Post on 29-Oct-2015
description
UNIVERSITATEA “DUNĂREA DE JOS”DIN GALAŢIFACULTATEA DE INGINERIE BRĂILA
Instrumente cu citire directă pentru măsurarea direcţiei şi vitezei
vântului
-REFERAT-
Conducător ştiinţific:Prof. dr. Mihaela PICUFacultatea de Inginerie din Brăila
Autori: Ionel POPA, Costel NEGRUŢU
Anul III, ISBE
AN ŞCOLAR
2010- 2011
UNIVERSITATEA “DUNĂREA DE JOS”DIN GALAŢIFACULTATEA DE INGINERIE BRĂILA
MĂSURAREA DIRECŢIEI ŞI VITEZEI VÎNTULUI
Studenţi: Ionel POPA,Costel NEGRUŢUConducător ştiinţific:Prof.univ.dr.Mihaela PICU
Facultatea de Inginerie din Brăila
I.CARACTERISTICI GENERALE ALE VÂNTULUI
Circulatia atmosferei implica deplasari ale maselor de aer pe distante mari, sub directa
influente a nucleelor barice permanente. Ea sufera si modificari determinate de neomogenitatea
reliefului, de repartitia diferita a suprafetelor de uscat si apa, de miscarea de rotatie etc.
VÂNTUL
Reprezintă cea mai frecventă formă de mişcare a aerului în plan orizontal îin condiţiile în
care atmosfera este alcatuită din volume de aer cu caracteristici diferite din punct de vedere termic
şi ca presiune, existand permanent tendinţa spre echilibrare prin deplasări ale aerului pe verticală
sau pe orizontală);
Intensitatea şi durata vântului depind de diferenţa de presiune existentă între doua puncte
extreme; deplasarea aerului ca vant se face de la presiune atmosferică mare spre cea mica; mişcarea
se face pe această direcţie, care suferă modificări însă din cauza mişcării de rotaţie (forţa Coriolis),
ce impune abateri spre dreapta în emisfera nordică si spre stanga în cea sudică; forţa de frecare a
maselor de aer cu suprafaţa terestră determină micşorarea vitezei cât şi local, modificarea direcţiei
de propagare;
CARACTERISTICILE VÂNTULUI
a. Viteza - se măsoară instrumental cu ajutorul giruetelor, anemometrelor, anemografelor
- se exprimă în m/s sau km/h (raportul este de 1m/s = 3,6 km/h sau 1 km/h = 0,28 m/s)
- este mică la contactul cu solul (datorită frecarii) şi creste cu altitudinea (la 25-30 m este dublă
faţă de valoarea la sol)
UNIVERSITATEA “DUNĂREA DE JOS”DIN GALAŢIFACULTATEA DE INGINERIE BRĂILA
- suferă o variaţie diurnă (ex. regiunile temperate: maxim la amiază, minim în a 2-a parte a
nopţii) şi o variaţie anuală (în funcţie de zona de climă şi caracteristicile regionale)
b. Direcţia - se stabileşte prin raportarea sensului mişcarii la punctele cardinale si intercardinale
- se determină cu ajutorul giruetei
- în stratul inferior al troposferei, depinde de condiţiile locale ale reliefului (ex. o vale adâncă
concentrează mase de aer în deplasare).
c. Durata - situaţiile de calm sunt puţine, întrucât diferenţele de presiune impun deplasări ale
aerului cu viteze diferite.
- este raportată la direcţie şi la viteză.
d. Intensitatea (tăria) - 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
e. Structura - se apreciează în funcţie de caracteristicile principalilor parametri: viteză şi direcţie.
Determinarea caracteristicilor vântului
a. Viteza vântului reprezintă distanţa parcursă de aerul care se deplasează pe orizontală în
unitatea de timp. Ea se exprimă în metri pe secundă sau în kilometri pe oră, între cele două unitaţi de
masură existând urmatoarele relaţii:
1m /s = 3,6 km /h; 1km /h = 0,278 /s.
În navigaţia maritimă, viteza vântului se exprimă şi în noduri (1 nod = 1,852 km /h). Variaţia
diurnă a vitezei vântului în straturile de aer din troposfera inferioară prezintă un maxim după-amiaza,
în jurul orei 13, şi un minim noaptea, ca rezultat al mişcărilor convective şi al schimbului turbulent.
