Introducción a los anemómetros

Un anemómetro es un instrumento para medir la velocidad o rapidez de los gases ya sea en un flujo contenido, como el flujo de aire en un conducto, o en flujos no confinados, como un viento atmosférico.

Para determinar la velocidad, un anemómetro detecta el cambio en alguna propiedad física del fluido o el efecto del fluido en un dispositivo mecánico insertado en el flujo.

¿Qué mide un anemómetro?

Un anemómetro puede medir la magnitud de la velocidad total, la magnitud de velocidad en un plano, o el componente de velocidad en una dirección específica.

Los anemómetros son utilizados en inumerables aplicaciones, desde aeronáutica hasta surfistas de todo el mundo para conocer las condiciones meteorológicas. En entornos industriales, los sensores para determinar la velocidad del aire también son muy comunes. Por ejemplo, es necesario el uso de anemómetros industriales para medir la velocidad del aire en conductos.

Diferentes tipos de anemómetro

Omega ofrece una amplia selección de anemómetros para medir directamente la velocidad del aire y del viento. Un anemómetro normalmente mide flujos de gas que están en condiciones de flujo turbulento.

El anemómetro de álabes, el anemómetro térmico y el anemómetro de copas (que se usa típicamente en estaciones meteorológicas) se usan principalmente para medir la velocidad media, mientras los anemómetros de hilo caliente normalmente se usan cuando se están midiendo las características de turbulencia, como las mediciones transversales en una sección transversal (el término "anemómetro térmico" se usa con frecuencia para indicar cualquier anemómetro que usa una relación entre la transferencia de calor y la velocidad para determinar la velocidad).

Anemómetro para estaciones meteorológicas

El anemómetro de cazoletas o de molinete (que se usa en estaciones meteorológicas) mide la velocidad en un plano perpendicular al eje de sus copas de rotación. Si el anemómetro de cazoletas está montado con el eje perpendicular a la horizontal, medirá sólo el componente del viento que es paralelo al suelo.

Otros anemómetros, como los anemómetros de álabes, se usan con la punta alineada con el vector de velocidad total. Antes de usar un anemómetro, es importante determinar cómo se deberá ubicar y qué componente de la velocidad total representa su medición.

Anemómetro de cazo o hilo caliente

Los anemómetros a veces reciben el nombre de medidores de velocidad del viento o de rapidez del aire, y en general se clasifican como de hilo caliente o álabe. El anemómetro de hilo caliente es mejor para medir con exactitud el flujo de aire a velocidades muy bajas (por ejemplo, menos de 2000 pies/min).

Algunos modelos están diseñados para medir velocidades hasta de 15,000 pies/min pero siguen teniendo una capacidad de medición muy precisa a velocidades mucho más bajas. El anemómetro de álabes se basa en un impulsor rotatorio para sentir la velocidad del aire. Los anemómetros de álabe son la mejor opción para medir la velocidad del viento.

Muchos tienen unidades de medición que se pueden seleccionar: pies/min, m/s, MPH, km/h y nudos para adaptarse a una amplia variedad de aplicaciones. Un termoanemómetro es cualquier anemómetro de hilo caliente o álabes que tenga la función adicional de medición de temperatura del aire.

Los higrotermoanemómetros incluyen las funciones de un termoaneomómetro y un sensor de humedad, lo que da a los clientes una información ambiental completa. Un anemómetro de registro de datos está diseñado para almacenar mediciones para su revisión posterior. Algunos descargarán lecturas de velocidad del aire registradas a su computadora para que se puedan ver, trazar y analizar con más detalle.

Anemómetro de álabes
Las formas de anemómetros de velocidad mecánica rotatorios se pueden describir como pertenecientes a la clase de álabe o hélice. Con este estilo de anemómetro, el eje de rotación debe ser paralelo a la dirección del viento y por lo tanto es típicamente horizontal. En espacios abiertos el viento varía en dirección y el eje tiene que seguir sus cambios. En los casos en los que la dirección del movimiento del aire sea siempre la misma, como por ejemplo en tiros de ventilación de minas y edificios, se emplean álabes de viento, conocidos como medidores de aire, y dan resultados muy satisfactorios. Los anemómetros de álabes están disponibles con funciones adicionales como mediciones de temperatura, humedad y punto de rocío, conversión volumétrica y capacidad de registro de datos.

Anemómetro térmico
Los anemómetros térmicos usan un alambre o elemento muy fino (del orden de varios micrómetros) calentado hasta alguna temperatura por encima de la temperatura ambiente. El aire que fluye tiene un efecto de enfriamiento. Puesto que la resistencia eléctrica de casi todos los metales depende de la temperatura del metal (el tungsteno es una opción popular para los alambres calientes), se puede obtener una relación entre la resistencia del alambre y la velocidad de flujo.

Existen varias maneras de implementar esto y los dispositivos de alambre caliente se pueden clasificar a su vez como CCA (anemómetro de corriente constante), CVA (anemómetro de voltaje constante) y CTA (anemómetro de temperatura constante). El voltaje de salida de estos anemómetros es entonces el resultado de alguna clase de circuito dentro del dispositivo que intenta mantener constante la variable específica (corriente, voltaje o temperatura). Además, también se usan los anemómetros de PWM (modulación de anchura por impulso), en los que la velocidad se infiere por la duración de tiempo de un pulso de corriente repetido que lleva el alambre a una resistencia especificada y luego se detiene hasta que se alcanza un "piso" de umbral, en cuyo momento se envía el pulso una vez más.

Los anemómetros de alambre caliente, aunque son extremadamente delicados, tienen una respuesta de frecuencia extremadamente alta y una resolución espacial fina en comparación con otros métodos de medición, y como tales se emplean casi universalmente para el estudio detallado de corrientes turbulentas, o cualquier flujo en el cual las fluctuaciones de velocidad rápida sean de interés. Los anemómetros térmicos se pueden obtener con funciones adicionales como medición de temperatura y capacidad de registro de datos.

Anemómetro térmico con perfilado de velocidad/temperatura
Los sistemas de perfilado tienen el sensor más pequeño disponible. Los sensores miden tanto velocidad como temperatura. El sistema de registro de datos multipunto permite al usuario perfilar las características de flujo en la aplicación y analizar los datos gráficamente. Normalmente se usan en túneles de viento para análisis de tablillas de circuito y disipadores térmicos.