anenometru

Universitatea Politehnica Bucureste, Facultatea : Ingineria Sistemelor Biotehnice.

Sisteme de masurare a directiei si vitezei vantului -Tema de casa-

Student: COLAN ALINA-FLORENTINA ,Grupa:743 Profesor: RUSANESCU CARMEN

1

Cuprins: 1.Introducere; 2. Caracteristicilor vântului; 2.1 Direcţia; 2.2 Viteza; 2.3 Durata 2.4 Intensitatea; 2.5 Structura ; 3.Instrumente pentru măsurarea direcţiei si vitezei vântului 3.1Anenometru: 3.2 Senzori de vant: 3.3 Girueta: 4.Concluzii:

1.Introducere:

2

Pentru ca temperatura si presiunea aerului nu au aceleasi valori pe toata suprafata Pamantului, exista deplasari ale aerului. Temperatura, nefiind o marime constanta, determina repartitia neuniforma a presiunii atmosferice, datorita regiunilor de pe Glob incalzite diferit. Aerul se deplaseaza din regiunile cu presiune atmosferica mai ridicata spre cele cu presiune mai asfel se formeaza vanturile. Vantul este un fenomen fizic ce se manifesta ca o circulatie dirijata de aer in atmosfera terestra. Vantul se caracterizeaza prin doua elemente principale extreme de variabile in timp si spatiu: directia din care bate vantul, apreciata dupa 16 sectoare ale orizontului, si viteza, reprezentand distanta parcursa de particulele de aer in unitatea de timp exprimata in m/s. Alte caracteristici ale vantului sunt: durata, intensitatea si structura.[1] 2. Caracteristicilor vântului; 2.1 Direcţia vântului reprezintă direcţia de unde bate vântului şi nu spre care se îndreaptă. Direcţia vântului se apreciază prin cele 16 sectoare ale orizontului notate cu majusculele punctelor cardinale și intercardinale (principale şi secundare) în sensul deplasării acelor de ceas, utilizându-se roza vânturilor. Deoarece acest mod de notare este greoi şi mai imprecis, direcţia vântului se apreciază şi în grade sau decagrade ca, de exemplu, in aeronautică şi in transporturile maritime. Direcţia vântului în plan orizontal este dată de unghiul pe care îl face vectorul vânt cu direcţia nordului geografic. Astfel,nordul corespunde la 360°. estul la 90°, sudul la 180° iar vestul la 270°. Celelalte direcţii au valori intermediare.[2]

3

2.2 Viteza vântului reprezintă spațiul parcurs de aerul ce se deplasează pe orizontală în unitatea de timp. Viteza vântului se exprimă în m/s sau în km\h. Între cele două unităţi de măsură existând următoarele relații: 1 m/s = 3,6 km/h 1 km/h = 0.278 m/s. În unele cazuri (de exemplu. în practica navigaţiei maritime), viteza se exprimă si in noduri (1 nod=l,852km/h, adică echivalentul a 0,51 m/s). Viteza este mică la contactul cu solul (datorită frecarii) şi creste cu altitudinea (la 25-30 m este dublăfaţă de valoarea la sol). Aceasta suferă o variaţie diurnă (ex. regiunile temperate: maxim la amiază, minim în a 2-a parte anopţii) şi o variaţie anuală (în funcţie de zona de climă şi caracteristicile regionale). Viteza medie anuală este direct influenţată de orografie si de stratificarea termică aaerului, care o pot intensifica sau atenua. În zona montană sunt caracateristice viteze medii anualecare scad cu altitudinea de la 8-10 m/s pe înălţimile carpatice (2000-2500 m) până la 6 m/s în zonelecu altitudini de 1800-2000 m, pe versanţii adăpostiţi vitezele anuale scad la 2-3 m/s, iar îndepresiunile intramontane acestea sunt de 1-2 m/s. În interiorul arcului carpatic, vitezele mediianuale oscileaza Între 2-3 m/s, iar la exteriorul Carpaţilor, în Moldova, acestea sunt de 4-5 m/s,mediile anuale cele mai mari remarcandu-se în partea de est a ţării, în Câmpia Siretului inferior (5-6m/s), pe litoralul Mării Negre (6-7 m/s), în Dobrogea si Bărăgan (4-5 m/s). Dacă valorile termice şi de presiune ar fi repartizate uniform pe suprafaţa terestră, deplasareaaerului nu ar mai avea loc. Inegala repartiţie a presiunii în sens orizontal se datorează acţiuniicombinate a unor cauze de ordin termic si dinamic şi, determină o mişcare advectivă numită vânt. Diferenţele de temperatură ale aerului creează densităţi diferite, ceea ce atrage după sine diferenţe de presiune - maxime şi mici valorimedii anuale (1-2 m/s) se remarcă în depresiunile intracarpatice închise.minime barometrice. Vântul ca element meteorologic tinde să egalizezediferenţele de temperatură, presiune şi umezeală existente în atmosferă în sens orizontal. Aceastăegalizare însă, nu se realizează decât pentru intervale foarte scurte de timp, când apare un calmatmosferic. În rest, apărând noi diferenţe, reapare vântul, care menţine o stare medie a acestor diferenţe, deci este un element meteorologic important şi un factor compensator în atmosferă.

