ANEMOMETRO
ANEMOMETRO (III, p. 247)
Anemografi. - Sono apparecchi di rilevamento su diagrammi della velocità e direzione del vento: sino a pochi anni fa, usati principalmente per i servizî meteorologici, si limitavano alla misura e registrazione di dati medî. A seguito, tuttavia, di una serie di disastri dovuti all'azione del vento (ad esempio il crollo dell'antenna della stazione trasmittente di Langenberg nel 1935 e del ponte sospeso di Tacoma Narrows nel 1940) e, d'altra parte, per lo sviluppo assunto dalle alte costruzioni metalliche, dalla navigazione aerea e, corrispondentemente, dal moderno servizio di sicurezza del volo negli aeroporti, si sono richiesti speciali requisiti per tali apparecchi e si sono effettuate, nella misura del vento, più approfondite indagini in base ai seguenti indirizzi:
1) Possibilità della trasmissione elettrica delle segnalazioni a distanza: per poter decentrare l'antenna, che porta il trasmettitore dell'anemografo, rispetto alla centrale di comando nell'aeroporto, allo scopo di evitare disgrazie nel decollo e nell'atterraggio; per poter avere le segnalazioni della velocità del vento a grande altezza sul suolo.
2) Misura e registrazione esatta della direzione del vento e della componente orizzontale della sua velocità. - Relativamente a quest'ultima, non basta più l'indicazione di una velocità media, relativa ad un intervallo di tempo più o meno lungo, bensì viene richiesta la registrazione esatta del valore istantaneo della velocità del vento a raffiche, giacché interessano i valori estremi ed il grado di rafficosità, per quanto quest'ultimo non sia ancora ben definito.
3) Misura e registrazione della velocità ed inclinazione del vento nello spazio. - Ciò quando interessi conoscere tali elementi per la navigazione aerea o per i calcoli di stabilità delle alte costruzioni metalliche ed edilizie e delle grandi aviorimesse, o nella meteorologia per la determinazione delle correnti aeree comunque inclinate sull'orizzonte, così importanti per lo studio del clima e per la formiazione delle piogge.
Per giudicare sino a che punto gli anemografi attualmente in uso possano soddisfare al secondo requisito, sono state eseguite all'estero ricerche sistematiche a conclusione delle quali si è dovuto riconoscere che gli errori nella misura della velocità e direzione del vento sono di tale entità che non è possibile, specialmente nella maggior parte dei casi di cui al terzo punto, fare un sicuro affidamento sull'esattezza delle segnalazioni, che pure sono così limitate, degli apparecchi stessi.
Il più diffuso anemografo a rotazione e a trasmissione elettrica, sia delle segnalazioni di velocità media, sia di direzione, è quello del tipo Richard (fig. 1) col molinello Robinson a tre coppe soltanto, determinante un contatto elettrico per es. ad ogni 500 metri di vento sfilato, e banderuola per il trascinamento di una doppia spazzola di contatto con i segmenti costituenti un collettore a 4, ad 8 ed anche a 16 direzioni, collegati elettricamente ad altrettanti elettromagneti che azionano le penne del registratore a tamburo e a rotazione giornaliera o settimanale. L'alimentazione elettrica può avvenire direttamente da pile od accumulatori, ovvero con raddrizzatori di corrente per collegamento alla rete.
Altri anemografi a rotazione ed a trasmissione elettrica più perfezionati danno - mediante dinamo a magnete permanente se isolati, o motorini sincroni collegati alla rete di distribuzione e tra loro - la registrazione del vento sfilato e della direzione, nonché della velocità media del vento di minuto in minuto.
