UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO ESCOLA SUPERIOR DE AGRICULTURA “LUIZ DE QUEIROZ” PPG EM FÍSICA DO AMBIENTE AGRÍCOLA LCE 5702 - MÉTODOS INSTRUMENTAIS DE ANÁLISE.

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1 UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO ESCOLA SUPERIOR DE AGRICULTURA “LUIZ DE QUEIROZ” PPG EM FÍSICA DO AMBIENTE AGRÍCOLA LCE 5702 - MÉTODOS INSTRUMENTAIS DE ANÁLISE FÍSICA DO AMBIENTE Greice Ximena S. Oliveira Prof. Dr. Luiz Roberto Angelocci Piracicaba Junho de 2005 ANEMÔMETRO SÔNICO

2 OBJETIVO PROBLEMA Estudos de “Correlação de Turbilhões” e de pesquisas que requerem medidas de turbulência e movimento do ar com alto grau de precição. 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 CO 2.

3 ANEMÔMETRO SÔNICO - APRESENTAÇÃO EQUIPAMENTO A SER UTILIZADO Figura 1. Anemômetro sônico (CSAT3) instalado no campo.

4 ANEMÔMETRO SÔNICO - GENERALIDADES EQUIPAMENTO A SER UTILIZADO 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

5 ANEMÔMETRO SÔNICO - APRESENTAÇÃO EQUIPAMENTO A SER UTILIZADO 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.

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

7 ANEMÔMETRO SÔNICO - APLICAÇÕES EQUIPAMENTO A SER UTILIZADO 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.

8 ANEMÔMETRO SÔNICO - TÉCNICA EQUIPAMENTO A SER UTILIZADO 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

9 ANEMÔMETRO SÔNICO - TÉCNICA EQUIPAMENTO A SER UTILIZADO Onde: L  comprimento de caminho acústico   ângulo do vento U  velocidade do vento c  velocidade do som

10 ANEMÔMETRO SÔNICO - ESPECIFICAÇÕES EQUIPAMENTO A SER UTILIZADO 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 + 50°C Voltagem: 10 a 16 VDC Dimensões: 47,3 cm (l) x 42,4 cm (h)

11 ANEMÔMETRO SÔNICO - ESPECIFICAÇÕES EQUIPAMENTO A SER UTILIZADO 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 50 o C a 300ms -1 a -50 o C Taxa de medida: programável de 1 a 60 Hz.

12 ANEMÔMETRO SÔNICO - DADOS DE SAÍDA EQUIPAMENTO A SER UTILIZADO Os dados de saída podem ser armazenadas em SDM, R232, ou saída a analógica DIGITAL SDM  Baud rate:33,3K (max), Data type: 2 byte DIGITAL RS-232  Baud rate:9600, Data type: 2 byte

13 ANEMÔMETRO SÔNICO EQUIPAMENTO A SER UTILIZADO Figuras 3 e 4. Anemômetro sônico, Higrômetro e Termopar.

14 EQUIPAMENTO A SER UTILIZADO Figura 5. Datalogger CR5000 ou CR1000, CSAT3 Anemômetro Sônico, CS7500 Higrômetro FW05 Termopares finos e Analisador de gases. Eddy Covariance System

15 BIBLIOGRAFIA CONSULTADA Campbell Scientific Inc, CSAT3 Three Dimensional Sonic Anemometer, disponível em www.campbellsc.com, maio de 2005.www.campbellsc.com 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 L’environnement, Cours et exercices corrigés, DUNOD, 2 ed., Paris: 1999

16 OBRIGADA PELA ATENÇÃO Greice Ximena S. Oliveira Doutoranda em Física do Ambiente Agrícola ESALQ/USPgximena@esalq.usp.br