Anemômetro (Português)

Copa anemômetros

Um simples tipo de anemômetro foi inventado em 1845, por Rev Dr John Thomas Romney Robinson, de Armagh observatory (Observatório). Consistia de quatro copos hemisféricos montados em braços horizontais, que eram montados em um eixo vertical. O fluxo de ar através dos copos em qualquer direção horizontal virou o eixo a uma taxa que era aproximadamente proporcional à velocidade do vento., Portanto, a contagem das voltas do eixo ao longo de um intervalo de tempo definido produziu um valor proporcional à velocidade média do vento para uma ampla gama de velocidades. É também chamado de anemômetro rotacional.

Em um anemômetro com quatro copos, é fácil ver que, desde os copos são dispostos simetricamente no final dos braços, o vento sempre tem o oco de uma xícara que lhe é apresentado e está soprando em volta do copo na extremidade oposta da cruz. Uma vez que um hemisfério oco tem um coeficiente de arrasto de .38 no lado esférico e 1.,42 no lado oco, mais força é gerada no copo que está apresentando seu lado oco ao vento. Devido a esta força assimétrica, torque é gerado no eixo do anemômetro, fazendo-o girar.

Teoricamente, a velocidade de rotação do anemômetro deve ser proporcional à velocidade do vento, porque a força produzida em um objeto é proporcional à velocidade do fluido que flui passado., No entanto, na prática, outros fatores influenciam a velocidade de rotação, incluindo turbulência produzida pelo aparelho, aumentando o arrasto em oposição ao torque que é produzido pelos copos e braços de suporte, e atrito do ponto de montagem. Quando Robinson projetou seu anemômetro pela primeira vez, ele afirmou que as copas moveram um terço da velocidade do vento, não afetado pelo tamanho da copa ou pelo comprimento do braço. Isto foi aparentemente confirmado por alguns experimentos independentes, mas foi incorreto., Em vez disso, a relação entre a velocidade do vento e a dos copos, o fator anemômetro, depende das dimensões dos copos e braços, e pode ter um valor entre dois e um pouco mais de três. Todos os experimentos anteriores envolvendo um anemômetro tiveram que ser repetidos depois que o erro foi descoberto.

Os três-copa do anemômetro desenvolvido pelo Canadense John Patterson, em 1926 e subsequente copa melhorias Brevoort & União dos Estados Unidos, em 1935, que levou a uma cupwheel de design com cerca de resposta linear e tinha um erro de menos de 3% até 60 mph (97 km/h)., Patterson descobriu que cada copo produzia torque máximo quando estava a 45° para o fluxo do vento. O anemômetro de três copos também tinha um torque mais constante e respondeu mais rapidamente a rajadas do que o anemômetro de quatro copos.

o anemômetro de três Copas foi modificado pelo Australiano Dr. Derek Weston em 1991 para medir a direção do vento e a velocidade do vento. Weston adicionou uma tag para uma xícara, o que faz com que a velocidade da xícara aumente e diminua à medida que a tag se move alternadamente com e contra o vento., A direção do vento é calculada a partir dessas mudanças cíclicas na velocidade do volante, enquanto a velocidade do vento é determinada a partir da velocidade média do volante.

anemómetros de três copos são actualmente utilizados como padrão da indústria para estudos de avaliação de recursos eólicos & prática.

anemómetros de vidraça

uma das outras formas de anemómetro de Velocidade mecânica é o anemómetro de vidraça. Pode ser descrito como um moinho de vento ou um anemómetro de hélice., Ao contrário do anemômetro Robinson, cujo eixo de rotação é vertical, o anemômetro de vane deve ter seu eixo paralelo à direção do vento e, portanto, horizontal. Além disso, uma vez que o vento varia em direção e o eixo tem que seguir suas mudanças, uma vidraça de vento ou alguma outra contrivance para cumprir o mesmo propósito deve ser empregado.um anemómetro de palhetas combina assim uma hélice e uma cauda no mesmo eixo para obter medições precisas e precisas da velocidade do vento e da direcção do mesmo instrumento., A velocidade da ventoinha é medida por um contador rev e convertida a uma velocidade do vento por um chip eletrônico. Assim, o caudal volumétrico pode ser calculado se a área transversal for conhecida.

