Ensayos de Desempeño

Con todas las restricciones y el diseño definido, la construcción se debe realizar con sumo cuidado. Una vez el prototipo esté listo, se debe comenzar el proceso iterativo de "prueba y error", de manera de accionar el túnel y corregir todos los problemas que puedan surgir.


Ejemplos de errores que pueden ser observados en funcionamiento son filtraciones de viento por las paredes del túnel (en la interfaz túnel-zona de prueba, por ejemplo), flujo muy turbulento (es decir, que la malla colocada para laminar el flujo no sea suficiente), complicaciones con el humo en el túnel (o en la salida), etc.

Para evaluar el desempeño del dispositivo en funcionamiento, se ha decidido hacer funcionar de manera normal. Es decir, no se ha diseñado ningún ensayo específico para esto, sino que simplemente se pretende hacer funcionar para detectar errores. Sin embargo, para hacer más explícitos los errores que puedan surgir, se pretende hacer funcionar el túnel bajo las siguientes condiciones:

• Poca luz. Probando el túnel con poca luz e iluminando zonas espcíficas será más sencillo detectar filtraciones.
• Sin público. La idea es probar el dispositivo entre los integrantes del grupo, pero noinvolucrar a más gente, de manera de minimizar el posible efecto o peligro que se esté generando accidentalmente.
• Independientemente, se probarán los circuitos y dispositivos que involucren electricidad, de manera de asegurar que funcionen correctamente previa colocación en el túnel y de esta manera evitar peligros cuando se utilicen.

De esta sencilla manera pretendemos asegurar un correcto desempeño. Evidentemente que se iterará, mejorando la construcción y terminaciones (y de ser necesario, el diseño), hasta asegurar que el dispositivo funcione correcctamente y no presente peligros, cumpliendo las restricciones impuestas por la competencia y las autoimpuestas por el grupo.

Acerca de las Condiciones de Diseño

Si bien hay restricciones para el diseño (entre ellas, los recursos financieros), se dio mucha libertad para utilizar materiales en la construcción del dispositivo. Es aquí donde hay que se especialmente cuidadosos en la selección (y manipulación) de los materiales, debido a que el prototipo finalmente no puede ser peligroso ni frágil, de manera de poder ser manipulado tranquilamente por los usuarios. Además, es importante el énfasis educativo.

De esta manera, queremos enumerar una serie de restricciones autoimpuestas para la fabricación del prototipo, de manera de asegurar que desde la construcción nuestro túnel no presente complicaciones. Estas restricciones son:

• Para la zona de prueba, no utilizaremos vidrio, sino que privilegiaremos el uso de materiales plásticos (poliméricos), que no son frágiles y no presentan un peligro inminente en la manipulación.
• Para mostrar el comportamiento del flujo alrededor del cuerpo dentro del túnel usaremos un tipo de humo o pigmento. Se debe considerar que si es estrictamente necesario realizar combustión para obtener el humo, este dispositivo debe ser parte de las experiencias guiadas del mim (es decir, las experiencias a las que los visitantes al museo no pueden acceder por su propia cuenta, como las de electromagnetismo, debido a que esto presentaría un riesgo innecesario). Para compensar esta pequeña dificultad, se puede utilizar hielo seco en vez de un humo, y durante las experiencias guiadas se pueden utilizar humos de color, obtenidos de combustión de compuestos químicos específicos, que no presentan problema al usuario.
• Hay que cuidar la salida del túnel, de usarse humo o similares, ya que no se puede tirar el humo a un sector donde transite mucha gente. Una solución a esto es tener algún filtro a la salida del túnel que minimice el efecto.
  
• Las conexiones eléctricas (en la fuente del viento) deben estar adecuadamente cubiertas, y el dispositivo para modificar la velocidad del flujo debe ser seguro y no tener, por ejemplo, cables pelados y sueltos cerca, o cosas que presenten peligro eléctrico al usuario.
• No está de más señalar que hay que ser muy cuidadoso con las terminaciones de la construcción, de manera de no dejar secciones que puedan ocasionar cortes o hacer algún daño al usuario.

Con estas nuevas condiciones, debemos mejorar las propuestas de diseño, y tenerlas siempre presentes durante la construcción, de manera de entregar un producto bueno y que cumpla todas las restricciones que consideramos mínimas.

