Análisis Predictivo para Eventos de Flujo Transitorio en U-Tube: Un Marco de Digitalización
Autores: Martínez-Padilla, Edwin A.; Arrieta-Pastrana, Alfonso; Coronado-Hernández, Oscar E.; Saba, Manuel; Fuertes-Miquel, Vicente S.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Análisis Predictivo para Eventos de Flujo Transitorio en U-Tube: Un Marco de Digitalización
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Proceso de digitalización
Fenómenos de flujo transitorio
Tubo en U
Dinámica de oscilación de líquidos
Segmentación de imágenes
Técnicas de aprendizaje automático
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Este estudio presenta una metodología para el proceso de digitalización para analizar fenómenos de flujo transitorio en un tubo en U. Comprende varias capas, incluida la caracterización de la dinámica de oscilación del líquido, la segmentación de imágenes para determinar experimentalmente las variaciones en la posición del menisco y la integración de técnicas de aprendizaje automático con soluciones analíticas. La posición, velocidad y aceleración del menisco se obtienen utilizando métodos de procesamiento de imágenes y se comparan posteriormente con las predicciones analíticas correspondientes. La metodología propuesta representa con precisión las condiciones hidráulicas existentes, incorporando tanto modelos de fricción newtonianos como de Ogawa. Para evaluar el rendimiento del modelo, se empleó el índice de concordancia para comparar los resultados analíticos y experimentales. Los hallazgos indican un error sistemático de 2.2 mm +/- 3 píxeles al utilizar el modelo de fricción de Ogawa, que corresponde al mejor modelo para predecir este comportamiento hidráulico. Finalmente, la implementación de técnicas de aprendizaje automático demuestra un considerable potencial para el análisis predictivo, con medidas estadísticas que muestran coeficientes de determinación superiores a 0.997 y valores consistentemente bajos de error cuadrático medio.
Descripción
Este estudio presenta una metodología para el proceso de digitalización para analizar fenómenos de flujo transitorio en un tubo en U. Comprende varias capas, incluida la caracterización de la dinámica de oscilación del líquido, la segmentación de imágenes para determinar experimentalmente las variaciones en la posición del menisco y la integración de técnicas de aprendizaje automático con soluciones analíticas. La posición, velocidad y aceleración del menisco se obtienen utilizando métodos de procesamiento de imágenes y se comparan posteriormente con las predicciones analíticas correspondientes. La metodología propuesta representa con precisión las condiciones hidráulicas existentes, incorporando tanto modelos de fricción newtonianos como de Ogawa. Para evaluar el rendimiento del modelo, se empleó el índice de concordancia para comparar los resultados analíticos y experimentales. Los hallazgos indican un error sistemático de 2.2 mm +/- 3 píxeles al utilizar el modelo de fricción de Ogawa, que corresponde al mejor modelo para predecir este comportamiento hidráulico. Finalmente, la implementación de técnicas de aprendizaje automático demuestra un considerable potencial para el análisis predictivo, con medidas estadísticas que muestran coeficientes de determinación superiores a 0.997 y valores consistentemente bajos de error cuadrático medio.