Evaluación del desempeño aerodinámico mediante una técnica experimental aplicada a envolventes arquitectonicas
Resumen
A methodology to analyze the behavior of the flow around an architectural construction in a wind tunnel is presented as a fundamental tool in order to control the operational conditions. The initial work was the characterization of the wind tunnel to scale the physical models and was defined as 1:50. The material used in the construction of the scaled models is translucent acrylic of 0.003 meters thick. Materials selection was based on the optical properties of the selected material that facilitates the visualization of the air flow in the test area of the wind tunnel. All models was positioned on a base built in acrylic. The assembly was placed on a glass with a 0.005 meters of thickness; the structure has adjusted to the width of the tunnel to avoid the influence of the internal walls, to construct a plane to facilitate the visualization and moreover the interpretation of the results. The selection of the light source is one of the innovations presented on this thesis. Basically, the plane of light is near 0.0005 meters thick, that defines a region around the control volume in order to study only one plane. The three dimensional nature of the flow around a geometry phenomenon is complex. However, it is possible to study by using the proposed experimental technique and a high speed camera at different operational conditions. One of the objectives in this work is to ensure the reproducibility of the test base on the geometric, kinematic and dynamic similarity criteria. It is possible to consider the as non-intrusive technique; moreover it is possible to study the qualitative nature of the fluid around a building, to propose several bioclimatic designs of architectural geometries and to evaluate the cases within the wind tunnel. The interpretation of the results highlights the advantages of the method over the conventional visualization techniques. It is also consider as a tool that can be used in scaled models. En la presente tesis se presenta una metodología de análisis para el comportamiento del flujo en los alrededores de una envolvente arquitectónica en donde se utiliza un túnel aerodinámico como herramienta fundamental para controlar las condiciones de las pruebas. La caracterización del túnel aerodinámico fue el punto de partida para proponer la escala de los modelos físicos. La escala de los modelos es 1:50, el material utilizado para la elaboración de las representaciones a escala es acrílico translucido de 0.003 metros de espesor. La selección del material fue basado en las propiedades ópticas que favorecen la visualización del flujo de aire en la zona de pruebas. Todos los modelos están montados en una base también construida en acrílico. El conjunto se colocó sobre una base de vidrio de 0.005 metros de espesor graduada al ancho de la vivienda con la finalidad de formar un plano sobre la envolvente que facilitara la interpretación de los resultados. La selección de la fuente de iluminación es una de las innovaciones que se realizaron en esta tesis, si se compara con los resultados reportados en la literatura especializada. La iluminación en general es un plano de luz de espesor cercano a 0.0005 metros que delimita una región en los alrededores del volumen de control con la finalidad de estudiar únicamente un plano. La naturaleza tridimensional del fenómeno de flujo alrededor de una envolvente es compleja, sin embargo la técnica experimental permite estudiar con la ayuda de una cámara de alta velocidad las diferentes condiciones del flujo en un instante de tiempo. Después de garantizar la reproducibilidad de las pruebas asegurando la semejanza geométrica, cinemática y dinámica en su conjunto, es posible afirmar que la técnica no se considera intrusiva y permite estudiar con precisión el comportamiento cualitativo de las propuestas de diseño dentro del túnel. La interpretación de los resultados resalta las ventajas que ofrece la técnica sobre los sistemas de visualización convencionales. Además es una herramienta que puede ser utilizada en modelos en escala real de manera económica y factible.