Caracteristicile regimului dinamic al aerului prezintă interes atât din punct de vedere teoreticcât şi aplicativ. Astfel, frecvenţa vântului din anumite direcţii permite aprecierea caracteristicilor maselor de aer care se deplaseaza într-o anumită regiune, fapt care permite stabilirea influenţei pe careo are asupra proceselor climatice locale.Vântul influenţează toate domeniile transporturilor (în special, cele aeriene), dar şi unele procese şi elemente meteorologice (umezeala, nebulozitatea, precipitaţiile lichide si solide, evaporaţia,temperatura aerului şi solului etc.).Diversitatea fenomenelor meteorologice depinde de existenţa în atmosferă a curenţilor de aer,atât a celor verticali cât şi a celor 4

orizontali. Lipsa acestora în atmosferă ar duce la inexisţentaschimbărilor bruşte ale vreniii şi s-ar observa o trecere lentă de la iarnă la vară şi invers, dupăvariaţia înalţimii Soarelui. Fiind un element meteorologic dinamic, vântul se caracterizează prin direcţie,viteză şi tărie sau intensitate.

2.3 Durata situaţiile de calm a vantului sunt puţine, întrucât diferenţele de presiune impun deplasări aleaerului cu viteze diferite. Aceasta este raportată la direcţie şi la viteză. 2.4 Intensitatea (tăria) se exprimă prin presiunea exercitată de aerul deplasat de vânt asupra obiectelor întâlnite în cale. Presiunea exercitată pe o suprafaţa de 1 mp, aşezată perpendicular pe direcţia vântului, este egală cu:

P = a∙

în care: P - presiunea vântului in kg /mp ; a - constant pentru densitatea aerului egala cu 0,0625; v- viteza vântului în m /s. Intensitatea se apreciază prin valori de pe scara Beaufort (13 la numar), în care cel mai mic (0) corespunde stării de calm atmosferic, iar (13) furtunilor în care viteza depaseste 50m/s.

2.5 Structura se apreciează în funcţie de caracteristicile principalilor parametri: viteză şi direcţie. Vântul poate avea structura laminară, turbulentă şi în rafale. Acesteaspecte se determină uzitând înregistrările anemografice. -

vântul laminar întalnit rar, presupune viteză mica, direcţie constanţa şi o deplasare pe suprafeţe netede.

-

vântul turbulent se caracterizează prin variaţii în timp ale vitezei şi direcţiei, dezvoltarea de vârtejuri impuse de neuniformitatea reliefului. Procesul este foarte activ dupăamiaza, când se îmbină deosebit de activ turbulenţa dinamică cu cea termică.

