El equipo utilizado para implementar la técnica láser PIV consta de los siguientes elementos:
Cámara fotográfica CCD: marca MegaPlus, modelo ES 1.0, monocromática (blanco y
negro), resolución: 1008 x 1016 pixeles, lente de 62 mm de diámetro; tiene la función de fotografiar el objetivo a estudiar para posteriormente analizar las imágenes. En la figura A.1 se presenta la imagen de la cámara fotográfica utilizada en la experimentación.
Fig. A.1 Cámara fotográfica CCD.
Dispositivo de sincronización (HUB): marca DANTEC Dynamics, este dispositivo tiene
la función de sincronizar los disparos del láser con los disparos de la cámara fotográfica para poder llevar a cabo la captura de imágenes, en la figura A.2 se presenta el dispositivo de sincronización del sistema PIV.
Fig. A.2 Dispositivo de sincronización (HUB).
Láser pulsátil Nd:YAG: marca New Wave, modelo200-15Hz GEMINI PIV, longitud de
onda 532 nm, potencia 500 mJ a 5ns; este dispositivo cumple la función de iluminar cada fotografía, requiriendo una alta potencia para poder observar las partículas de dimensiones pequeñas. Conjuntamente, este dispositivo consta de dos generadores de pulsos láser y dos controles manuales que sirven principalmente para activar y
En las figuras A.3 y A.4 se presentan la sección de disparo del láser y los generadores de pulso respectivamente.
Fig. A.3 Sección de disparo del láser.
Fig. A.4 Generadores de pulsos láser y controles manuales.
Computadora: marca SURE se encarga de procesar las señales de la cámara CCD
(imágenes) para analizarlas por medio del software Flow Manager. Después del análisis realizado por este programa cada par de imágenes consecutivas se convierten en un campo de velocidad instantáneo. En la figura A.5 se presenta una imagen de dicha computadora.
Cabe mencionar que para obtener una hoja de luz, en la salida del láser pulsante son colocados dos lentes para lograr la óptica de formación de la hoja de luz, un lente plano cóncavo y un lente cilíndrico.
Además del equipo de PIV, se requirió de accesorios e instrumentos indispensables para poder llevar a cabo el experimento. Dichos accesorios son:
Recipiente de vidrio: recipiente rectangular de vidrio de 0.006 m de espesor y
dimensiones de 40 x 40 x 50 cm. Este accesorio sirve como recipiente para contener agua y dentro de este se llevó a cabo la experimentación. El uso de este recipiente fue necesario debido a la geometría de los ciclones ya que la curvatura de las paredes produce distorsión en las imágenes tomadas por la cámara CCD. Al sumergir los ciclones en agua dentro de un recipiente rectangular, las propiedades ópticas del agua eliminan la distorsión ocasionada por la curvatura de los ciclones. La figura A.6 muestra un esquema del recipiente de vidrio.
Fig. A.6 Recipiente de vidrio.
Bomba de agua: marca Water Ace, sumergible, caudal 1100 GPH (4164 l/h), potencia
1/6 HP, elevación máxima 20” (6.1 m). La figura A.7 muestra una imagen de la bomba utilizada.
Fig. A.7 Bomba de agua.
Rotámetro: marca Blue-White, número de serie F-400, material acrílico, alcance: 0.5 – 5
GPM (2 – 20 LPM), resolución de 0.25 GPM (1 LPM). Este instrumento mide el flujo volumétrico de agua que entra al ciclón, el rotámetro utilizado se muestra en la figura A.8.
Fig. A.8 Rotámetro de agua.
Válvula de bola: marca Valmex, material acero inoxidable tipo 304, diámetro ½” (1.27
cm). Este dispositivo se utiliza controlar el flujo de entrada al ciclón y se muestra en la figura A.9.
Fig. A.9 Válvula de bola.
P.V.C.: 8 tramos de ½” (1.27 cm) de diámetro y 3 codos de 90° de ½” de diámetro,
accesorios necesarios para hacer el circuito que conecta la bomba con la válvula, el rotámetro y el ciclón.
