VALIDACION Y PERFECCIONAMIENTO DE UN ANEMOMETRO …

Validación y Perfeccionamiento de un Anemómetro Ultrasónico IM-2004-II-15

1

VALIDACION Y PERFECCIONAMIENTO DE UN ANEMOMETRO ULTRASONICO

ANDREA CAROLINA CORDOBA ARENAS

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA MECÁNICA Bogotá, D.C.

2004


2


ANDREA CAROLINA CORDOBA ARENAS

Proyecto de grado para optar al titulo de Ingeniero Mecánico

Asesores

ALVARO PINILLA Ingeniero Mecánico, MSc, Phd

MAURICIO GUERRERO HURTADO

Ingeniero Eléctrico, MSc .


DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA MECÁNICA Bogotá, D.C.

2004


3

Bogota D.C, Enero 2005

Doctor

Álvaro Pinilla

Director de departamento Ingeniería Mecánica

Facultad de Ingeniería

Universidad de los Andes

Ciudad

Respetado Director:

Presento a su consideración el documento de grado “Validación y Perfeccionamiento de un

Anemómetro Ultrasónico ’’, realizado durante el segundo semestre del 2004, por Andrea

Carolina Córdoba Arenas, como requisito parcial para optar por el titulo de Ingeniero

Mecánico.

Cordialmente,

Álvaro Pinilla

Asesor


4

Bogota D.C, Enero 2005

Doctor

Álvaro Pinilla

Director de departamento Ingeniería Mecánica

Facultad de Ingeniería

Universidad de los Andes

Ciudad

Respetado Director:

Presento a su consideración el informe de proyecto del grado “Validación y

perfeccionamiento de un anemómetro Ultrasónico”, realizado durante el primer semestre

del 2004, como requisito parcial para optar por el titulo de Ingeniero Mecánico.

Cordialmente,

Andrea Carolina Córdoba Arenas


5

A mis Padres


6

AGRADECIMIENTOS

A mis asesores Álvaro Pinilla y Mauricio Guerrero, por compartir sus valiosas opiniones y consejos en el momento oportuno. Por su confianza y comprensión.

A Gustavo Noriega por su invaluable y desinteresada colaboración a lo largo de todo el

proyecto.

Al personal del Laboratorio de Ingeniería Mecánica por la colaboración y cariño que me brindaron en todo momento.


7



DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA MECÁNICA Bogotá D.C.

2004


8

CONTENIDO Pag.

0. INTRODUCCIÓN 14

1. ESTUDIO PREELIMINAR 16

1.1 Teoría de la medición de la velocidad del viento por ultrasonido 16

1.2 Sensores de Temperatura - Estudio y Selección 18

1.3 Sensores de Presión -Estudio y Selección 21

1.4 Transductores ultrasónicos - Estudio y Selección 22

2. DISEÑO DE LA SOLUCIÓN 26

2.1 PROTOTIPO INICIAL 26

2.1.1 Pruebas Experimentales 26

2.1.2 Estructura Física 28

2.1.3 Implementación Electrónica - Software y Hardware 29

2.2 PROTOTIPO PROPUESTO 30

2.2.1 Diseño electrónico: Arquitectura 31

2.2.2 Diseño físico: Estructura 33

3. IMPLEMENTACIÓN 35

3.1 Hardware 35

3.1.1 Control 35

3.1.2 Generador de señal 36

3.1.3 Contador de tiempo 36

3.1.4 Acondicionamiento de Señal 36


9

3.1.4.1 Señales desde y hacia las cápsulas Ultrasónicas 37

3.1.4.2 Señales de los sensores 38

3.1.4.2.1 Acondicionamiento Análogo 39

3.1.4.2.2 ADC 39

3.1.5 RTC 39

3.1.6 Almacenamiento de Datos 40

3.1.7 Interfaz con el computador 41

3.2 Software 42

3.2.1 Anemómetro 42

3.2.1.1 Manejó de Periféricos 45

3.2.1.1 .1 RTC 45

3.2.1.1.2 Comunicaciones 46

3.2.1.1.3 Calibración 47

3.2.1.2 Memoria 47

3.2.2 Interfaz con el Usuario (Software PC) 48

3.2.2.1 Flujo general de datos 48

3.2.2.1.1 Bloque Inicio Toma de medidas 49

3.2.2.1.2 Bloque Fin Toma de medidas 49

3.2.2.1.3 Calibración Norte-Sur 49

3.2.2.1.4 Calibración Oeste-Este 49

3.2.2.1.5 Descarga y borrado de memoria. 49

3.2.2.1.6 Ver reporte en Excel de la descarga o modo “real time” 50


10

3.2.2.1.7 Actualizar Hora 50

3.2.2.1.8 Toma de Datos de referencia 51

4. RESULTADOS EXPERIMENTALES 52

4.1 Pruebas realizadas con las diferentes capsulas ultrasónicas 52

4.2 Protocolo de medición en el túnel de viento 53

4.3 Prototipo Propuesto 57

4.3.1 Conclusiones 67

5. CONCLUSIONES Y PERSPECTIVAS 69

6. BIBLIOGRAFÍA Y REFERENCIAS 72

Anexo A: Hoja de Datos 75

Anexo B: Planos Eléctricos 76

Anexo C: Planos Mecánicos 79

Anexo D: Hoja de Datos MPX5700 85

Anexo E: Hoja de Datos LM35 87

Anexo F: Los primeros 113 datos de la figura 48 88


11

LISTA DE TABLAS

Tabla 1. Comparación de Transductores de Temperatura 20

LISTA DE FIGURAS

Figura 1. Esquema del montaje de los sensores Ultrasónicos 17

Figura 2. Sensores RTD para diferentes Aplicaciones [16] 18

Figura 3. Termistores [16] 18

Figura 4. Termocupla [16] 19

Figura 5. Termómetros Bi-Metálicos de uso Industrial [16] 19

Figura 6. Diferentes tipos de tubo de Bourdon 21

Figura 7. (a)Transductor de presión de fuelle, (b) transductor de presión de diafragma 22

Figura 8.Curvas de Dispersión Angular y Comportamiento en frecuencia

Capsulas 40T-10AW [16] 23

Figura 9.Curvas de Dispersión Angular y Comportamiento en frecuencia Capsulas 40CA-

18SC [16] 23

Figura 10.Capsulas utilizadas en los prototipos desarrollados en 2003-1 (Grandes) y 2004-

1 (Pequeñas) 24

Figura 11. Capsula 40CA-18SC (Izquierda), Capsula 40T-10AW (Derecha, (a)), Capsulas

de Alarmas Ultra (Derecha, (b)), Capsulas Adquiridas en Sigma Electrónica (Derecha, (c)).

12. Mapa de velocidades prototipo 2004-01 26

Figura 13. Relación de dirección (2,3 -2,5 m/s) Prototipo 2004-01 27

Figura 14. Relación de dirección (5,7 -6,1 m/s) Prototipo 2004-01 27

Figura 15. Relación de dirección (9 -9,5 m/s) Prototipo 2004-01 27


12

Figura 16. Relación de dirección (5,7- 6,1 m/s) Prototipo 2004-01 27

Figura 17. Relación de dirección (11,7-13 m/s) Prototipo 2004-01 27

Figura 18. Relación de dirección (14,7-15 m/s) Prototipo 2004-01 27

Figura 19. Prototipo Inicial propuesto durante el semestre 2004-1 28

Figura 20. Arquitectura General 32

Figura 21. Arquitectura del Bloque de Sensores 33

Figura 22. (a) Isométrico del Anemómetro realizado en Solid Edge (b) Estructura

Anemómetro 34

Figura 23. Acondicionamiento análogo de las señales hacia las cápsulas 37

Figura 24. Acondicionamiento análogo de las señales desde las cápsulas 38

Figura 25. Diagrama del flujo general del software del Anemómetro 43

Figura 26. Diagrama de Flujo del Modo Toma de medidas 45

Figura 27. Tabla de registros RTC DS1306 [10] 46

Figura 28. Protocolo de Comunicaciones 46

Figura 29. Diagrama General del flujo de datos de la interfaz de usuario (PC,PDA) 48

Figura 30.Trama enviada para actualización RTC 50

Figura 31. Túnel de Viento TVIM 460-30-3.6 Con las bases de Madera 54

Figura 32. Túnel de Viento TVIM 460-30-3.6Con las nuevas bases de acero estructural 55

