Analyse du fonctionnement d’un capteur du vent communément appelé « Anémomètre » Fonctionnement d’un Anémomètre Par Ir Aimable Nijimbere 1. Généralités L’anémomètre est un appareil de mesure utilisé pour mesurer la vitesse du vent, des gaz et du débit d’air. Il vous permet également de mesurer de nombreux autres paramètres supplémentaires tels que la température et la pression. Il peut être utilisé comme outil de mesure mobile et maniable mais aussi comme grand appareil stationnaire coopérant avec de nombreux systèmes de ventilation. Exemple d’utilisation : pour mesurer la vitesse du vent au niveau des pales des Eoliennes. Pour mesurer les variables météorologique. Etc… Principe de fonctionnement et d’utilisation des anémomètres L’anémomètre peut être utilisé pour mesurer le débit, c’est-à-dire le nombre de mètres cubes d’air sortant de la sortie de ventilation du pare-brise par seconde ou minute. Le plus souvent il est équipé de compteurs d’humidité et de température : thermomètres (mesure jusqu’à 60°C, avec un commutateur pour les valeurs exprimées en °F) ou pyromètres pour la mesure de la température ambiante, souvent avec viseurs laser de précision. La majorité des mesures dans les vitres et les systèmes de ventilation sont effectuées à l’aide d’un anémomètre à palettes et d’accessoires appropriés. Le débit peut également être mesuré à l'intérieur, par exemple pour déterminer les courants d’air. Types d’anémomètres 1. Anémomètre à hélice (moulin à vent) Les anémomètres à hélice constituent le groupe d’appareils de mesure du débit le plus populaire. Les éoliennes (pales) sont intégrées de manière permanente ou dans un boîtier relié par un fil au compte-tours. Une telle construction offre plus de flexibilité et de commodité pour prendre des mesures. Ces anémomètres conviennent très bien à la mesure de très basses vitesses. 2. Anémomètre à résistance thermique: Le fluide mesuré s’écoule et refroidit l’élément chauffé en continu dans la sonde. La mesure est effectuée à l’aide du chargement de réception de chaleur à partir de l’élément chauffé électriquement. Sur cette base, le compteur est en mesure de déterminer très précisément la vitesse de l’air. L’anémomètre mesure, en plus du débit, la température de l’air et de nombreuses autres variables. Cet anémomètre est particulièrement compact et comprend souvent des flèches télescopiques pouvant atteindre les systèmes de débit d’air à une certaine distance. L’anémomètre à thermo résistance est particulièrement sensible et peut mesurer de faibles vitesses d’air, la plage de mesure commençant à 0,15m/sec. 3.Anémomètre de pression (tube de Pitot) Pour cette mesure, le changement de pression dans un fluide en mouvement est utilisé. La mesure est basée sur le principe du fonctionnement du tube de Pitot. Le tube est plié à l’extrémité selon un angle de 90°, la face frontale du tube est perpendiculaire à la direction de l’écoulement. Ce type de sonde est placé dans l’axe du câble et relié à un manomètre différentiel. La pression à mesurer avec un manomètre est la somme de pression dans la conduite (statique) et de la montée en pression causée par l’inhibition (dynamique) du flux. La pression mesurée est donc la pression totale. Fig. Anémomètre à pression 4.Anémomètre acoustique ou à ultrasons La mesure de la vitesse du vent consiste à envoyer des impulsions acoustiques qui sont ensuite reçues par un récepteur miniature. Les anémomètres à ultrasons mesurent le temps nécessaire pour qu’une impulsion ultrasonique passe d’un capteur à un autre. Ce sont des appareils sans pièces mobiles, résistants aux variations de température et au givrage. Ils sont également plus durables mécaniquement que les modèles à auvent, ce qui les rend idéaux pour le montage sur des éoliennes. Analyse fonctionnelle d’un cas d’un anémomètre à hélice La vitesse de l'air fait tourner une hélice, les informations provenant de la rotation de l'hélice sont transformées en impulsions électriques et sont traduites après calcul en valeurs exploitables. Que ce soit niveau d'une bouche d'aspiration, de soufflage, d'extraction la vitesse n'est pas uniformément répartie sur toute la section de passage (frottement sur les parois, turbulences ...). Il faut donc faire des mesures en balayant uniformément sur toute la section l'hélice. L’axe de l'hélice doit être maintenu parallèlement à l'axe de l'écoulement de l'air. Si l'on ne dispose pas d'un anémomètre à hélice effectuant luimême le calcul de la moyenne des mesures, la méthode employée est celle-ci : Il faudra diviser l'élément à mesurer en quatre parties distinctes pour les petites surfaces et en neuf (ou plus) parties distinctes pour les surfaces plus importantes et procéder à des mesures par points La vitesse moyenne étant donnée en m/s, il faut multiplier celle-ci par la section de passage libre, il suffit de multiplier ce résultat par 3600 pour obtenir le débit en m3 /h. Débit en m𝟑 /h=Vitesse (m/s) * Surface (m) * 3600 Exemple: 4 mesures = 2 + 0,9 + 1,4 + 1,9= 1,55 m/s Surface de la bouche =0,30m * 0,40m = 0,12 m2 Débit calculé = 1,55 * 0,12 * 3600 = 669 m3/h Choisir le bon anémomètre Les anémomètres modernes se caractérisent par de nombreuses fonctionnalités différentes, telles que : la reconnaissance du sens d’écoulement la mesure multipoint dans le temps le calcul de la moyenne la remise à zéro la compatibilité avec les smartphones et applications Avant d’effectuer un achat, il vaut la peine de considérer les circonstances dans lesquelles l’appareil sera utilisé le plus fréquemment et de faire un choix à cet égard. Avec la nouvelle technologie, les anémomètres à lames sont les modèles les mieux adaptés pour mesurer simplement la vitesse du vent dans le jardin ou pour déterminer les courants d’air dans les bâtiments. conclusion Des mesures précises de la vitesse des vents faibles peuvent être effectuées à l’aide d’un thermomètre légèrement plus sensible qu’un anémomètre à turbine éolienne. Pour mesurer le débit d’air dans les grands systèmes de transport d’air (systèmes d’extraction des gaz d’échappement ou autres gaz dangereux), il faut utiliser des anémomètres et des accessoires supplémentaires (par ex. des entonnoirs) pour pouvoir mesurer complètement le débit d’air. Fin de l’exposé Merci!