Viteza medie anuală este direct influenţată de orografie si de stratificarea termică a
aerului, care o pot intensifica sau atenua. În zona montană sunt caracateristice viteze medii anuale
care scad cu altitudinea de la 8-10 m/s pe înălţimile carpatice (2000-2500 m) până la 6 m/s în zonele
cu altitudini de 1800-2000 m, pe versanţii adăpostiţi vitezele anuale scad la 2-3 m/s, iar în
depresiunile intramontane acestea sunt de 1-2 m/s. În interiorul arcului carpatic, vitezele medii
anuale 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 (5-6
m/s), pe litoralul Mării Negre (6-7 m/s), în Dobrogea si Bărăgan (4-5 m/s). Cele mai mici valori
medii anuale (1-2 m/s) se remarcă în depresiunile intracarpatice închise.
UNIVERSITATEA “DUNĂREA DE JOS”DIN GALAŢIFACULTATEA DE INGINERIE BRĂILA
Dacă valorile termice şi de presiune ar fi repartizate uniform pe suprafaţa terestră, deplasarea
aerului nu ar mai avea loc. Inegala repartiţie a presiunii în sens orizontal se datorează acţiunii
combinate 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 minime barometrice. Vântul ca element meteorologic tinde să egalizeze
diferenţele de temperatură, presiune şi umezeală existente în atmosferă în sens orizontal. Această
egalizare însă, nu se realizează decât pentru intervale foarte scurte de timp, când apare un calm
atmosferic. 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 teoretic
cât 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 care
o 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 orizontali. Lipsa acestora în atmosferă ar duce la inexisţenta
schimbărilor bruşte ale vreniii şi s-ar observa o trecere lentă de la iarnă la vară şi invers, după
variaţia înalţimii Soarelui. Fiind un element meteorologic dinamic, vântul se caracterizează prin direcţie,
viteză şi tărie sau intensitate.
Vitezele maxime ale vântului
Cele mai mari valori, de peste 40 m/s, se înregistrează în toate zonele montane înalte, în
Podişul Modovenesc, nord-estul Bărăganului şi în munţii Dobrogei, ca urmare a circulaţiei intense
din nord şi nord-est, pe litoralul Mării Negre, ca urmare a rugozităţii reduse, precum şi în partea
central-sudică a Câmpiei Române, între valea Jiului si Vedea.
Zonele cu viteze maxime ale vântului cuprinse între 30-40 m/s, înconjoară toate arealele cu
viteze de peste 40 m/s, ele ocupand părţile joase ale Podişului Moldovei, nord-estul Câmpiei
Române, Dobrogea de nord şi zonele pericarpatice. Partea vestica si de est a Câmpiei Române,
centrul si sudul Dobrogei si cea mai mare parte a Deltei Dunarii se caracterizează prin viteze
maxime anuale ale vântului cuprinse între 20 si 30 m/s. Aceleaşi viteze se înregistrează şi în cea mai
mare parte a Podişului Transilvaniei, în centrul şi nordul Câmpiei de Vest şi pe Culoarul Mureşului.
UNIVERSITATEA “DUNĂREA DE JOS”DIN GALAŢIFACULTATEA DE INGINERIE BRĂILA
Cele mai scăzute valori ale vitezelor maxime anuale, sub 20 m/s, se înregistrează insular (pe
zone foarte restranse) în Podişul Mehedinţi, Depresiunea Petroşani şi defileul Jiului, zone situate la
adăpostul masivelor muntoase. La o examinare mai atentă a distribuţiei acestor valori pot fi scoase
în evidenţă şi anumite legitaţi. Astfel, vitezele maxime absolute sunt sensibil mai mari pe direcţiile
dominante specifice fiecarei staţii în parte. De asemenea, se observă creşterea vitezelor maxime
absolute în raport cu altitudinea reliefului, în condiţiile în care staţiile sunt amplasate în locuri
degajate. Tot ca o regulă se înscrie şi creşterea vitezelor maxime absolute în cazul unor vânturi.
Astfel, vântul ,,Cosava" a depaşit la Oraviţa 40 m/s pe direcţiile est si est-sud-est. De asemenea, la
Boiţa, curentul de aer dinspre defileul Oltului poate atinge şi depaşi frecvent 40 m/s din sectorul
sudic.Trebuie subliniat faptul ca, în cadrul fiecărei zone menţionate, pe vârfuri şi pe culmile
degajate valorile maxime anuale ale vitezei vântului pot fi mult mai mari decat cele specifice zonei
respective, în timp ce, în părţile joase, adăpostite, acestea se pot reduce substanţial.
.La staţiile meteorologice din România, observaţiile asupra direcţiei şi vitezei vântului în perioada
1961-2000 (perioadă luată în calcul pentru analiza regimului vântului) au fost efectuate cu girueta
Vild la înălţimea de 10 m, aceasta putând măsura viteze maxime de până la 40 m/s.
b. Direcţia vântului reprezintă sensul din care bate vântul într-un punct sau într-o regiune
oarecare. Ea se stabileşte în raport cu punctul cardinal dinspre care bate. În scopul indicării direcţiei
vântului, se uzitează roza vânturilor cu cele patru puncte cardinale si cu cele patru sau
douăsprezece direcţii intercardinale numite rumburi.