Figura 33 .Montaje para la validación del prototipo 56

Figura 34. Especificaciones del Anemómetro de Hilo Caliente EXTECH [19] 56

Figura 35. Mapa de velocidades 57

Figura 36. Mapa de velocidades (2,2 – 2,4 m/s) Prototipo final 58



13



Figura 40. Mapa de velocidades (12,5 – 13,1 m/s) 59

Figura 41. Relación de dirección (2,2 – 2,4 m/s) 60




Figura 45. Relación de dirección (12,5 – 13 m-s) 61

Figura 46. Mapa de velocidades (11,4 – 11,9 m/s) Todos los ángulos de incidencia 62



Figura 49. Mapa de velocidades (11,4 – 11,8m/s) Todos los ángulos de incidencia 62

Figura 50.Graficas de magnitud de la velocidad vs. Angulo de incidencia a

(2,2- 2.4 m/s) 63


(5,2- 5.5 m/s) 64


(8,4- 8,9 m/s) 64


(11,4- 11,8 m/s) 65

Figura 54. % Error respecto a la banda de medición del Hilo Caliente vs. Angulo de

incidencia 66

Figura 55. Graficas de Temperatura y Presión Absoluta vs. Tiempo a diferentes velocidades


14

0. INTRODUCCIÓN

En la actualidad se está viendo la necesidad e importancia del uso de energías renovables y

el viento es una de ellas. En los últimos años se han desarrollado generadores eólicos con

una alta eficiencia, lo que hace al viento una muy buena opción para generar energía

eléctrica. Para el desarrollo de este tipo de proyectos es necesario realizar estudios previos

del recurso eólico. Los anemómetros ultrasónicos presentan grandes ventajas frente a los

demás instrumentos de este tipo ya que no tienen partes móviles, su precisión es alta,

además presentan en forma digital tanto la magnitud como la dirección de la velocidad,

permitiendo el fácil almacenamiento, procesamiento y análisis de los datos obtenidos, lo

que los convierte en la mejor opción para este tipo de aplicaciones. Este tipo de

anemómetro es utilizado también en la medición de la turbulencia atmosférica.

[1],[2],[3],[5],[6].

Este proyecto tiene sus bases en los trabajos previos sobre el estudio, diseño y validación

de anemómetros ultrasónicos [1],[2],[3],[6] y el desarrollo de sistemas electrónicos de

adquisición de datos [4]. Por un lado se perfeccionó y adaptó la arquitectura propuesta para

la tarjeta de adquisición de acuerdo con las necesidades del anemómetro manteniendo

cierto nivel de flexibilidad. Se validó y perfeccionó también el instrumento propuesto en

el estudio[1] , se revisó de nuevo la teoría de medición, se perfeccionó a nivel electrónico

su implementación y se integró con una tarjeta de almacenamiento y adquisición de datos.

Por otra parte se desarrolló una estructura en aluminio y ABS para el instrumento de

medición, la cual minimiza sus efectos sobre el viento incidente.


15

En este proyecto se llega a un prototipo preindustrial de un anemómetro ultrasónico que

satisface los requerimientos funcionales y las restricciones físicas, eléctricas y ambientales,

que cuenta con una memoria para almacenar los datos de la velocidad del viento, su

dirección, la temperatura y presión del ambiente, además de la fecha y hora en que fueron

adquiridos, con capacidad para almacenar los datos durante 2 años y medio tomando

información cada 1s, y con la flexibilidad de poder cambiar este intervalo de muestreo. Se

llegó a estos requerimientos después de realizar una investigación sobre anemómetros y sus

aplicaciones con el fin de cubrir las necesidades del mercado. Además el instrumento

cuenta con una interfaz con un PC por el puerto USB o serial y de esta manera con

cualquier dispositivo que cuente con alguno de ellos, por ejemplo una Calculadora o

cualquier PDA. Como el instrumento cuenta con comunicación serial vía RS232 le

permite al usuario la posibilidad de integrar el instrumento fácilmente a una red celular y

de esta forma hacer la comunicación con el instrumento vía inalámbrica. También éste

cuenta con un software básico para el análisis de los datos y programación de diferentes

modos de operación deseados en el instrumento.


16

1. ESTUDIO PRELIMINAR

Para llegar a la propuesta del nuevo prototipo se realizo un trabajo previo, el cual incluyó

un estudio de la teoría de medición del viento por tiempo de vuelo, búsqueda de

información sobre los anemómetros que se consiguen actualmente en el mercado y sus

ventajas y desventajas entre sus geometrías y procesamiento de señal, familiarización con

los trabajos y prototipos propuestos en semestres anteriores y en particular con el prototipo

desarrollado en el semestre 2004-01 [4] del cual se parte en este proyecto.

1.1 Teoría de la medición de la velocidad del viento por ultrasonido

El funcionamiento del anemómetro se basa en la naturaleza de las ondas ultrasónicas, las

cuales tienen un comportamiento físico igual al sonido. Sabemos que la velocidad del

sonido depende del medio en que se transporta, en este caso el viento. Si ponemos dos

traductores ultrasónicos N y S a una distancia conocida d, medimos el tiempo que tarda de

llegar la onda de N a S y también de S a N, podemos saber la velocidad del viento en la

dirección de la línea que pasa por los dos transductores en esta caso la dirección NS, ahora

si trazamos una línea perpendicular a ésta, ponemos otros dos transductores E, W y

repetimos el proceso de toma de tiempos (ver figura 1. Esquema del Montaje de los

sensores Ultrasónicos), tendremos el vector velocidad en el plano que contiene a estas dos

líneas. Si ponemos lo anterior en términos de ecuaciones tenemos lo siguiente:


17

VientodelVelocidadVSonidodelVelocidadc

resTransductoentreciaDisdcontraenTiempotfavoraTiempotdonde

Vcdt

Vcdt

v

c

f

vc

vf

∴

∴∴

∴

∴

−=

+=

tan

,

De los dos tiempos tomados anteriormente para cada pareja de transductores uno es de la

onda viajando a favor y otro en contra del viento. Si manipulamos las dos ecuaciones

anteriores llegamos a que la velocidad del viento es:

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+=

cfv tt

dV 112

Esta ecuación no depende de la velocidad del sonido y de esta forma no depende de la

temperatura del medio.

Figura 1. Esquema del montaje de los sensores Ultrasónicos


18

1.2 Sensores de Temperatura – Estudio y Selección

Los transductores de temperatura se basan principalmente en los siguientes principios

físicos: la expansión térmica de los metales, dentro de esta categoría se encuentra el

termómetro de mercurio, el termómetro bi-metálico (ver Figura 5.) y el termómetro de

presión, el cambio de resistencia eléctrica de los metales con la temperatura, principio

gracias al cual funcionan los RTD (ver figura 2.), el cambio de la resistencia eléctrica de

los semiconductores con la temperatura, el cual rige a los Termistores (ver figura 4), la

termoelectricidad, que es el principio descubierto por Seebeck, el cual dice que una

corriente fluye en forma continua a través de un circuito cerrado formado por dos metales

distintos si las juntas están a temperaturas distintas, gracias al cual funcionan las

termocuplas (ver figura 3), y por ultimo tenemos los transductores de ”Circuito integrado”,

los cuales se basan en que si dos transistores trabajan a tasas constantes entonces la

diferencia entre los voltajes de base emitido por ambos será lineal y directamente

proporcional a la temperatura.

Figura 2. Sensores RTD para diferentes Aplicaciones [16].

Figura 3. Termistores [16].


19

Figura 4. Termocupla [16].

Figura 5. Termómetros Bi-Metálicos de uso Industrial [16].

En cuanto a la expansión con la que se tiene el termómetro de mercurio, el bi-metálico y el

de presión, por el tipo de salida del primero, la respuesta no lineal del segundo y el tamaño

del tercero, éstos son inapropiados para la aplicación. Se estudiaron más a fondo los tipos

de transductores utilizados para la finalidad deseada, tomando como criterios de selección

la linealidad de su respuesta, rango de operación, resistencia al medio ambiente, costo,

además de las ventajas y desventajas particulares de cada uno de ellos (ver Tabla 1). Los

RTD, cuyo funcionamiento se basa en el cambio de resistencia de los metales con la

temperatura, presentan un rango de operación que cubre el de la aplicación, necesitan un

circuito linealizador, sufren de auto-calentamiento y son de alto costo. El Termistor, cuyo

principio de funcionamiento es el cambio de la resistencia de los semiconductores con la

temperatura es más sensitivo que el RTD, su rango es apropiado, su respuesta es no lineal,

sufre de auto-calentamiento, presenta bajo costo y son bastante frágiles. Las Termocuplas

se basan en el principio de la termoelectricidad, existen de varios tipos dependiendo de los

materiales usados en su fabricación, su rango de operación es amplio, pueden trabajar en

ambientes corrosivos y húmedos, no son muy precisos, su respuesta es no lineal, son de

bajo costo. Y por último los transductores de Circuito Integrado, los cuales se basan en que

si dos transistores trabajan a tasas constantes entonces la diferencia entre los voltajes de


20

base emitido por ambos será lineal. Este voltaje puede ser convertido a corriente por medio

de un resistor, la cual resulta linealmente proporcional a la temperatura, lo que es una fuerte

ventaja frente a los demás, ya que el acondicionamiento de la señal es bastante sencillo. Su

desventaja es que trabajan en rangos estrechos de temperatura pero en nuestro caso esto no

es un problema (-20 a 120 grados C es el rango necesario), además son de bajo costo.

