Medición del viento con anemómetros y veletas

Introducción a la medición del viento

Si bien la mayoría de los vientos son benignos, los vientos asociados con tormentas destructivas tienen la capacidad de causar daños a la propiedad y otros problemas. Por lo tanto, poder medir y predecir el viento es importante para nuestra sociedad para comprender los posibles daños causados ​​por el viento y los patrones climáticos. En esta lección, cubriremos brevemente la historia de la medición del viento y luego profundizaremos en la tecnología que usamos para medir el viento en la actualidad.

Hay dos dispositivos diferentes para medir el viento: veletas y anemómetros. Las veletas son un instrumento para mostrar la dirección del viento. Las veletas son una tecnología mucho más antigua que los anemómetros. La veleta más antigua conocida estaba en lo alto de la Torre de los Vientos en Atenas, que data del 48 a. C. Aunque la veleta no sobrevivió, la Torre de los Vientos todavía se encuentra en la Atenas actual.

Hay escritos que sugieren que las veletas pueden haber existido en la antigua Mesopotamia y la antigua China en períodos incluso anteriores. Las veletas se volvieron comunes en el siglo IX d.C. cuando la Iglesia Católica decretó que todas las iglesias deberían tener un gallo como símbolo de un pasaje de la Biblia. Dado que estas iglesias ya tenían veletas de viento, el gallo se combinó con la veleta de viento para crear las veletas de viento de gallo extremadamente comunes que todavía se ven hoy.

Un anemómetro es un dispositivo que se utiliza para medir la velocidad del viento. Se deriva de anemos , que es la palabra griega para «viento». Aunque la palabra se deriva del griego antiguo, no pudimos medir la velocidad del viento hasta 1450 cuando Leon Battista Alberti inventó el primer anemómetro, que usaba un disco plano que se balanceaba hacia atrás y mostraba momentáneamente la fuerza del viento perpendicular a ese disco. .

Un anemómetro más familiar es el anemómetro de copa, que fue inventado en 1846 por el científico irlandés Thomas Romney Robinson. El viento hizo que las copas giraran horizontalmente, lo que movió una serie de ruedas para registrar las rotaciones. La tecnología de anemómetro más reciente es el anemómetro sónico, que fue inventado en 1994. Profundizaremos más en estos dos anemómetros en esta lección porque son métodos que todavía se usan comúnmente.

Anemómetros de velocidad modernos

Los anemómetros modernos pueden clasificarse como anemómetro de velocidad o anemómetro de presión según la tecnología utilizada para medir la velocidad y la dirección del viento. Examinaremos algunos de los anemómetros comunes en ambas categorías, comenzando con los anemómetros de velocidad.

Los anemómetros de copa siguen siendo el dispositivo de medición del viento más común en las estaciones meteorológicas. Consisten en tres brazos que terminan en copas hemisféricas, todos en ángulos iguales entre sí. A medida que las copas giran con el viento, un cable de cobre en el eje vertical provoca un campo eléctrico menor. El voltaje de salida del campo eléctrico está directamente relacionado con la velocidad del viento.

Se prefieren los anemómetros de copa porque son baratos, fáciles de operar y simples. Sin embargo, las partes móviles significan que deben ser reemplazadas. Además, el anemómetro de copa no le indicará la dirección del viento.

Los anemómetros de hilo caliente son otro estilo de anemómetro que le proporciona la velocidad del viento pero muy poca información direccional. En estos instrumentos, un alambre muy delgado se calienta a una temperatura establecida. El viento a través del cable baja la temperatura. La relación entre la caída de temperatura y la velocidad del viento depende del tipo de cable y de la temperatura inicial. Se prefieren estos anemómetros cuando se mide la velocidad del viento en un espacio muy reducido. Los usuarios deben tener cuidado de mantenerlos limpios en todo momento porque se volverán ineficaces cuando el cable se ensucie.

Los anemómetros sónicos utilizan ondas de sonido ultrasónicas para medir la velocidad y la dirección del viento. Funcionan midiendo la velocidad a la que viajan los pulsos sónicos entre pares de transductores. Dependiendo de la configuración, estos anemómetros pueden medir dos o tres dimensiones. Los anemómetros sónicos 2D pueden proporcionar una dirección bidimensional y la versión 3D puede proporcionar una dirección 3D.

Finalmente, el anemómetro estilo hélice combina la tecnología de anemómetro y veleta con una hélice en la parte delantera y una veleta en la parte trasera. Están montados sobre un eje vertical móvil que permite que la veleta gire y registre la dirección del viento dominante, mientras que la velocidad de la hélice marca la velocidad del viento.

Anemómetros de presión modernos

Todos estos anemómetros mencionados hasta ahora son anemómetros de velocidad. El otro tipo de anemómetro son los anemómetros de presión, que utilizan la presión como un indicador de la velocidad y dirección del viento. Estos anemómetros de presión son similares en teoría al anemómetro de placa original desarrollado por Leon Battista Alberti. Todavía hay un anemómetro de placa moderno que tiene una placa unida a un resorte. La compresión del resorte se relaciona directamente con la fuerza del viento.

El anemómetro de tubo más avanzado determina la velocidad del viento utilizando un tubo de vidrio cerrado en un extremo y transductores de presión tanto dentro como fuera del tubo. La diferencia de presión entre el interior y el exterior del tubo está directamente relacionada con la velocidad del viento.

Un tipo especial de anemómetro de tubo es el tubo de Pitot. Estos instrumentos contienen dos tubos separados que corren uno al lado del otro. Uno está abierto al viento y el otro está cerrado en el extremo corriente arriba con pequeños agujeros en algún lugar corriente abajo. La presión aumentará en el tubo abierto proporcionalmente a la velocidad del viento, mientras que la presión en el tubo cerrado permanecerá relativamente inalterada. Los sensores de presión en la parte inferior de cada tubo controlan la presión en el tubo y las diferencias entre estas dos medidas se utilizan para calcular la velocidad del viento. La próxima vez que esté en un avión, vea si puede identificar un tubo de Pitot en el cuerpo, ya que se usan comúnmente para medir la velocidad del aire en los aviones.

Resumen de la lección

Cualquiera de estos anemómetros modernos puede usarse en estaciones meteorológicas para monitorear la velocidad del viento y posiblemente la dirección, dependiendo de la tecnología. La elección del anemómetro depende de la situación, el costo y la precisión. Muchos científicos y meteorólogos elegirán anemómetros de velocidad, como los de copa y los anemómetros sónicos . Los anemómetros sónicos son la tecnología más nueva y son populares entre los usuarios que desean recopilar tanto la velocidad como la dirección del viento en un solo instrumento; sin embargo, son costosos.

Los anemómetros de hélice también son bastante populares debido a su combinación de tecnologías de velocidad y tipo veleta para proporcionar velocidad del viento y dirección bidimensional en un solo instrumento. La próxima vez que salga, vea si puede notar uno de estos tipos de anemómetro cerca de su casa.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador