sensores cercanos
Sensores de Velocidad del Viento
Anemómetros
El viento se define como el movimiento horizontal del aire respecto a la superficie. El aparato de medida utilizado para medir la velocidad del viento se llama anemómetro. Es decir, el anemómetro mide la componente horizontal del desplazamiento del aire en un punto e instante determinado. La unidad de medida habitual es el metro por segundo (m/s).
El viento es una limitación bien conocida por los agricultores durante el riego por aspersión o la pulverización de productos fitosanitarios. Por ejemplo, los productos fitosanitarios rociados con atomizadores o por otra vía aérea empiezan a desviarse a partir de 15 km/h de viento. El desvío de estos productos es, por un lado, un problema medioambiental y por otro lado representan uno de los principales costes de las explotaciones. Y si no hay uniformidad en la distribución de estos puede generar costes adicionales. Si se mide la velocidad del viento nos permitirá pulverizar en el momento adecuado, en el lugar adecuado y en la cantidad adecuada.
Aplicaciones
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- Detector de viento.
- Ahorrar los recursos utilizados durante el esparcimiento o la pulverización de fitosanitarios.
- Verificación de las condiciones para regar por aspersión.
- Predecir cambios en los patrones climáticos, como una tormenta que se aproxima.
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Cuando se habla de la velocidad del viento se tienen en cuenta dos valores; por un lado, la velocidad media (en 10 minutos) y por otro, la racha (valor máximo instantáneo). Aunque los anemómetros miden la velocidad instantánea, normalmente nos interesa la velocidad media y esta se suele dividir según los siguientes criterios:
Velocidad –> Intervalo
Calma ≤ 5 km/h
Flojo (5 – 20] km/h
Moderado (20 – 40] km/h
Fuerte (40 – 70] km/h
Muy fuerte >70 km/h
Tipos de anemómetros
Existen muchos tipos y se escogen principalmente según la precisión y el rango de la velocidad del viento que queremos medir. Para las aplicaciones agrarias se utilizan principalmente dos tipos, los rotatorios de cazoletas y los sónicos.
Anemómetro rotatorio o de cazoletas
Este tipo de anemómetro está compuesto de un eje central al cual se le acoplan tres o cuatro brazos perpendicularmente terminados en copas hemisféricas o cazoletas. Estas hacen girar al eje cuando hay viento y la velocidad de giro es proporcional a la velocidad del viento. El giro es debido a que la aerodinámica de la cazoleta es diferente entre la parte cóncava y la convexa, ésta recibirá un empuje mayor en una dirección y la hélice rotará a mayor o menor velocidad, en proporción a la velocidad del viento, sin necesidad de ser orientada
Por lo tanto, contar las vueltas del eje durante un intervalo de tiempo establecido produce un valor proporcional a la velocidad media del viento para una amplia gama de velocidades. También se le llama anemómetro rotacional o de Robinson.
El anemómetro se debe montar de forma que los brazos que sostienen las cazoletas estén en posición horizontal para medir correctamente la dirección del viento.
La salida eléctrica puede ser de pulsos proporcional a la velocidad del viento o directamente una salida analógica: 0-5 Vdc, 0-10 Vdc ó 4-20 mA
Una función de transferencia típica de un anemómetro mecánico de pulsos sería:
V = 0,667 f (Rango: 0-30 m/s),
donde V = velocidad del viento en m/s y f = frecuencia de los pulsos de salida en Hz.
Nos dan la velocidad media en el periodo de integración, 1 sg, 2sg o 10 minutos. Normalmente se utiliza como periodo de integración 10 minutos, ya que las ráfagas de viento desvirtúan la medida.
Fig: Ejemplo de proporcionalidad de la velocidad de giro con la velocidad del viento →
Anemómetros Ultrasónicos
Los sónicos utilizan ondas sonoras ultrasónicas para medir la velocidad del viento. Están basados en la emisión de pulsos de ultrasonidos entre distintas parejas de transductores. La duración que tardan los pulsos entre los distintos pares varía en función de la velocidad del viento. Las mediciones de pares de transductores se pueden combinar para producir una medición de la velocidad en un flujo de 1, 2 o 3 dimensiones. La resolución espacial viene dada por la longitud del camino entre los transductores, que normalmente es de 10 a 20 cm.
La falta de partes móviles hace que tengan una vida útil muy larga. Estos tienen más precisión que los rotatorios y cero inercia. Una desventaja es que las gotas de lluvia pueden variar la velocidad del sonido y por lo tanto su precisión.
Los anemómetros sónicos bidimensionales 2D (velocidad horizontal y dirección del viento) son los que se suelen utilizar en agricultura y son de dos tipos:
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- Dos trayectorias de ultrasonidos : estos sensores tienen cuatro brazos. La desventaja de este tipo de sensor es que cuando el viento viene en la dirección de una trayectoria de ultrasonido, los brazos alteran el flujo de aire, reduciendo la precisión de la medición resultante.
- Tres trayectorias de ultrasonidos: estos sensores tienen tres brazos. Proporcionan una redundancia de la medición en una ruta, lo que mejora la precisión del sensor y reduce la turbulencia aerodinámica.
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La salida eléctrica puede ser de muchos tipos: analógica 4-20 mA, 0-10Vdc o por comunicaciones: RS485/RS422.
Fig: Fotografías de anemómetro ultrasónico 2D fabricados en acero inoxidable y en plástico que garantiza la resistencia a la intemperie →
¿Cómo se instala un anemómetro?
La instalación de un anemómetro no debe hacerse al azar. Es un instrumento fiable si se instala en el lugar correcto, pero también puede dar mediciones incorrectas si no se instala correctamente.
Se debe elegir un lugar despejado, libre de obstáculos y elevado, idealmente a 3 metros como mínimo con el eje perpendicular al suelo para medir la componente horizontal del viento.
Modelos comerciales
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Sensor de de velocidad del viento
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Bi-Sensor de velocidad y dirección del viento