Deoarece acest mod de notare nu este foarte precis, în aeronautică şi în transporturile marine se
foloseşte azimutul vântului, adică unghiul pe care îl face vectorul vânt cu direcţia nordului geografic.
Acesta se exprimă în grade sexagesimale de la 0° la 360°, În sensul deplasării acelor de ceas. Astfel,
nordul corespunde la 360°. estul la 90°, sudul la 180° iar vestul la 270°. Celelalte direcţii au valori
intermediare.
Codificarea direcţiei vântului si echivalentul in grade azimutale
D i r e c t i a
v a n t u l u i ..
Notarea Grade azimutale Cifra de codC a l m - - 00
Nord-nord-esl NNE 22,5 02Nord-est NE 45 05Est-nord-esl ENE 67,5 07Est E 90 09
UNIVERSITATEA “DUNĂREA DE JOS”DIN GALAŢIFACULTATEA DE INGINERIE BRĂILA
Est-sud-est ESE 112,5 11Sud-est SE 135 14Sud-sud-est SSE 157,5 16Sud S 180 18Sud-sud-vest SSV 202,5 20Sud-vest SV 225 23Vest-sud-vest vsv 247,5 25Vest V 270 27Vest-nord-vest VNV 292,5 29Nord-vest NV 315 32Nord-nord-vest NNV 337,5 34Nord N 360 36Variabil - - 99
Variaţia diurnă a direcţiei vântului se schimbă foarte mult în funcţie de condiţiile orografice şi a
modului diferit de repartiţie a presiunii aerului între acestea.
c. Durata - situaţiile de calm sunt puţine, întrucât diferenţele de presiune impun deplasări ale
aerului cu viteze diferite.
- este raportată la direcţie şi la viteză.
d. Intensitatea sau tăria vântului se exprimă prin presiunea exercitată de aerul deplasat de
vânt asupra obiectelor întâlnite în cale. Presiunea exercitată pe o suprafaţa de 1 m2, aşezată
perpendicular pe direcţia vântului, este egală cu:
P = a∙v2
în care: P - presiunea vântului in kg /m2; a - constant pentru densitatea aerului egala cu 0,0625;
v- viteza vântului în m /s.
La staţiile meteorologice se fac aprecieri notându-se intervalul de timp de la începerea vântului
până la încetarea lui.
e. Structura vântului este o altă caracteristică a vântului. În funcţie de regimul vitezei vântului
şi caracterul mişcării sale, vântul poate avea structura laminară, turbulentă şi în rafale. Aceste
aspecte se determină uzitând înregistrările anemografice. Structura se apreciează în funcţie de
caracteristicile principalilor parametri: viteză şi direcţie.
- se disting astfel 3 categorii majore:
UNIVERSITATEA “DUNĂREA DE JOS”DIN GALAŢIFACULTATEA DE INGINERIE BRĂILA
a. vântul laminar - întalnit rar, presupune viteză mica, direcţie constanţa şi o deplasare pe
suprafeţe netede.
b. vântul turbulent - se caracterizează prin variaţii în timp ale vitezei şi direcţiei, dezvoltarea de
vârtejuri impuse de neuniformitatea reliefului
- procesul este foarte activ după-amiaza, când se îmbină deosebit de activ
turbulenţa dinamică cu cea termică.
c. 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.
II. Instrumente cu citire directă pentru măsurarea direcţiei si vitezei vântului
Pentru cunoaşterea variaţiilor direcţiei ăi vitezei vântului la staţiile meteorologice se
utilizează aparatele înregistratoare pentru vânt de tipul:
- anemometrului, anemografului, anemocinemografului, electrocinemografului ce înregistreaza
viteza 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 din
România, este anemograful cu contact electric. Pe diagrama acestui anemograf, divizată de la 0 la 100
km, se înregistrează numărul de kilometrii parcurşi de vânt în 24 de ore,adică viteza medie a vântului.
1. ANEMOMETRE
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,
kilometr i pe oră sau noduri , iar în funcţie de principiul care stă la baza construcţiei şi
funţionării lor, se împart în:
UNIVERSITATEA “DUNĂREA DE JOS”DIN GALAŢIFACULTATEA DE INGINERIE BRĂILA
- 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 împărţirea
numărului 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 în
aceeaşi 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.
Anemometrele magnetice măsoară cu precizie, viteza vântului, pe principiul inductiei
magnetice (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 pe
care se află scara anemometrică.
Anemometrele termice determină viteza vântului pe principiul răcirii sub influenţa vântului
a unui fir încalzit. Cel mai cunoscut anemomelru termic este catatermometrul.
