SENSORES PRÓXIMOS
Sensores de velocidade do vento
Anemômetros
O vento é definido como o movimento horizontal do ar em relação à superfície. O dispositivo de medição usado para medir a velocidade do vento é chamado de anemômetro. Ou seja, o anemômetro mede a componente horizontal do deslocamento do ar em um determinado ponto e instante. A unidade de medida usual é o metro por segundo (m/s).
O vento é uma limitação bem conhecida dos agricultores durante a irrigação por aspersão ou a pulverização de produtos fitofarmacêuticos. Por exemplo, produtos fitossanitários pulverizados com atomizadores ou por outras vias aéreas começam a derivar a partir de 15 km/h de vento. O desvio destes produtos é, por um lado, um problema ambiental e, por outro, representam um dos principais custos das explorações agrícolas. E se não houver uniformidade na distribuição destes, pode gerar custos adicionais. Se a velocidade do vento for medida, isso nos permitirá pulverizar na hora certa, no lugar certo e na quantidade certa.
Aplicativos
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- Detetor de vento.
- Economize os recursos utilizados durante a propagação ou pulverização de produtos fitossanitários.
- Verificação das condições de rega por aspersão.
- Prever mudanças nos padrões climáticos, como uma tempestade que se aproxima.
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Ao falar sobre a velocidade do vento, dois valores são levados em consideração; por um lado, a velocidade média (em 10 minutos) e, por outro, a raia (valor instantâneo máximo). Embora os anemômetros meçam a velocidade instantânea, geralmente estamos interessados na velocidade média e ela geralmente é dividida de acordo com os seguintes critérios:
Velocidade –> intervalo
Calma ≤ 5 km/h
Fraco (5 – 20] km/h
Moderado (20 – 40] km/h
Forte (40 – 70] km/h
Muito forte >70 km/h
Existem muitos tipos e eles são escolhidos principalmente de acordo com a precisão e o alcance da velocidade do vento que queremos medir. Para aplicações agrícolas, dois tipos são usados principalmente: copos rotativos e sônicos.
Anemômetro rotativo ou de copo
Este tipo de anemômetro é composto por um eixo central ao qual se fixam três ou quatro braços perpendiculares que terminam em taças ou tigelas hemisféricas. Estes fazem o eixo girar quando há vento e a velocidade de rotação é proporcional à velocidade do vento. A rotação se deve ao fato da aerodinâmica do bojo ser diferente entre as partes côncava e convexa, esta última receberá um impulso maior em uma direção e a hélice irá girar em maior ou menor velocidade, proporcionalmente à velocidade do vento , sem a necessidade de ser orientado
Portanto, contar as voltas do eixo em um intervalo de tempo definido produz um valor proporcional à velocidade média do vento para uma ampla gama de velocidades. Também é chamado de anemômetro rotacional ou de Robinson.
A saída elétrica pode ser pulsos proporcionais à velocidade do vento ou diretamente uma saída analógica: 0-5 Vdc, 0-10 Vdc ou 4-20 mA
Uma função de transferência típica para um anemômetro de pulso mecânico seria:
V = 0,667 f (Intervalo: 0-30 m/s),
onde V = velocidade do vento em m/s e f = frequência dos pulsos de saída em Hz.
Eles nos dão a velocidade média no período de integração, 1 sg, 2sg ou 10 minutos. Normalmente, 10 minutos são usados como período de integração, pois rajadas de vento distorcem a medição.
Fig: Exemplo de proporcionalidade da velocidade de rotação com a velocidade do vento →
Anemômetros ultrassônicos
Sonics usam ondas sonoras ultrassônicas para medir a velocidade do vento. Eles são baseados na emissão de pulsos de ultrassom entre diferentes pares de transdutores. A duração que os pulsos levam entre os diferentes pares varia dependendo da velocidade do vento. Medições de pares de transdutores podem ser combinadas para produzir uma medição de velocidade em fluxo de 1, 2 ou 3 dimensões. A resolução espacial é dada pelo comprimento do caminho entre os transdutores, que normalmente é de 10 a 20 cm.
A falta de partes móveis significa que eles têm uma vida útil muito longa. Estes têm mais precisão do que os rotativos e inércia zero. Uma desvantagem é que as gotas de chuva podem variar a velocidade do som e, portanto, sua precisão.
Anemômetros sônicos bidimensionais 2D (velocidade horizontal e direção do vento) são comumente usados na agricultura e são de dois tipos:
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- Dois caminhos de ultrassom: esses sensores têm quatro braços. A desvantagem desse tipo de sensor é que quando o vento vem na direção do caminho do ultrassom, os braços alteram o fluxo de ar, reduzindo a precisão da medição resultante.
- Três caminhos de ultrassom: Esses sensores têm três braços. Eles fornecem redundância de medição em uma rota, melhorando a precisão do sensor e reduzindo a turbulência aerodinâmica.
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A saída elétrica pode ser de vários tipos: analógica 4-20 mA, 0-10Vdc ou por comunicações: RS485/RS422.
Fig: Fotografias do anemômetro ultrassônico 2D feito de aço inoxidável e plástico que garante resistência às intempéries →
A instalação de um anemômetro não deve ser feita ao acaso. É um instrumento confiável se for instalado no local correto, mas também pode fornecer medições incorretas se não for instalado corretamente.
Deve ser escolhido um local claro, livre de obstáculos e elevado, idealmente com pelo menos 3 metros com o eixo perpendicular ao solo para medir a componente horizontal do vento.
- Sensor de velocidade do vento
- Bissensor para velocidade e direção do vento