Un anemómetro ultrasónico es un tipo de dispositivo de medición de velocidad del viento que utiliza las propiedades de las ondas ultrasónicas. A diferencia de los anemómetros mecánicos, que se basan en componentes físicos para capturar la velocidad del viento, los anemómetros ultrasónicos miden la velocidad del viento en función del tiempo que tardan las ondas ultrasónicas en desplazarse entre los sensores.
Un anemómetro ultrasónico consta de al menos dos transductores ultrasónicos (o transceivers), capaces tanto de emitir como de recibir ondas de sonido ultrasónicas. En una configuración típica, estos transductores se posicionan en una disposición precisa (a menudo ortogonal o en ángulo de 90 grados entre sí) para proporcionar lecturas de velocidad y dirección del viento en múltiples ejes.
El principio de funcionamiento de un anemómetro ultrasónico se fundamenta en la física de la propagación de ondas sonoras. Cuando el anemómetro emite un pulso ultrasónico, dicho pulso viaja por el aire de un transductor a otro. La velocidad de la onda sonora se ve afectada por el movimiento de las masas de aire que atraviesa —es decir, el viento.
En aire en calma, el pulso sonoro tardaría el mismo tiempo en desplazarse del Transductor A al Transductor B que del Transductor B al Transductor A. Sin embargo, cuando sopla viento, este acelera o ralentiza el tiempo de desplazamiento de la onda sonora. Si el viento sopla en la misma dirección que la onda sonora, esta llegará al transductor receptor más rápidamente. Por el contrario, si el viento sopla en sentido contrario al de la onda sonora, el tiempo de llegada será mayor.
Midiendo el tiempo que tarda el pulso ultrasónico en desplazarse entre los transductores en cada dirección, el anemómetro puede calcular la velocidad del viento. La diferencia en los tiempos de desplazamiento es directamente proporcional a la velocidad del viento paralela a la línea que une los transductores.
Para medir la dirección del viento, se emplean con frecuencia más de dos transductores, habitualmente en una configuración de tres o cuatro. Al comparar las diferencias en los tiempos de desplazamiento entre múltiples pares de transductores, el anemómetro también puede calcular la dirección desde la que sopla el viento.
Los anemómetros ultrasónicos son apreciados por su precisión y fiabilidad. No tienen piezas móviles, lo que los hace menos propensos a fallos mecánicos y al desgaste. Además, responden con rapidez a los cambios en la velocidad y dirección del viento, lo que los hace ideales para aplicaciones que requieren datos de viento en tiempo real o casi en tiempo real, como estaciones meteorológicas, aerogeneradores o investigación atmosférica.
No obstante, los anemómetros ultrasónicos también presentan limitaciones. Por ejemplo, pueden verse afectados por fluctuaciones de temperatura, humedad u otros factores ambientales, que pueden influir en la velocidad del sonido. Para hacer frente a estos desafíos, la mayoría de los anemómetros ultrasónicos incorporan sensores de temperatura y utilizan algoritmos sofisticados para corregir estos factores ambientales, garantizando mediciones precisas y fiables de la velocidad y dirección del viento.
Además, la velocidad del viento medida en la posición del anemómetro puede no coincidir con la velocidad del viento frente al aerogenerador. El rotor ya ha extraído parte de la energía del viento y puede haber desviado su dirección, así como aumentado la intensidad de turbulencia aguas abajo.
Por ello, cada OEM ha medido algunas funciones individuales de corrección de velocidad y dirección del viento que se aplican a las mediciones de velocidad del viento. Lamentablemente, estas funciones de corrección no son públicas y, en ocasiones, el algoritmo utiliza incluso la producción de potencia como variable de entrada de la función de corrección. Además, estas funciones de corrección pueden cambiar con el tiempo tras una actualización de software o de parámetros del aerogenerador.
Esto tiene una influencia enorme en la curva de potencia legalmente vinculante de un aerogenerador. Tampoco se puede confiar en que estas correcciones se hayan aplicado de forma individualizada a los aerogeneradores con bajo rendimiento. Sin embargo, con la monitorización de potencia de Turbit tienes la oportunidad de detectar incluso los cambios más sutiles en estos ajustes. Dado que utilizamos todas estas variables que influyen en el rendimiento del aerogenerador como entrada, podemos detectar incluso los cambios más mínimos en la relación entre potencia y viento. Si Turbit detecta un evento, este solo puede tener dos causas: o bien se ha actualizado la función de corrección de velocidad del viento, o bien realmente se ha producido un cambio en el comportamiento de la producción de potencia del aerogenerador.