nos casos em que a direcção do movimento do ar é sempre a mesma, como em Poços de ventilação de Minas e edifícios, veios de vento conhecidos como medidores de ar são utilizados, e dão resultados satisfatórios.,

• Vane anemometers

• Vane style of anemometer

• Helicoid propeller anemometer incorporating a wind vane for orientation

• Hand-held low-speed vane anemometer

• Hand-held digital anemometer or Byram anenometer.,

Hot-anemômetros de fio

os anemômetros de fio Quente use um arame fino (na ordem de alguns micrômetros) eletricamente aquecida para alguns temperatura acima da temperatura ambiente. O ar que passa pelo fio arrefece o fio. Como a resistência elétrica da maioria dos metais é dependente da temperatura do metal (tungstênio é uma escolha popular para fios quentes), uma relação pode ser obtida entre a resistência do fio e a velocidade do ar., Na maioria dos casos, eles não podem ser usados para medir a direção do fluxo de ar, a menos que acoplados com um painel de vento.existem várias formas de implementar isso, e os dispositivos de fio quente podem ser classificados como CCA (anemômetro de corrente constante), CVA (anemômetro de tensão constante) e CTA (anemômetro de temperatura constante). A saída de tensão desses Anemômetros é, portanto, o resultado de algum tipo de circuito dentro do dispositivo tentando manter a constante variável específica (Corrente, tensão ou temperatura), seguindo a lei de Ohm.,além disso, anemómetros de PWM (modulação de largura de pulso) também são usados, em que a velocidade é inferida pelo comprimento de tempo de um pulso repetitivo de corrente que eleva o fio a uma resistência especificada e, em seguida, pára até que um limiar “piso” é atingido, no momento em que o pulso é enviado novamente.,os anemómetros de fio quente, embora extremamente delicados, têm uma resposta de frequência extremamente elevada e uma resolução espacial fina em comparação com outros métodos de medição, e como tal são quase universalmente empregados para o estudo detalhado dos fluxos turbulentos, ou qualquer fluxo em que as flutuações de velocidade rápida são de interesse.

uma versão industrial do anemômetro de fio fino é o medidor de vazão térmico, que segue o mesmo conceito, mas usa dois pinos ou cordas para monitorar a variação de temperatura., As cordas contêm fios finos, mas encerando os fios torna-os muito mais duráveis e capazes de medir com precisão o fluxo de ar, gás e emissões em tubos, condutas e pilhas. Aplicações industriais muitas vezes contêm sujeira que danificará o clássico anemômetro de fio quente.

anemómetros Doppler A Laser

na velocimetria Doppler A laser, os anemómetros Doppler A laser utilizam um feixe de luz de um laser dividido em dois feixes, com um propagado do anemómetro. Partículas (ou material semente deliberadamente introduzido) que fluem juntamente com moléculas de ar perto de onde o feixe sai refletem, ou retrospetam, a luz de volta para um detector, onde é medida em relação ao feixe laser original., Quando as partículas estão em grande movimento, elas produzem um desvio Doppler para medir a velocidade do vento na luz laser, que é usado para calcular a velocidade das partículas, e, portanto, o ar em torno do anemômetro.