-

vântul in rafale rezultă în condiţiile în care turbulenţa dinamică este accentuată de cea termică. Este un vânt care prezintă secvenţe bruşte cu viteză mare, care au caracter pulsatoriu.[3]

5

3.Instrumente pentru măsurarea direcţiei si vitezei vântului Pentru cunoaşterea variaţiilor direcţiei şi vitezei vântului la staţiile meteorologice se utilizează aparatele înregistratoare pentru vânt de tipul: - anemometrului, anemografului, anemocinemografului, electrocinemografului ce înregistreazaviteza vântului;- giruetelor înregistratoare cu rezistenţe electrice ce înregistrează direcţia vântului; - anemogiruetelor şi anemorumbarografelor ce înregistreazâ atât direcţia cât şi viteza vântului; Indiferent de tipul aparatului un înregistrator pentru vânt este alcatuit dintr-o parte receptoare,care are rol şi de transmiţător şi o parte înregistratoare. Cel mai cunoscut, la staţiile meteorologice dinRomânia, este anemograful cu contact electric. Pe diagrama acestui anemograf, divizată de la 0 la 100km, se înregistrează numărul de kilometrii parcurşi de vânt în 24 de ore,adică viteza medie a vântului. 3.1Anenometru: Anemometrele sunt instrumente precise care măsoară numai viteza vântului aerului în atmosferă sau a unui avion în zbor în raport cu aerul, exprimate în metri pe secundă, kilometri pe oră sau noduri, iar în funcţie de principiul care stă la baza construcţiei şifunţionării lor, se împart în: - anemometre mecanice; - anemometre magnetice; - anemometre termice Anemometrele mecanice folosesc ca piesă receptoare pentru vânt fie un sistem de cupe anemometrice, fie o morişcă cu palete fine de aluminiu. Viteza vântului se determină prin împărţireanumărului de metri parcurşi de aerul aflat in mişcare, citit pe un contor (socotitor), la timpul cât a funcţionat instrumentul. La staţiile meteorologice din România se utilizează anemometre mecanice cu cupe tip J.Richard; anemometre de mâna cu cupe si contor tip R. Fuess; anemometre mecanice cu morişcă cu palete tip J. Richard. Piesa receptoare pentru vânt poate fi constituită dintr-un sistem de cupe Patterson sau Robinson. Sistemul Patterson este format din trei cupe fixate perpendicular pe un ax vertical mobil,la intervale de 120° una de cealaltă, iar sistemul Robinson este format din patru cupe dispuse intr-un mod asemănător, la intervale de 90°. Toate cupele unui sistem sunt orientate cu părţile convexe înaceeaşi direcţie. şi se rotesc în acelaşi sens, indiferent de direcţia vântului, deoarece presiunea acestuia pe părţile lor concave este mai mare decât pe cele convexe 6

Anemometrele magnetice măsoară cu precizie, viteza vântului, pe principiul inductieimagnetice (mărime vectorială care, împreună cu intensitatea. caracterizează local componenţa magnetică a câmpului electromagnetic). Există mai multe tipuri (Richard, Rosenmuller), dar în mod obişnuit, piesa receptoare este constituită dintr-un sistem de cupe Patterson sau Robinson. Pentru a afla viteza vântului se declanşează un buton care fixează scara anemometrică exact în dreptul diviziunii care marchează viteza vântului din acel moment. Sub acţiunea vântului cupele anemometrice se rotesc si angrenează în mişcarea lor şi magnetul inductor, care antrenează indusul pecare se află scara anemometrică. Anemometrele termice determină viteza vântului pe principiul răcirii sub influenţa vântuluia unui fir încalzit. Cel mai cunoscut anemomelru termic este ca tatermometrul. Anemometrul cu cupe este cel mai răspândit tip fiind compus din patru cupe emisferice montate pe un ax, acţionînd la cel mai mic curent de aer, prin înregistrarea numărului de rotaţii într-un interval de timp se poate calcula viteza medie a curentului. Anemometrele cu cupe sunt deosebit de sensibile, datorită sistemului lor de cupe uşoare semisferice cu o parte convexă şi cu cealaltă concavă ce se rotesc oricare ar fi direcţia şi oricât de slab ar fi vântul. Anemometrul cu palete are piesa receptoare formată dintr-un număr de palete fixate radial pe ax. Anemometrul Wind110:

Caracteristici:

