UNIVERSIDADE DE S

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UNIVERSIDADE DE SÃO PAULOESCOLA SUPERIOR DE
AGRICULTURA LUIZ DE QUEIROZPPG EM FÍSICA DO
AMBIENTE AGRÍCOLALCE 5702 - MÉTODOS
INSTRUMENTAIS DE ANÁLISE FÍSICA DO AMBIENTE
ANEMÔMETRO SÔNICO

• Greice Ximena S. Oliveira
• Prof. Dr. Luiz Roberto Angelocci
• Piracicaba
• Junho de 2005

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OBJETIVO
Estudos de Correlação de Turbilhões e de
pesquisas que requerem medidas de turbulência e
movimento do ar com alto grau de precição.
PROBLEMA
Achar a correlação entre as flutuações de
velocidade de vento verticais com a temperatura,
umidade do ar e gás carbônico, para determinar o
fluxo de calor sensível e latente, bem como
fluxos de CO2.
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EQUIPAMENTO A SER UTILIZADO
ANEMÔMETRO SÔNICO - APRESENTAÇÃO
Figura 1. Anemômetro sônico (CSAT3) instalado no
campo.
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EQUIPAMENTO A SER UTILIZADO
ANEMÔMETRO SÔNICO - GENERALIDADES

• Medida velocidade do vento
• Mais caro que o anemómetro de hélices ou caneca
• Maior precisão
• Não requer manutenção mecânica
• Problemas de medida quando ocorre precipitação

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EQUIPAMENTO A SER UTILIZADO
ANEMÔMETRO SÔNICO - APRESENTAÇÃO

• CSAT3 anemômetro sônico tridimensional (Campbell
  Scientific Inc.)
• Medida velocidade do vento e a velocidade do som
  em três eixos ortogonais.
• A partir destas medidas, a velocidade do vento
  ortogonal e a temperatura sônica, podem ser
  computadas.

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EQUIPAMENTO A SER UTILIZADO
ANEMÔMETRO SÔNICO
Figura 2. Anemômetro sônico (CSAT3) e sistema de
coordenação.
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EQUIPAMENTO A SER UTILIZADO
ANEMÔMETRO SÔNICO - APLICAÇÕES

• Usado em aplicações de correlação de turbilhões,
  mede as flutuações turbulentas do vento na
  horizontal e vertical.
• A partir das flutuações turbulentas do vento,
  calcula-se o fluxo e a velocidade de fricção.
• CSAT3 pode ser apenas usado para medir a
  velocidade média do vento na horizontal e sua
  direção.

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EQUIPAMENTO A SER UTILIZADO
ANEMÔMETRO SÔNICO - TÉCNICA

• Princípio de operação requer a interface da
  freqüência de pulsos que são enviados por um
  comprimento curto conhecido (pares de
  transductores sônicos)
• ? t entre a transmissão inicial de ondas do som
  pelo fluxo do ar e seu retorno é uma função
  direta da velocidade do ar ao longo do caminho

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EQUIPAMENTO A SER UTILIZADO
ANEMÔMETRO SÔNICO - TÉCNICA
Onde L ? comprimento de caminho acústico ? ?
ângulo do vento U ? velocidade do vento c ?
velocidade do som
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EQUIPAMENTO A SER UTILIZADO
ANEMÔMETRO SÔNICO - ESPECIFICAÇÕES

• Velocidade do vento é transformada em
  componentes ortogonais ux, uy, e uz
• Configuração uma única medida por gatilho ou
  medidas múltiplas (oversampled).
• Temperatura operacional - 30 a 50C
• Voltagem 10 a 16 VDC
• Dimensões 47,3 cm (l) x 42,4 cm (h)

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EQUIPAMENTO A SER UTILIZADO
ANEMÔMETRO SÔNICO - ESPECIFICAÇÕES

• Resolução 0,03ms-1
• Intervalo operacional 0 a 30ms-1
• Constante de tempo 0,01s
• Velocidade do som x Temperatura varia de 360
  ms-1 a 50oC a 300ms-1 a -50oC
• Taxa de medida programável de 1 a 60 Hz.

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EQUIPAMENTO A SER UTILIZADO
ANEMÔMETRO SÔNICO - DADOS DE SAÍDA

• Os dados de saída podem ser armazenadas em SDM,
  R232, ou saída a analógica
• DIGITAL SDM ?Baud rate33,3K (max), Data type 2
  byte
• DIGITAL RS-232 ?Baud rate9600, Data type 2 byte

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EQUIPAMENTO A SER UTILIZADO
ANEMÔMETRO SÔNICO
Figuras 3 e 4. Anemômetro sônico, Higrômetro e
Termopar.
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EQUIPAMENTO A SER UTILIZADO
Eddy Covariance System
Figura 5. Datalogger CR5000 ou CR1000, CSAT3
Anemômetro Sônico, CS7500 Higrômetro FW05
Termopares finos e Analisador de gases.
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BIBLIOGRAFIA CONSULTADA
Campbell Scientific Inc, CSAT3 Three Dimensional
Sonic Anemometer, disponível em
www.campbellsc.com, maio de 2005. DeFelice T. P.
An Introduction to Meteorological Instrumentation
na Measurement, Spring-Verlag New York Inc.
1998, 229p. Fritschen L. J., Gay L. W.,
Envairomental Instrumentation, Spring-Verlag New
York Inc.1979. Guyot G. Climatologie de
Lenvironnement, Cours et exercices corrigés,
DUNOD, 2 ed., Paris 1999
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OBRIGADA PELA ATENÇÃO Greice Ximena S.
Oliveira Doutoranda em Física do Ambiente
Agrícola ESALQ/USP gximena_at_esalq.usp.br