Instrumentación de Túnel de Viento Subsónico Abierto mediante Tecnologías IoT para la Obtención de Datos en Tiempo Real
Proyecto para la instumentación del túnel de viento con tres estaciones de monitoreo
Autores:
- Matías Caccia ([email protected])
- Julieta Ganiele
- Sara O. Montenegro
- Luciano Attorresi
- Lucio Ponzoni
Afiliaciones:
- Universidad Nacional de Tres de Febrero (UNTREF). Departamento de Ciencia y Tecnología. CIC-PBA. Sáenz Peña, ARGENTINA
- Gerencia de materiales, División de Hidrógeno en Materiales, Grupo AeroMat, Centro Atómico Constituyentes, Buenos Aires, ARGENTINA
El túnel de viento es una herramienta crucial en la investigación de la aerodinámica y el diseño de ingeniería de modelos de prueba. En este artículo se presenta el desarrollo de un sistema de instrumentación para la caracterización del flujo del túnel de viento abierto subsónico ubicado en el Centro Atómico Constituyentes. Para esto se emplean técnicas y tecnologías del Internet de las cosas (IoT) con las que se consiguen datos de manera remota y segura. El enfoque se centra en la fabricación y disposición de nodos sensores, para obtener datos en tiempo real sobre el comportamiento del flujo al interactuar con modelos de aerogeneradores Savonius y perfiles alares de aerogeneradores de eje horizontal impresos en 3D con diferentes materiales. El sistema de instrumentación se configura con sensores de bajo costo estratégicamente ubicados para medir variables de forma directa como presión, temperatura, humedad y determinar de forma indirecta la velocidad del flujo y otros parámetros relevantes. Toda la información es recolectada, analizada y almacenada en un nodo sumidero. El objetivo de esta instrumentación es facilitar la recopilación de datos precisos sobre el flujo aerodinámico bajo diferentes condiciones y su interacción con los modelos de prueba. Estos datos permitirán un análisis profundo, validar simulaciones y una mejor comprensión del comportamiento aerodinámico. A su vez, impulsarán el desarrollo y mejora del rendimiento de los aerogeneradores de baja potencia. Esta instrumentación avanzada permitirá una mayor accesibilidad, escalabilidad y capacidad de monitoreo remoto, lo que contribuirá significativamente a la optimización de diseños y a la mejora de la eficiencia energética en el contexto de energías limpias y renovables.
Túnel de viento, Instrumentación, IoT, Flujo aerodinámico, Aerogeneradores
El sistema de instrumentación se basa en tecnologías del Internet de las cosas (IoT) para la recopilación, análisis y almacenamiento de datos. Se utilizan nodos sensores estratégicamente ubicados para medir variables como presión, temperatura y humedad, permitiendo determinar la velocidad del flujo y otros parámetros relevantes. Los datos recolectados son enviados de manera remota y segura a un nodo sumidero, donde son almacenados y analizados para su posterior uso en análisis aerodinámicos, validación de simulaciones y mejora del rendimiento de los aerogeneradores.
- Hardware:
- ESP32
- Arduino MEGA + Shield Ethernet
- Arduino UNO + Shield Ethernet
- Sensores BMP280
- Sensor DHT11
- Router WiFi
- Software:
- Bibliotecas de Arduino
- Cliente MQTT (Mosquitto)
- Insertar los Shield Ethernet sobre las placas Arduino, alimentarlos y conectar los cables ethernet al router para el armado de la red local.
- Conectar los sensores BMP280 y DHT11 según el pinout especificado en el código.
- Configurar el broker MQTT especificando su dirección y puerto en el archivo del código.
- Cargar los códigos en cada placa según corresponda.
- Configurar el cliente MQTT en el dispositivo para suscribirse a los tópicos pertinentes y recibir las lecturas de los sensores.
Una vez que la red y cada dispositivo estén en funcionamiento, los nodos esperarán un mensaje de sincronización del tópico "Sincro" para comenzar a publicar las lecturas de los sensores en los tópicos correspondientes. Se puede detener la publicación enviando un mensaje "0" al tópico "Sincro".
Este proyecto está bajo la licencia MIT. Para más detalles, consulta el archivo LICENSE.