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¿Por qué el polvo se adhiere a la hélice del ventilador en rotación?

¿Por qué el polvo se adhiere a la hélice del ventilador en rotación?

Intuitivamente, la mayoría de la gente (incluido yo) piensa que el polvo no se pegará a las hélices de los ventiladores en rotación.

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Gracias por las buenas explicaciones. Sigo esperando la "mejor", si es que la hay.

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Buscas una respuesta "mejor", pero no has comentado las varias respuestas muy valoradas que ya están disponibles. Quizá si comentas esas respuestas describiendo qué partes no están claras, obtendrás una respuesta que te resulte más útil.

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Posible publicación relacionada aquí math.stackexchange.com/q/13884/3301

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@jalexiou, el enlace se hizo hace unas 18 horas.

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GateKiller Puntos 19113

La razón es que tienes una capa límite en la superficie del aspa del ventilador. En el marco del aspa (el aspa se mueve con cierta velocidad, pero en el marco del aspa se mueve el aire) la capa límite comienza desde la superficie del aspa donde la velocidad de los fluidos es cero y a medida que te alejas del aspa, la velocidad aumenta hasta el valor de la velocidad del aspa (puedes llamarlo la velocidad no perturbada del flujo).

Así que si tienes un poco de polvo fino, en realidad no se siente mucho el viento y no puede ser soplado. La electricidad estática podría ser otro factor, pero eso también se ve en las hélices metálicas.

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¿Por qué crees que la estática sólo es un problema en las hélices metálicas? Después de todo, la mayoría de las demostraciones habituales de electricidad estática en las aulas utilizan materiales dieléctricos (vidrio, ámbar, plástico, látex) porque cualquier carga que se establezca en ellos no migrará de manera eficiente.

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No, estoy diciendo que la estática podría ser un problema en el caso de las hélices de plástico, pero también se puede ver el polvo en las hélices metálicas donde no puede haber electricidad estática.

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@Vagelfold. Ah. Despejado ahora.

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jtyost2 Puntos 1895

¿Y esta hipótesis?

El polvo se pega en todas partes, pero como la hélice corta mucho aire, se encuentra con más partículas de polvo. Por lo tanto, se adhiere más polvo a la hélice que a cualquier otro lugar.

Pruebas

Yo (Mark) tomé fotos del ventilador de mi habitación para apoyar la hipótesis de Damien. La primera foto es del borde de ataque del aspa del ventilador, que impacta mucho aire, y la segunda foto es del borde de salida del mismo aspa. Nunca he limpiado este ventilador. El borde de ataque está cubierto de una gruesa capa de polvo de 3 a 5 mm, mientras que el borde de salida está casi limpio. leading edge of fan blade covered in dusttrailing edge of fan blade nearly clean

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Esa es más o menos la explicación más sencilla a la pregunta. Aunque la explicación de @Vagelford sobre la capa límite también es relevante, ya que se trata de movimiento de fluidos.

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@Mark: Podría ser un imbécil y responder que "no me convence". Pero creo que en realidad tienes razón :-) El polvo se pega (¡como todo el mundo que tiene una casa que limpiar sabe!), y la punta delantera de la cuchilla se encuentra con más polvo. +1

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Bueno, mi respuesta tiene que ver con el por qué el polvo se pega en el ventilador y no se va cuando se usa. No consideré el por qué el ventilador tiene más polvo que digamos una mesa. Creo que es obvio que las aspas del ventilador entran en contacto con más polvo, ya que hay más aire que pasa por ellas.

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Alin Andrei Puntos 5973

El viento no toca la superficie. Puedes ver el mismo efecto en un coche: aunque te muevas a velocidades superiores a los 110 km/h, el polvo no se desprende.

Si te fijas bien, hay una capa límite entre la materia del ventilador y el aire que lo rodea. Cuando te acercas a las aspas del ventilador, el aire empieza a moverse con el ventilador (el aspa lo arrastra), por lo que el aire muy cercano al aspa no se mueve (mucho) respecto al propio aspa.

Obviamente, esto es cierto cuando se añade materia a la hoja (como el polvo). En este caso, la fricción del aire es menor que la adherencia del polvo a la hoja, por lo que el polvo se pega a la superficie.

En mis ventiladores, encuentro mucho polvo y hebras cortas en el borde que cortan el aire. En este caso, el flujo de aire presiona las hebras contra el aspa (partes de ella a ambos lados del borde). De esta manera, el ventilador recoge activamente el polvo. Una vez más, la fuerza del aire que presiona los filamentos contra el aspa (más la fricción entre el polvo y el aspa) es mucho más fuerte que la fuerza centrífuga que podría tirar de ellos hacia los lados. Como los filamentos se adhieren a la superficie, la hoja no tiene la fuerza suficiente para cortarlos, por lo que se quedan donde están.

Esta relación es válida para todas las velocidades del ventilador, por lo que el polvo siempre es mayor.

Una medida simple es una red gruesa en el lado donde el ventilador aspira el aire. La mayoría de los hilos de polvo quedarán atrapados en la red y podrás lavarlos fácilmente cada pocas semanas o recogerlos con una aspiradora.

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Eric Haskins Puntos 4214

La respuesta corta es que no hay viento cerca de la hoja. Esto se llama condición antideslizante en la hidrodinámica de los fluidos viscosos.

[Concesión] En realidad es más que eso. Hay una adherencia menor de van der waals que contribuye a este fenómeno, por lo demás puramente hidrodinámico.

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Wolfbyte Puntos 11270

Como parece que participar en las preguntas de recompensa es algo así como nuestro deporte de grupo, no he podido resistirme a pensar también en la pregunta.

Creo que las respuestas dadas según la velocidad de fuga en la hélice son poco probables para explicar el fenómeno. Las partículas de polvo, aunque sean muy finas, tienen una forma tridimensional. Por lo tanto, aunque no haya velocidad a distancia cero (que es la condición de contorno mencionada), habrá un movimiento relativo a lo largo de la partícula de polvo (recordemos que la turbulencia tiene lugar en todas las escalas para las ecuaciones de Navier-Stokes) que, en mi opinión, actúa como una fuerza de atracción sobre la partícula.

En mi opinión, el problema está relacionado con una electrostática. Es muy probable que la hélice tenga algo de carga debido a su movimiento por el aire y a la fricción continua. La carga (que podría ser muy pequeña) induce un momento dipolar en las partículas de polvo cercanas que, supongo, podrían tratarse como bolas dieléctricas.

Este momento dipolar atraerá entonces las partículas de polvo que, como resultado, tocarán la superficie. Si ahora todo fuera metálico, habría un equilibrio de carga inmediato (total) y la fuerza de atracción desaparecería. Pero bajo la suposición de un medio dieléctrico, algún momento dipolar permanece, por lo que la fuerza atractiva y el polvo en la hélice.

Saludos

Edito: Acabo de ver que ya ha salido el argumento de la electrostática. No obstante, espero que mis explicaciones sigan siendo útiles.

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