Anemometro
Quali sono i differenti tipi di anemometro?
Un anemometro è un strumento per misurare la velocità dei gas in un flusso controllato (flusso d'aria in un condotto) o non controllato (vento atmosferico). Per determinare la velocità, l'anemometro rileva i cambiamenti delle proprietà fisiche del fluido o l'effetto del fluido su un dispositivo meccanico immesso nel flusso. Il termine anemometro deriva dalle parole greche "anemos", vento e "metron", misura. I primi anemometri meccanici furono sviluppati nel XV secolo per misurare la velocità del vento.
Impara qualcosa di nuovo sugli anemometri
Per cosa si utilizza un anemometro?
Un anemometro è un sensore per la misura della velocità, capace di rilevare la velocità totale, su un piano o la componente di velocità in una determinata direzione.
Tipi di misuratori di vento
Omega offre un'ampia scelta di tipi di anemometro per misurare direttamente la velocità del vento e dell'aria. In genere, un anemometro misura i flussi di gas in condizioni di flusso turbolente. Gli anemometri a ventolina, termici e a coppette (normalmente utilizzati nelle stazioni meteorologiche) vengono impiegati soprattutto per misurare la velocità media, mentre gli anemometri a filo caldo si utilizzano per misurare le caratteristiche delle turbolenze come, ad esempio, misurazioni trasversali in una sezione trasversale (il termine "anemometro termico" è spesso usato per riferirsi a qualsiasi anemometro che utilizza la relazione tra il trasferimento di calore e la velocità per determinare quest'ultima).
Anemometro a coppette per le stazioni meteorologiche
Il misuratore di vento a coppette utilizzato nelle stazioni meteorologiche, misura la velocità su un piano perpendicolare all'asse delle coppette di rotazione. Se l'anemometro a coppette viene montato con l'albero perpendicolare a terra, misurerà solo il vento che soffia parallelo al terreno. Altri sensori di vento, come quelli a ventolina, vengono impiegati con la punta allineata al vettore di velocità totale. Prima di utilizzare un anemometro è importante determinarne il posizionamento e stabilire quale componente della velocità totale rappresenta la sua misurazione.
Anemometro a filo caldo o a ventolina?
Chiamati a volte misuratori della velocità del vento o dell'aria, gli anemometri sono normalmente classificati come a filo caldo o a ventolina. L'anemometro a filo caldo è la scelta migliore per la misurazione precisa di flussi d'aria a velocità molto basse (ad es. al di sotto di 2000 piedi/min). Alcuni modelli sono progettati per misurare velocità di 15.000 piedi/min, mantenendo comunque una capacità di misurazione molto precisa a velocità decisamente più basse. Per rilevare la velocità dell'aria, l'anemometro a ventolina si affida a una girante. Gli anemometri a ventolina solo la scelta migliore per la misurazione della velocità del vento. Molti hanno unità di misura selezionabili dall'utente: piedi/min, m/s, MPH, km/h e nodi, per consentire un'ampia gamma di applicazioni. Un termoanemometro è un sensore di vento a filo caldo o a ventolina capace di misurare anche la temperatura dell'aria. Gli anemometri con igrotermometro hanno le caratteristiche di un termoanemometro e un sensore di umidità che fornisce al cliente informazioni ambientali complete. Un misuratore di vento per la registrazione dei dati è progettato per memorizzare le misurazioni per un'analisi successiva. Alcuni scaricano le letture della velocità dell'aria sul computer per analisi, elaborazione di grafici e ulteriori studi.
Scegli l'anemometo giusto
Anemometro portatile a ventolina
L'anemometro meccanico rotante può essere classificato tra i tipi di anemometro a ventolina o a elica. Con questo tipo di sensore l'asse di rotazione deve essere parallelo alla direzione del vento, quindi orizzontale. Negli spazi aperti il vento cambia direzione e l'asse deve seguire questi cambiamenti. Nei casi in cui la direzione del movimento dell'aria è sempre la stessa (ad es. nei pozzi di ventilazione di miniere ed edifici) sono gli anemometri direzionali, conosciuti come "misuratori d'aria", a dare i risultati più soddisfacenti. L'anemometro a ventolina è disponibile con funzioni aggiuntive quali misurazione di temperatura, umidità e punto di rugiada, conversione volumetrica e capacità di registrazione dei dati.
Anemometri portatili termici
Gli anemometri termici utilizzano un filo molto sottile (nell'ordine dei micron) o un elemento riscaldato a una temperatura superiore alla temperatura ambiente. Il flusso dell'aria ha un effetto refrigerante. Dato che la resistenza elettrica della maggior parte dei metalli dipende dalla temperatura del metallo (il tungsteno è una scelta diffusa per i fili caldi), si può ottenere una relazione tra la resistenza del filo e la velocità del flusso.