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.
Anemometrul cu palete are piesa receptoare formată dintr-un număr de palete fixate radial
pe ax.
UNIVERSITATEA “DUNĂREA DE JOS”DIN GALAŢIFACULTATEA DE INGINERIE BRĂILA
Potrivit clasificării întocmite de Beaufort, curenţii de aer care se mişcă cu viteze sub 3 m/s
sunt vânturi foarte slabe care suflă în adieri abia simţite şi mişcă uşor frunzele arborilor; cele mai
frecvente vânturi sunt cele care bat cu viteza medie între 3 şi 10 m/s, îndoind copacii şi ridicând
valuri înspumate. Mişcările de aer cu viteze peste 10 m/s dezlănţuie furtuni puternice care smulg
acoperişuri de case, rup arborii, produc distrugeri, iar cele cu peste 15-20 m/s declanşează vijelii,
care cauzează distrugeri grele, inundaţii, naufragii, pierderi de vieţi omeneşti etc.
Un om care înaintează contra unui vânt ce bate cu 20 m/s întâmpină o rezistenţă de
aproximativ 30 kg/m². Un vânt cu viteza de peste 30 m/s dezlănţuie o presiune de 200-250 kg/m²,
ceea ce ar echivala cu viteza unui uragan în stare să dezrădăcineze copacii, să distrugă clădiri şi să
cauzeze deraieri trenurilor.
Cunoaşterea direcţiei şi vitezei vântului este de mare însemnătate pentru navigaţia marină şi
aeriană, pentru agricultură şi, în general, pentru folosirea lui ca sursă de energie.
Caracteristici
• Carcasa rezistentă pentru înregistrator
• Anemometru cu 3 Cupe
• 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
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 între
1 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
UNIVERSITATEA “DUNĂREA DE JOS”DIN GALAŢIFACULTATEA DE INGINERIE BRĂILA
înregistră viteze ale vântului până la 76 m/s (170 mph), iar anemometrul său poate rezista la rafale
ale vântului până la 95 m/s (214 mph).Folosind Unităţile de Măsură Tehnice încorporate ale
înregistratorului, datele înregistrate pot fi descărcate într-un computer şi afişate în unităţile de
măsură alese de către utilizator (de exemplu m/s, kph (km/h), mph, L).
Specificatii Tehnice
Wind110
Viteza maximă a vântului în rafală la
care poate rezista anemometrul:
342 km/h (95 m/s)
Viteza inferioară de prag a vântului: 2,7 km/h (0,75 m/s)
Viteza vântului maximă măsurabilă: 273,5 km/h (76 m/s)
Precizie: ±3,2 km/h in intervalul
0 ... 16,09 km/h;
±2,5% din valoarea
masurata in intervalul
16,09 ... 160,9 km/h
Rezoluţie: Variaza cu ritmul de
stocare, 0,27 km/h la un
ritm de 10 secunde
Diametrul de rotaţie anemometru: 191 mm (7,5")
Montare anemometru: Accepta stalp cu
diametrul de 13 mm
(0,5")
Set trepied / stâlp: Contactati-ne pentru
disponibilitate
Domeniu de funcţionare temperatură: -40 ... 60°C (-40 ...
140°F)
Memorie: 16.383 masuratori
Viteza offload (descarcare date in
computer):
57.600
Durată baterie (tipic): 10 ani
Dimensiuni carcasa impermeabilă
Înregistrator:
2,9" x 4,0" x 1,1" (74mm
x 102mm x 28mm)
Greutate totală (cu Anemometru): 513 g
UNIVERSITATEA “DUNĂREA DE JOS”DIN GALAŢIFACULTATEA DE INGINERIE BRĂILA
Garanţie: 1 an
ANEMOMETRU A100
Anemometrele din seria A100 au o construcţie robustă, fiind confecţionate din materiale
plastice rezistente la intemperii, placa anodică din aluminiu şi oţel inoxidabil, care le conferă
rezistenţă sporită chiar şi în mediul marin. Aceste caracteristici le recomandă într-o gamă largă de
aplicaţii unde precizia şi acurateţea sunt necesare.Toate anemometrele din seria A100 prezintă
aceleaşi caracteristici constructive folosind rotoarele cu trei cupe R30. Diferitele module şi
componente interioare asigură semnale de ieşire diferite. Folosirea unui rulment de precizie montat
pe axul rotorului asigură măsurări corecte la viteze mici şi o buna repetabilitate. Forma şi designul
mecanic, comune la toate modelele din seria A100, rămân în mare neschimbate încă de la modelul
iniţial Porton™ din 1972, modulele electronice fiind permanent dezvoltate în tot acest timp
urmărindu-se creşterea rezistenţei si fiabilităţii acestora.
