"Problematica Ambiental Termica"

Entrega virtual "Análisis convección"

Inicio Unidad 3 : Calor

Análisis de vídeos

En esta unidad daremos cuenta del suceso que se produce con el fenómeno de convección, el cual consiste en la transmisión de calor por movimiento real de las moléculas de una sustancia. Este fenómeno sólo podrá producirse en fluidos en los que por movimiento natural (diferencia de densidades) o circulación forzada (con la ayuda de ventiladores, bombas, etc.) puedan las partículas desplazarse transportando el calor sin interrumpir la continuidad física del cuerpo.
Se hizo el siguiente análisis de vídeos experimentales en los cuales se puede apreciar este fenómeno en una forma visible:

En esta ubicación de la fuente de calor la convección es muy intensa, al encontrarse en una zona en donde existen planos continuos y la salida de ellos es pequeña y más lejana.

- El calor se mantiene relativamente constante entre las secciones paralelas, formándose así un manto calorífico.

- El calor sale de forma concentrada, en forma de "hongo", expandiéndose de forma uniforme.

- En esta ubicación de la fuente de calor la convección se hace más equilibrada en el plano inferior, ya que ella se ubica en el centro de la sección.

- La inversión es mucho más rápida que en la primera prueba (E01), haciendo un flujo del calor más acelerado.

- El calor sale de una forma más lineal y rápida y luego se expande hacia el exterior de una forma medianamente uniforme.

- En esta ubicación de la fuente de calor, la convección del calor es menos cíclica, ya que se encuentra en una zona más expuesta al exterior, ya que está muy cercana a los espacios libres de secciones. La velocidad del flujo del calor mantiene una notoria velocidad constante ascendente.

- No se produce un manto definido debido a lo anteriormente mencionado (a excepción del plano inferior), lo cual el calor no llena los espacios superiores como en los ensayos anteriores (E01, E02), no existe una estructura espacial de ésta tan definida.

- El calor sale de de forma notoriamente lineal y definida, expandiéndose de a poco.

Encargo Computación

Videos de las secciones de la segunda entrega de Unidad: Viento

Secciones (verticales) del proyecto : UNIDAD VIENTO

Primer entrega. Unidad: VIENTO

Con esto terminamos la primera parte de la segunda unidad: VIENTO.

Partimos con un modelo elaborado a partir de un cubo de 12x12x12 cm, creando 3 espacialidades conexas en el interior, de modo tal que el viento pudiese fluir y atravezarlo.

Este modelo nos serviría para estudiar cómo se comporta el aire en movimiento y la forma que va tomando en su recorrido. Para lograr observar mejor estos fenómenos, cortamos el cubo en 4 secciones para poder así ir analizando una a una las secciones y el cómo fluye el aire a través de ellas.

Sección Vertical 1 (SV1)

sección

                         

Diagrama de flujo donde:
Celeste: Baja velocidad
Verde: Velocidad media
Rojo: Alta velocidad

Fotograma

   

  



Sección Vertical 2 (SV2)

sección

WindTunnel2D

Diagrama de flujo donde:
Celeste: Baja velocidad
Verde: Velocidad media
Rojo: Alta velocidad

Fotograma

Sección Horizontal 1 (SH1)

sección

WindTunnel2D

Fotograma

Diagrama de flujo donde:
Celeste: Baja velocidad
Verde: Velocidad media
Rojo: Alta velocidad

Sección Horizontal 2 (SH2)

sección

WindTunnel2D

Diagrama de flujo donde:
Celeste: Baja velocidad
Verde: Velocidad media
Rojo: Alta velocidad

Fotograma

En conclusión, podemos afirmar que el aire viaja en línea recta hasta hallarse frente a algún obstáculo. Cuando el viento queda encerrado dentro de paredes, se forman pequeños remolinos. También podemos deducir que el aire viaja a mayor velocidad mientras menor presión exista, es decir, la velocidad incrementa a medida que se reduce el área de la sección por donde avanza, en otras palabras, la velocidad y presión son inversamente proporcionales, tal y como lo explica el principio de Venturi.
Entendimos cómo el aire línea a línea toma forma, y a esto le llamamos flujo, que corresponde a las líneas indicadoras del viaje que realiza el aire, en una dimensión. Además, al conjunto de líneas que envuelve cada uno de los obstáculos se le llama manto, que tal y como lo dice su nombre, se comporta como un manto que adopta la forma de las paredes del lugar, haciendo que el viento continúe su trayecto, todo esto en dos dimensiones. Finalmente, si nos ponemos a unir los mantos formados por las cuatro secciones realizadas, nos damos cuenta que hemos formado una estructura espacial, donde el aire viaja tridimensionalmente a través del cubo.