Después de estudiar los diferentes traductores de temperatura se encontró que los más

apropiados son los de Circuito Integrado. Se compararon los diferentes fabricantes y

referencias del tipo transductor seleccionado (Circuito Integrado), y se llegó a la selección

del LM35 fabricado por National Semiconductors, ya que éste tiene un el rango de

operación apropiado (-55 y 120 grados C), respuesta lineal de 10mV por Grado Centígrado,

además de una precisión de 0.75 grados centígrados, es de fácil adquisición en el país y

además de bajo costo.

Tabla 1. Comparación de Transductores de Temperatura


21

1.3 Sensores de Presión- Estudio y Selección

En general los transductores utilizados en este tipo de aplicaciones son electromecánicos, es

decir su funcionamiento se basa en una combinación de fenómenos mecánicos y eléctricos.

Utilizan un elemento mecánico elástico combinado con un transductor eléctrico que genera

la señal eléctrica correspondiente. El elemento mecánico consiste en un tubo Bordón,

espiral, hélice, diafragma, fuelle o una combinación de los mismos, que a través de un

sistema de palancas convierte la presión en una fuerza o en un desplazamiento mecánico

(ver Figuras 6 y 7.). Los transductores de presión se clasifican según su tipo de

funcionamiento en resistivos, magnéticos, capacitivos, extensiométricos, piezoeléctricos y

piezo-resistivos.

Para el rango de presiones a trabajar (Del orden de la presión Atmosférica) y debido a la

linealidad de su respuesta se encontró que el transductor piezo-resistivo en una muy buena

opción para la aplicación. Se decidió trabajar con la referencia MPX5700GP fabricado por

Motorola el cual mide presión absoluta en un rango de (0 a 700 kPa), tiene una respuesta

lineal y es el más apropiado para este tipo de aplicaciones.

Figura 6. Diferentes tipos de tubo de Bourdon


22

Figura 7. (a)Transductor de presión de fuelle, (b) transductor de presión de diafragma

1.4 Transductores ultrasónicos- Estudio y Selección

El principio de funcionamiento de los transductores ultrasónicos es el efecto piezoeléctrico

(cristales asimétricos como el cuarzo y la sal Rochelle (Tartrato de Sodio Potasio) generan

una carga eléctrica cuando se les aplica una presión, e inversamente, se obtienen

vibraciones mecánicas al aplicar oscilaciones eléctricas a estos mismos).

Las variables que se debe tener en cuenta para la selección de los transductores ultrasónicos

para este tipo de aplicación son: la geometría del sensor, ya que éste afecta el flujo del

viento al que se le va a medir la velocidad. Es de vital importancia que el tamaño de las

cápsulas ultrasónicas sea muy pequeño. Debido a que este tipo de transductores responde

como un sistema de segundo orden, otro parámetro importante es el tiempo de

levantamiento y asentamiento de la cápsula, ya que éstos van a limitar la frecuencia de

muestreo a la que puede operar el anemómetro y la cual se desea que sea lo más alta

posible. Por otro lado tenemos el ancho de banda de la cápsula, se busca que éste sea muy

pequeño, ya que gracias a ello la cápsula se excitará solo con frecuencias muy cercanas a la

frecuencia de oscilación, lo cual hará que ésta actúe como un muy buen filtro del ruido

mecánico del ambiente y así se logrará que el anemómetro sea más robusto. Otros


23

parámetros son el ángulo de dispersión angular y la sensitividad del transductor. Además

como el anemómetro trabaja en el medio ambiente es necesario que resista las condiciones

climáticas.

Figura 8. Curvas de Dispersión Angular y Comportamiento en frecuencia Capsulas 40T-10AW [16].

Figura 9. Curvas de Dispersión Angular y Comportamiento en frecuencia Capsulas 40CA-18SC [16].


24

Después de hacer una minuciosa investigación sobre los diferentes transductores

ultrasónicos fabricados actualmente, sus ventajas, desventajas y costos, se llegó a la

conclusión de que las fábricas más apropiadas son APC y Massa, por su experiencia en

productos piezoeléctricos, calidad y costos. Se estableció comunicación con ambas firmas

contándoles sobre el proyecto, y APC nos colaboró con dos parejas de sensores 40CA-

18SC (Transmisor-Receptor, diseñadas para trabajar en medio ambiente, diámetro 18mm),

2 parejas 40R-10AW (Receptores, encapsulado metálico, diámetro 9,8mm), 2 parejas 40T-

10AW (Transmisores, encapsulado metálico, diámetro 9,8mm), 2 parejas 40R-10P

(Receptores, encapsulado de Plástico, diámetro 9,8mm), 2 parejas 40T-10P (Transmisores,

encapsulado de plástico, diámetro 9,8mm), los cuales tienen una frecuencia de operación

de 40 KHz; estas referencias fueron escogidas por ser las más apropiados para la aplicación

teniendo en cuenta los parámetros anteriormente mencionados . Se adquirieron en Sigma

Electrónica, Colombia, unas cápsulas de 14 mm y con la misma frecuencia de resonancia

pero de menor calidad, las cuales tienen un ancho de banda de 10 KHz y menor

sensibilidad, ésto con el fin de comparar su desempeño y determinar la necesidad real de la

utilización de cápsulas más finas y por ende más costosas.

Figura 10. Capsulas utilizadas en los prototipos desarrollados en 2003-1 (Grandes) y 2004-

1 (Pequeñas).


25

Figura 11. Capsula 40CA-18SC (Izquierda), Capsula 40T-10AW (Derecha, (a)), Capsulas de Alarmas Ultra (Derecha, (b)), Capsulas Adquiridas en Sigma Electrónica (Derecha, (c)).


26

2 DISEÑO DE LA SOLUCIÓN

2.1 PROTOTIPO INICIAL

A continuación se describirá el prototipo propuesto durante el semestre 2004-01 y el cual

es el punto de partida de este proyecto.

2.1.1 Pruebas Experimentales

Las pruebas experimentales realizadas sobre este prototipo siguen el protocolo de

mediciones descrito en la sección 3.2. Solo se llevo a cabo la primera fase experimental de

dos explicadas en detalle allí, esta primera parte consiste en hacer incidir el viento sobre el

instrumento en direcciones conocidas para así verificar la adecuada lectura tanto de la

magnitud como de la velocidad. Los resultados obtenidos se muestran a continuación.

Mapa de Velocidades

-12

-9

-6

-3

0

3

6

9

12

-12 -9 -6 -3 0 3 6 9 12

Velocidad Oeste - Este (ms)

Vel

ocid

ad N

orte

- Su

r (m

s)

2,3 - 2,5 m s5,7 - 6,1 m s9 - 9,5 m s11,7 - 13 m s14,7 - 15,1 m s

Figura 12. Mapa de velocidades prototipo 2004-01


27

Relación de dirección (2,3 - 2,5 m/s)

y = 0,9977xR2 = 0,9993

0

4590

135180

225

270

315

360

0 45 90 135 180 225 270 315 360Angulo de incide ncia Re al (° )

Ang

ulo

Med

ido

por

el

An

emóm

etro

Ultr

asón

ico

Figura 13. Relación de dirección (2,3 -2,5 m/s)

Prototipo 2004-01


y = 0,9964xR2 = -0,6837

045

90

135

180225

270

315

360

0 45 90 135 180 225 270 315 360Angulo de incidencia R eal (°)

Ang

ulo

Med

ido

por

el

An

emó

met

ro U

ltras

óni

c o

Figura 14. Relación de dirección (5,7 -6,1 m/s)

Prototipo 2004-01

Relación de dirección (9 - 9,5 m/s)

y = 0,9942xR2 = 0,9985

045

90

135180

225270

315

360

0 45 90 135 180 225 270 315 360Angulo de incidencia Real (°)

Ang

ulo

Med

ido

por

el

An

emóm

etro

Ultr

asón

ico

Figura 15. Relación de dirección (9 -9,5 m-s)

Prototipo 2004-01


y = 0,9964xR2 = -0,6837

045

90

135

180225

270

315

360


Ang

ulo

Med

ido

por

el

An

emó

met

ro U

ltras

óni

co

Figura 16. Relación de dirección (5,7- 6,1 m-s)

Prototipo 2004-01

Relación de dirección (11,7 - 3 m/s)

y = 0,9945xR2 = -0,6798

045

90

135

180

225

270

315

360

0 45 90 135 180 225 270 315 360Angulo de incidencia Re al (°)

Ang

ulo

Med

ido

por

el

Ane

móm

etro

Ult

rasó

nic

o

Figura 17. Relación de dirección (11,7-13 m-s)

Prototipo 2004-01


y = 0,2297xR2 = -0,4769

045

90

135

180

225

270

315

360


An

gulo

Med

ido

por e

l A

nem

ómet

ro U

ltra

són

ico

Figura 18. Relación de dirección (14,7-15 m-s)

Prototipo 2004-01


28

Como puede verse en Figura 14 la atenuación en la lectura de la velocidad se ve

drásticamente disminuida cuando el viento incide directamente sobre las capsulas. Los

resultados mostrados en las Figuras 13 a 18 nos muestran que la lectura del ángulo es

relativamente buena.