L'anemografo a rotazione può essere anche a trasmissione meccanica mediante aste rigide che, con la rotazione di due camme a base cilindrica, determinano lo spostamento delle tre penne scriventi - due per la direzione ed una per il vento sfilato - su di un diagramma settimanale a tamburo, o mensile su nastro continuo. Richiedono tuttavia un montaggio del trasmettitore e registratore sulla stessa verticale ad una distanza non superiore ai 12 metri
Gli anemografi a pressione più in uso attualmente danno la velocità istantanea del vento mediante la misura della differenza tra la pressione totale di esso - presa con un tubo di Pitot orientato secondo la direzione del vento - e la pressione atmosferica in quel punto o statica, presa con una sonda a fori, fissa. Tale differenza, equivalente alla pressione aerodinamica del vento, data da
ove ρ è la densità dell'aria, viene misurata, secondo il tipo Dines inglese, adducendo, con tubazioni di lunghezza non superiore ai 30 m. le due pressioni all'interno ed all'esterno di una campana galleggiante sull'acqua contenuta in un recipiente a chiusura ermetica, in tal modo gli spostamenti verticali di essa, resi proporzionali alla radice quadrata della pressione mediante la forma speciale della curva meridiana dell'interno del galleggiante, vengano trasmessi ad un indice mobile su di un diagramma a tamburo. In un anemografo cosiddetto universale secondo il tipo della ditta tedesca Fuess si può avere una combinazione dei due sistemi a rotazione ed a pressione per la misura e registrazione della velocità media ed istantanea del vento mediante l'aggiunta all'apparecchio suddetto di un mulinello Robinson che, per mezzo di una trasmissione a vite ed una camma cilindrica, fa tracciare ad una penna scrivente sul comune tamburo di registrazione un diagramma del vento sfilato, dalla cui inclinazione nei varî tratti si potrà dedurre la velocità media del vento.
Nell'anemografo Lambrecht (fig. 3) la pressione totale viene misurata con un tubo Venturi, nella cui sezione contratta si forma una depressione che viene addotta in una scatola a triplice membrana esposta dalla pressione atmosferica dell'ambiente anziché a quella statica presso il tubo. Nel tipo Askania quest'ultima viene invece condotta nell'interno della scatola a membrana mentre la depressione del tubo Venturi è addotta nel recipiente a chiusura ermetica che racchiude la scatola. Le escursioni della nembrana in ambedue gli apparecchi vengono poi impartite ad una penna scrivente a mezzo di leve e di una trasmissione cinematica che ne estrae la radice quadrata. Nel tipo di anemografo a pressione Hartmann e Braun (fig. 2) la misura della pressione aerodinamica è data da una bilancia a toro, montata su un sostegno a coltello e riempita di toluolo, alla quale le due pressioni, totale e statica, vengono addotte con tubi di gomma.
Gli anemometri e gli anemografi a pressione misurano soltanto la componente orizzontale della velocità del vento, mentre quelli a rotazione con mulinello a coppe non risentono dell'inclinazione verticale del vento sino a 30° circa.
Nei primi è stata recentemente introdotta la possibilità, con organi adatti di regolazione della presa di pressione statica, di tener conto delle variazioni della densità dell'aria con la temperatura e la pressione barometrica, assai sensibili da stazione a stazione poste a diversa quota s. l. m., ma richiedenti soltanto piccole correzioni se dipendenti dal corso del giorno e delle stagioni. Tuttavia poiché si è riscontrato che le registrazioni degli anemografi a pressione, assoggettati ad oscillazioni periodiche di velocità del vento riproducenti le raffiche, sono affette da errori (fino al 98%), se ne deduce che il tipo più rispondente per la misura del vento a raffiche è l'anemografo a rotazione con elichetta a poche pale assai leggera, che può ritenersi quasi completamente esente da inerzia mettendosi a regime di velocità entro mezzo giro.
Un anemografo veramente completo ed esente da errori è l'anemografo elettrico tridimensionale ed accelerometrico Vezzani (fig. 4) nel quale l'albero dell'organo rotante è reso, mediante un giunto cardanico che trasmette gli spostamenti angolari a due penne scriventi, libero di ruotare comunque nello spazio e di disporsi parallelamente al vettore velocità del vento, mentre le segnalazioni della velocità stessa sono ottenute istantaneamente mediante la variazione di resistenza elettrica dipendente dalla diversa tensione meccanica a cui sono assoggettati i collegamenti multifilari di segmenti di pale o di masse rotanti, a causa della variazione della forza centrifuga.
Un altro metodo di misura del vento specialmente adatto per piccole e regolari velocità, si fonda sul raffreddamento di un filo riscaldato elettricamente, esposto alla corrente d'aria. Il filo costituisce uno dei lati di un ponte di Wheatstone e la misura della velocità del vento si riporta o a quella della variazione della resistenza, dovuta al raffreddamento prodotto dalla corrente d'aria, oppure alla misura dell'aumento della intensità di corrente, necessaria per mantenere costante la temperatura del filo.
Bibl.: U. Nötzlin, Beiträge zur Frage der Windmessung am Boden, in Deutsches Reichsamt für Wetterdienst, III, Berlino 1942; R. Vezzani, La misura e la regolazione dell'energia del vento negli impianti aeroelettrici, in Annali dei LL. PP., 1944; R. Vezzani, Nuovo anemografo elettrico tridimensionale, in Giornale del Genio Civile, 1946, fasc. 2.