la micrometeorologia e la dispersione degli inquinanti ... - ARPA Lazio

LA MICROMETEOROLOGIA E LA CAPACITA’ DISPERDENTE DELL’ATMOSFERA
La banderuola, a fronte di una variazione istantanea di direzione del vento, risponde
con una risposta oscillante e ciò è consistente con la sua natura di strumento del
second’ordine. Come accade anche nel caso di tutti gli altri strumenti di questo tipo,
la banderuola è caratterizzata da una frequenza caratteristica, cioè una frequenza nel
segnale di ingresso (la direzione del vento) in corrispondenza della quale le oscillazioni
della banderuola aumentano progressivamente di ampiezza, sino a raggiungere
una situazione di equilibrio dominata da altri fenomeni (ad esempio, la resistenza
indotta dal flusso medio del vento). Come già detto a proposito dei sensori
del secondo ordine, anche il vane presenta la sgradevole caratteristica di amplificare
e sfasare in maniera diversa le differenti armoniche di cui si compone il segnale
di direzione del vento. Per minimizzare ciò è opportuno scegliere in modo accurato
i sensori in base al valore della frequenza ω e e del rapporto di smorzamento ζ.
In particolare, è opportuno avere ω e il più alto possibile e per quanto riguarda ζ,i
valori appropriati stanno attorno a 0.6. Si noti come gli anemometri a banderuola
realizzati per il supporto al controllo del volo siano caratterizzati da masse notevolmente
elevate (in particolare proprio in corrispondenza della banderuola). Per
questa ragione, tali anemometri hanno una frequenza propria di oscillazione
mediamente piuttosto bassa e che cade in una regione dello spettro della direzione
del vento di regola molto intensa nelle situazioni reali. Se il vento medio non è
molto elevato, l’azione smorzante di questo sulle oscillazioni non è sufficiente ad
arrestare la risonanza, che fa compiere alla banderuola oscillazioni di ampiezza
anche superiore ai 25°. Basta questa constatazione per sconsigliare in modo categorico
gli anemometri a coppe e banderuola di costruzione non accurata per compiere
misure di vento utili in micrometeorologia. Da ultimo, va notato che, per
quanto bassi, gli attriti possono impedire al vane di spostarsi in condizioni di vento
basso e pertanto il sensore registra una direzione di provenienza del vento errata.
Esiste anche per i vane quindi una velocità di avvio, come nel caso degli anemometri
a coppe, e spesso è dello stesso ordine di grandezza, rendendo problematico l’usa
del vane in sito caratterizzati da venti deboli.
2.7.3.1.3 Anemometro a elica (propeller)
La sua versione più semplice è costituito da un’elica ad n pale calettata su di un
albero, la cui velocità di rivoluzione è convertita in una corrente leggibile per
mezzo di un opportuno trasduttore. Di per sé l’elica misura agevolmente un vento
parallelo al proprio asse di rotazione e questa che può sembrare una limitazione ha
stimolato fin dal principio una serie di possibili soluzioni tecniche. La prima soluzione
è costituita da un’elica montata sopra un vane che la mantiene parallela alla
direzione del vento (Fig.2.56), soluzione molto impiegata sia in postazioni di tipo
aeronautico che nelle normali postazioni meteorologiche.
Fig.2.569 - Anemometro ad elica monoassiale
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