Con este prototipo se obtienen resultados muy aceptables pero queda aún por solucionar

varios problemas que se mencionan en los dos numerales siguientes.

2.1.2 Estructura Física

Figura 19. Prototipo Inicial propuesto durante el semestre 2004-1

La estructura en la cual se encontraban los transductores ultrasónicos fue diseñada con

ayuda de Solid Edge e impresa en la impresora 3D marca Dimension, modelo SST. Esta

hecha en ABS .El aporte más importante de esta estructura es la base donde se encuentran

los soportes de los transductores, la cual permite el desplazamiento entre cápsulas de una

forma fácil y precisa. Posee varias desventajas en cuanto a la geometría de los soportes de


29

las cápsulas. Por un lado, estos no son simétricos, es decir al área de sección transversal no

es igual a lo largo del soporte, y afectan de forma fuerte el viento dependiendo del ángulo

de incidencia de este sobre el instrumento; por otro lado su forma reduce el tamaño del

volumen de control y no permite que el fluido se pueda reestablecer antes de tomar los

tiempos de vuelo, en otras palabras el viento en el volumen de control es un flujo turbulento

y desordenado.

Aunque el avance que se ha realizado hasta ahora en cuento a la reducción del tamaño de la

cápsulas ultrasónicas y su calidad ha sido significativo, se pueden encontrar en el mercado

cápsulas de menor tamaño y de respuesta en tiempo y en frecuencia mucho mejores para la

aplicación y garantizados por el fabricante a precios asequibles.

Las transductores con que cuenta este prototipo son cápsulas ultrasónicas utilizadas en las

alarmas marca Ultra, no se conocen las especificaciones del fabricante y su

comportamiento tanto en tiempo como en frecuencia obtenidos experimentalmente no son

los mas apropiados ya que no están diseñadas para este tipo de aplicación.

2.1.3 Implementación Electrónica Software y Hardware

Como el anemómetro se encuentra en fase experimental, hasta el momento la prioridad era

validar la teoría de medición y perfeccionar la estructura que soporta las cápsulas

ultrasónicas. El prototipo del cual se partió recibe la orden de toma de datos a través de una

calculadora HP 48G vía serial, el anemómetro devuelve los 4 tiempos de vuelo para que la

calculadora realice los cálculos necesarios para llegar a la magnitud y dirección de la

velocidad del viento. La generación de señal, el control de las cápsulas, el conteo del


30

tiempo y el manejo de la comunicación es realizado por el PIC16F877A, microcontrolador

fabricado por Microchip. El switcheo de las cápsulas es realizado por el circuito integrado

ADG511 fabricado por Analog Devices. El procesamiento de la señal de 40 kHz que va

hacia las cápsulas consiste en una amplificación para volver la señal cuadrada de 0-5V que

viene del microcontrolador en una señal de la misma frecuencia pero de -5-+5V, esta

amplificación se hace utilizando un comparador de voltaje con referencia 2.5 V

implementado con operacionales LF353. Por último el procesamiento de la señal

proveniente de las cápsulas consiste en una amplificación con una configuración Smith

Triguer, la cual sirve a su vez como un “filtro” de ruido eléctrico de alta frecuencia

utilizando operacionales LF353. Este prototipo no cuenta con almacenamiento de memoria.

La interfaz de usuario a través de la calculadora HP48G es poco amigable y no facilita el

almacenamiento y procesamiento de los datos. Este prototipo solo cuenta con interfaz por el

puerto serial.

2.2 PROTOTIPO PROPUESTO

Los avances a que se ha llegado con los prototipos propuestos hasta el momento han sido

muy importantes ya que en ellos se ha podido probar que la teoría de medición por tiempo

de vuelo utilizando ondas ultrasónicas da muy buenos resultados en la obtención de la

velocidad del viento. De la lectura y análisis de los trabajos anteriores se han podido

identificar las variables que influyen en la exactitud y precisión de la medida de la

velocidad del viento, como lo son la geometría del soporte de las cápsulas y el tamaño de

las mismas para la exactitud y la respuesta en tiempo de las cápsulas y la resolución del

contador de tiempo para la precisión. Analizando las pruebas experimentales de los

diferentes prototipos se empezó a intuir que la estructura que soporta los transductores


31

afecta de manera proporcional al ángulo de incidencia de la velocidad del viento, es decir

existe una constante menor que 1 que multiplica a la velocidad real, esta constante es

función del ángulo de incidencia del viento en el anemómetro. Este fenómeno se hizo más

evidente en el prototipo propuesto en el semestre 2004-1 por la geometría asimétrica del

mismo. Para comprobar que este fenómeno era real y no casualidad como parte del

desarrollo de este proyecto, se realizo una investigación en la literatura sobre el tema y se

encontró que este fenómeno se presenta en todos los anemómetros ultrasónicos y que

depende de la geometría del mismo, además que hallando estas constantes

experimentalmente y utilizándolas como factores de corrección es una de las formas de

calibración que se utiliza en los anemómetros comerciales [6].

2.2.1 Diseño electrónico: Arquitectura

Una vez definidos los requerimientos del prototipo con base en una investigación realizada

sobre Anemómetros comerciales y sus ‘‘dataloggers’’, se planteó una arquitectura general

para el sistema, muy similar a las de este tipo de instrumentos, es decir los sensores con

almacenamiento de datos. Como se puede ver en la Figura 20 las entradas al sistema son el

ambiente (viento, temperatura, presión) y por otro lado el modo de operación,

mencionados anteriormente, que es el deseado por el usuario en el instrumento. El sistema

toma 9 datos de las variables deseadas, en este caso los tiempos de vuelo, la temperatura,

presión, saca la media de estos datos y los almacena junto con la fecha y hora en que fueron

adquiridos. Espera el tiempo determinado por el usuario para el siguiente muestreo y repite

el proceso, todo esto estando siempre abierto por si el usuario quiere cambiar el modo de

operación o leer los datos de memoria para que estos sean procesados.


32

Figura 20. Arquitectura General

Si se mira la arquitectura del bloque de sensores (ver Figura 21) se tiene como entrada las

señales provenientes de los transductores ultrasónicos, de presión y temperatura, además

del modo de operación en el que se encuentra. Como salidas se tienen las señales que

excitan a los transductores, los tiempos de vuelo y los valores digitales de la temperatura y

la presión.

Este bloque se encarga de hacer el acondicionamiento de señal necesaria para la presión y

la temperatura, la cual es una amplificación de la señal por el tipo de transductores

seleccionados, los cuales tienen una respuesta lineal y una conversión Análogo Digital.

Para la señal que viene de las cápsulas se utiliza un circuito para volver esta señal senoidal,

una cuadrada para así poder trabajar ésta como una señal de disparo. Para la

multiplexación de las capsulas de emisión y recepción se utilizarán switches análogos.


33

Figura 21. Arquitectura del Bloque de Sensores

2.2.2 Diseño físico: Estructura

Como el viento incidente en campo abierto tiene un ángulo de incidencia aleatorio sobre el

anemómetro, la estructura ideal debe ser lo más simétrica posible, esto con el fin de que la

velocidad del viento se vea afectada de la misma manera y proporción sin importar el

ángulo de incidencia. Por otro lado la estructura debe permitir que después de que el flujo

entre en ella tenga el espacio suficiente para reestablecerse de forma similar en todo el

volumen de control. Todo esto buscando una estructura lo mas esbelta posible con el fin de

que afecte lo mas mínimo posible al viento incidente. Como se trata de un prototipo, éste

debe contar además con la posibilidad de modificar la distancia entre las cápsulas de una

forma fácil para poder calibrar el instrumento.

