Anemometro a filo caldo

Consigli per l'acquisto di un anemometro a filo caldo

Gli anemometri sono i dispositivi che utilizziamo per misurare la velocità e il flusso d'aria. In base al loro principio di misura, si dividono nelle seguenti categorie: anemometro a filo caldo, anemometro a ventola e anemometro a tubo di Pitot. L'anemometro a filo caldo utilizza la relazione tra velocità del flusso e dissipazione del calore, ed è anche conosciuto come anemometro termico. Il fatto che il calore venga rilasciato più velocemente in un ambiente più freddo è qualcosa che sanno anche i bambini. Ad esempio, quando il cibo è molto caldo, ci soffiamo sopra per raffreddarlo.

Nell'anemometro a filo caldo si riscalda elettricamente un filo sottile. Più aria circola intorno al filo caldo e più velocemente si raffredda. La resistenza elettrica del filo caldo diminuisce quando scende la temperatura. Si tratta quindi di resistenze PTC (Positive Temperature Coefficient). Grazie al suo principio di funzionamento, l'anemometro a filo caldo è particolarmente adatto per misurare velocità del vento molto basse, poiché ha una maggiore sensibilità nei bassi campi di misura. L'anemometro a filo caldo può essere progettato anche per misurare velocità elevate, anche supersoniche. Un anemometro a filo caldo può inoltre essere utilizzato come termometro con risposta molto rapida con potenza di riscaldamento minima.

Ambiti di utilizzo di un anemometro a filo caldo

Grazie alla sua alta sensibilità, l'anemometro a filo caldo è molto adatto per rilevare flussi in un range basso. Per questo si utilizza nella misurazione dei flussi d'aria indesiderati nelle case private e nei luoghi di lavoro. La forma compatta del sensore consente un buon controllo delle condizioni del flusso in pozzi o tubi stretti, oltre che nella ricerca di perdite.

L'anemometro a filo caldo si può usare anche per verificare l'efficienza dei sistemi di ventilazione o dei dispositivi di estrazione in cliniche, uffici, aree di assemblaggio o impianti di produzione. Nella produzione di motori diesel e componenti di sistemi di ventilazione, l'anemometro a filo caldo viene utilizzato per controllare l'ingresso o l'uscita dell'aria di diversi dispositivi. Sia in agricoltura che nella disinfezione, si può usare un anemometro a filo caldo per controllare le condizioni del flusso prima di applicare polveri o spray su una determinata area. Se il flusso è troppo forte, l'aerosol o la soluzione polverizzata potrebbero essere distribuiti involontariamente in altre zone.

Design dell'anemometro a filo caldo

Per gli anemometri a filo caldo vengono usati in genere termistori o fili di platino, nichel, tungsteno o altri metalli con uno spessore compreso tra 2,5 e 10 μm e una lunghezza di almeno 200 volte lo spessore. La velocità dell'aria viene captata perpendicolarmente al termistore o al filo caldo. Il diametro del filo caldo determina in modo decisivo le frequenze rilevabili. Minore è il diametro del filo caldo, migliore è il tempo di risposta.

Dal momento che il filo caldo è molto sensibile, viene protetto contro i danni accidentali da uno speciale cappuccio. A seconda del design della resistenza termica e del cappuccio di protezione, è importante considerare se il sensore dipende dalla direzione dell'aria. I sensori che si basano sulla direzione dell'aria in genere hanno una freccia incorporata nel sensore per indicare la direzione del flusso. Affinché l'anemometro a filo caldo rilevi la velocità dell'aria correttamente, il sensore deve essere orientato in modo che la direzione della freccia e la direzione del flusso coincidano.

Per ottenere misurazioni precise, il filo caldo deve essere privo di aderenza. La polvere o altri depositi influenzano l'emissione di calore nell'ambiente e quindi il risultato della misurazione. Spesso il sensore integra una sonda telescopica, che consente di utilizzare l'anemometro a filo caldo in luoghi di difficili accesso. I cavi di collegamento tra il sensore e il dispositivo passano attraverso l'interno dell'asta.

Principio di misurazione dell'anemometro a filo caldo

Per determinare la perdita di calore dall'anemometro a filo caldo e da lì calcolare la velocità dell'aria, vengono in genere utilizzati due metodi: la misurazione della corrente costante (CCA - Constant Current Anemometry) o la misurazione della temperatura costante (CTA - Constant Temperature Anemometry).

Gli anemometri a filo caldo CCA funzionano con una corrente di riscaldamento costante. Se la temperatura nel filo caldo cambia, cambia anche la resistenza e può essere misurata una variazione di tensione. Se a causa dell'elevata velocità del flusso il filo caldo si raffredda, la tensione misurata è inferiore. Tuttavia, la sensibilità diminuisce con l'aumentare della velocità del flusso. Questo tipo di anemometro a filo caldo CCA ha un design semplice ed è molto adatto per misurare le basse velocità.

L'anemometro a filo caldo CTA mantiene la temperatura del filo caldo costante. Affinché tale temperatura sia costantemente al di sopra della temperatura ambiente, viene misurata la temperatura ambiente. Se il filo caldo viene raffreddato dal flusso d'aria, l'anemometro a filo caldo aumenta la corrente di riscaldamento per raggiungere nuovamente la temperatura nominale. Se la velocità del flusso è maggiore, il filo caldo si raffredda più velocemente ed è necessario utilizzare più corrente di riscaldamento. Viene misurata la corrente di riscaldamento consumata e da essa viene determinata la portata. L'anemometro a filo caldo CTA compensa la dipendenza dalla temperatura della convezione misurando la temperatura ambiente. Dato che la velocità del flusso dipende anche dalla pressione dell'aria, alcuni anemometri a filo caldo CTA sono dotati di un sensore per registrare la pressione dell'aria. Anche se l'anemometro a filo caldo CTA è tecnicamente più complesso dell'anemometro a filo caldo CCA, può funzionare su un range di misura più ampio e compensare le influenze della temperatura. I modelli più avanzati compensano anche l'influenza della pressione atmosferica.

Misurazione della direzione del flusso d'aria

Le misurazioni per determinare la direzione del flusso richiedono sensori con diverse resistenze termiche. Le resistenze sono disposte in modo tale che l'anemometro a filo caldo possa determinare la direzione del flusso dalle diverse emissioni di calore. La direzione del flusso può essere rilevata in due o tre dimensioni, a seconda del numero e della disposizione dei fili caldi. Le banderuole sui tetti delle case, che indicano la direzione del vento, sono bidimensionali. Nella misura tridimensionale si tiene conto anche del piano perpendicolare alla direzione cardinale. L'anemometro a filo caldo con sonda a tre fili caldi opportunamente disposti, può anche registrare angoli di flusso e turbolenze. Ciò consente di effettuare misurazioni ad alta risoluzione nella propulsione a reazione o in processi con flussi instabili.