•

•

• • • •

• • •

Carcasa rezistentă pentru înregistrator • Anemometru cu 3 Cupe

Fig.3.1 Anemometrul Wind 110

Cablu de conectare înregistrator-senzor, anemometru cu lungimi între 7,62 ... 45,72 m (la alegere) Domeniu de măsură 0 ... 76 m/s Ritm de stocare a datelor setabil Rezoluţie 0,273 km/h la un ritm de stocare de 10 secunde Precizia calibrată ±2,5% din valoarea masurată între 16,09 ... 160,9 km/h Viteza mare de descărcare a datelor în computer Afişarea datelor în m/s, km/h, mph

7

Wind110 este un sistem complet, de bază pentru măsurarea şi înregistrarea vitezei vântului pentru perioade lungi de timp.Acest sistem poate înregistra la un ritm de stocare al datelor specificat de către utilizator între1 secundă şi 12 ore. Acest lucru permite utilizatorului să înregistreze viteza de moment a vântului(viteză instantanee, curentă) într-un ritm mai rapid sau să calculeze media vitezei vântului pentru perioade mai mari de timp. Sistemul de înregistrare Wind110 poate măsura cu exactitate şi înregistră viteze ale vântului până la 76 m/s (170 mph), iar anemometrul său poate rezista la rafaleale vântului până la 95 m/s (214 mph).Folosind Unităţile de Măsură Tehnice încorporate aleînregistratorului, datele înregistrate pot fi descărcate într-un computer şi afişate în unităţile demăsură alese de către utilizator (de exemplu m/s, kph (km/h), mph, L).[4]

Anemometru A100:

Anemometrele din seria A100 au o constructie robusta, fiind confectionate din materiale plastice rezistente la intemperii, placa anodica din aluminiu si otel inoxidabil, care le confera rezistenta sporita chiar si in mediul marin. Aceste caracteristici le recomana intr-o gama larga de aplicatii unde precizia si acuratetea sunt necesare.

Fig.3.2 Anemometrul

A100R

A100R este un anemometru destinat atat masurarii rafalelor de vant, dar si a vantului de viteze medii, cand este folosit cu un contor electronic sau inregistrator de date. Rotorul calibrat cu trei cupe R30 actioneaza o bobina intr-un camp magnetic, iar variatia campului magnetic actioneaza un switch reed (contactul se deschide si inchide la fiecare rotatie a rotorului). Switch-ul reed se afla intr-o atmosfera de mercur rezultand o functionare fara intrerupere. Nu este nevoie de o alta sursa de tensiune, in afara de cea necesara citirii contactului reed, ceea ce face din acest sensor un instrument ideal pentru sistemele la distanta.[5]

8

Anemometru cu termometru AR816:

Anemometru de mici dimensiuni, digital pentru masurarea vitezei vantului si a temperaturii. Conceput pentru masuratori stiintifice, industriale si de uz general. Soft simplu, usor de utilizat ce permite: - Schimbarea unitatii de masura: m/s, km/h, mph, knots, ft/min - Viteza maxima - Viteza medie - Citire simultana a vitezei si a temperaturii - Indicator de temperatura sub 0 grade C - Indicator nivel baterie - Functie automata de inchider

Fig.3,3 Anemometrul digital cu termometru AR816: Caracteristici: • • • • • • • •

Ecran: LCD Gama de masurare a vitezei vantului: 0-30 m/s, 0-90 km/h, 0-65 mph, 0-55 knots, 05860 ft/min Precizie la masurarea vitezei vantului: ±5 % Gama de masurare a temperaturii: de la -10°C (14°F) pana la 45°C (113°F) Precizie la masurarea temperaturii: ±2°C (3,6°F) Consum de curent: 3 mA Tensiune necesara: Baterie de 3V de tipul CR2032 (nu este inclusa) Dimensiuni: 40 x 105 x 18 mm Greutate: 52 g [6]

În prezent anemometrele digitale pot măsura și înregistra extrem de precis viteza și direcția vântului înlocuind cu succes și clasicul instrument înregistrator bazat pe anemometru: anemograful.

