Fuentes de incertidumbre en anemometría sónica

Abstract

El objetivo principal de esta tesis es analizar algunas de las principales causas que inducen incertidumbres sobre la medición de la velocidad del viento con anemómetros sónicos. Para ello se han tomado dos caminos complementarios: un estudio teórico del proceso de medida de una senda sónica (formulado mediante un modelo matemático) y un análisis de los resultados experimentales de calibración de un anemómetro sónico. El modelo matemático desarrollado describe el proceso físico que tiene lugar cuando uno de los transductores emite una señal de ultrasonido desde un extremo de la senda de medida. El modelo tiene en cuenta la desviación respecto a la línea recta de la trayectoria de la señal de ultrasonido producida por el campo de velocidades, en contraste a la hipótesis empleada hasta la fecha que considera la propagación rectilínea del sonido entre los transductores. Se demuestra que la medida de la velocidad, además de ser función de la velocidad promedio a lo largo de la senda, también depende del a componente de velocidad perpendicular a la senda, el gradiente transversal en la componente longitudinal, la curvativa de la trayectoria y la desviación estándar el campo de velocidades sobre la senda. Se utiliza el modelo desarrollado para estudiar como afectan a la medida de la velocidad dos flujos con diferentes características: 1,- El perfil de velocidades existente en un conducto (flujo rotacional) 2,- El campo de velocidades inducido por la estela provocada por un cilindro cercado a la senda de medida (flujo irrotacional). Por otro se ha realizado un estudio detallado en túnel aerodinámico de un anemómetro sónico con el objetivo de caracterizar de forma precisa las desviaciones en la medida de la velocidad y a detectar su origen. El análisis de los datos ha permitido obtener un criterio de decisión para determinar la cantidad mínima de medias experimentales necesarias para caracterizar la respuesta de un anemómetro. Además se propone y analiza un procedimiento para condensar la cantidad de datos obtenidos de un ensayo de calibración.