Con base en las prioridades de diseño antes mencionadas se llegó a la estructura de la

Figura 22, en la cual los soportes de las cápsulas son simétricos, ya que tienen una

estructura de aluminio 5/16” redonda, el viento incidente tiene el espacio necesario para


34

reestablecerse antes de llegar al volumen de control al cual se le realiza la medición, y éste

se reestablece de forma simétrica el cubo que constituye el volumen de control. Además el

cambio de sección entre el soporte y la cápsula es casi nulo haciendo que éste no afecte al

viento incidente. Cuenta también con una base para los soportes de las capsulas

desarrollada en Solid Edge y fabricada en la maquina de prototipage rápido del

departamento de Ingeniería Mecánica, la cual permite el desplazamiento entre los soportes.

(a)

(b)

Figura 22. (a) Isométrico del Anemómetro realizado en Solid Edge (b) Estructura Anemómetro


35

3 IMPLEMENTACIÓN

Para el diseño de la solución se tuvo en cuenta que la solución debe ser totalmente portátil,

de tamaño reducido, de fácil uso, resistente al medio ambiente y de bajo consumo de

potencia. A continuación se describen las partes de Hardware y Software del prototipo.

3.1 Hardware

Aquí se describe los componentes y el proceso de selección que se llevo a cabo para cada

uno de los bloques que componen el anemómetro.

3.1.1 Control

Dada la complejidad de este módulo tanto para el bloque anemómetro como el sub-bloque

de sensores se llegó a la conclusión de que su implementación óptima es en software. Para

la selección del microcontrolador se tuvo en cuenta los criterios de diseño que se plantearon

desde un comienzo como lo son: el bajo consumo de potencia, menor tamaño posible, que

incluya un ADC con buena precisión y que soporte la memoria y el RTC seleccionados.

Después de hacer un estudio de los posibles microcontroladores y de estudiar el proceso de

selección en [5] se decidió trabajar con el PIC18F8620, microcontrolador fabricado por

Microchip ya que cuenta con las cualidades necesarias como lo son: manejo flexible y

amplio de periféricos, por lo tanto soporta perfectamente el modulo de sensores, memoria y

RTC, memoria de datos no volátil, memoria de programa de 128 Kbytes, ADC de 10 Bits

y velocidad de conversión apropiada para la aplicación, bajo consumo de potencia, es de

montaje superficial, además de contar con muy buenas herramientas de soporte y desarrollo

disponibles como lo son el poderlos programar en lenguaje C y para su programación


36

utilizar el protocolo ICSP (In Circuit Serial Programming, el cual solo utiliza 5 señales y

hace que el sistema se pueda reprogramar en cualquier momento en que se desee hacer

algún pequeño cambio en el diseño de forma muy sencilla.

3.1.2 Generador de señal

Este es el bloque encargado de generar la señal que va hacia las capsulas ultrasónicas, la

frecuencia de la señal debe ser muy precisa ya que las capsulas seleccionadas tienen un

ancho de banda de 1 kHz y su desempeño optimo se logra al excitarlas a 40 kHz, que es su

frecuencia de oscilación. Además se debe tener control sobre el número de pulsos que se

envían en un momento dado. Por todo esto se decidió generar la señal con el PIC18F8620.

Esta es una señal cuadrada de 0-5V a la cual se le realiza un acondicionamiento análogo

que consiste en un comparador de voltaje con 2,5V, el cual se muestra en detalle mas

adelante.

3.1.3 Contador de tiempo

Este bloque necesita una alta precisión y se debe poder controlar el inicio de conteo y fin de

conteo de forma sencilla, por estas razones se decidió implementarlo en el timer1 del

PIC18F8620, el cual corre a 500 Mhz.

3.1.4 Acondicionamiento de Señal

Es necesario realizar un acondicionamiento de las señales que van hacia y desde las

cápsulas al microcontrolador. Lo anterior debido a que para el tipo de aplicación es

necesario que la señal que va hacia la cápsula tenga un valor medio de 0 V, y por otro lado


37

que la señal proveniente de las cápsulas, una sinusoide de la frecuencia de oscilación de la

cápsula ultrasónica (40kHz), se transforme en una señal de disparo que le informe al

microcontrolador cuando se empieza un nuevo periodo de esta señal. Además hay que

realizar el acondicionamiento análogo de la señal que viene del transductor de temperatura

y presión y luego una conversión Análoga digital para el posterior almacenamiento de los

datos. El amplificador operacional que se utilizó para estos propósitos es el LF353 pos su

alto ancho de banda y Slew rate.

3.1.4.1 Señales desde y hacia las cápsulas Ultrasónicas

La señal que viene del microcontrolador de 40 kHz tiene una amplitud de 0-5V y es

necesario volver esta señal de -5 a 5V para obtener mejor desempeño de las capsulas. Para

este fin se decidió utilizar un comparador de voltaje a 2,5V con resistencias de un valor de

10 K ohms con el fin de que no sea tan sensible al ruido eléctrico.

Figura 23. Acondicionamiento análogo de las señales hacia las cápsulas.


38

Después de diseñar y probar varios filtros para banda y para bajo de orden menor a tres con

el fin de eliminar las componentes de frecuencia que no fueran de 40 kHz y amplificar la

señal para rectificarla y así generar la señal de disparo, se llegó a la conclusión de que

como las capsulas ultrasónicas tienen un ancho de banda de 1,3 kHz y estas actúan como

un filtro, para que justificara el uso de un filtro, este tendría que ser de un orden muy alto,

además de que el diseño no debe desfasar la señal a 40 kHz. Por lo tanto la

implementación de este tendría muchos componentes y agregaría mayor tamaño y

complejidad al anemómetro, lo cual no es necesario en vista de que la configuración del

tipo Smith Triguer (el cual ¨filtra¨ el ruido) y luego una amplificación, funcionan muy

bien con las nuevas capsulas, haciendo algunos cambios en los valores de las resistencias,

haciendo al circuito más robusto.

-VDD

+

-

U16A

LF353

3

21

8

4

GND

Disparo1

R555k

-VDD

R3

1M

R6

1M

GND

Disparo

+

-

U15A

LF353

3

21

8

4

VDD

R4

330k

VDD

Figura 24. Acondicionamiento análogo de las señales desde las cápsulas.

3.1.4.2 Señales de los sensores

A las señales provenientes de los sensores de Temperatura y Presión es necesario hacerles

un acondicionamiento análogo para poner el rango de estas señales en el rango de trabajo


39

del conversor análogo digital, todo esto en el rango de medida del anemómetro

(Condiciones Atmosféricas).

3.1.4.2.1 Acondicionamiento Análogo

El sensor de presión tiene un rango de operación de 0,15 Kpa a 700 Kpa con una salida

lineal de 0,2 a 4,7 V, por lo tanto no es necesario hacer ningún acondicionamiento análogo.

Para el sensor de temperatura la salida es de 10mV-Grado centígrado, por lo tanto se

amplificó esta señal 10 veces teniendo una función de salida de 0,1 V -Grado centígrado

para tener así un rango de trabajo del sensor de 0 a 50 grados centígrados.

3.1.4.2.2 ADC

Teniendo en cuenta que la precisión del sensor de temperatura es de 0,75 Grados

centígrados y que la precisión del sensor de presión es de máximo 2.5%, se decidió

trabajar con el ADC del PIC18F8620, el cual es de 10 bits con tiempos de adquisición de

12,86µs y de conversión de 19,2µs, además de tener un bajo consumo de potencia.

3.1.5 RTC (Real Time Clock )

Un RTC es un dispositivo encargado de llevar la cuenta del tiempo (año, mes, día, hora

minuto, segundo). Las características que determinan la elección de este dispositivo son el

tipo de interfaz que tiene, esta puede ser serial 2 o 3 cables, SPI (Serial Peripherical

Interface), paralela, entre otros. Otra característica importante es si es necesario que el

dispositivo siga trabajando así la alimentación primaria se haya apagado, es decir que este

cuente con una fuente de alimentación secundaria. Es importante escoger que tipo de

formato de almacenamiento de datos es el más conveniente para la aplicación, los RTC


40

utilizan generalmente tres tipos de formatos de datos: BCD (Binary-Coded Decimal),

sistema binario con registros separados para cada uno de los campos, y contadores binarios

sin formato. El más común es el BCD ya que permite una fácil visualización de los datos.

La mayoría de los RTC tienen métodos que garantizan que los datos nos sean dañados

mientras se manipulan. Dichos métodos consisten generalmente en tener registros

secundarios desde los cuales se lee o se escribe, mientras que los principales se mantienen

inalterados y se actualizan normalmente.

