¿Qué es la velocimetría de imagen de partículas?

La velocimetría de imagen de partículas (PIV) es un método que se usa comúnmente para visualizar el flujo de partículas en un fluido. El PIV a menudo se implementa con fines educativos o de investigación, y permite a un científico medir la velocidad y el movimiento de fluidos como el agua. Existen varios enfoques para la velocimetría de imagen de partículas, y la técnica continúa mejorando a medida que se desarrolla una nueva tecnología.

Para visualizar el movimiento de un fluido, se introducen en el flujo partículas muy pequeñas llamadas "trazadores". Debido a su pequeño tamaño, estas partículas trazadoras se comportan de manera casi idéntica al fluido que se está estudiando. Los trazadores utilizados en PIV pueden ser iluminados por el científico, lo que los hace fácilmente visibles. La velocimetría de imagen de partículas a menudo utiliza software de computadora para registrar y mejorar los trazadores visibles.

Se pueden usar algunas partículas trazadoras diferentes; pequeñas cuentas de vidrio, escamas de aluminio y gotas de aceite son tres materiales comunes que se pueden implementar para este propósito. Estos trazadores reflejan muy bien la luz y aumentan la visibilidad de un fluido. Los reflejos de luz pueden estudiarse a simple vista o capturarse con una cámara para su análisis. Si bien cualquier fuente de luz puede ser suficiente para PIV, generalmente se usa un láser cuando la precisión es importante.

La fotografía de películas fue el método principal para registrar los movimientos de partículas cuando se desarrolló PIV por primera vez, aunque la invención de cámaras digitales de bajo costo ha dejado obsoleto el enfoque analógico. Las imágenes de partículas digitales de alta resolución son ahora comunes. Algunos programas de computadora pueden reconocer y rastrear automáticamente cada marcador en una imagen PIV y proporcionar datos en tiempo real sobre el movimiento de un fluido.

La velocimetría de imagen de partículas estándar registra el movimiento de un fluido en dos dimensiones. Algunas variaciones de PIV mejoran esta capacidad y permiten la visualización tridimensional. Este enfoque utiliza dos cámaras en lugar de una, y a menudo se denomina PIV estereoscópico . Usando un software de computadora especial, los puntos de vista de estas dos cámaras se combinan para crear un nuevo punto de vista.

La velocimetría de imagen de partículas tiene muchas aplicaciones. Se usa comúnmente en el campo de la ingeniería aeroespacial, y permite a los científicos ver el flujo de aire sobre el ala de un avión u otra superficie de control. PIV también se utiliza en la comunidad sanitaria. El estudio del movimiento de fluidos dentro del cuerpo ayuda a los médicos a visualizar la circulación sanguínea y a desarrollar nuevos implantes médicos. Además, los biólogos a veces también usan velocimetría de imagen de partículas para estudiar el movimiento de natación de peces u otras criaturas marinas.