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Los anemómetros

Contenido del artículo
Como funciona
Anemómetros de hélice
Anemómetros de empuje
Anemómetros de presión hidrodinámica

Un anemómetro es un aparato destinado a medir la velocidad relativa del viento que incide sobre él. Si el anemómetro está fijo colocado en tierra, entonces medirá la velocidad del viento reinante, pero si está colocado en un objeto en movimiento, puede servir para apreciar la velocidad de movimiento relativo del objeto con respecto el viento en calma.

Como funciona

Para medir la velocidad relativa del viento es necesario utilizar algún  proceso físico cuya magnitud varíe según una regla fija con respecto a la variación de esa velocidad. En la práctica entre otros se usan:
  1. La variación de velocidad de rotación de una hélice sometida al viento.
  2. La fuerza que se obtiene al enfrentar una superficie al viento.
  3. La diferencia de temperatura entre dos filamentos calentados por igual, uno sometido al viento y otro en calma.
  4. Aprovechando la presión aerodinámica producida en una superficie enfrentada al viento.
  5. Otros métodos ultrasónicos o de láser.

Anemómetros de hélice

Estos son los mas utilizados por su simplicidad y suficiente exactitud para la mayor parte de las necesidades de medición así como por la relativa facilidad de permitir la medición a distancia.

Hay muchos diseños de hélices pero la mas común es la hélice de cazoleta, debido a que no es necesario mecanismo alguno para orientar la hélice al viento y que su construcción puede ser robusta para soportar grandes velocidades del viento (figura 1).

Anemómetro

Figura 1

Este es un esquema que representa una hélice de cazoletas, debido a que la resistencia aerodinámica de la cazoleta es diferente entre la parte cóncava y convexa, esta recibirá un empuje mayor en una dirección y la hélice rotará a mayor o menor velocidad, en proporción a la velocidad del viento.
También se usan las hélices de tipo helicoidal, como la típica hélice del ventilador común que todos conocemos e híbridos entre las de cazoletas y la helicoidal.

La velocidad de rotación del eje de la hélice es proporcional a la velocidad del viento, por lo que si medimos esta velocidad de rotación, podremos hacer una tabla de calibración directamente en unidades de velocidad del viento en metros por segundo (m/seg) o kilómetros por hora (Km/h) etc...

Hay diversas maneras de hacer la indicación, a continuación algunos ejemplos:



En la figura 2 abajo se muestra un anemómetro de cazoletas muy elemental, la velocidad de rotación de la hélice, hace que la creciente fuerza centrífuga, empuje el extremo superior de las palancas hacia afuera, moviendo hacia abajo el anillo marcador de la parte inferior del mecanismo, cuando la velocidad de la hélice crece, y a través de un resorte recuperador se produzca el efecto contrario cuando disminuye.

Una escala apropiada marcada en el soporte central calibrada a velocidad de viento, servirá para indicarla en todo momento.

 Anemómetro de cazoletas elemental
Figura 2. Anemómetro de cazoletas elemental

generador

Figura 3. Anemómetro de cazoletas eléctrico

A la izquierda en la figura 3 aparece un esquema de un anemómetro mas terminado. La hélice está acoplada a un pequeño generador eléctrico, cuyo voltaje generado es proporcional a la velocidad de rotación de la hélice y con ello a la del viento.

Este voltaje se mide en un voltímetro cuya escala ha sido calibrada a velocidad del viento por lo que podremos saber su valor en todo momento.

Este tipo de anemómetro tiene las ventajas de que puede  ser muy preciso y que además la indicación de la velocidad puede ser a distancia, con solo conducir los cables apropiados hasta el lugar donde se coloque el voltímetro indicador.
Anemómetro de hélice mecánico
Figura 4. Anemómetro de hélice mecánico

Este tipo de anemómetro (figura 4) utiliza una hélice helicoidal, cuyo eje está acoplado directamente al indicador de velocidad de tipo mecánico. El mecanismo de acción de la aguja del indicador puede ser de tipo centrífugo, o basado en la electro inducción como en los velocímetros de los automóviles.
Anemómetro de hélice eléctrico
Figura 5. Anemómetro de hélice eléctrico

Un anemómetro portátil (figura 5). La hélice de tipo helicoidal, tiene acoplado al eje un diminuto generador de impulsos eléctricos, que son contados por unidad de tiempo por el contador electrónico a baterías, y mostrados en pantalla ya calibrados a velocidad de viento.

La precisión de estos anemómetros depende en gran medida del operador, ya que es este, el que debe dar la adecuada orientación de frente al viento.

Anemómetros de empuje.

En estos anemómetros se utiliza la fuerza resultante en una superficie cuando es alcanzada de frente por el viento.

Anemómetro de empuje

Figura 6. Anemómetro de empuje

En el esquema de la figura 6 se representa el principio de funcionamiento de un anemómetro de empuje.
Una superficie colocada en la punta de un péndulo se coloca de frente al viento, el empuje producido por este, levantará el péndulo mas o menos de acuerdo a la velocidad.

Una escala apropiada, grabada en una superficie paralela al movimiento del péndulo servirá como indicador usando el propio péndulo como aguja indicadora.

Estos anemómetros no son muy precisos y se utilizan para obtener una información  estimada de la velocidad del viento, su indicación generalmente es en números relativos a una escala  arbitraria establecida de antemano.  Por ejemplo :

2= Se nota el movimiento de las hojas de los árboles.
3= Se mueven las ramas mas pequeñas de los árboles.
4= Se levanta el polvo del suelo.
etc..etc...

Previamente se conocen los rangos de velocidades del viento de cada uno de estos número arbitrarios previstos.

Anemómetros de presión hidrodinámica


Anemómetro de presión hidrodinámica

Figura 7. Anemómetro de presión hidrodinámica usando el tubo de Pitot

Cuando el viento impacta sobre una superficie, en ella se produce una presión adicional que depende de esa velocidad, si esta presión se capta adecuadamente, y se conduce a un instrumento medidor, tendremos un anemómetro de presión (figura 7).

Para capturar esta presión se utiliza el llamado tubo de Pitot, que no es mas que un tubo de suficiente diámetro en forma de U con uno de sus extremos doblado y colocado de frente al viento, y el otro abierto al exterior pero protegido de la acción de este.

 En la parte en forma de U se  graba una escala y dentro se coloca un líquido coloreado. La diferencia de presión entre los extremos del tubo de Pitot hará que la columna líquida se desplace de un lado, la diferencia de altura será proporcional a la velocidad del viento incidente en la boca del tubo y servirá como indicador de esta.
presion
Figura 8. Anemómetro de presión hidrodinámica con indicador de aguja.
Este es el esquema de un anemómetro del tipo de presión hidrodinámica (figura 8) pero con indicación de aguja y esfera.

La cápsula barométrica es un bulbo elástico, al recibir la diferencia de presión desde las partes de alta y baja presión del tubo de Pitot se dilata o recoge en proporción. Este movimiento es conducido y amplificado apropiadamente a través de un juego de palancas y engranajes hasta una aguja indicadora.


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