Anemómetro mecánico vs. sensores ultrasónicos de viento

Anemómetro mecánico vs. sensores de viento ultrasónicos : ¿cómo elegir? 

La medición de la velocidad y dirección del viento desempeña un papel fundamental en campos como la meteorología, la agricultura, el transporte, la aviación y la protección del medio ambiente. Actualmente, existen dos tipos principales de sensores de viento en el mercado: anemómetros mecánicos y sensores ultrasónicos . Este artículo presentará el principio de funcionamiento de estos dos tipos de sensores, comparará sus ventajas y desventajas, y recomendará productos adecuados para diferentes aplicaciones.

Comparación entre anemómetros mecánicos y sensores  de viento ultrasónicos

¿Qué es un anemómetro mecánico? 

Un anemómetro mecánico es un instrumento tradicional para medir la velocidad y dirección del viento, que generalmente utiliza componentes físicos giratorios (como cazoletas o veletas) para detectar el movimiento del viento. Los tipos más comunes incluyen anemómetros de cazoletas y veletas. Un anemómetro de cazoletas suele constar de tres o cuatro cazoletas hemisféricas montadas sobre un eje vertical, que giran con el viento. La velocidad de rotación de las cazoletas es proporcional a la velocidad del viento. La veleta mide la dirección del viento apuntando en su dirección. Los anemómetros mecánicos se utilizan ampliamente en campos como la meteorología, la agricultura, la aviación y la náutica debido a su estructura sencilla y bajo coste. 

Por ejemplo, el anemómetro NBL-W-SS utiliza una estructura tradicional de tres copas de fibra de carbono, resistente y con una baja velocidad de viento inicial. Incorpora una unidad de procesamiento de señales que genera diversas señales de velocidad del viento. El sensor de dirección del viento NBL-W-DS utiliza un chip magnético de alta precisión combinado con una veleta ABS de baja inercia, lo que ofrece una buena respuesta dinámica y resistencia a los rayos, lo que lo hace adecuado para diversos entornos.

¿Qué es un sensor de viento ultrasónico ? 

Un sensor ultrasónico de viento es un dispositivo avanzado, no mecánico, para medir la velocidad y dirección del viento. Funciona aprovechando la diferencia de tiempo en la propagación de las ondas ultrasónicas por el aire. Normalmente, consta de múltiples transductores ultrasónicos dispuestos en un patrón geométrico fijo (por ejemplo, triangular o cuadrado) que envían y reciben pulsos ultrasónicos. Cuando el viento sopla a través de él, el tiempo de propagación de las ondas ultrasónicas varía según la velocidad y dirección del viento. Un microprocesador calcula la diferencia de tiempo para determinar la velocidad y dirección del viento. 

El sensor ultrasónico de viento NBL-W-21GUWS es un dispositivo digital de alta precisión que mide la velocidad del viento (0–60 m/s, precisión ±0,3 +3 % FS, resolución 0,01 m/s) y la dirección del viento (0–359°, precisión ±3°, resolución 1°). Admite salida RS485 y utiliza el protocolo MODBUS, con un bajo consumo de energía (0,4 W sin sensor de polvo, 1 W con sensor de polvo). Funciona en un rango de temperatura de -40 a 80 °C y cuenta con un grado de protección IP65, lo que lo hace adecuado para entornos hostiles. Además, integra funciones como monitorización de temperatura, humedad, presión, PM2.5, PM10 y ruido.

 Anemómetro mecánico vs. sensor ultrasónico de viento: una comparación 

 Diferencia en los principios de trabajo 

Anemómetro mecánico: Mide la velocidad y dirección del viento mediante la rotación de cazoletas o veletas. La velocidad de rotación de las cazoletas se convierte en una señal eléctrica mediante sensores magnéticos u ópticos, que posteriormente se utiliza para calcular la velocidad del viento. La veleta indica la dirección del viento y proporciona los datos necesarios.

Sensor ultrasónico de viento: Calcula la velocidad y dirección del viento basándose en la diferencia de tiempo en la propagación de los pulsos ultrasónicos. La velocidad del viento afecta la velocidad del sonido: al soplar a favor del viento, las ondas ultrasónicas se propagan más rápido, mientras que al soplar en contra, se propagan más lentamente. El microprocesador calcula la velocidad y dirección del viento basándose en estas diferencias de tiempo.

 Ventajas y desventajas de los anemómetros mecánicos frente a los sensores ultrasónicos de viento 

Anemómetro mecánico 

Ventajas del anemómetro mecánico  :

1. Bajo costo: Los anemómetros mecánicos (por ejemplo, NBL-W-SS y NBL-W-DS) son económicos de fabricar, lo que los hace adecuados para aplicaciones con presupuestos limitados.

2. Bajo consumo de energía: Muchos anemómetros mecánicos tienen requisitos de energía muy bajos, ideales para áreas remotas o entornos sin una fuente de alimentación estable.

3. Amplio rango de velocidad del viento: por ejemplo, NBL-W-SS puede medir velocidades del viento de hasta 70 m/s, lo que lo hace adecuado para el monitoreo de condiciones climáticas extremas. 

Desventajas del anemómetro mecánico  :

1. Desgaste mecánico: Las piezas giratorias (como copas y cojinetes) son propensas al desgaste, por lo que requieren mantenimiento o reemplazo regular, especialmente en entornos hostiles (por ejemplo, hielo o polvo).

2. Tiempo de respuesta más lento: la inercia mecánica produce respuestas más lentas a cambios rápidos de velocidad o dirección del viento (como ráfagas), lo que puede afectar la precisión de los datos en tiempo real.

