CFD COMO HERRAMIENTA EDUCATIVA Y CIENTÍFICA PARA EL DISEÑO DE TÚNELES DE VIENTO EN LA ESPOCH

El túnel de viento es un instrumento ampliamente utilizado en los últimos años y resulta esencial en el análisis aerodinámico; sin embargo, su aplicación en el sistema educativo ha sido insuficiente. Por esta razón, es importante analizar un túnel de viento cerrado. El objetivo de esta investigación es simular un túnel de viento cerrado mediante la dinámica de fluidos computacionales (CFD), considerando los parámetros ambientales de Riobamba, con la finalidad de valorar su desempeño y eficacia. El estudio cuenta con un enfoque mixto y se utilizan métodos como el analítico, sintético, hipotético y deductivo. Además, posee una población que corresponde a los parámetros ambientales de la ciudad de Riobamba, proporcionados por el grupo GEAA de la ESPOCH, e incluyen altitud, temperatura, presión atmosférica, densidad, humedad relativa, velocidad del viento y gravedad. La muestra está conformada por las medias oficiales de dichos parámetros, proporcionadas por el grupo de investigación, las cuales fueron utilizadas en los cálculos y en todo el proceso experimental. Los datos y la simulación se desarrollaron mediante el software SolidWorks, donde se analizó el comportamiento del flujo de aire. Además, se observó el comportamiento del viento al circular por diferentes secciones, con el propósito de optimizar el diseño y garantizar un flujo de aire estable y equilibrado. Por último, se aplicaron ecuaciones de la dinámica de fluidos, como gasto másico, caudal, continuidad y Bernoulli. La simulación dio como resultado configuraciones óptimas del túnel, con valores estables de 5,04 m/s y 45,66 m/s, sustentando su validez mediante la aplicación de ecuaciones, en las cuales los valores obtenidos se ajustaron notablemente a los simulados. Finalmente, se recomienda al grupo GEAA de la ESPOCH la implementación de túneles de viento cerrados, los cuales servirán para calibrar los equipos y reforzar investigaciones aerodinámicas en el futuro. Abstract The wind tunnel is a widely used instrument in recent years and is essential for aerodynamic analysis; however, its application in the educational system has been insufficient. For this reason, it is important to analyze a closed wind tunnel. The objective of this research is to simulate a closed wind tunnel using computational fluid dynamics (CFD), considering the environmental parameters of Riobamba, in order to assess its performance and effectiveness. The study employs a mixed-methods approach, utilizing analytical, synthetic, hypothetical, and deductive methods. The population consists of the environmental parameters of the city of Riobamba, provided by the GEAA group at ESPOCH, including altitude, temperature, atmospheric pressure, density, relative humidity, wind speed, and gravity. The sample comprises the official averages of these parameters, provided by the research group, which were used in the calculations and throughout the experimental process. The data and simulation were developed using SolidWorks software, where the airflow behavior was analyzed. Furthermore, the behavior of the wind as it flowed through different sections was observed, with the aim of optimizing the design and ensuring a stable and balanced airflow. Finally, fluid dynamics equations, such as mass flow rate, flow rate, continuity, and Bernoulli's equation, were applied. The simulation resulted in optimal tunnel configurations, with stable wind speeds of 5.04 m/s and 45.66 m/s. The validity of these configurations was supported by the application of equations, in which the obtained values closely matched the simulated values. Finally, the GEAA group at ESPOCH is recommended to implement enclosed wind tunnels, which will serve to calibrate equipment and strengthen aerodynamic research in the future.