Challenges of using cluster analysis and the approach in this study

La metodología experimental utilizada para la obtención de los campos de velocidad dentro del separador ciclónico es descrita a continuación.

1. Se llena el recipiente de vidrio con agua (fluido de trabajo), el cual se utiliza para visualizar el comportamiento de los patrones de flujo dentro del separador ciclónico y al mismo tiempo sirve para corregir la deformación de las imágenes debida a la curvatura de los ciclones.

2. Posteriormente, se sumerge la bomba y se conecta a la entrada tangencial del separador ciclónico para hacer circular el fluido dentro de éste y se agregan las partículas las cuales van a seguir la trayectoria de las partículas del fluido dentro del ciclón.

3. Una vez conectado el ciclón a la salida de la bomba, se determina la posición que va a tener el separador ciclónico con respecto a la cámara CCD y al láser según el plano que se quiera medir por ejemplo si es el plano tangencial-radial, dicho plano debe estar de manera perpendicular a la cámara y paralelo a la hoja de luz emitida por el láser, como se muestra en la figura 3.8. Se mide a 3 diferentes posiciones a lo largo del buscador de vórtices en el eje Y, y en cada posición se mide el campo de velocidades para tres las condiciones de experimentación que se muestran en la tabla 3.6.

x y

3 2 1

Fig. 3.8 Arreglo experimental para el plano tangencial-radial.

4. Para obtener el campo de velocidades en el plano axial – radial, dicho plano debe estar colocado de manera perpendicular a la cámara y paralelo al láser, se debe visualizar perfectamente todo el buscador de vórtices como se muestra en

Cámara CCD Hoja de luz _Láser Computadora Separador ciclónico

z y

la figura 3.9 al igual que en el caso anterior en esta posición se va a obtener el campo de velocidades para las mismas condiciones de experimentación.

Fig. 3.9 Arreglo experimental para el plano axial-radial.

5. Una vez ya posicionado el separador ciclónico con respecto a la cámara y el láser según el plano que se quiera analizar se procede a encender la bomba la cual va a hacer circular el fluido y las partículas dentro del separador ciclónico. 6. Se enciende el Hub, las lámparas del láser y la computadora y se carga el programa Flow Map con el cual se van a determinar los campos vectoriales de velocidad dentro del separador ciclónico además de que por medio de éste se manda la señal al láser para efectuar los disparos, se controla el número de disparos, el tiempo entre disparos y se visualizan las imágenes del movimiento de las partículas y el flujo dentro del separador ciclónico así como también se ajustan las lámparas del láser a modo de que en las imágenes 1 y 2 que se tomen tengan la misma intensidad de luz esto para que el software puede hacer la correlación entre una foto y otra y determine los vectores de velocidad y desplazamiento de las partículas.

7. Se pone la cámara en foco asegurándose que la zona de medición que se requiere medir se visualice lo más claramente posible y se alcancen a distinguir las partículas.

8. Se ajusta el caudal se hace una serie de disparos que en nuestro caso son 100 para obtener 100 pares de fotografías y por cada par de fotografías nos indica la posición uno y posición dos de las partículas en un lapso de tiempo el cual es el lapso de tiempo entre un disparo y otro y este se indica desde el programa de la computadora (Flow Map).

9. Ya obtenido conjunto de fotografías para un determinado caudal con el mismo software se obtiene los campos de velocidades con los cuales se analiza y determina la dirección del flujo dentro del separador ciclónico.

Cámara CCD Computadora Láser Hoja de luz Separador ciclónico

Los elementos que se utilizaron para el control de las medición que se realizó por medio de la técnica PIV fue un nivel con láser con el cual se posiciona el separador ciclónico con respecto al láser en la zona que se requiere analizar otro nivel que se utiliza para nivelar la cámara CCD como se muestra en la figura 3.8.

Fig. 3.10 Nivelación de la cámara CCD y posicionamiento del láser con respecto ala zona de mediciónvista lateral y superior.

Una escuadra metálica de 50 cm. de longitud fue utilizada para asegurar que tanto la cámara como el Láser PIV se mantuvieran perpendiculares con respecto a la zona de medición como se muestra en la figura 3.11.

Fig. 3.11 Posicionamiento de cámara CCD y Láser PIV.

El lente de la cámara CCD cuenta con 2 perillas giratorias; con una se regula la intensidad de iluminación con la que se van a obtener las fotografías y con la segunda se regula el enfoque según la distancia a la que se encuentre la cámara de la zona de medición para obtener las imágenes lo más claras posibles como se muestra en la figura 3.12.

Fig. 3.12 Mecanismo de regulación de enfoque e iluminación de la cámara CCD.

En la figura 3.13 se muestran los diferentes elementos que componen a la consola de las lámparas del láser.

Fig. 3.13 Consola de las lámparas del láser

Desde la computadora con el programa Flow Map se manda la señal de disparo y se controla el número de disparos y el tiempo entre disparos, tiempo entre los pulsos de cada disparo.

También desde la computadora se pueden visualizar las imágenes que la cámara va obteniendo conforme dispara el láser como se muestra en la figura 3.14.

La visualización de las fotografías en tiempo real sirve como un medio de control ya que por medio de la visualización de las fotografías se puede saber si la apertura de la cámara permite la iluminación correcta de las imágenes y muestra

Iluminación Enfoque

Se regula la intensidad de iluminación de las

lámparas del láser

Botón de paro

Botón de

preparación para disparo de láser

Botón para disparar el láser de manera

SECCION A SECCION B POSICION 2 1 PLANO TANGENCIAL-RADIAL 3 SECCION C

si éstas se encuentran o no en foco. Además, se muestra que tan centrada o descentrada está la cámara o el láser de la zona de medición que se desea analizar.

Fig. 3.14 Fotografía del plano radial-tangencial en el buscador de vórtices dentro del separador ciclónico donde los puntos blancos son partículas que se mueven con el flujo.

Cualquier detalle se puede observar en las fotografías obtenidas y por medio de éstas se puede localizar y corregir fácilmente el problema; ya sea que se requiera mayor iluminación, mejor enfoque, posicionar el ciclón con respecto a la cámara y el láser, regular las lámparas del láser, etc.