A100R este un anemometru destinat atât măsurării rafalelor de vânt, dar şi a vântului de
viteze medii, când este folosit cu un contor electronic sau înregistrator de date. Rotorul calibrat cu
trei cupe R30 acţionează o bobină într-un câmp magnetic, iar variaţia câmpului magnetic acţionează
un switch reed (contactul se deschide şi închide la fiecare rotaţie a rotorului). Switch-ul reed se află
într-o atmosferă de mercur rezultand o funcţionare fără întrerupere.
Nu este nevoie de o altă sursă de tensiune, în afară de cea necesară citirii contactului reed,
ceea ce face din acest sensor un instrument ideal pentru sistemele la distanţă.
UNIVERSITATEA “DUNĂREA DE JOS”DIN GALAŢIFACULTATEA DE INGINERIE BRĂILA
DIFERITE MODELE DE ANEMOMETRE
UNIVERSITATEA “DUNĂREA DE JOS”DIN GALAŢIFACULTATEA DE INGINERIE BRĂILA
2. SENZORI DE VÂNT
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 traseului
de sondare, timpul de tranzit pentru vântul ascendent creşte, iar pentru cel descendent descreşte.
Microcontrolerul WAS425A utilizează măsurătorile celor doi timpi de tranzit pentru calculul vitezei
vântului de-a lungul unui traseu.
Viteza calculată pentru vânt este independentă de altitudine, temperatură şi umiditate. Metoda
descrisă pentru un traseu este repetată pentru determinarea vitezei vântului de-a lungul celor trei
trasee care sânt decalate la 120° unul faţă de celălalt.
Microcontrolerul calculează viteza şi direcţia vântului, precum si componentele lui
rectangulare, datele obţinute fiind raportate sistemului de colectare (logare).
WAA 151 este un anemometru optoelectronic cu răspuns rapid. El este compus dintr-o roată cu
trei 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 când
este 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. Frecvenţa impulsurilor este direct
proporţională cu viteza vântului (de exemplu 246 Hz -- 24.6 m/s). Totuşi, pentru obţinerea celei
mai bune precizii, trebuie utilizată funcţia de transfer caracteristică, în vederea compensării
inerţiei de pornire. În compartimentul axului este prevazut un ele ment de încalzire care menţine
lagărele 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.
WAA 251 este un anemometru optoelectronic cu cupe încălzite , care îi asigură
performanţe excelente chiar şi în condiţii climatice extreme. Foliile de încălzire încorporate în fiecare
cupă şi în butucul roţii cu cupe asigură un consum electric scăzut. Sensibilitatea ridicată şi
linearitatea sînt asigurate de un sistem unic, fără contact, de transmitere a energiei electrice pentru
încalzire. Circuitul de pornire/oprire a încălzirii este comandat de un rezistor NTC care sesizează
temperatura ambiantă. WAA251 transmite tensiuni de excitaţie de 12 V si 24 V la senzorul
UNIVERSITATEA “DUNĂREA DE JOS”DIN GALAŢIFACULTATEA DE INGINERIE BRĂILA
WAV151 de determinare a direcţiei vântului. Instrumentul meteorologic se instalează pe capătul
sudic al braţului de susţinere a senzorilor de vânt.
Specificaţii tehnice:
Viteză vânt: 0,9...35,0 m/s, precizie: ± 2%
Temperatură: 0...500C, precizie: ± 0,80C
Umiditate: 10...95% R.H., precizie: ± 3%
Punct de rouă:-25,3...48,90C
Barometru: 10...1100 hPA, precizie: ± 2 hPA
Mod de lucru: Menţinere date, Înregistrare
3. MÂNECĂ DE VÂNT
Mâneca de vânt este un dispozitiv pentru indicarea direcţiei şi a intensitaţii vântului, format
dintr-un sac de pânză tronconic, montat pe un cadru metalic care se poate roti în jurul unui ax
vertical. Mâneca de vânt se instalează pe aeroporturi la un loc vizibil şi cât mai înalt. Este
indispensabilă în probele de precizia aterizării.
Aceste instrumente sunt montate de obicei pe acoperişurile staţiunilor meteorologice şi pe ale
aerodromurilor şi funcţionează pe principiul rotirii unui dispozitiv în jurul unui ax metalic.
Mâneca de vânt pentru aerodroame, lungime 3,60 m, diametru întrare 0,90 m, diametru
ieşire 0,30 m. Această mărime respectă STAS-ul internaţional al aerodroamelor: culoare alb cu
UNIVERSITATEA “DUNĂREA DE JOS”DIN GALAŢIFACULTATEA DE INGINERIE BRĂILA
roşu, material poliester 90g/m2 peliculizat rezistent la deşirare, ranforsată cu chingă pe porţiunea de
ataşare la cadru
4. 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 sub
acţiunea vântului, indicându-i intensitatea.
