Anemômetro mede a velocidade de um fluido (água ou ar)

Um anemômetro é um dispositivo usado para medir a velocidade e a direção do vento. É também um instrumento muito comum nas estações meteorológicas. O termo é derivado da palavra grega anemos, que significa vento, e é usado para descrever qualquer instrumento de velocidade do vento usado na meteorologia.

Os anemômetros são ferramentas importantes para os meteorologistas, que estudam os padrões climáticos. Eles também são importantes para o trabalho dos físicos, que estudam o movimento do ar.

Funcionamento de um anemômetro

O tipo mais comum, mais baratos e mais usados em estudos ecológicos são os anemômetros de copo ou hélice.

Os braços estão presos a uma haste vertical. À medida que o vento sopra, os copos giram, fazendo a haste girar. Quanto mais forte o vento sopra, mais rápido a haste gira. O anemômetro conta o número de rotações ou voltas, que é usado para calcular a velocidade do vento. Como as velocidades do vento não são consistentes, pois existem rajadas e trovoadas, a velocidade do vento é geralmente calculada em média em um curto período de tempo.

Neste caso, o dispositivo deve ser mantido perpendicular à direção do vento ou ser montado em uma palheta.

Medição automatizada

Já para medições automatizadas, esses dispositivos geralmente medem a direção, assim como a velocidade. Enquanto os anemômetros mecânicos ainda estão em uso nas estações meteorológicas, os anemômetros ultrassônicos estão se tornando mais populares.

Os anemômetros portáteis são frequentemente utilizados por ecologistas na medição de curto prazo e são menos frequentemente instalados com data loggers para medir microclima. Em parte, isso se deve ao tamanho relativamente grande de muitas unidades. Pois dificulta a medição dentro das copas das plantas ou perto do solo, onde o vento é dissociado da atmosfera.

No entanto, anemômetros de hélice em miniatura com registradores de dados integrais e a capacidade de medir temperatura e umidade também estão agora disponíveis a um custo relativamente baixo. Sendo assim, podem ser apropriados para algumas aplicações de microclima.

Anemômetro

Outros anemômetros

Os tipos de anemômetros incluem hélice, copo, placa de pressão, tubo de pressão, fio quente, radar acústico, sonora e assim por diante. Os anemômetros da hélice e do copo dependem da rotação de uma pequena turbina para sua produção. Enquanto os outros basicamente não possuem partes móveis.

Anemômetro da placa de pressão

Outro tipo de anemômetro é conhecido como placa de pressão ou anemômetro de placa normal. Este é o anemômetro mais antigo conhecido, tendo sido desenvolvido em 1667. Ele usa o princípio de que a força de mover o ar em uma placa que é normal ao vento é proporcional à área da placa e ao quadrado da velocidade do vento. Ou seja, a principal aplicação desse tipo de anemômetro tem sido em estudos de rajadas. Isso devido ao seu tempo de resposta muito curto.

Anemômetro de tubo de pressão

Esse modelo não é muito utilizado em campo devido a dificuldades com gelo, neve, chuva e vedação de juntas rotativas. No entanto, é frequentemente usado como padrão em um túnel de vento quando essas dificuldades não estão presentes. Sabe-se há quase dois séculos que o vento que sopra na boca de um tubo causa um aumento de pressão nesse tubo. Desse modo, um fluxo de ar através da boca causa uma sucção.

Anemômetro de fio quente

O anemômetro de fio quente usa um fio muito fino aquecido eletricamente até uma temperatura acima do ambiente. O ar que flui através do fio tem um efeito de resfriamento no fio. Como a resistência elétrica da maioria dos metais depende da temperatura do metal, é possível obter uma relação entre a resistência do fio e a velocidade do fluxo.
O anemômetro de fio quente, embora extremamente delicado, possui resposta de frequência extremamente alta e resolução espacial fina em comparação com outros métodos de medição. Dessa maneira é quase universalmente empregado para o estudo detalhado de fluxos turbulentos. Ou ainda para qualquer fluxo no qual flutuações rápidas de velocidade são de interesse.

Anemômetro Doppler a laser

O anemômetro Doppler a laser usa um feixe de luz de um laser que é dividido em dois feixes, com um propagado para fora do anemômetro. As partículas que fluem junto com as moléculas de ar perto de onde o feixe sai refletem, ou causam retrodispersão, a luz de volta para um detector, onde é comparada ao feixe de laser original.
Quando as partículas estão em grande movimento, elas produzem um deslocamento doppler para medir a velocidade do vento na luz do laser, que é usada para calcular a velocidade das partículas e, portanto, o ar ao redor do anemômetro.

Anemômetro

Anemômetro sônico

O anemômetro sônico foi desenvolvido na década de 1970. Ele utiliza ondas sonoras ultrassônicas para determinar a velocidade instantânea do vento, medindo a quantidade de ondas sonoras que viajam entre um par de transdutores, que são aceleradas ou desaceleradas pelo efeito do vento.

Esse modelo do dispositivo pode fazer medições com uma resolução temporal muito fina de 20 Hz ou melhor. Isso os torna adequados para medições de turbulência. A falta de peças móveis o torna apropriado para uso a longo prazo em estações meteorológicas automatizadas. Nesse caso a precisão e a confiabilidade dos anemômetros tradicionais de copo e palheta são afetadas negativamente por grandes quantidades de poeira no ar.
Os anemômetros sônicos bidimensionais são usados em aplicações como estações meteorológicas, navegação de navios, turbinas eólicas, aviação e boias meteorológicas.

Localização do instrumento

Para que a velocidade do vento seja comparável de um local para outro, é necessário considerar o efeito do terreno, principalmente em relação à altura. Outras considerações são a presença de árvores, obstáculos naturais (montanhas) e obstáculos artificiais (prédios). A altura padrão do anemômetro em terreno rural aberto é de 10 metros.

Nos aeroportos, é essencial ter dados de vento precisos sob todas as condições, incluindo a congelação da precipitação. A anemometria também é necessária no monitoramento e controle da operação de turbinas eólicas, que em ambientes frios são propensas a formação de gelo nas nuvens.

Isso por que o gelo altera a aerodinâmica de um anemômetro e pode impedi-lo totalmente de operar. Portanto, os anemômetros usados nessas aplicações devem ser aquecidos internamente. Atualmente, os anemômetros de copo e os anemômetros sônicos estão disponíveis nas versões aquecidas.

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