Después de estudiar los criterios de selección y el trabajo realizado en [5], El RTC

seleccionado es el DS1306 [10] de MAXIM, el cual tiene las siguientes características:

Comunicación serial por 3 pines, capacidad para alimentación secundaria, operación de 2 a

5V.

3.1.6 Almacenamiento de Datos

Los anemómetros que se consiguen comercialmente el día de hoy cuentan con una

capacidad de almacenamiento de datos de 6 meses tomando datos cada 10 min. Este fue el

criterio base para realizar el calculo de capacidad de memoria y selección de la memoria a

utilizar.

Variable Numero de bits Tiempo NS 16 Tiempo SN 16 Tiempo OE 16 Tiempo EO 16 Temperatura 10

Presión 10 Año 8 Mes 5 Día 6

Hora 5 Min 7 Seg 7

Total 122


41

( ) Bitshora

medidasdíaHoras

mesdíasmesesBitsCapacidad 1581120

16

112

1306122 =⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛∗⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛∗⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛∗∗=

( ) BytesbitsByteBytesCapacidad 197640

811581120 =⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛∗=

Además de la capacidad de memoria, otro criterio de selección es que la memoria debe ser

no volátil para así no perder los datos cuando el dispositivo no cuente con alimentación.

Haciendo un estudio de las tecnologías que cumplen con estas restricciones (ROM,

EPROM, EEPROM y flash) y del trabajo realizado en [5] se selecciono la memoria flash

de 32 Mbits (4Mb x 8) de bloques uniformes, paralela y de voltaje de operación de 3V [9].

El fabricante es STMicroelectronics.

Con esta memoria la capacidad de almacenamiento del anemómetro aumenta a cerca de 2

años y medio tomando datos cada segundo.

3.1.7 Interfaz con el computador

Para este bloque se busco un dispositivo que permitiera de manera sencilla la interfaz del

dispositivo por protocolo serial y USB, y que además permitiera realizar el cambio de

protocolo en cualquier momento de manera sencilla. Esto con el fin de permitirle al

instrumento comunicarse con cualquier dispositivo que cuente con alguno de estos

protocolos, por ejemplo un PC, Calculadora o cualquier PDA. La importancia de contar con

el protocolo USB es la tendencia masiva de su utilización en todo tipo de dispositivos

electrónicos, por otro lado la comunicación serial vía RS232 permite al usuario la


42

posibilidad de integrar al instrumento fácilmente en una red celular en Colombia y así,

hacer la comunicación con el instrumento vía inalámbrica o interactuar con una

Calculadora como la HP48 G.

El componente que se escogió para este bloque fue el FT232BM de FTDIchip el cual

permite una comunicación serial-USB [11]. Con este componente se pueden alcanzar

velocidades de transmisión de 1 MByte/segundo. Todo el protocolo de manejo del puerto

USB esta contenido en el chip y tiene un control de señales que permite interactuar con

niveles lógicos de 5V y de 3.3V.

La comunicación serial la llevará a cabo la USART del microcontrolador seleccionado,

PIC18F8620 fabricado por Microchip [8].

3.2 Software

A continuación se muestran y describen los diagramas de flujo del software del

anemómetro y del PC.

3.2.1 Anemómetro

El software del anemómetro fue escrito en lenguaje C utilizando el compilador Mplab C18

[14]. El diagrama de flujo general se muestra en la Figura 25. Se inicia cuando se enciende

el Anemómetro, el instrumento queda en modo de espera a recibir alguno de los modos de

operación vía USB o serial para ejecutarlos, estos modos de operación son: Inicio Toma de

medidas, Cambio Intervalo de muestreo, Descarga memoria y borrado de memoria,

Actualizar RTC, Fin Toma de medidas, Calibración Norte-Sur, Calibración Oeste- Este.


43

Figura 25. Diagrama del flujo general del software del Anemómetro

Cuando se entra al modo Inicio toma de medidas se sigue el diagrama de flujo (Figura 26),

primero se guarda en la memoria externa la fecha y hora en que se inició la toma de datos.

Inicio- Power On

Recibió Dato

No

Es Inicio Toma de medidas?

Es Cambio de intervalo de muestreo?

Si

Si 1

No

Se cambia el intervalo de muestreo

Es Descarga y borrado de Memoria?

Descarga y borra

Si

Si

No

Es Actualizar RTC?

Calibración RTC

Si

No

Calibración Norte- Sur

Calibración Norte Sur

Si

No

2

No

Calibración Oeste-Este

CalibraciónOeste-Este

Si

No

Toma Datos dreferencia

Toma Datos de referencia

Si

No


44

Luego se procede a realizar la conversión análoga digital de Temperatura y Presión, y la

toma de los 4 tiempos de vuelo (Tiempo Norte-Sur, Tiempo Sur-Norte, Tiempo Oeste-

Este, Tiempo Este Oeste), se repite este procedimiento 9 veces, después se halla la mediana

de cada uno de ellos, esto con el fin de filtrar los datos y obtener así una mejor medida.

Luego se almacenan estos datos (Mediana de la Temperatura, Mediana de la Presión,

Mediana de Tiempo Norte-Sur, Mediana de Tiempo Sur-Norte, Mediana Tiempo Oeste-

Este, Mediana del tiempo) junto con la fecha y hora en que fueron adquiridos y se envían

éstos a la central. Luego se verifica si llegó la orden de fin de medidas, si es así se almacena

la fecha y hora en que se finalizaron las medidas y se envía a la central, de lo contrario se

espera el tiempo de muestreo programado entre medidas, éste por defecto es de 10

segundos a menos de que el usuario desee cambiarlo.

Note que el anemómetro tiene la flexibilidad de que una vez iniciada la toma de medidas

puede trabajar sin necesidad de estar conectado al computador, éste permanecerá en este

estado hasta que se vuelva a conectar el computador y éste le de la orden de fin de medidas.

La memoria tiene espacio suficiente para cubrir los 6 meses de tomas de medidas (Tiene

Capacidad de 2 años tomando datos cada segundo), sin embargo si llega a darse el caso de

que la memoria se llene durante este modo de operación el sistema entra en modo de bajo

consumo de potencia y el sistema no realiza más mediciones.


45

Figura 26. Diagrama de Flujo del Modo Toma de medidas

3.2.1.1 Manejó de Periféricos

A continuación se describirá como se lleva a cabo el manejo de los periféricos: RTC, los

modos de calibración, el manejo y descarga de la memoria y el protocolo de

comunicaciones.

3.2.1.1.1 RTC

Escribir en memoria Fecha y Hora de inicio de medidas

Leer Temperatura, Presión y hacer la toma de los tiempos de vuelo 9 Veces

Hallar media de la Temperatura, Presión y tiempos de vuelo.

Almacenar estos datos en memoria junto con la fecha y hora

Se recibió orden de fin de medidas

Espera tiempo para la siguiente medida

Si

No

Escribir en memoria la fecha y hora de fin de medidas

2

1


46

El RTC se manejó en su modo serial sincrónico, el protocolo serial se implementó en

software para poder coordinar todos los tiempos entre el microcontrolador y el RTC cuando

se está actualizando o leyendo.

Cuando se está en el modo de actualización de datos se recibe del PC una trama que

contiene el año, el mes, el día, la hora y el segundo, y luego se procede a actualizar el RTC,

proceso que consiste en mandar la dirección del registro (Ver Figura 27) que se desea

actualizar seguido del valor que se desea tome el registro. El proceso de lectura es similar,

se envía la dirección del registro que se quiere leer y se espera a que el RTC responda con

el valor de este registro

Figura 27. Tabla de registros RTC DS1306 [10].

3.2.1.1.2 Comunicaciones

Para la comunicación ente Anemómetro y PC se diseñó el protocolo de comunicaciones

que se muestra en la ( Figura 28)

INSTRUCCIÓN Código ASCII de la Letra Calibración Norte Sur A Calibración Oeste Este B Inicio Toma de medidas C Fin toma de medidas D Descarga y Borrado de memoria E OK F


47

NO-OK G ACK H Actualización RTC I

Figura 28. Protocolo de Comunicaciones.

3.2.1.1.3 Calibración

Los modos de calibración (Norte-Sur y Oeste-Este) consisten en enviar la señal de 40 kHz

por una de las capsulas de la dirección deseada y recibir los de la otra durante cierto

tiempo razonable. Por ejemplo envió por la capsula Norte y recibo por la sur, esto con el

fin de encontrar la distancia óptima entre capsulas es decir la distancia donde la capsula

receptora recibe una señal de 40 kHz limpia después del acondicionamiento de señal de

llegada.

