Modelado en el laboratorio de los flujos generados por diferencias de densidad usando criterios de similaridad dinámica

Abstract

Presentamos una técnica basada en criterios de similaridad de la Mecánica de Fluidos para modelar en el laboratorio los flujos generados por diferencias de densidad en el interior de edificios. Construimos un modelo a escala bajo el criterio de similaridad geométrica y usamos agua en vez de aire como sustancia de trabajo. Las fuentes de calor se reemplazan por fuentes de agua salada respetando la similaridad dinámica. El procesamiento digital de las imágenes utilizando un software específico de bajo costo permite visualizar el flujo y realizar mediciones cuantitativas. En particular, estudiamos el flujo en el interior de un sistema sencillo compuesto de dos habitaciones separadas por una pared con dos aberturas, en el cual la diferencia de flotación es generada por una fuente de calor situada en el piso de una de las habitaciones. Los resultados experimentales son confrontados con las correspondientes soluciones analíticas, encontrándose un buen acuerdo.

We present the results found applying a technique based on fluid-dynamical similarity criteria to model in the laboratory the buoyancy-driven flows developed in buildings. We construct a scaled model of the studied system, typically 10 times smaller, under the criterion of geometric similarity and use water instead air as the working substance. The heat sources are replaced by salt water sources following the dynamic similarity rules. The digital image processing using a lowcost specific software allows us to visualize the flow and make quantitative measurements. In particular, we study the flow inside a simple system composed of two rooms separated by a wall with two openings, and isolated from the environment. The difference of buoyancy is generated by a heat source located on the floor of one room. The experimental results are validated with analytical solutions, and a good agreement between them is found.