Manguera plástica: diámetro de ½”, conecta la descarga del circuito de la bomba con el
ciclón.
Bloque de aluminio: sección cuadrada de 7.5 cm x 16cm. Está sujeto al ciclón y sirve
como contrapeso a la fuerza con la que entra el agua en éste. Las dimensiones de este elemento se muestran en la figura A.10.
Tripie: marca VANTA; especial para montar cámaras fotográficas.
Circuito eléctrico: tipo extensión, con 3 apagadores y 4 contactos; facilita las conexiones
de la bomba y la lámpara.
Fig. A.11 Circuito eléctrico.
Partículas de látex de poliestireno: densidad similar a la del agua (1000 kg/m3), tamaño
entre 6 y 9 micras.
Gafas de seguridad: marca DANTEC; evitan el contacto directo del láser con los ojos,
ya que la intensidad luminosa de este puede causar severos daños en la retina.
Fig. A.12 Gafas de seguridad.
Calibrador Vernier: marca Steiner, es útil par obtener las dimensiones principales de los
ciclones.
Fig. A.13 Calibrador Vernier.
.
Para llevar a cabo la prueba de caída de presión en los tres ciclones, fue necesario el siguiente equipo:
Estructura soporte de ciclón: está fabricada a base de hierro forjado y tiene la función
de sostener y sujetar los ciclones de vidrio para llevar a cabo las pruebas de presión.
Fig. A.14 Estructura soporte de ciclón.
Ventilador centrífugo: este dispositivo nos suministra el aire necesario para llevar a
cabo la prueba de la caída de presión en los ciclones. Está conectado a un ducto de acero de 4.9 m de longitud y 0.3048 m (12”) de diámetro. El motor eléctrico que impulsa al ventilador es de 11.19 kW (15 HP).
Fig. A.16 Ducto de salida del ventilador.
Transformación de aluminio: fabricada de lámina de aluminio calibre 24; tiene la
función de transformar el diámetro del ducto de 0.3048 m a una sección rectangular 9mm por 18 mm, la cual se adapta a la entrada tangencial de los ciclones.
Fig. A.17 Transformación de aluminio.
Anemómetro de propela: este dispositivo se emplea para tener una referencia de la
velocidad a la salida de la transformación de aluminio.
Transductor de presión: marca Furness, modelo 352, alcance de 500 Pa a 500Pa,
potencial 9 – 40 Volts, Intensidad de corriente 4 - 20 mA CD. Se empleó para determinar la caída de presión en los ciclones con la ayuda de un transformador de corriente alterna a directa de 120 mA, 12Volts CD.
Fig. A.19 Transductor de presión.
Manómetro inclinado: marca Lufttechnik, diferencial tipo 4, alcance: 0-5 kPa,
resolución 0.01 kPa. Se utilizó instrumento de comparación de medición de la caída de presión a través del ciclón.
Fig. A.20 Manómetro inclinado.
Termómetro ambiental: marca HANNA, modelo HI 8564, alcance 0 – 60°C, resolución
0.1°C. Se utilizó para obtener la temperatura ambiente a la hora de las pruebas.
Báscula digital: marca Excell, modelo BH-3000, capacidad 3000g, resolución 0.1 g.
Ayuda a obtener los diferentes pesos de los recipientes y partículas a medir.
Fig. A.22 Báscula digital.
Mascarilla de seguridad: se emplea para filtrar las partículas del aire y no inhalar tal
polvo.
Fig. A.23 Mascarilla de seguridad.
Gafas de seguridad transparentes: se utilizan para evitar el contacto de las partículas de
bronce con los ojos.
Fig. A.24 Gafas de seguridad transparentes.
Cabe mencionar que parte del equipo empleado es por seguridad, ya que se trabaja con material demasiado pequeño que puede ser ingerido por las personas que no lleven ningún tipo de protección.