CONSTRUCCIÓN DE UNA HERRAMIENTA ÓPTICA PARA VISUALIZACIÓN DE FLUJOS EN UN CANAL HIDRÁULICO

Abstract

La Velocimetría por imágenes de partículas ((3z(BPIV(3y) (Bes una potente y moderna herramienta usada para la modelación del campo de velocidades de un fluido en movimiento, basada en el procesamiento de imágenes, y cuya aplicación requiere de la necesidad de resolver problemas en el área de la óptica, láseres, electrónica, computación, matemática, estadística y mecánica de fluidos, entre otras. En el presente trabajo, se propone la implementación de un algoritmo de PIV, usando correlación cruzada de imágenes, método estadístico, que permite la comparación de intensidades de dos imágenes consecutivas, para poder cuantificar el desplazamiento que tienen los objetos capturados en dichas imágenes y a su vez calcular la velocidad con la que se desplazan. También se propone el diseo e implementación de un equipo de PIV, utilizando una cámara fotografíca del tipo CCD con una velocidad de captura de 15 cuadros por segundos (15 [fps]), un laser puntero de 30 [mW], como fuente de iluminación, un lente para la generación de un plano de luz, trazadores de polietileno y un canal hidráulico abierto y transparente. Actualmente un equipo profesional de PIV tiene un precio muy elevado en el mercado, sobre los 100.000 US$. El algoritmo implementado, en sus etapa de Pre-Procesamiento (mejora de las imágenes) y Procesamiento (correlación cruzada) fue programado en MatLab, software que también fue usado para el análisis de los resultados obtenidos. Con la herramienta propuesta se realizaron mediciones y modelaciones de diferentes tipos de flujos, laminares como turbulentos, obteniéndose buenos resultados en flujos lentos, y mediciones aceptables en flujos rápidos, principalmente por la incapacidad de poder generar una iluminación uniforme en todas las zonas y por las limitantes que presentaba la cámara, velocidad de captura (fps) baja en relación a la velocidad de las partículas del fluido. En síntesis, se determinó que bajo ciertas condiciones específicas, es factible usar la herramienta propuesta para el estudio e investigación de fluidos en movimiento con baja velocidad.