Anemometro.docx

INFORME PROYECTO Estudiante: AJATA QUISPE ISMAEL STEVEN Docente: ING. TRINO LAIME NINOSKA ARACELLY Paralelo: 3er semestre – Ingeniería Electrónica Fecha: 09 de junio, del 2017

COMPONENTES E INSTRUMENTOS 2017

JUNIO – 2017

ING-ETN 2017

RESUMEN

Un Medidor velocidad del viento con diodo y 741 (Anemómetro) Este medidor velocidad del viento con diodo es un circuito sencillo que detecta la diferencia de voltaje entre dos diodos polarizados directamente para lograr su objetivo. Este dispositivo es comúnmente llamado Anemómetro. Un diodo se calienta a una temperatura pre-establecida mientras que el otro diodo se coloca en el lugar por donde pasa el viento. Siendo el diodo, un dispositivo completamente de estado sólido, esta unidad elimina todas las dificultades mecánicas.

INDICE

1. 2. 3. 4. 5.

OBJETIVO LISTA DE MATERIAL MARCO TEORICO METODOLOGIA CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES

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1. OBJETIVO

2. LISTA DE MATERIAL 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

Amplificador operacional 741 o similar 2 diodos semiconductores 1N4001 o similar 1 resistencia de 1k (R1) 2 resistencias de 15k (R2, R3) 2 resistencias de 10k (R4, R5) 1 potenciómetro de 100k (R6) 2 potenciómetros de 10k (R7, R8) 1 amperímetro con escala adecuada 1 fuente de voltaje de doble polaridad (+/- 15 V)

3. MARCO TEORICO ANEMÓMETRO Instrumento utilizado para medir la velocidad del viento (fuerza del viento). Los anemómetros miden la velocidad instantánea del viento, pero las ráfagas de viento desvirtúan la medida, de manera que la medida más acertada es el valor medio de medidas que se tomen a intervalos de 10 minutos. Por otro lado, el anemómetro nos permite medir inmediatamente la velocidad pico de una ráfaga de viento. Por lo que en actividades deportivas a vela es muy indicado. Existe gran diversidad de anemómetros: Los de empuje están formados por una esfera hueca y ligera (Daloz) o una pala (Wild), cuya posición respecto a un punto de suspensión varía con la fuerza del viento, lo cual se mide en un cuadrante.

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El anemómetro de rotación está dotado de cazoletas (Robinson) o hélices unidas a un eje central cuyo giro, proporcional a la velocidad del viento, es registrado convenientemente; en los anemómetros magnéticos, dicho giro activa un diminuto generador eléctrico que facilita una medida precisa. El anemómetro de compresión se basa en el tubo de Pitot y está formado por dos pequeños tubos, uno de ellos con orificio frontal (que mide la presión dinámica) y lateral (que mide la presión estática), y el otro sólo con un orificio lateral. La diferencia entre las presiones medidas permite determinar la velocidad del viento. Se pueden comprar anemómetros sorprendentemente baratos de algunos de los principales vendedores del mercado que, cuando realmente no se necesita una gran precisión, pueden ser adecuados para aplicaciones meteorológicas, y lo son también para ser montados sobre aerogeneradores. (Normalmente solo utilizados para determinar si sopla viento suficiente como para ponerlo en marcha) Sin embargo, los anemómetros económicos no resultan de utilidad en las mediciones de la velocidad de viento que se llevan a cabo en la industria eólica, dado que pueden ser muy imprecisos y estar pobremente calibrados, con errores en la medición de quizás el 5 por ciento, e incluso del 10 por ciento. Se puede comprar un anemómetro profesional y bien calibrado, con un error de medición alrededor del 1%, a un precio rozablemente bajo. Escala de velocidades de viento Velocidades de viento a 10 m de altura m/s