ultra-Sônica anemômetros

Ultra-sônica anemômetros, desenvolvida na década de 1950, o uso de ondas de ultra-som para medir a velocidade do vento., Eles medem a velocidade do vento com base no tempo de voo de pulsos sônicos entre pares de transdutores. Medições de pares de transdutores podem ser combinadas para produzir uma medição de Velocidade em um fluxo de 1, 2 ou 3 dimensões. A resolução espacial é dada pelo comprimento do caminho entre transdutores, que normalmente é de 10 a 20 cm. Anemômetros ultrassônicos podem fazer medições com resolução temporal muito fina, 20 Hz ou melhor, o que os torna adequados para medições de turbulência., A falta de peças móveis torna-as adequadas para utilização a longo prazo em estações meteorológicas automatizadas expostas e bóias meteorológicas onde a precisão e fiabilidade dos anemómetros tradicionais de copo e palhetas são negativamente afectadas pelo ar salgado ou pela poeira. Sua principal desvantagem é a distorção do fluxo de ar pela estrutura que suporta os transdutores, que requer uma correção baseada em medições do túnel de vento para minimizar o efeito., Uma norma internacional para este processo, ISO 16622 Meteorologia—anemómetros/Termómetros ultrassónicos—métodos de ensaio de aceitação para medições médias do vento está em circulação em geral. Outra desvantagem é a menor precisão devido à precipitação, onde as gotas de chuva podem variar a velocidade do som.uma vez que a velocidade do som varia com a temperatura, e é virtualmente estável com a mudança de pressão, Anemômetros ultrassônicos também são usados como termômetros.,anemómetros sónicos bidimensionais (velocidade do vento e direcção do vento) são utilizados em aplicações como estações meteorológicas, navegação de navios, aviação, bóias meteorológicas e turbinas eólicas. Monitorar turbinas eólicas geralmente requer uma taxa de atualização de medições da velocidade do vento de 3 Hz, facilmente alcançado por Anemômetros sônicos. Anemómetros sónicos tridimensionais são amplamente utilizados para medir as emissões de gases e os fluxos ecossistémicos utilizando o método de covariância eddy quando utilizados com analisadores de gases infravermelhos de resposta rápida ou analisadores à base de laser.,os sensores de vento bidimensionais são de dois tipos:

• duas vias ultrassons: estes sensores têm quatro braços. A desvantagem deste tipo de sensor é que quando o vento vem na direção de um caminho de ultrassom, os braços perturbam o fluxo de ar, reduzindo a precisão da medição resultante.três caminhos Ultra-sonoros: estes sensores têm três braços. Eles dão uma redundância do caminho da medição que melhora a precisão do sensor e reduz a turbulência aerodinâmica.,

ressonância Acústica anemômetros

ressonância Acústica anemômetros são a mais recente variante do sonic anemômetro. A tecnologia foi inventada pela Savvas Kapartis e patenteada em 1999. Enquanto os anemómetros sónicos convencionais dependem do tempo de medição do voo, os sensores de ressonância acústica utilizam ondas Acústicas ressonantes (ultrassónicas) dentro de uma pequena cavidade construída para realizar a sua medição.,

Construído na cavidade de uma matriz de transdutores ultrassônicos, que são usados para criar a separar pé-padrões de onda em frequências ultra-sônicas. Quando o vento passa através da cavidade, uma mudança na propriedade da onda ocorre (mudança de fase). Medindo a quantidade de deslocamento de fase nos sinais recebidos por cada transdutor, e então processando matematicamente os dados, o sensor é capaz de fornecer uma medição horizontal precisa da velocidade e direção do vento.,a tecnologia de ressonância acústica permite a medição dentro de uma pequena cavidade, pelo que os sensores tendem a ser tipicamente menores em tamanho do que outros sensores ultrassônicos. O pequeno tamanho dos anemómetros de ressonância acústica torna-os fisicamente fortes e fáceis de aquecer e, portanto, resistentes à formação de gelo. Esta combinação de características significa que eles alcançam altos níveis de disponibilidade de dados e são bem adaptados para o controle de turbinas eólicas e para outros usos que requerem pequenos sensores robustos, como a meteorologia de campo de batalha., Um problema com este tipo de sensor é a precisão da medição quando comparada a um sensor mecânico calibrado. Para muitos usos finais, esta fraqueza é compensada pela longevidade do sensor e pelo fato de que ele não requer re-calibragem uma vez instalado.

anemómetros de bola de pingue-pongue

um anemómetro comum para uso básico é construído a partir de uma bola de pingue-pongue ligada a uma corda. Quando o vento sopra horizontalmente, ele pressiona e move a bola; porque as bolas de pingue-pongue são muito leves, eles se movem facilmente em ventos leves., Medir o ângulo entre o aparelho de cordas e a vertical dá uma estimativa da velocidade do vento.

Este tipo de anemômetro é usado principalmente para ensino de nível médio, que a maioria dos alunos fazem por conta própria, mas um dispositivo similar também foi pilotado na Phoenix Mars Lander.