Dispozitivul de măsurare (1450) orientat spre nord întotdeauna indică direcţia şi intensitatea
vântului. Girueta reacţionează foarte repede, deoarece acesta este montată în partea de jos a
lagărelor de susţinere. Pivotul, masa de măsurare a intensitaţii vântului sunt montate pe tub de
refulare.
-Aceste părţi întotdeauna înregistrează modul in care suflă vântul.
-Robuste, uzură redusă.
-Uşor de manipulat.
-Întreţinere-free, funcţionează pe durata vieţii, uşor de înlocuit conurile de vânt.
- Aplicarea pe domenii de exemplu: agricultură, şcoli, staţii meteo, vreme de observare în ţările în
curs de dezvoltare, hobby meteorologie, autostrăzi, aeroporturi şi în alte domenii.
- Element de măsură: Vânt vane şi direcţia de bastoane / cilindri vânt de intensitate dupa data de
masă. pentru a Wild
UNIVERSITATEA “DUNĂREA DE JOS”DIN GALAŢIFACULTATEA DE INGINERIE BRĂILA
Vânt după intensitate. Beaufort la 0 ... 9
Viteza vântului 0 ... 20 m / s
Precizare:1 Beaufort
Gama de aplicare:-60 ... +70 0C
Dimensiuni / Greutate:H 1600 mm L (de direcţia de bastoane / cilindri) 1030 mm cc, 10 kg de oţel,
zincat etc
Girueta cu placă uşoară (care indică valori ale vitezei vântului de până la 20 m/s), girueta cu
placă grea (care indică valori de până la 40 m/s) şi diferite tipuri de anemometre. La staţiile
meteorologice din ţara noastră se utilizează giruetele de tip Vild.Girueta Vild este alcatuită dintr-un
ax metalic vertical fix şi unul mobil. Partea mobilă a giruetei cuprinde indicatorul direcţiei vântului
şi indicatorul vitezei vântului.
Indicatorul direcţiei vântului (ampenajul giruetei) este o vergea metalică, orizontală prevazută la
unul din capete cu o sferă de plumb sau fontă, iar la capătul opus cu un dispozitiv format din două
plăci confecţionate din tablă (pană de vânt), ce se orientează cu sfera de plumb spre direcţia de unde
bate vântul. Indicatorul vitezei vântului are în componenţă o placă metalică dreptunghiulară, cu o
greutate de 200 g pentru girueta cu placă uşoară sau 800 g pentru girueta cu placă grea. In funcţie de
liniile de forţă ale vântului, placa metalică de formă dreptunghiulară pendulează în faţa unei rame in
formă de arc, prevazute cu opt dinţi inegali (tabelul 2). Prin urmare, placa va fi deviată de la poziţia
verticală in funcţie de viteza si intensitatea vântului.
Efectuarea observaţiilor constă în determinarea direcţiei şi apoi a vitezei vântului în următoarea
ordine:
a) observatorul va aprecia, timp de doua minute, direcţia mediată a vântului şi caracteristica
direcţiei (variabilă sau constant), adică va urmări oscilaţiile sferei de plumb care indică punctele
cardinale şi intercardinale.
b) se măsoară viteza mediată a vântului şi caracteristica vitezei (uniformă sau în rafale).
În acest caz, observatorul va urmări timp de două minute, oscilaţiile plăcii dreptunghiulare în dreptul
dinţilor de pe rama arcuită. Dacă viteza vântului este cuprinsă între 0 si 9 m/s observaţiile se
efectucază la girueta cu placă uşoară, iar pentru cele mai mari de 9 m/s.
Aprecierea vitezei vântului (m/s) în funcţie de poziţia plăcilor celor două giruete: TABEL 1
O s c i l a ţ i i l e p l ă c i i g irue te i Viteza vântului (m /s) la girueta
cu placă uşoară cu placă grea
UNIVERSITATEA “DUNĂREA DE JOS”DIN GALAŢIFACULTATEA DE INGINERIE BRĂILA
În d rep tu l d i n t e l u i 0 0 0
Î n t r e d i n t ţ i i 0 ş i 1 1 2
În dreptul dintelui 1 7 4
Î n t r e d i n ţ i i 1 ş i 2 -l 6
În d rep tu l d i n t e l u i 2 4 8
Între dinţii 2 şi 3 5 10
În dreptul dintelui 3 6 12
În tre d i n ţ i i 3 şi 4 7 14
În dreptul dintelui 4 8 16
Î n t r e d i n ţ i i 4 ş i 5 9 18
În d rep tu l d i n t e l u i 5 10 20
Î n t r e d i n ţ i i 5 ş i 6 12 24
În d rep tu l d i n t e l u i 6 14 28
Între dinţii 6 şi 7 17 34
În d rep tu l d i n t e l u i 7 20 40
P este d i n t e l e 7 > 20 > 40
La girueta cu placă grea, dacă placa nu oscilează, adică nu se mişcă din dreptul dintelui zero, în
registrul RM - 1M se înscrie cifra 0.