~Lauris

Cuadernas con el flujo del aire

En nuestra primera experimentación con el túnel de viento y las cuadernas, registramos con vídeos el flujo del aire (en los diagramas obtenido con WindTunel2D, se indica la velocidad a la que viaja el viento, además de las líneas que muestran el flujo del aire) :

1- Primera Sección Horizontal : 

Diagrama obtenido con WindTunel2D

2- Segunda sección Horizontal :

  

Diagrama obtenido con WindTunel2D

3- Primera Sección Vertical : 

Diagrama obtenido con WindTunel2D

4- Segunda Sección Vertical : 

Diagrama obtenido con WindTunel2D

Con esta experiencia pudimos observar los fenómenos que se producen dentro del cubo respecto al aire y al flujo del mismo, poder reconocer que se comporta como un manto que envuelve. Además, gracias a los diagramas y el vídeo podemos analizar la velocidad a la que viaja el humo, llegando a la conclusión de que viaja a mayor velocidad en los lugares donde tiene un recorrido continuo y sin obstáculos, y su velocidad va disminuyendo a medida que se va encontrando con más obstáculos, viajando a una baja velocidad en los lugares donde el humo es "encerrado" gracias a la presencia de las paredes. Podemos agregar que en estos casos la velocidad es inversamente proporcional a la presión. Además, podemos reconocer que no siempre viaja en línea recta, sino que adopta la forma de los lugares por los que va pasando (se comporta como manto, como decíamos anteriormente), y en ciertos lugares donde es tapada la salida del aire y es interrumpido el flujo del mismo, se forman pequeños remolinos de humo.

~Lauris

Túnel de viento y secciones

Construimos un túnel de viento, con el cual podríamos luego analizar secciones de nuestro cubo.

Para comprender la forma en la que el viento se comporta, construimos una cuadernas, que corresponden a secciones tanto verticales como horizontales de nuestro cubo de papel, para así poder observar el tránsito del viento (en este caso usamos humo) a través de este.

Secciones horizontales (flecha verde indica la dirección del viento)

Secciones verticales (flecha verde indica la dirección del viento)

Lo que se espera lograr con este experimento es ver el aire en movimiento, ver y darle forma, entender cómo el flujo de aire genera un manto, ver cómo actúa su propiedad de envolver, además de entender cómo influye la velocidad del aire y en qué sentido afecta al flujo.

Existen además dos principios que debemos conocer y que tienen relación con lo trabajado:

1- Principio de Bernoulli : Describe el comportamiento de un fluido moviéndose a lo largo de una línea de corriente. Cuando un fluido se mueve por una región en que su rapidez o su altura se modifican la presión también cambia.

2- Efecto Venturi : consiste en que un fluido en movimiento dentro de un conducto cerrado disminuye su presión al aumentar la velocidad después de pasar por una zona de sección menor.

Existe además una escala, denominada Escala de Beauford, la cual mide la intensidad del viento, y está basada principalmente en el estado del mar, de sus olas y la fuerza del viento.

~Lauris

SEGUNDA UNIDAD: VIENTO

En nuestra segunda unidad, llamada "Viento", tuvimos que construir un cubo de papel de 12x12x12 y luego formar tres espacialidades dentro del mismo, de modo que el viento pudiera circular de un lado hacia el otro y atravesar el cubo a través de las aberturas. Luego de tres intentos, llegamos a un cubo "definitivo", con el cual experimentaríamos luego.

Cubo definitivo

Vistas en Sketch up (Vray) del cubo :

~Lauris

Segunda entrega de computación

Para la segunda entrega de computación se nos pidió hacer un modelo simple en Sketch up y, seguido de esto, confeccionar una lámina que contuviera distintas vistas de esto.

Primer alzado

Segundo Alzado

Planta

Sección A 

Sección B

Vista Axonométrica

Vista exterior (con Vray)

Vista interior (con Vray)

Luego, estas imágenes fueron modificadas en Photoshop y puestas juntas en la lámina final : 

~Lauris