9

Anemograful este un anemometru la care informațiile cu privire la viteza și direcția vântului sunt transmise printr-un sistem mecanic către o peniță ce le trasează pe o diagramă, sistemul fiind asemănător cu restul aparatelor înregistratoare

Anemometru WAA 151: WAA 151 este un anemometru optoelectronic cu răspuns rapid. El este compus dintr-o roată cutrei cupe conice uşoare care asigură o linearitate excelentă pe tot domeniul de măsurare a vitezei vântului de max. 75 m/s. Pe axul roţii cu cupe este montat un disc perforat circular care, atunci cândeste rotit de acţiunea vântului asupra cupelor, taie un fascicol de raze infraroşii de 14 ori la o rotaţie.generand un număr de impulsuri la ieşirea unui fototranzistor.

Fig.3.4 Anemometrul WAA 151

Frecvenţa impulsurilor este direct proporţională cu viteza vântului (de exemplu 246 Hz -- 24.6 m/s). Totuşi, pentru obţinerea celeimai bune precizii, trebuie utilizată funcţia de transfer caracteristică, în vederea compensăriiinerţiei de pornire. În compartimentul axului este prevazut un element de încalzire care menţinelagărele la o temperatură mai mare decât cea de îngheţ, în timpul anotimpului rece. Puterea nominală a elementului de încalzire este de 10 W. Se recomandă utilizarea unui termostat care să pornească încalzirea atunci când temperatura coboară sub +4°C.

10

Fig . 3.5 Schema de ansamblu a anemometrului WAA 151 1- Cupa roata de asamblare; 2- piuliţa hexagonală de conector; 3-Surub; 4-Corp; 5mufe conectare; 6- circuit imprimat; 7-disc; 8- inel exterior de retinere,corp; 9- inel de conectare; 10- inel interior de retinere, ax; 11-Rulmenti cu bile; 12- arborelui şi a partii superioare a corpului de asamblare; 13- Rulmenti cu bile; 14- inele;[7]

11

Diferite modele de anemometre:

Fig.3.6 Anemometre cu cupe

3.2 Senzori de vant: Senzorul de vânt WAS 425 utilizează ultrasunetul pentru determinarea vitezei orizontale şi direcţiei vântului. Principiul de măsurare se bazează pe timpul de tranzit, adică timpul necesar ultrasunetului pentru a ajunge de la un traductor la altul, în funcţie de viteza vântului de-a lungul traseului (câii) ultrasunetului. Timpul de tranziţie este măsurat în ambele direcţii. Pentru vânt cu viteza zero,ambii timpi de tranzit, de inaintare şi de revenire, sunt egali. Atunci când bate vantul de-a lungul traseuluide sondare, timpul de tranzit pentru vântul ascendent creşte, iar pentru cel descendent descreşte.Microcontrolerul WAS425A utilizează măsurătorile celor doi timpi de tranzit pentru calculul vitezeivântului de-a lungul unui traseu. Viteza calculată pentru vânt este independentă de altitudine, temperatură şi umiditate. Metodadescrisă pentru un traseu este repetată pentru determinarea vitezei vântului de-a lungul celor treitrasee care sânt decalate la 120° unul faţă de celălalt. Microcontrolerul calculează viteza şi direcţia vântului, precum si componentele luirectangulare, datele obţinute fiind raportate sistemului de colectare (logare).

12

3.3 Girueta: Instrument metrologic utilizat pentru determinarea direcţiei şi măsurarea vitezei şi intensităţii vântului, girueta este compusă dintr-un cadran circular gradat pe care se mişcă indicatorul punctelor cardinale şi o placuţă de metal care capătă o anumită înclinare fată de verticală subacţiunea vântului, indicându-i intensitatea .Dispozitivul de măsurare (1450) orientat spre nord întotdeauna indică direcţia şi intensitatea vântului.[3]

Fig.3.7 Girueta Vild

Girueta Vild este formată din două părţi principate: o parte fixă (1) şi una mobilă (2). Partea fixă este alcătuită dintr-o tijă metalică a cărei parte inferioară se montează pe stâlpul de susţinere. La celălalt capăt al tijei se înşurubează o vergea de oţel terminală cu o bilă de rulment In purica mediani a tijei metalice este fixat un manşon metalic în care sunt fixate 8 vergele dispuse perpendicular unele pe altele, marcând punctele cardinale şi intercardinale, una dintre ele purtând litera N, ce se suprapune la instalarea giruetei, pe direcţia nordului geografic.