El óptimo: Diseño N° 2

Tomando en cuenta la estimación de costos, las restricciones del proyecto y el fin último que es que el dispositivo sea utilizado en el MIM, hemos optado por la solución de Diseño N° 2.

Los principales motivos para su elección son los siguientes:

• Cumple con la restricción de presupuesto.
• Es seguro.
• Permite la interfaz con el usuario variando la velocidad del flujo mediante un dimmer regulador de corriente.
• Genera un flujo de aire laminar gracias a mallas de alambre.
• Muestra claramente las líneas de corriente con humo de color.
• Permite modificar el cuerpo en estudio con facilidad.

Esperamos que al someter al dispositivo a pruebas de calidad y seguridad cumpla con todas las características anteriormente expuestas.

Estimación de Costos

En el análisis de costos consideraremos distintas alternativas de materiales para la construcción del túnel de viento, de esta manera podremos tomar la decisión óptima entre costos y factores como funcionalidad, seguridad, buena interfaz con el usuario, estética, entre otros. Se enunciarán alternativas de materiales sólo para los componentes principales del túnel, otros costos como herramientas para la construcción o otros insumos serán adicionados al final de este análisis.

A continuación se expone el desglose de las distintas alternativas de materiales para cada componente del túnel de viento.

A continuación vemos el costo total aproximado por cada diseño.

Opciones de Diseño

Hemos estado investigando de posibilidades de diseño para nuestro Túnel, y a continuación se presentan. La idea de esto es tener una base para luego realizar la cotización de los materiales, y seleccionar de acuerdo a eso el diseño que utilizaremos para nuestro dispositivo (evidentemente que esto considera los criterios de seguridad y límites financieros impuestos, entre otros).

Todos los diseños considerados consideran disposiciones de diseño generales mínimas. Estas son: ventilador/extractor o fuente de viento, de manera de poder generar un flujo con velocidad controlada en el interior del túnel; un área de prueba transparente, donde se pueda observar claramente el impacto del flujo en el cuerpo en el túnel; y algún mecanismo o dispositivo que ayude a laminar el flujo turbulento que genere la fuente. A partir de estas generalidades, se consideran tres alternativas de diseño:


Diseño 1: Como se observa en la figura, se trata de una estructura de madera, que sostiene un túnel divido en zonas de difusión, de prueba y de salida. La zona de prueba se construye con vidrio, de manera de dar estabilidad al túnel y permitir la visión al interior de manera efectiva.


Diseño 2: El diseño considera el túnel construido con una estructura metálica, como una chimenea o algo similar, al cual se le realiza un corte para delimitar la zona de prueba. Este corte sería cubierto con una mica o un plástico para asegurar la visión.


Diseño 3: Utiliza una estructura similar al Diseño 2 para el cuerpo del túnel (tubo metálico), pero para la zona de prueba se considera un tubo transparente (material dependiente del presupuesto), que se coloque a continuación de la zona donde se regula el flujo, y previo a la zona de salida. Se trata principalmente de un híbrido de los diseños anteriores.

Que pase el Túnel de Viento

Finalmente, y luego de cuestionarnos varias veces las alternativas que previamente habíamos considerado, decidimos evocar nuestros esfuerzos a la construcción de un túnel de viento. La idea del túnel, como ya se ha explicado, es explicar ciertos fenómenos de la aerodinámica, y ser demostrativos en las diferencias del comportamiento del aire alrededor de distintos cuerpos y con un flujo a distintas velocidades.

Complementando las disposiciones generales de diseño del túnel expresadas en una entrada previa en este blog, queríamos señalar que parte importante del dispositivo es que funcione de manera interactiva. Esto presenta una complicación, pero nuevamente un desafío para nosotros, que enfrentaremos siempre considerando la motivación de entregar un producto que sea realmente aplicable al mim. Con esto en mente, queremos agregar al menos una de las siguientes características a nuestro diseño: (1) regulación de la velocidad del flujo por parte del visitante, de manera de que sea él quien controle gran parte de la experiencia a su gusto, y se detenga a observar en el instante en que le parece más atractivo; y (2) fácil acceso a cambiar el cuerpo o elemento que se coloca en el túnel y se interpone al flujo del aire, de manera de que el dispositivo sea más “abierto” al usuario, y éste sea capaz de experimentar con lo que desee, mientras no presente un peligro para el dispositivo ni para él mismo.

A continuación presentamos un video de un túnel de viento a escala en funcionamiento, de manera de motivación al trabajo que queremos llegar.