3.2.1.2 Memoria

El manejo de la memoria tiene tres partes, la escritura, la lectura y el borrado de la misma.

Para la escritura, cada vez que se inicie la toma de medidas se almacena en ella la fecha y

hora del inicio de la toma de datos, de forma similar cuando se finaliza la toma de medidas,

después de esto, cada vez que se tome una muestra de datos y se halle la media se almacena

este grupo de datos en memoria junto con la fecha y hora en que fueron adquiridos como

se mencionó anteriormente. Esto se realiza guardando en la memoria EEPROM de

microcontrolador apuntadores a la dirección en memoria donde se inicio el almacenamiento

de datos y donde se almaceno el último dato. Los detalles del inicio de descarga de

memoria se encuentran en le sección 3.2.2.1.5

El bloque memoria se programo en el microcontrolador comprobando el adecuado

funcionamiento de los puertos que se estaban utilizando, es decir observando las señales de


48

control y datos que se enviaban a la memoria mientras almacenaba, leía y borraba datos y la

memoria nunca funciono en ninguno de sus modos de operación. Se realizaron varias

pruebas llegando a la conclusión de que como se utilizo mismo integrado usado durante el

semestre 2004-01 en [5] debido que este no es de fácil adquisición en el país y este

estuvo durante varios meses en el laboratorio de electrónica antes de ser utilizado en este

proyecto, este integrado se encontraba dañado, motivo por el cual el anemómetro quedo

implementado sin esta función, pero el software se encuentra programado de tal forma que

al comprar la memoria esta se pueda integrada fácilmente en el instrumento.

3.2.2 Interfaz con el Usuario (Software PC)

A continuación se describirá el flujo general de datos y los módulos que hacen parte del

software de interfaz de usuario.

3.2.2.1 Flujo general de datos

En la figura 22 se encuentra el diagrama de datos general del la interfaz de usuario. Una vez

iniciado el programa el usuario tiene 7 opciones para escoger: Inicio toma de medidas, Fin

toma de medidas, Calibración Norte-Sur, Calibración Oeste Este, Descarga y borrado de

memoria, Actualizar Hora, ver reporte en Excel y toma de datos de referencia.


49

Figura 29. Diagrama General del flujo de datos de la interfaz de usuario (PC,PDA)

3.2.2.1.1 Bloque Inicio Toma de medidas

Manda al anemómetro el comando de Inicio de toma de medidas, el anemómetro responde

con un OK, seguido de las tramas de datos de cada medición, con un intervalo entre tramas

igual al intervalo de muestreo deseado. En este momento el computador puede o no estar

conectado al anemómetro, en caso de estarlo éste va almacenando estos datos en un archivo

de Excel destinado para ello (Real time).

3.2.2.1.2 Bloque Fin Toma de medidas

Manda al anemómetro el comando de Fin toma de medidas, el anemómetro responde con

un OK.

3.2.2.1.3 Calibración Norte-Sur

Manda al anemómetro el comando de Calibración Norte-Sur, el anemómetro responde con

un OK.

INICIO

Inicio toma de medidas

Fin toma de medidas

Calibración Norte-Sur

Calibración Oeste-Este

Descarga y Borrado de memoria

Ver Reporte en Excel de la descarga o real time

Actualizar Hora

Toma Datosde referencia


50

3.2.2.1.4 Calibración Oeste-Este

Manda al anemómetro el comando de Calibración Oeste-Este, el anemómetro responde con

un OK.

3.2.2.1.5 Descarga y borrado de memoria.

El PC envía el comando Des. Mem., el Anemómetro responde con un Ack y 3 bytes,

indicando el número de bytes con información en la memoria.

El PC calcula cuántos bloques (de 256 bytes) debe enviar el anemómetro para transmitir

toda la información. A continuación el PC envía el comando Env. Mem. para iniciar la

transferencia de los bloques. El Anemómetro responde con un Ack + Bloque + Chk. El

byte de Chk es el resultado de sacar el módulo 256 a la suma de los 256 bytes del bloque

enviado. El PC recibe el bloque y calcula por su cuenta el Chk, luego lo compara con el

Chk recibido, si no son iguales pide al anemómetro repetir el bloque enviado (es decir,

envía el comando Chk mal), de lo contrario pide enviar el siguiente bloque (envía Chk

bien). [5]. Tenga en cuenta que el anemómetro ya sabe que cada vez que se descarga la

memoria debe borrar su contenido.

A lo largo de este proceso el PC va clasificando y almacenando esta información en un

archivo de Excel destinado para este propósito.

3.2.2.1.6 Ver reporte en Excel de la descarga o modo real time


51

Aquí se muestra al usuario el archivo que desee ver, ya sea el generado al descargar la

memoria y/ó el generado al recibir los datos de memoria en el modo real time.

3.2.2.1.7 Actualizar Hora

El PC envía el comando Actualizar Hora, el anemómetro responde con un OK y espera que

le envíen la información para actualizar los registros del RTC, la trama enviada se muestra

en la Figura 30.

Año Mes Día Hora Min Seg

Figura 30.Trama enviada para actualización RTC

3.2.2.1.8 Toma de Datos de referencia

Manda al anemómetro el comando de Toma datos de referencia, el anemómetro responde

con un OK, seguido de las tramas de datos de la medición de los tiempos de vuelo en

velocidad del viento igual a cero, el computador las almacena en variables destinadas para

este fin.


52

4 RESULTADOS EXPERIMENTALES

A continuación se describe la metodología que se llevo a cabo para la realización de la

validación en el túnel de viento del Anemómetro Ultrasónico.

4.1 Pruebas realizadas con las diferentes capsulas ultrasónicas

Para comparar la diferencia en el comportamiento del anemómetro con las diferentes

capsulas se realizó una prueba para observar la señal recibida antes y después del

acondicionamiento de señal de la onda de llegada con el fin de comparar su desempeño a

nivel electrónico. En el momento de la prueba todas las capsulas ( 40CA-18SC

(Transmisor-Receptor, diseñadas para trabajar en medio ambiente, diámetro 18mm), 40R-

10AW (Receptores, encapsulado metálico, diámetro 9,8mm), 40T-10AW (Transmisores,

encapsulado metálico, diámetro 9,8mm), 40R-10P (Receptores, encapsulado de Plástico,

diámetro 9,8mm), 40T-10P (Transmisores, encapsulado de plástico, diámetro 9,8mm))

tuvieron un desempeño similar sin tener en cuenta el tiempo de levantamiento, es decir en

teoría todas estas capsulas tienen la potencialidad de ser montadas en el anemómetro y que

éste funcione sin implicar que el anemómetro lea los mismos valores y éstos sean óptimos.

Lo anteior ya que las capsulas fabricadas por APC tienen un ancho de banda diez veces

menor que el de las adquiridas en Sigma Electrónica (Bogota, Colombia) y por esta razón

hacen que el instrumento sea mucho más robusto ante el ruido mecánico (No audible) del

ambiente que podría llegar a tener componentes en frecuencia cercanas a la frecuencia de

resonancia de las capsulas, además el tiempo de levantamiento es otro factor determinante

en la calidad de desempeño del anemómetro, ya que éste limita la tasa de muestreo de los

datos. Por último y como se ha venido demostrando a lo largo de los diferentes proyectos

[3], [4] y en este proyecto el tamaño de las capsulas afecta directamente la lectura del


53

instrumento. Por estas razones se decidió que el prototipo final cuente con las capsulas

40T-10AW, las cuales al igual que las 40R-10AW, 40T-10P, 40T-10P son óptimas para la

aplicación.

4.2 Protocolo de medición en el túnel de viento

Las pruebas de validación se realizaron en el túnel de viento TVM 460-30-3.6, del

departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de los Andes. Este presentaba

varios inconvenientes debido a que está compuesto por tres partes, dos toberas y una zona

de pruebas, las cuales contaban con unas bases de madera que no permitían el adecuado

empalme de estas tres partes debido a que no mantenían la misma altura del eje de simetría

de los tres componentes y por ende el de la estructura, en otras palabras cada una de las tres

partes tenia su eje de simetría a diferente altura, además éste no era paralelo al piso. Por

otro lado estas bases permitían el movimiento de cada una de las partes respecto a su base y

de la base respecto al piso debido a su geometría y peso. Lo anterior hacia que el túnel

tuviera muchas fugas y el caudal en él no fuera constante, además de ser turbulento, lo cual

no era adecuado para la validación del prototipo. Para solucionar este problema se

diseñaron y construyeron unas nuevas bases en acero estructural que corrigieran estos

problemas. Sin embargo la zona de pruebas ya esta muy deteriorada y su geometría no

empalma perfectamente con las dos toberas por lo que existen unas pequeñas fugas, por

este motivo es necesario empalmar las tres partes y cubrir estos empalmes con cinta para

terminar de cubrir estas fugas menores.