Cele doua giruete Vild (cu placă uşoară si cu placă grea) se instalează în partea nordică a platformei
meteorologice, pe acelaşi aliniament cu chiciurometrul, pe stâlpi metalici verticali, la înălţimea de 1 0 m
(î-nalţime masurată intre suprafaţa solului si marginea superioară a placii oscilante). Poziţia perfect
verticală a stâlpilor de susţinere este realizată prin.ancorarea cu cabluri, care trebuie sa fie in permanenţă
bine intinse.
Determinarea direcţiei si vitezei vântului se face la cele patru ore de observaţii climatologice.
Pentru determinarea rapidă a direcţiei si vitezei vântului, in cadrul expediţiilor ştiinţifice cu caracter
microclimatic, se utilizează girueta de mână (de companie). Valorile obţinute astfel, sunt orientative.
Viteza vântului poate fi măsurată precis cu un anemometru şi exprimată în metri pe secundă,
kilometri pe oră sau noduri. Era însă utilă o estimare a vitezei vântului doar printr-o singură
observaţie a efectelor vântului asupra mării. În acest scop, în 1805 amiralul Francis Beaufort (1774-
1857) a elaborat o scară destul de precisă pentru aprecierea vitezei vântului, scară care a permis o
mai bună informare în marină. Ulterior s-au adăugat şi caracterizările pentru a se putea estima forţa
UNIVERSITATEA “DUNĂREA DE JOS”DIN GALAŢIFACULTATEA DE INGINERIE BRĂILA
vântului pe sol.Scara are 12 grade Beaufort. Estimarea gradului privind forţa vântului se face pentru
media vitezei vântului pe o durată de 10 minute, iar viteza vântului se măsoară la înălţimea de
10 metri. În acest sens, estimarea vitezei rafalelor de vânt pe scara Beaufort este improprie.
Simbolul unităţii pe scara Beaufort est „bf”.
Intensitatea vântului se apreciază vizual, după efectele mecanice pe care le produce vântul
asupra obiectelor aflate pe suprafaţa terestră cu ajutorul scării Beaufort, concepută de amiralul francez
în anul 1805. Intre gradele scării Beaufort si viteza vântului exprimată in unitaţi de măsură
determinate instrumental, au fost stabilite corespondenţe reale.
Treptele scării
Forţă
bfDescriere
Viteza, în
noduri
Viteza în
km/hStarea mării Pe pământ
0 Calm sub 1 sub 1 Marea e ca oglinda
FumuL se înalţă
vertical. Frunzele nu
se mişcă.
1 Adiere uşoară 1 - 3 1 - 5
Unde care seamănă cu
siajul peştilor, fără
spumă.
Fumul indică direcţia
vântului. Unele frunze
tremură. Girueta nu se
orientează după vânt.
2 Briză uşoară 4 - 6 6 - 11 Unde care nu se sparg.
Se simte adierea pe
faţă. Girueta începe să
se orienteze. Frunzele
foşnesc din când în
când. Pavilionul şi
flamura încep să
fluture uşor.
3 Vânt slab 7 - 10 12 - 19
Valuri foarte mici.
Crestele cu aspect
sticlos, care încep să se
spargă.
Drapelele fâlfâie.
Frunzele se mişcă
continuu. Grânele
încep să se clatine.
4 Vânt moderat 11 - 15 20 - 28 Valuri mici (max. 1,5m), Se ridică praful.
UNIVERSITATEA “DUNĂREA DE JOS”DIN GALAŢIFACULTATEA DE INGINERIE BRĂILA
cu creste care se
rostogolesc, formând pe
alocuri "berbeci".
Rămurelele se mişcă
vizibil. Grânele se
ondulează. Flamura se
întinde, luând o
poziţie orizontală.
5 Vânt tare 16 - 20 29 - 38
Valuri mijlocii (1,8- 2,5
m), cu creste care se
sparg, eventual cu
împroşcări.
Arborii mici se
leagănă. Vârful
tuturor arborilor se
mişcă.
6 Vânt foarte tare 21 - 26 39 - 49
Valuri mari, cu creste
care se sparg şi
împroaşcă.