Fig. 3.7 Schema giruetei cu elementele component

13

Partea mobila a giruetei, asupra căreia acţionează vântul, este formată din pana de vânt, ce reprezintă indicatorul de direcţie, şi din indicatorul vitezei vântului. Pana de vânt sau ampenajul giruetei este format dintr-o vergea metalică orizontală , prevăzută la unul din capete cu o sferă metalică din plumb sau fontă, iar la capătul opus are un dispozitiv format din două plăci confecţionate din tablă ale căror extremităţi spre interior se apropie, iar spre exterior se îndepărtează. Pana de vânt, sub influenţa liniilor de forţă ale vântului, se orientează cu sfera metalică spre direcţia de unde bate vântul, indicând astfel prin poziţia ei faţă de punctele cardinale și intcrcardinale direcţia vântului. Indicatorul de viteză a vântului este fixat la capătul superior al tijei metalice şi este format din placa metalică de formă dreptunghiulară, cu dimensiunile de 150X300mm şi cu o greutate de 200gf (pentru girueta cu placă uşoară) sau 800gf (pentru girueta cu placă grea). Sub acţiunea liniilor de forţă ale vântului, placa pendulează ia faţa unui arc de cerc prevăzut cu 8 vergele metalice (dinţi) de lungime inegală, indicatoare a vitezei, urcând sau coborând, mai mult sau mai puţin, corespunzător ai viteza şi intensitatea vântului.[2]

4.Concluzii: Cunoaşterea direcţiei şi vitezei vântului este de mare însemnatate pentru navigaţia marină şiaeriană, pentru agricultură şi, în general, pentru folosirea lui ca sursă de energie. Odată cu deplasarea aerului, vântul antrenează în drumul sau şi vaporii din atmosferă, favorizând producerea precipitaţiilor. Tot odată, el împinge apa de la suprafaţa mărilor şi oceanelor, creând curenţii maritimi. Circulaţia aerului se înfrăţeşte cu aceea a apei din atmosferă, dând naşterela fronturile calde sau reci care influenţează zonalitatea ploilor şi a secetelor şi, în ultimă instanţă,varietatea climatelor.[3]

Bibliografie: 14

[1] http://www.meteo.ro/articol/31/Cum-se-formeaza-vantul.html [2] http://facultate.regielive.ro/download-177602.html [3] http://www.scribd.com/doc/59605802/M%C4%83surarea-direc%C5%A3iei%C5%9Fi-vitezei-v%C4%83ntului-doc-modificat [4] http://inregistratoare.ascora.ro/sisteme_inr/wind110.htm [5]

http://www.smewind.com/wb/pages/ro/produse/gama-desenzori/anemometru-a100r.php

[6] http://www.sierra.ro/Anemometru-cu-termometru-AR816-p3660p.html [7]http://www.vaisala.com/Vaisala%20Documents/User%20Guides%20and%20Quick %20Ref%20Guides/WAA151_User_Guide_in_English.pdf

Clasificarea buldozerelor După puterea motorului, greutatea maşinii şi forţa tracţiunii se disting:-buldozere uşoare având o putere de până la 55 kW şi o forţă de tracţiune de 135 kN,-buldozere mijlocii, având puterea cuprinsă între 56kW şi 120 kW şi forţa de tracţiune între135 şi 200 kN,-buldozere grele, având puterea cuprinsă între 121kW şi 250 kW şi forţa de tracţiune între200kN şi 300 kN.După sistemul de acţionare al comenzilor se deosebesc buldozere cu acţionare hidraulică şi buldozere cu acţionare mecanică ( prin cabluri).După poziţia lamei faţă de direcţia de

15

înaintare a tractorului există:-bulozere cu lamă fixă;-buldozere cu lamă orientabilă în plan orizontal;-buldozere cu lamă orintabilă în plan orizontal şi vertical. http://www.scribd.com/doc/58623684/Buldozer-CAT-D6K http://www.scribd.com/doc/54938701/Buldozerul http://www.scribd.com/doc/79442568/40868869-DICU-MIHAI-Unele-Tehnologii-de-LucruAplicate-in-Constructia-Drum

16