Una válvula Tesla , llamada por Tesla conducto valvular , es una válvula de retención pasiva de geometría fija . Permite que un fluido fluya preferentemente en una dirección, sin partes móviles. El dispositivo lleva el nombre de Nikola Tesla , a quien se le otorgó la patente estadounidense 1.329.559 en 1920 por su invención. La solicitud de patente describe la invención de la siguiente manera: [1]
El interior del conducto está provisto de ensanchamientos, rebajes, proyecciones, deflectores o cangilones que, si bien no ofrecen prácticamente ninguna resistencia al paso del fluido en una dirección, distinta a la fricción superficial, constituyen una barrera casi infranqueable a su flujo en el direccion opuesta.
Tesla ilustró esto con el dibujo, mostrando una posible construcción con una serie de once segmentos de control de flujo, aunque cualquier otro número de tales segmentos podría usarse según se desee para aumentar o disminuir el efecto de regulación de flujo.
Sin partes móviles, las válvulas Tesla son mucho más resistentes al desgaste y la fatiga, especialmente en aplicaciones con cambios frecuentes de presión, como un chorro de pulsos . [2]
La válvula Tesla se utiliza en aplicaciones de microfluidos [4] y ofrece ventajas como escalabilidad, durabilidad y facilidad de fabricación en una variedad de materiales. [5] También se utiliza en aplicaciones macrofluídicas. [6]
Una simulación de dinámica de fluidos computacional de válvulas Tesla con dos y cuatro segmentos mostró que la resistencia al flujo en la dirección de bloqueo (o inversa) era aproximadamente 15 y 40 veces mayor, respectivamente, que la dirección sin obstáculos (o hacia adelante). [7] Esto apoya la afirmación de la patente de Tesla de que en el conducto valvular de su diagrama, se puede obtener una relación de presión "aproximada a 200 para que el dispositivo actúe como una válvula con una ligera fuga". [1]
Sin embargo, los experimentos de flujo constante, incluso con el diseño original, muestran proporciones más pequeñas de las dos resistencias en el rango de 2 a 4. [6] También se ha demostrado que el dispositivo funciona mejor con flujos pulsátiles. [6]
Diodicidad
Las válvulas son estructuras que tienen una mayor caída de presión para el flujo en una dirección (reversa) que en la otra (adelante). Esta diferencia en la resistencia al flujo provoca un caudal direccional neto en la dirección de avance en los flujos oscilantes. La eficiencia se expresa a menudo en diodicidad., siendo la relación de caída de presión para caudales idénticos: [8]
dónde es la caída de presión de flujo inverso, y la caída de presión del flujo hacia adelante para el caudal .
Ver también
Referencias
- ^ a b "Patente n.º: US001329559" . Oficina de Patentes y Marcas de Estados Unidos . Oficina del Director de Comunicaciones. Archivado desde el original el 3 de enero de 2017 . Consultado el 2 de enero de 2017 .
- ^ "Copia archivada" . doi : 10.1007 / s12213-013-0069-1 . S2CID 109638783 . Archivado desde el original el 23 de abril de 2021 . Consultado el 12 de mayo de 2021 . Cite journal requiere
|journal=
( ayuda )CS1 maint: copia archivada como título ( enlace ) - ^ http://researchgate.net/profile/Fred-Forster/publication/245883107_Design_fabrication_and_testing_of_fixed-valve_micro-pumps/links/53f611b30cf22be01c403707/Design-fabrication-and-testing-of-fixed-pumps-micdf
- ^ Deng, Yongbo; Liu, Zhenyu; Zhang, Ping (28 de enero de 2010). "Optimización de microválvulas de resistencia fluídica de parte no móvil con bajo número de Reynolds" . Micro Electro Mechanical Systems (MEMS), 2010 IEEE 23ª Conferencia Internacional en : 67–70. doi : 10.1109 / MEMSYS.2010.5442565 . ISBN 978-1-4244-5761-8. S2CID 22740698 . Archivado desde el original el 12 de mayo de 2021 . Consultado el 12 de mayo de 2021 .
- ^ Gamboa, Adrian R .; Morris, Christopher J .; Forster, Fred K. (2005). "Mejoras en el rendimiento de las microbombas de válvula fija mediante la optimización de la forma de las válvulas" . Revista de Ingeniería de Fluidos . 127 (2): 339. doi : 10.1115 / 1.1891151 . S2CID 55961879 . Archivado desde el original el 12 de mayo de 2021 . Consultado el 12 de mayo de 2021 .
- ^ a b c Nguyen, Quynh; Abouezzi, Joanna; Ristroph, Leif (17 de mayo de 2021). "La turbulencia temprana y los flujos pulsátiles mejoran la diodicidad de la válvula macrofluídica de Tesla" . Nature Communications (12): 2884. doi : 10.1038 / s41467-021-23009-y . Consultado el 21 de mayo de 2021 .
- ^ "Conducto valvular de Tesla - Diario de energía fluida" . Diario de energía fluida . 2013-10-23. Archivado desde el original el 13 de enero de 2017 . Consultado el 13 de enero de 2017 .
- ^ de Vries; Florea; Homburg; Frijns (2017). "Diseño y funcionamiento de una válvula tipo tesla para tubos de calor pulsantes" . Revista Internacional de Transferencia de Calor y Masa . 105 : 1-11. doi : 10.1016 / j.ijheatmasstransfer.2016.09.062 .
enlaces externos
- Tesla Valve explicada con fuego en YouTube
- Válvula Tesla | La física completa en YouTube