Medición del tamaño de gota
Los métodos e instrumentos a través del tiempo
Hay muchos métodos y los instrumentos disponibles para recoger datos del tamaño
de la gota. Tras repetidos resultados en distintas pruebas son esenciales para
comparar datos para el buen funcionamiento de la boquilla utilizar los métodos
de prueba que consideran todas las variables potenciales en la técnica de
muestreo, los métodos e instrumentación.
Asperjando agua en una cacerola de aceite y cerrando la boquilla, es posible
contar y clasificar gotas individuales usando un microscopio. Esta técnica
todavía es utilizada por algunos investigadores. Los problemas con este método
implican la fusión de la gota, el tamaño de muestra inadecuado y el hecho de que
las gotas muy pequeñas son desviadas lejos del aceite por las corrientes de aire
en la superficie debido a la velocidad de la aspersión. También, gotas más
grandes pueden dividirse al tocar la superficie.
El mismo tipo de método se utiliza al asperjar un tinte sobre una tarjeta
inmóvil, o agua sobre papel sensible al líquido. Una vez más las gotas pequeñas
se desviaron lejos del blanco y las gotas grandes se dividieron en el l impacto.
Los datos recogidos por estos métodos dependen de un número de variables
incontroladas que dan resultados de la prueba generalmente irrepetibles.
Mientras que los datos del tamaño de la gota eran recogidos en los comienzos de
los años 50 usando métodos tales como fotografía de destello, probablemente el
primer descubrimiento verdadero la tecnología de la gota es el desarrollo en
1961 de un analizador automatizado de la proyección de imagen (Figura 5)
El analizador electrónico de la proyección de imagen fue desarrollado en
Spraying Systems Co. por el Dr. Verne Dietrich y construido por la división de
Dage de TRW, ciudad de Michigan, Indiana. Al diseño le fue concedida la patente
3275583 de los E.E.U.U. en septiembre de 1966, y está actualmente en su segunda
generación.
Básicamente, el analizador electrónico de la proyección de imagen incorpora la
técnica espacial de la medida usando una luz del estroboscopio para iluminar la
aspersión y para registrar la imagen con un tubo de vidicon. Se explora la
imagen, y las gotas se clasifican y se separan en diversas clases. Los datos que
resultan se pueden corregir matemáticamente usando datos de la velocidad para
dar una distribución del flujo. Los resultados erróneos en el desarrollo de este
dispositivo incluyeron enmascarar, profundidad de las variaciones del campo y la
saturación del tubo del vidicon. Estos resultados fueron reconocidos y
corregidos.
El analizador del tipo de la proyección de imagen todavía es promovido
activamente por algunos fabricantes de boquillas. La disponibilidad limitada de
este tipo de instrumento, sin embargo, previno a investigadores independientes y
otros miembros interesados de la comunidad de analizadores del tamaño de la gota
a verificar los datos recogidos de las pruebas y compararlos en diseños
similares.
Más recientemente el desarrollo de los analizadores comercialmente disponibles
del tamaño de la gota hace factible para verificar resultados del tamaño de la
gota por fuentes independientes. Esta nueva clase de analizadores incorpora
láser, la óptica especial y el trazado de circuito digital para reducir al
mínimo el error de la proyección de imagen. Algunos de los fabricantes más
comúnmente reconocidos de los instrumentos de la medida del láser es Malvern,
sistema que miden de la partícula (PMS), y Aerometrics. Lo que sigue es un
análisis de tres de sus instrumentos.
Analizador de Partícula Malvern
El analizador de Malvern, que se considera un dispositivo espacial del muestreo,
utiliza el hecho de que una gota de la boquilla causará en la luz láser la
dispersión a través de un ángulo en el diámetro de la gota (véase la figura 6).
Se mide la intensidad de luz dispersada usando una serie de diodos
semicirculares en la foto. Teóricamente, la distancia de los diodos individuales
en la foto y las funciones de la intensidad son necesarias calcular la
distribución del tamaño de la gota. Un programa se utiliza para convertir la
distribución de la intensidad de luz en varias funciones de distribución
empíricas del tamaño de la gota. Puesto que el Malvern tiene cierto diagnóstico
propio, las fuentes de error potenciales son más fáciles de identificar. El
instrumento se debe alinear y calibrar periódicamente usando diapositivas de
depósitos con distribuciones grabadas al agua fuerte conocidas de la gota.
Quizás la fuente más grande de error con este tipo de instrumento es la
dispersión múltiple. Si la aspersión es demasiada densa, hay una posibilidad que
la luz dispersada a partir de una gota se puede dispersar otra vez por otras
gotas más lejanas. El Malvern se equipa de un indicador llano del
"oscurecimiento" que determina si la aspersión es demasiada densa, pero tal
determinación es a menudo difícil. Para evitar esto en el laboratorio, el
técnico separa la boquilla más lejos o utiliza un blindaje especial para
permitir que solamente una porción la aspersión entre en el área de la muestra.
Sistemas que miden la Partícula
Los sistemas que miden de la partícula, también conocidos como PMS, producen
instrumentos conocidos como puntas de prueba ópticas. La punta de prueba óptica
de PMS es un instrumento de muestreo del flujo (véase la figura 7). Mientras que
las gotas pasan a través del plano de muestreo, las gotas se clasifican y se
cuentan, proporcionan la información necesaria para determinar la velocidad. La
escala gris de dos dimensiones OAP puede proporcionar caída a la medida en dos
rangos, 100 y 6200 micrones y 200 a 12.400 micrones.
Es
actualmente el más sofisticado ofrecido por PMS.
Las puntas de prueba grises de la escala de PMS OAP son muy avanzadas y tienen
una auto diagnosis muy cualificada. Estas puntas de prueba rechazarán
automáticamente las imágenes de la gota que estén desenfocadas o que no
satisfacen una serie de requisitos previamente establecidos. Los problemas con
las unidades de PMS se centran generalmente en la calibración o el mantenimiento
incorrecto. La óptica tiende a humedecerse fácilmente y la limpieza y la
alineación requieren una cierta habilidad. También, los pulverizadores densos
tienden a sobrecargar el trazado de circuito y a menudo es necesaria una
reducción del área de muestreo. Es necesario recalcar que es necesaria la
corrección del área del muestreo y las ecuaciones de la distribución de la gota
a la hora de hacer el análisis.
Aerometrics
El analizador de la partícula de Doppler de Aerometrics, o PDPA, es un
dispositivo del muestreo y un instrumento sensible al flujo (véase la figura 8).
El instrumento requiere realizar varias veces la prueba de la aspersión para
obtener una muestra de la distribución del flujo de aspersión.
El PDPA utiliza un láser de baja potencia que se divide en dos vías utilizando
un divisor y un módulo de la frecuencia. Los dos rayos láser se intersectan otra
vez en una sola vía en la localización del volumen de muestra. Cuando una gota
pasa con la región de la intersección de los dos rayos laser, un modelo de la
franja de interferencia es formado por la luz dispersada. Puesto que la gota
esta en movimiento, los barridos del modelo de interferencia tras la abertura
del receptor Doppler es proporcional a la velocidad de la gota. La frecuencia
espacial es inversamente proporcional al diámetro de la gota.
Aerometrics ofrece a una fibra opcional que aísla el instrumento de
pulverización y elimina el error potencial debido a la vibración causada por el
contacto directo con los pulverizadores más grandes en capacidad.
Otros instrumentos de medida de la gota que están comercialmente disponibles,
utilizan los láser y funcionan generalmente utilizando los principios que hemos
definido aquí.
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