nudos

Clasificación del viento

0,0-0,4

0,0-0,9

Calma

0,4-1,8

0,9-3,5

1,8-3,6

3,5-7,0

3,6-5,8

7-11

5,8-8,5

11-17

Moderado

8,5-11

17-22

Fresco

Ligero

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11-14

22-28

14-17

28-34

17-21

34-41

21-25

41-48

25-29

48-56

29-34

56-65

>34

>65

Fuerte

Temporal

Fuerte temporal Huracán

APLICACIONES Agricultura: verificación de las condiciones para regar por aspersión los cultivos o quemar rastrojos. Aviación: vuelo en globo, planeador, ala delta, ultraligero, paracaídas, parapente. Ingeniería civil: seguridad de la obra, condiciones de trabajo, operación segura de grúas, medición del esfuerzo del viento. Formación: Mediciones y experimentos con el flujo de aire, evaluación de condiciones exteriores para la práctica de deportes escolares, estudios medioambientales. Extinción de incendios: indicación sobre el peligro de propagación del fuego. Calefacción y ventilación: mediciones del flujo de aire, verificación del estado de los filtros. Aficiones: aeromodelismo, modelismo de barcos, vuelo de cometas. Industria: mediciones del flujo de aire, control de la contaminación. Actividades al exterior: tiro con arco, ciclismo, tiro, pesca, golf, vela, atletismo, camping, senderismo, montañismo. Trabajos al exterior: evaluación de condiciones.

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Ciencia: aerodinámica, ciencia medioambiental, meteorología.

4. METODOLOGIA

La resistencia R1 y el diodo D1 se colocan dentro de un compartimiento pequeño fabricados de aluminio con el propósito de que sean inmunes a las variaciones de temperatura exterior. El diodo D1 se calienta por la potencia disipada por la resistencia R1. El compartimiento mantiene internamente la temperatura constante sin importar las variaciones que tiene la misma en el exterior.

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<="" ins="" style="margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; outline: 0px; font-size: 14px; width: 728px; height: 90px; display: inline-block;"> Aunque la temperatura alcanzada por el diodo no es de mucha importancia para el circuito, esta será una función directa de:   

la potencia suministrada al compartimiento el área disponible del compartimiento para disipar calor y coeficiente de transferencia de calor. Los detalles anteriores no se analizan aquí y no es necesario conocerlos par implementar el circuito. La misma consideración existe para el diodo D2 que está censando el viento. Este diodo está colocado de manera similar, en un compartimiento cerrado de aluminio, para reducir las variaciones de temperatura debido a cambios en la velocidad del viento. Generalmente, la salida del amplificador operacional 741 es: Eo = K(V1 – V2), donde K es una constante y, V1 y V2 son los voltajes de cada uno de los diodos. Estos voltajes están en función de la temperatura asociada con los bloques de aluminio correspondientes y la velocidad del viento.

Amplificador Operacional 741 Los voltajes en cada uno de los diodos cae 2.5 mV por cada incremento en 1°C (grado Celsius o grado centígrado). Entonces: Vd1 = 0.7 – 2.5 (10-3) Tf Vd2 = 0,7 – 2.5 (10-3) Tw Donde la temperatura Tf corresponde a V1 y Tw corresponde a V2  

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La fórmula al final del voltaje de salida del amplificador operacional: Eo = K(-2.5)(10 3)(Tf – Tw). De esta manera la salida del amplificador operacional será proporcional a la diferencia de temperaturas. La corriente que fluye a través del amperímetro M variará linealmente con la temperatura. Para hacer una calibración sencilla de este circuito, ya que no disponemos de un instrumento especial para la hacer la misma, se puede utilizar un automóvil. Se coloca el sensor en el lugar más alto del auto, como en la antena o algo similar, y conectamos el amperímetro con el rango para máxima medición para cuando no haya viento. Lo ideal es que el día escogido para hacer la calibración del circuito, sea un día sin viento. Cuando el auto empieza a moverse y a aumentar su velocidad, del voltaje en la salida del operacional empezará a aumentar, igual que la corriente que circula por el amperímetro. La velocidad del viento en determinado momento será la que se lee en el velocímetro de auto. Se utiliza un potenciómetro (R8) para hacer un ajuste fino del la medición de de corriente en el amperímetro.

5. CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES Logre comprender el funcionamiento del anemómetro, haciendo variar el valor de los potenciómetros que la conforman, observando los cambios que se producen al variar sus valores aplicando el método de detección de cero con el galvanómetro al medir la corriente. Y con la práctica cada vez mejoro en la agilidad para armar circuitos y usar los instrumentos y componentes que requiero en cada laboratorio.