1 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

2 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.

3 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.

4 FUNCIONAMIENTO Y ESTRUCTURA DE UN TÚNEL DE VIENTO Túnel de viento

5 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 2 12. Cámara de estabilización 6. Difusor 213. Contracción 7. Ventilador

6 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

7 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

8 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

9 Sección de pruebas

10 Calculo de flujo másico y caudal de aire requerido

11

12 Difusor Alternativasr2 [mm]A2 [m 2 ]ArL [mm] 13000.28271.441.132520 23650.41852.132.612520 34000.50272.563.42520

13 Contracción

14 Cámara de estabilización

15 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

16 Deflectores

17 Pre diseño Difusor 2 y Difusor 3

18 Calculo de las perdidas

19 Secciones de área constante

20 Re Sección de pruebas0.51.2601.40E+060.0130.0312 Lateral 10.731.0228.159.59E+050.0130.018160.004 Lateral 21.350.428.235.18E+050.0140.004358.19E-05 Cámara de estabilización 1.351.5558.235.18E+050.0140.018400.000346

21 Difusores

22 Pre diseño Difusor 2 y Difusor 3 ReF Difusor 10.50.732.522.61601.40E+060.0130.0470 Difusor 2 y 3 0.731.356.6952.6528.159.59E+050.0130.06620.0146

23 Esquinas Re Esquina 10.73028.1480.5266.91E+050.1480.033 Esquina 20.73028.1480.5266.91E+050.1480.033 Esquina 31.3508.2300.5262.02E+050.1610.003 Esquina 41.3508.2300.5262.02E+050.1610.003

24 Alisador de Flujo (Mallas)

25 Pérdidas totales

26 Potencia de ventilador

27 Diseño Difusor 2 y Difusor 3 DiDeLTAr Difusor 20.731.082.5413.942.1887 Difusor 31.081.352.5962.981.5625

28 Diseño eléctrico- Características motor

29 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

30 Protecciones eléctricas

31 Distribución elementos de potencia

32 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

33 Modos de operación

34 Perfiles de velocidad en la sección de pruebas ASHRAE Standard 111

35 15 m/s Datos promedios en los puntos a 15 m/sInterpolación a 15 m/s

36 15 m/s Datos de desviación estándar a 15 m/s Interpolación de la desviación estándar a 15 m/s

37 Velocidad máxima

38 Control PID

39 CONCLUSIONES Velocidad máxima es 69,7 m/s a 1650 RPM Desviación estándar del 1% ±2% en la velocidad promedio

40 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.