¿Qué es un Anemómetro de Hilo Caliente?
Los anemómetros de hilo caliente son instrumentos que miden la velocidad del viento utilizando el principio de que cuando la sonda está expuesta al viento, el hilo caliente del interior de la sonda es enfriado por el viento.
Entre los anemómetros se incluyen los anemómetros de veleta y los anemómetros de pitot. En comparación con los anemómetros de otros métodos, los anemómetros de hilo caliente son más adecuados para mediciones en interiores, donde la temperatura cambia menos.
Otra ventaja es que la sonda puede hacerse más pequeña, por lo que las mediciones pueden realizarse en espacios más reducidos.
Usos de los Anemómetros de Hilo Caliente
Como ya se ha mencionado, los anemómetros de hilo caliente se utilizan para mediciones en interiores. Se utilizan para el mantenimiento y la gestión de sistemas de aire acondicionado y para la evaluación ambiental en salas blancas. La sonda equipada con un sensor y la unidad principal se conectan mediante un cable, y la sonda se aplica directamente a la rejilla de escape del sistema de aire acondicionado o a otra zona de apertura del flujo de aire para realizar la medición.
Dependiendo del dispositivo, a menudo puede medir el volumen y la temperatura del aire, así como su velocidad. Salvo en los casos en que se utilizan en salas limpias, el polvo y los residuos suelen adherirse al hilo caliente, lo que afecta a la medición. Por lo tanto, es necesario realizar un mantenimiento y calibración periódicos.
Las aplicaciones típicas de los anemómetros de hilo caliente son las siguientes:
- Mantenimiento e inspección de equipos de aire acondicionado
- Comprobación de la eficacia de la separación de humos
- Medición de la velocidad del aire de los ventiladores
- Medición del aire de salida de los equipos de aire acondicionado
- Medición de las corrientes de convección en interiores
- Estudios de calidad del aire en salas blancas
- Estudios del ambiente interior en centros de producción
Principios de los Anemómetros de Hilo Caliente
Existen dos tipos de anemómetros de hilo caliente: de temperatura constante y de corriente constante. El primero mantiene constante la temperatura Tw del hilo fino, mientras que el segundo mantiene constante la corriente I. El tipo de corriente constante, que mantiene I constante, es más sencillo como circuito eléctrico, pero el tipo de temperatura constante, con su control de retroalimentación superior, es ahora el más utilizado.
Los anemómetros de hilo caliente determinan la velocidad del viento aplicando la pérdida de calor de los hilos metálicos. En el interior de la sonda hay un hilo metálico caliente (por ejemplo, de platino). Cuando la sonda se expone al viento, el hilo metálico se enfría por efecto del viento y su temperatura se reduce.
La cantidad de este calor enfriado es el calor disipado. Cuanto más fuerte es el viento, menor es la temperatura del hilo metálico. A partir de esta relación entre la cantidad de viento y la cantidad de calor disipado, se puede determinar la velocidad del viento. Esto se basa en una aproximación mediante la fórmula de King, que establece que la cantidad de calor perdido es proporcional a la mitad de la potencia de la velocidad del viento.
Otra información sobre los Anemómetros de Hilo Caliente
1. Compensación de Temperatura de los Anemómetros de Hilo Caliente
La cantidad de calor perdido se mide por la resistencia eléctrica del hilo metálico. Los anemómetros de hilo caliente miden la velocidad del viento utilizando los cambios de temperatura, por lo que si la temperatura del viento cambia, la velocidad del viento no puede calcularse correctamente.
Para evitar los efectos de los cambios de temperatura del viento, es necesaria la compensación por la temperatura del viento. Esta función se denomina compensación de temperatura. Por ejemplo, si la temperatura de la superficie del elemento está ajustada a 60 °C y la temperatura del viento cambia de 10 °C a 60 °C, la diferencia de temperatura entre el elemento de velocidad del viento y la temperatura del viento cambia de 50 °C a 0 °C y la velocidad de enfriamiento del elemento de velocidad del viento es de aproximadamente 1/5.
Aunque la velocidad del viento permanezca constante, la indicación de velocidad del viento disminuirá debido a la disminución de la refrigeración y parecerá que la velocidad del viento ha disminuido. Para evitar esto, es necesario compensar el valor de la velocidad del viento en función de su temperatura para que los cambios en la temperatura del viento no afecten a la velocidad del viento. Esto se denomina compensación de temperatura.
Para realizar la compensación de temperatura, se incorpora un elemento con un valor de resistencia que cambia en función de la temperatura. Al cambiar la temperatura de calentamiento del elemento del anemómetro en respuesta a los cambios en la temperatura del viento, el valor indicado de la velocidad del viento no se ve afectado por los cambios en la temperatura del viento.
2. Ventajas de los Anemómetros de Hilo Caliente
Los anemómetros de hilo caliente presentan varias ventajas distintivas:
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Rápido tiempo de respuesta: debido a que la sonda puede hacerse más pequeña, la capacidad calorífica también es menor, lo que permite una respuesta más rápida a los cambios en la velocidad del viento.
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Sondas omnidireccionales disponibles: en caso de desconocer la dirección exacta del viento, los anemómetros de hilo caliente ofrecen sondas omnidireccionales, lo que permite medir la velocidad del viento sin preocuparse por la orientación de la sonda.
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No depende de las propiedades fundamentales del campo de flujo: a diferencia de otros tipos de anemómetros que utilizan el desplazamiento Doppler o la ecuación de Bernoulli, los anemómetros de hilo caliente no dependen de estos principios, lo que los hace más versátiles en términos de aplicaciones y no requiere una calibración precisa del flujo.
Sin embargo, también es importante mencionar otras alternativas de anemómetros que pueden utilizarse según las características requeridas:
Anemómetro de tubo de Pitot
Se utiliza a menudo en aplicaciones industriales. Los anemómetros de tubo de Pitot miden la velocidad del viento a partir del teorema de Bernoulli midiendo la diferencia de presión entre los pequeños orificios situados delante y a los lados en contra del flujo del viento. No se pueden obtener velocidades precisas a menos que estén dirigidos perpendicularmente al flujo de aire, pero suelen ser baratos debido a su sencillo principio.
Sensor de velocidad del viento de rueda de paletas
El principio de medición de los sensores de viento de rueda de álabe consiste en medir el número de rotaciones del álabe (rodete), que es girado por el fluido, para calcular la velocidad. Se basa en el principio de que el número de revoluciones es proporcional a la velocidad.
La velocidad de rotación es en gran medida independiente de la densidad, la presión y la temperatura del fluido. El número de revoluciones de las paletas se cuenta mediante un interruptor de proximidad o un fotoacoplador.
En comparación con el tipo de hilo caliente, no se ve afectado por el calor y, por tanto, puede utilizarse al aire libre, pero es menos preciso en el rango de vientos bajos y tiene un tiempo de respuesta más lento, lo que lo hace inadecuado para aplicaciones en las que la velocidad del viento cambia en pequeños incrementos.