Se aude şuieratul
vântului. Folosirea
unei umbrele devine
dificilă. Sârmele
telegrafice şuieră.
7 Vânt puternic 27 - 33 50 - 61
Valuri mari (până
aproape de 4 m), marea e
plină de spumă.
Toţi arborii se mişcă.
E greu de înaintat
împotriva vântului.
8Vânt foarte
puternic34 - 40 62 - 74
Valuri mari (6-7,5m), cu
creastă arcuită.
Unele ramuri se rup.
Autovehiculele îşi
pierd direcţia.
9 Furtună 41 - 47 75 - 88Valuri cu înălţimea de
10m m, care se răstoarnă.
Clădirile uşoare sunt
afectate.
10 Furtună puternică 48 - 55 89 - 102
Valuri foarte înalte (max.
12 m) şi violente.
Suprafaţa mării este albă
şi frâmântată.
Vizibilitatea este redusă.
Copacii sunt scoşi din
rădăcină. Clădirile
sunt afectate.
11Furtună violentă
(tempestă)56 - 63 103 - 117
Valuri excepţional de
înalte (16 m). Navele de
tonaj mic şi mediu pot fi
ascunse de valuri
Vizibilitatea este redusă.
Clădirile sunt puternic
afectate.
UNIVERSITATEA “DUNĂREA DE JOS”DIN GALAŢIFACULTATEA DE INGINERIE BRĂILA
12 Uragan peste 64 peste 118
Valuri imense. Aerul e
plin de spumă şi apă.
Vizibilitatea este foarte
redusă.
Clădirile sunt distruse
pe scară mare.
Formula prin care se poate calcula gradul Beaufort în funcţie de viteza vântului v, exprimată
în km/h este:
G.B. ≈ 32
9
v
Rezultatul se rotunjeşte la întregul cel mai apropiat. Această formulă se aplică până la viteze
ale vântului de până la 118 km/h, peste care fiind lipsită de sens.
UNIVERSITATEA “DUNĂREA DE JOS”DIN GALAŢIFACULTATEA DE INGINERIE BRĂILA
UNIVERSITATEA “DUNĂREA DE JOS”DIN GALAŢIFACULTATEA DE INGINERIE BRĂILA
Aceaste giruete viu colorate indică direcţia vântului, dar sunt si un element decorativ
pentru grădină sau balcon.
III. CONCLUZII
Cunoaşterea direcţiei şi vitezei vântului este de mare însemnatate pentru navigaţia marină şi
aeriană, 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. Totodată, el împinge apa de la suprafaţa mărilor şi oceanelor,
creând curenţii maritimi. Circulaţia aerului se înfrăţeşte cu aceea a apei din atmosferă, dând naştere
la fronturile calde sau reci care influenţează zonalitatea ploilor şi a secetelor şi, în ultimă instanţă,
varietatea climatelor.
Măsurările recente atestă un potenţial energetic eolian favorabil pentru o largă exploatare.
Distribuţiile diurne şi anuale ale vitezei vântului corespund, într-o mare măsură, diagramelor
consumurilor respective de energie electrică. O investiţie în domeniul eolian se face doar pe baza
măsuratorilor şi nu a estimărilor. Toate aceste calcule sunt utile pentru a determina locul în care să
se înceapă o campanie anemometrica, precum şi pentru a lua decizia la un moment dat dacă să se
continue sau nu adunarea de date. Estimările sunt utile pentru a face economie de timp şi de bani.
BIBLIOGRAFIE
1.Tudor, M., Ţugulea, E., Filipaş T.- Lucrări practice de agrometeorologie, Editura Reprografia
Universităţii din Craiova, Craiova, 1979.
2. Stoenescu, G., – Agrometeorologie şi protecţia mediului, Editura Universitaria,
Craiova, 2003.
3. Stoenescu, G. Iacobescu, G., – Noţiuni de Fizică, Agrometeorologie şi protecţia
mediului, Ed. Universitaria, Craiova, 2006.
4. Sterie Ciulache., – Meteorologie şi Climatologie, Ed. Universitară, Bucureşti, 2002.
5. Stoica, C, Cristea ,N., – Meteorologie generală, Ed. Tehnică, Bucureşti, 1970.
UNIVERSITATEA “DUNĂREA DE JOS”DIN GALAŢIFACULTATEA DE INGINERIE BRĂILA
6. Ahrens, D.C., – Meteorology today, West Publishing Company, New York, 1988.
7. Rumeny, G.R., – Climatology and the world’s climates, St. Martin’s Press, Inc., New
York, 1971.
8. Măhăra, G., – Meteorologie, Ed. Universităţii din Oradea, 2001.
9. Hufty, A., – Introduction a la climatologie, De Boeck Universite, 2001.