3. Mala adaptabilidad ambiental: las heladas, las fuertes lluvias o las tormentas de polvo pueden provocar que los componentes se atasquen o se dañen, lo que afecta la precisión de la medición.

Sensor de viento ultrasónico 

Ventajas del sensor de viento ultrasónico :

1. Alta precisión y respuesta rápida: Los sensores ultrasónicos (por ejemplo, NBL-W-21GUWS) no tienen partes móviles, lo que les permite capturar los cambios de velocidad y dirección del viento en tiempo real, lo que los hace adecuados para aplicaciones de alta precisión (por ejemplo, meteorología, aviación).

2. Sin desgaste mecánico: La ausencia de partes móviles reduce las tasas de fallas, lo que resulta en bajos costos de mantenimiento y las hace ideales para operaciones sin supervisión a largo plazo.

3. Durabilidad en todo tipo de clima: Pueden funcionar de manera confiable en temperaturas extremas (de -40 a 80 °C) y condiciones climáticas adversas (por ejemplo, fuertes lluvias o tormentas de polvo) con una alta clasificación de protección (por ejemplo, IP65).

4. Integración multifunción: sensores como el NBL-W-21GUWS pueden integrar temperatura, humedad, presión, PM2.5, etc., lo que los hace adecuados para la agricultura inteligente y el monitoreo ambiental.

5. Medición de 360° sin zona muerta: pueden proporcionar simultáneamente datos de velocidad y dirección del viento sin limitaciones angulares, lo que es ideal para entornos de viento complejos. 

Desventajas del sensor de viento ultrasónico :

1. Mayor costo inicial: Los sensores ultrasónicos (por ejemplo, NBL-W-21GUWS) son más costosos debido a la electrónica avanzada y la tecnología de procesamiento de señales.

2. Consumo de energía: Se requiere energía continua (por ejemplo, NBL-W-21GUWS consume entre 0,4 W y 1 W) y, en áreas remotas sin suministro de energía, puede ser necesario contar con respaldo solar o de batería.

3. Sensibilidad a la interferencia ambiental: Las fuertes lluvias, la nieve o los rayos pueden interferir con las señales ultrasónicas, lo que genera errores de medición.

4. Calibración compleja: La calibración suele ser realizada por el fabricante en un túnel de viento, y los usuarios no pueden ajustar el sensor por sí mismos. Las reparaciones o el mantenimiento pueden ocasionar un tiempo de inactividad considerable.

 Selección recomendada 

La elección entre un anemómetro mecánico y un sensor de viento ultrasónico depende del escenario de aplicación específico, el presupuesto y la capacidad de mantenimiento: 

1. Anemómetro mecánico recomendado (NBL-W-SS y NBL-W-DS):

   - Adecuado para: aplicaciones con presupuestos limitados, bajos requisitos de energía o condiciones ambientales moderadas (por ejemplo, estaciones meteorológicas agrícolas , puertos, observación meteorológica tradicional).

   Razón: Los sensores NBL-W-SS y NBL-W-DS son rentables, fáciles de instalar y mantener, lo que los hace ideales para un uso prolongado. El NBL-W-SS utiliza copas de fibra de carbono con baja velocidad de viento inicial, mientras que el NBL-W-DS ofrece una medición fiable de la dirección del viento gracias a un chip sensible al magnetismo y una veleta de ABS, con una alta resistencia a los rayos. Ambos sensores son adecuados para entornos con amplios rangos de velocidad del viento (hasta 75 m/s).

   - Limitaciones: Los anemómetros mecánicos pueden resultar insuficientes en escenarios de alta precisión o respuesta rápida (por ejemplo, parques eólicos o navegación aérea). 

2. Sensor de viento ultrasónico recomendado (NBL-W-21GUWS):

   - Adecuado para: aplicaciones que requieren alta precisión, respuesta rápida u operaciones a largo plazo sin supervisión en entornos complejos (por ejemplo, generación de energía eólica, investigación meteorológica, aviación, monitoreo marino o estaciones de monitoreo ambiental integradas).

   Razón: El NBL-W-21GUWS ofrece alta precisión (velocidad del viento ±0,3 +3 % FS, dirección del viento ±3°) y respuesta rápida, sin desgaste mecánico. Es resistente en entornos hostiles (de -40 a 80 °C, IP65). Su integración multifuncional (p. ej., PM2.5, humedad) lo convierte en una ventaja para la agricultura inteligente y la monitorización ambiental. La salida RS485 y el protocolo MODBUS facilitan la integración de datos.

   - Limitaciones: El coste inicial y el consumo de energía son mayores, por lo que es necesario asegurarse de disponer de una fuente de alimentación.

 Conclusión 

Los anemómetros mecánicos y los sensores ultrasónicos de viento presentan ventajas y limitaciones únicas. Los anemómetros mecánicos (p. ej., NBL-W-SS y NBL-W-DS) predominan en las aplicaciones tradicionales debido a su bajo costo, bajo consumo de energía y facilidad de mantenimiento. Sin embargo, los sensores ultrasónicos de viento (p. ej., NBL-W-21GUWS) están reemplazando cada vez más a los dispositivos mecánicos en aplicaciones de alta precisión debido a...

Hoja de datos del sensor de viento

NBL-W-21GUWS - Sensor ultrasónico de velocidad y dirección del viento.pdf

Manual de instrucciones de los sensores de velocidad del viento NBL-W-SS.pdf

Manual del sensor de dirección del viento NBL-W-DS.pdf