Per fare ciò esistono diversi modi. I dispositivi a filo caldo possono essere classificati come CCA (anemometri a corrente costante), CVA (anemometri a tensione costante) e CTA (anemometri a temperatura costante). L'uscita di tensione di questi anemometri è provocata dal tentativo di un determinato circuito all'interno del dispositivo di mantenere costante la variabile specifica (corrente, tensione o temperatura). Inoltre, esistono gli anemometri PWM (modulazione di larghezza di impulso), nei quali la velocità si ricava dall'intervallo di tempo tra impulsi di corrente ripetuti che portano il filo fino a una resistenza specifica, per poi fermarsi fino a raggiungere una soglia "base", momento in cui l'impulso viene inviato nuovamente.
L'anemometro a filo caldo, sebbene estremamente delicato, ha una risposta in frequenza molto alta e una buona risoluzione spaziale rispetto ad altri metodi di misurazione. Per questo è quasi universalmente impiegato per lo studio dettagliato di flussi turbolenti o altri tipi di flusso in cui serve analizzare rapide fluttuazioni di velocità. I sensori di vento termici sono disponibili con funzioni aggiuntive come la misurazione della temperatura e la capacità di registrazione dei dati.
Anemometro a coppette
Un tipo di anemometro semplice è quello a coppette. È costituito da tre o quattro coppette emisferiche, ognuna montata all'estremità di bracci orizzontali, che a loro volta sono montati a distanze regolari su un albero verticale. Il flusso d'aria che passa sulle coppette in direzione orizzontale fa girare le coppette proporzionalmente alla velocità del vento. Pertanto, contando i giri effettuati dalle coppette in un tempo prestabilito, si calcola la velocità media del vento all'interno di un'ampia gamma di velocità. Su un anemometro con quattro coppette è facile notare che, dato che le coppette sono sistemate simmetricamente alle estremità dei bracci, il vento soffia sempre sulla parte cava di una delle coppette e colpisce il retro della coppetta che si trova all'estremità opposta della croce.
Quando Robinson progettò il primo misuratore di vento affermò erroneamente che, a prescindere da quanto sono grandi le coppette o lunghi i bracci, il movimento delle coppette è sempre un terzo rispetto alla velocità del vento. Ciò era in apparenza confermato da alcuni primi esperimenti indipendenti, ma non corrispondeva a verità. Più tardi, si scoprì che l'effettiva relazione tra la velocità del vento e quella delle coppette, chiamata "fattore anemometro", dipende dalle dimensioni di coppette e bracci e può avere un valore compreso tra due e poco più di tre. Tutti gli esperimenti fatti sugli anemometri dovevano essere ripetuti.
L'anemometro a tre coppette sviluppato dal canadese John Patterson nel 1926 e i conseguenti miglioramenti delle coppette ad opera degli americani Brevoort e Joiner nel 1935 portarono a un modello lineare, con un margine di errore inferiore al 3% fino a 60 mph. Patterson scoprì che ciascuna coppetta produceva la coppia massima quando si trovava a 45 gradi rispetto al flusso del vento. L'anemometro a tre coppette aveva inoltre una coppia più costante e rispondeva più rapidamente alle raffiche rispetto all'anemometro a quattro coppette.
L'anemometro a tre coppette fu ulteriormente modificato dall'australiano Derek Weston nel 1991, per misurare sia la direzione che la velocità del vento. Weston aggiunse una paletta a una delle coppette, che faceva aumentare e diminuire la velocità di rotazione della coppetta per via del suo movimento alternato verso e contro la direzione del vento. La direzione del vento si calcola da questi cambiamenti ciclici nella velocità di rotazione della coppetta, mentre la velocità si determina normalmente in base alla velocità media di rotazione della coppetta.
Gli anemometri a tre coppette sono attualmente utilizzati come standard industriale per gli studi di valutazione della risorsa eolica. I sistemi NRG #40C sono gli anemometri a coppette più diffusi per questo scopo. Per ragioni storiche, le dimensioni degli anemometri si misurano in "crows".
Anemometri termici con analisi di velocità/temperatura
I sistemi di analisi degli anemometri termici dispongono del sensore più piccolo attualmente disponibile. I sensori misurano sia la velocità che la temperatura. I sistemi di registrazione di dati a più punti permettono all'utente di analizzare le caratteristiche del flusso nell'applicazione e i dati a livello grafico. Vengono comunemente utilizzati nelle gallerie del vento, per l'analisi di schede circuitali e dissipatori di calore.
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