La MEDICIÓN de la VELOCIDAD

Los métodos físicos de las mediciones de velocidad son, como regla general, indirecta. Esta categoría incluye los métodos de pulverización catódica, que utilizan la dependencia de los parámetros de una descarga eléctrica de la velocidad; los métodos de ionización que dependen de un campo de iones concentrados, producidos por un isótopo radiactivo en el medio en movimiento, de la velocidad de flujo del fluido; el método de electrodifusión, que utiliza la influencia del flujo en los procesos de difusión de electrodos; el anemómetro de alambre caliente o película caliente; los métodos de imán a acústico.

El método de alambre caliente se deriva de la dependencia de la transferencia de calor convectiva del elemento sensor de la velocidad del flujo entrante del medio en estudio (ver Anemómetro de alambre caliente y película caliente). Su principal ventaja es que el convertidor primario tiene una respuesta de alta frecuencia, lo que nos permite utilizarlo para medir las características turbulentas del flujo.

El método de electrodifusión de investigación de campos de velocidad se basa en la medición de la corriente de iones que se difunden hacia el cátodo y se descargan sobre él. Las sustancias disueltas en el electrolito deben garantizar la reacción electroquímica que se produce en los electrodos. Dos tipos de electrolitos se utilizan con mayor frecuencia: ferrocianídico, que consiste en la solución de ferri de potasio y ferrocianuro K3Fe(CN)6, K4Fe(CN)6, respectivamente, con una concentración de 10-3 − 5 × 102 mol/1) y de NaOH de sodio cáustico (con una concentración de 0,5-2 mol/1) en agua; triodina, que consiste en la solución de yoduro I2 (10-4 − 10-2 mol/1) y yoduro de potasio KI (0,1-0,5 mol/1) en agua. El platino se utiliza como cátodo en tales sistemas. En la medición de velocidad, se utiliza un sensor que está hecho de un tubo capilar de vidrio de 30-40 µm de diámetro con un alambre de platino (d = 15-20 µm) soldado en él. El elemento de detección (el cátodo) es el extremo del cable orientado al flujo, y la carcasa del dispositivo es el ánodo. La dependencia entre la corriente en el circuito y la velocidad se describe mediante la relación I = A + B, donde A y B son constantes del transductor definidas en pruebas de calibración.

Los métodos magnetohidrodinámicos se basan en los efectos de la interacción dinámica entre el gas ionizado o electrolito en movimiento y el campo magnético. El medio conductor, que se mueve en un campo magnético transversal, produce una fuerza eléctrica E entre las dos sondas situadas a una distancia L en el flujo de fluido, proporcional a la intensidad del campo magnético H y a la velocidad de flujo u: E = μ. La desventaja del método es que solo se puede usar para medir una velocidad promedio sobre la sección de flujo, sin embargo, ha encontrado uso en la investigación de medios de plasma calientes y enrarecidos.

Entre los métodos directos, los más abundantes son los métodos acústicos, de radiolocalización y ópticos. Al usar métodos acústicos para determinar la velocidad del medio, podemos medir la dispersión de un grupo de ondas de ultrasonido por el flujo de fluido perpendicular al eje del grupo, o el desplazamiento Doppler de la frecuencia de ultrasonido dispersada por el medio en movimiento, o el tiempo de viaje de las oscilaciones acústicas a través de un medio en movimiento. Estos métodos han encontrado aplicación en el estudio de los flujos en la atmósfera y en el océano, donde los requisitos para la localidad de medición son menos estrictos que en los experimentos con modelos de laboratorio. Para llevar a cabo experimentos de precisión con alta resolución espacial y temporal, se utilizan métodos ópticos, el método más refinado utilizado es la anemometría Doppler láser. (ver Anemómetros, Doppler Láser). La anemometría Doppler láser depende de la dispersión de partículas pequeñas en el flujo y también se puede considerar un método cinemático (ver más arriba).