La PIV(Velocimetría de Imágenes de Partículas ) es una técnica de imagen tomográfica. Se utiliza para medir la velocidad de flujo de fluidos sembrados con partículas (o "trazadores"). Estos trazadores deben seguir los movimientos (a escala espacial y temporal) del fluido estudiado. También deben estar en alta concentración y dispersar suficiente luz (para ser fácilmente detectables). Este artículo presenta la PIV, una técnica de dispersión de la luz para caracterizar el flujo de fluidos.

Equipo y método PIV

Para congelar el movimiento de estos trazadores de una imagen a la siguiente, la medición requiere la formación de dos haces láser. Además, estas manchas son de muy corta duración y se superponen con un pequeño desfase temporal Δt. Una cámara, situada a 90° con respecto a ellas, registra dos imágenes sucesivas. Una por cada pulso láser del flujo en la zona iluminada. Las imágenes se procesan mallándolas y calculando los coeficientes de correlación cruzada. Del análisis de cada correlación cruzada se deduce la distancia más probable recorrida por las partículas durante el intervalo Δt. Esto se hace para la zona correspondiente del flujo. Así, para cada par de imágenes grabadas, se obtiene una cartografía bidimensional del campo de velocidad del fluido. A continuación se muestra un diagrama esquemático.

Además, desde el punto de vista técnico, un dispositivo PIV se compone de los siguientes elementos:

• un generador de partículas (por ejemplo, a base de humo de incienso comercial)
• un láser cuyo haz se modela mediante componentes ópticos convencionales (lentes, esféricas y cilíndricas)
• una cámara refrigerada de alta resolución equipada con un objetivo telecéntrico con un aumento de x1
• una cadena electrónica de sincronización, grabación, almacenamiento y tratamiento de imágenes.

El aumento óptico del sistema óptico es fijo. El único parámetro de ajuste para la medición de la velocidad es el tiempo Δt, cuyo valor se estima a priori.

Ejemplos de resultados

La siguiente figura muestra un ejemplo de un campo de velocidad media (vector) y vorticidad ⁽¹⁾ (colores de fondo). Se trata de una gota de agua con un diámetro inicial de 1 mm que se evapora en una atmósfera en reposo. Estos resultados se promediaron a lo largo de 60 segundos, es decir, unos 500 campos instantáneos. La gota de agua levita acústicamente. Los vórtices observados alrededor de la gota son inducidos por el campo acústico. Si desea más información sobre este tema, no dude en ponerse en contacto con nosotros.

Conclusión

Imasolia pone a su disposición su experiencia en PIV para caracterizar de forma no intrusiva cualquier tipo de flujo de fluidos en la industria o el laboratorio. No dude en hablarnos de su proyecto a través de nuestro formulario de contacto. Estaremos encantados de aplicar nuestras competencias a su aplicación.

¿Qué opina de la PIV como técnica de dispersión de luz para caracterizar el flujo de fluidos? No dude en comentar el artículo a continuación.

⁽¹⁾ Intensidad de rotación