Aberración de Lentes

Uno de los principales problemas de los lentes y de los sistemas de lentes son las imagenes imperfectas, producidas en gran medida por los defectos en la configuración y forma de los lentes. La teoría simple de espejos y lentes supone que los rayos forman angulos pequeños con el eje óptico. En este sencillo modelo, todos los rayos que parten de la fuente puntual se enfocan en un solo punto produciendo una imagen nítida. Sin embargo, es claro que esto no es siempre cierto. Cuando las aproximaciones usadas en esta teoría no se cumplen, se forman imagenes imperfectas.

Si uno desea efectuar un analisis preciso de la formación de imagenes, es necesario trazar cada rayo empelando la ley de Snbell en cada superficie reflectora. Este procedimiento muestra que los rayos provenientes de un objeto puntual no se enfocan en un sólo punto. Es decir, no hay una sola imagen puntúa; en vez de eso, la imagen esta difusa. Las desviaciones (imperfecciones) de las imagenes reales de una imagen ideal predicha por la teoría simple se denominan aberraciones.

Aberraciones esféricas.

Las aberraciones esféricas son producidas por el hecho de que los puntos focales de rayosluminosos alejados del eje óptico de un lente esférico (o espejo) son diferentes de los puntos focales de los rayos de la misma longitud de onda que pasan cerca del centro. Los rayos cercanos a la mitad del lente forman la imagen mas lejos del lente que los rayos en los bordes. En consecuencia, no hay una sola longitud focal para un lente.

Las lentes pueden producir diversas formas de aberraciones, según muestran las imagenes difusas de una puntual en estas fotos
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La aberración esférica ocurre cuando la luz que atraviesa el lente a diferentes distancia del eje óptico se enfoca en diferentes puntos.
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El astigmatismo es una aberración que ocurre para objetos no localizados sobre el eje óptico del lente.
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Aberración de coma. Esta aberración ocurre cuando la luz que pasa a través del lente del eje óptico y la luz que pasa a través del lente cerca del foco del lente, se enfocan en diferentes partes del plano focal.

Muchas camaras estan equipadas con una abertura variable que controla la intensidad luminosa y reducir la aberración esférica cuando sea posible. Una abertura variable se emplea para controlar la cantidad de luz transmitida a trabes del lente. Las imagenesmas nítidas se producen cuando se reduce el tamaño de la abertura, debido a que en aberturas pequeñas sólo la porción dentro de lentes se expone a la luz incidente. Al mismo tiempo, sen embargo, menos luz forma imagenes. Para compensar esta baja intensidad luminosa es películas fotograficas se utiliza un tiempo de exposición mas largo. Un buen ejemplo es la nítida imagen producida por una camara de “agujero de alfiler”, cuyo tamaño de abertura es aproximadamente 1mm.

La transferencia de calor por convección forzada es el método mas empleado frecuentemente para la transferencia de calor en los procesos industriales. Los fluidos calientes y fríos, separados por una frontera límite sólida, son bombeados a través del equipo de transferencia de calor; el flujo de transferencia de calor es función de de las propiedades físicas de los fluidos, de los valores de los flujos y de la geometría del sistema. El flujo es generalmente turbulento, y la conducción de flujo varía dependiendo de la geometría, desde tubos circulares hasta intercambiadores de una superficie extendida. Los análisis teóricos de transferencia de calor por convección forzada han sido limitados a geometrías relativamente simples y trabajando con flujo laminar (Re<2100). [4

Los análisis de transferencia de calor de flujo turbulento han estado basados sobre unos modelos mecánicos y generalmente no producían las relaciones que eran convenientes para los objetivos dediseño. [4

Por lo general para geometrías complicadas solo se tenían a disposición relaciones empíricas, y con frecuencia estas relaciones se basan en datos limitados y en condiciones especiales de operación. Los coeficientes de transferencia de calor están fuertemente influenciados por la mecánica del flujo que ocurre durante la transferencia de calor por convección forzada. La intensidad de turbulencia, las condiciones de entrada y las condiciones de pared son algunos de los factores que deben ser considerados detalladamente con la mayor exactitud en la predicción de coeficientes de transferencia de calor. [4]

Figura 1: Diferencia de los dos tipos de transferencia convectiva de calor; Tomada del libro “FLUJO DE FLUIDOS E INTERCAMBIO DE CALOR”; Octavie Levenspiel; Editorial Revertè, S.A., 1993

1.3
DIAGRAMA DEL EQUIPO

1.4 INFORMACION DEL EQUIPO

* Diámetro interior 0.585 pulg.
* Diámetro exterior 0.625 pulg.
* Área interna 0.3063 ft2 0.028m2
* Área externa 0.3273 ft2 0.630m2
* longitud del tubo de cobre = 2 ft = 0.6096 m
* Diámetro de la cámara cilíndrica del vidrio = 5” = 0.127 m

1.5 VARIABLES A MEDIR

Caudal de agua, caudal de Agua o de Vapor de Calentamiento en la longitud estudiada, Temperatura de entrada y salida del agua, Temperatura del Exterior de la pared a la entrada y salida del agua, tiempo para la estabilización de cada ensayo.

Se debe tener en cuenta que al inicio de la practica, se debe purgar la cámara, puesto que la línea de vapor condensado debe tener algunas trazas de liquido saturado, y si esta porción de liquido que esta saturado llega a entrar a la cámara, impedirá unabuena lectura de las temperaturas y del tiempo de estabilización.

Para purgar la cámara, se recomienda seguir los siguientes pasos:

* La válvula de condensado debe estar cerrada.
* Abrir la válvula de purga.
* Se debe abrir lentamente la entrada de vapor usando la válvula de purga hasta salida del vapor, durante un minuto o más.
* Regular caudal del agua.
* Abrir vapor y regular su presión mediante el manómetro de agua.

1.6 PRODECIMIENTO

a. Reconocimiento del equipo y de las líneas de flujo (proceso y servicio), y llevar a cabo su adecuación para la práctica.
b. Con la cámara de vidrio ya purgada, iniciamos el flujo de vapor y de agua.
c. Se determinarán tres números de Reynolds (Re) diferentes. Con los que debemos calcular el caudal y por ende el flujo másico que debe mantenerse, tener cuidado con el manejo de la válvula que regula el flujo de agua.
d. En cada Re se deben tomar los datos de las variables físicas como Temperaturas, presiones, etc, las cuales se expresan a continuación en el ítem variables a medir, con estos datos se realiza el balance de energía para cada ensayo hasta garantizar estado estable (cuando con % error menor a 5).
e. Para cada Re, se deben tomar 3 ensayos seguidos en estado estable.
f. La toma de datos se efectúa de la siguiente manera:
* Pesar 2 recipientes (baldes) vacíos en los cuales se recolectarán el condensado y el agua que se esta calentando.
* Con ayuda de los recipientes para calcular los caudales, se colocan di
En el caso de espejos empleados para objetos muy distantes, las aberraciones esféricas pueden eliminarse, o por lo menos reducirse al mínimo utilizando una parabólica en vez de una superficie esférica. Sin embargo, las superficies parabólicas no se emplean a menudo, debido a que las que cuentan con óptica de alta calidad tiene un alto costo de fabricación. Los rayos luminosos paralelos que inciden en una de estas superficies se enfocan en un punto común. Las superficies reflectoras parabólicas se usan en muchos telescopios astronómicos para mejorar la calidad de la imagen. También se emplean en linternas, donde un haz luminosos paralelo cercano se produce desde una pequeña lampara colocado en el foco de la superficie.