54

Figura 31. Túnel de Viento TVIM 460-30-3.6 Con las bases de Madera


55

Figura 32. Túnel de Viento TVIM 460-30-3.6 Con las nuevas bases de acero estructural

Las pruebas se realizaron a diferentes velocidades y ángulo de incidencia con el fin de

verificar el adecuado funcionamiento del prototipo tanto en magnitud de la velocidad

como en su dirección. Para poder comparar las mediciones se instaló un Termo-

anemómetro de Hilo Caliente (EXTECH Modelo 407123) con el cual se compararon las

medidas de magnitud de la velocidad y la temperatura. Para poder comprobar la adecuada

lectura del anemómetro de la dirección éste se roto en ángulos conocidos. El montaje puede

observarse en la siguiente figura 33.


56

Figura 33. Montaje para la validación del prototipo

Figura 34. Especificaciones del Anemómetro de Hilo Caliente EXTECH [19].


57

4.3 Prototipo Propuesto

Las pruebas de validación del prototipo se llevaron a cabo en dos fases, una con el objetivo

de validar el adecuado funcionamiento de este en cuanto a su lectura del ángulo de

incidencia y corroborar la incidencia de la estructura en la magnitud de la lectura de la

velocidad, es decir que la lectura de la velocidad sufre una atenuación debido a los

soportes y esta atenuación depende del ángulo de ataque del viento en el instrumento. La

segunda fase consistió en rotar el anemómetro en ángulos muy pequeños para poder

observar y cuantificar esta dependencia.

Los resultados de la primera fase, se muestran en las figura 36 a 40 y son el resultado de

rotar el anemómetro en el túnel de viento de 45° en 45° con el fin de simular el viento

atacando en diferentes frentes ver figura 35.

Figura 35. Mapa de velocidades


58

El rango de velocidades que aparece en el titulo de las gráficas es el rango de velocidades

que se leyeron en el túnel de viento con el anemómetro de hilo caliente a lo largo de la

prueba, los dos círculos continuos corresponden a la velocidad máxima y mínima leídas por

el hilo caliente teniendo en cuenta el error asociado a la medición de este instrumento (ver

figura 34), los ejes de velocidad Oeste-Este y norte sur, corresponden a la velocidad medida

por el anemómetro ultrasónico. Como puede verse en la mayoría de los casos la magnitud

de la velocidad está dentro del rango de variación de la lectura del Hilo Caliente y en los

casos en que no está, lo está muy cercana como se cuantifica más adelante.

Mapa de Velocidades (2.2- 2.6 m/s)

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4

Velocidad Oeste-Este (m/s)

Velo

cida

d N

orte

-Sur

(m/s

)

Figura 36. Mapa de velocidades (2,2 – 2,4

m/s) Prototipo final

Mapa de Velocidades (5,2 - 5,5 m/s)

-7-6-5-4-3-2-101234567

-7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7


Velo

cida

d N

ort

e-Su

r (m

/s)




59

Mapa de Velocidades (8.4 - 8.9 m/s)

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

-10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10


Vel

ocid

ad N

ort

e-S

ur (m

/s)



Mapa de Velocidades (11,4- 11,9 m/s)

-14-12-10-8-6-4-202468

101214

-14

-12

-10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12 14


Velo

cida

d N

ort

e-S

ur (m

/s)

Figura 39. Mapa de velocidades (11,4 –

11,9 m/s) Prototipo final.

Mapa de Velocidades (12,5 - 13,1 m/s)

-14-12-10

-8-6-4-202468

101214

-14

-12

-10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12 14

Velocidad Oe ste -Este (m/s)

Vel

oci

dad

No

rte-

Sur

(m

/s)

Figura 40. Mapa de velocidades (12,5 – 13,1 m/s)

En las Figuras 41 a 45 se muestra la relación de ángulo a diferentes velocidades, esta

relación es el resultado de graficar el ángulo medido por el anemómetro ultrasónico vs. El

ángulo real de incidencia del viento sobre el anemómetro. Como puede verse la lectura del


60

ángulo por el anemómetro ultrasónico tiene muy buena precisión. Por lo tanto podemos

partir de esta base para poder cuantificar la atenuación de la medida de la magnitud del

viento en función de su ángulo de ataque.


y = 0.997xR2 = 0.9999

0

4590

135180

225

270

315360

0 45 90 135 180 225 270 315 360

Angulo de incidencia Real (°)

Angu

lo M

edid

o po

r el

Anem

ómet

ro U

ltras

ónic

o

Figura 41. Relación de dirección (2,2 –

2,4 m/s)

Relación de direcció n (5.2 - 5.5 m/s)

y = 1.0015xR2 = 0.9998

0

4590

135180

225

270

315360

0 45 90 135 180 225 270 315 360


Angu

lo M

edid

o po

r el

Anem

ómet

ro U

ltras

ónic

o


5,5 m/s)

Relación de dirección (8,4 -8,9 m/s)

y = xR2 = 0.9999

045

90

135180

225

270

315

360

0 45 90 135 180 225 270 315 360


Angu

lo M

edid

o po

r el

Anem

ómet

ro U

ltras

ónic

o


8,9 m/s)


y = 0.9996xR2 = 0.9999

0

4590

135180

225

270

315360

0 45 90 135 180 225 270 315 360


Angu

lo M

edid

o po

r el

Anem

ómet

ro U

ltras

ónic

o


11,8 m/s)


61

Relación de dirección (12,5 - 13 m/s )

y = 1.0005xR2 = 0.9999

0

45

90

135

180225

270

315

360

0 45 90 135 180 225 270 315 360

Angulo de incidencia Real (°)A

ngul

o M

edid

o po

r el

Ane

móm

etro

Ultr

asón

ico

Figura 45. Relación de dirección (12,5 – 13 m-s)

En las Figuras 46 a 49 se encuentran graficados los mapas de velocidades a diferentes

velocidades y a todos los ángulos, nuevamente el titulo de las es el rango de velocidades

que se leyeron en el túnel de viento con el anemómetro de hilo caliente a lo largo de la

prueba, los dos círculos continuos corresponden a la velocidad máxima y mínima leídas por

el hilo caliente teniendo en cuenta el error asociado a la medición de este instrumento (ver

figura 34) , los ejes de velocidad Oeste-Este y norte sur, corresponden a la velocidad

medida por el anemómetro ultrasónico.


62

Mapa de ve loci dades (2,2 -2,4 m /s)Todos los ángulos de i ncidenci a

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4


Velo

cida

d N

orte

-Sur

(m/s

)

Figura 46. Mapa de velocidades (2,2 – 2.4

m/s) Todos los ángulos de incidencia

Mapa de Velocidades (5, 2 -5,5 m/s)Todos los ángulos de incidencia

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

-8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8

Velocidad Oeste -Este (m /s)

Vel

oci

dad

No

rte-

Su

r (m

/s)


m/s) Todos los ángulos de incidencia.

Mapa de Ve loc idades (8,4 - 8,9 m/s)Todos los ángulos de Incidenc ia

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

-10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10

Velocidad Oeste - Este (m/s )

Velo

cida

d No

rte-

Sur

(m/s

)


m/s) Todos los ángulos de incidencia.

Mapa de Velocidades (11,4 - 11,8 m/s)Para todos los ángulos de i ncidenci a

-15

-10

-5

0

5

10

15

-15 -10 -5 0 5 10 15

Ve locidad Oeste - Es te (m/s)

Velo

cida

d N

orte

-Sur

(m/s

)

Figura 49. Mapa de velocidades (11,4 –

11,8m/s) Todos los ángulos de incidencia.


63

En las Figuras 50 a 53 se puede ver que la dependencia de la velocidad con el ángulo de

incidencia del viento sobre el anemómetro es pequeña, esto era lo esperado debido a que

uno de los criterios más fuertes de diseño era hacer que la estructura afectara lo menos

posible al viento incidente.

Magnitud Velocidad vs. Angulo de Incidencia (Velocidad Túnel 2,2- 2,4 m/s )

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

0 45 90 135 180 225 270 315 360

Angulo (°)

Mag

nitu

d Ve

loci

dad

(m/s

)

Figura 50.Graficas de magnitud de la velocidad vs. Angulo de incidencia a (2,2- 2.4 m/s)


64

Magnitud Velocidad vs. Angulo de Incidencia (Velocidad Túnel 5,2 - 5,5 m/s )

0

1

2

3

4

5

6

7

0 45 90 135 180 225 270 315 360

Angulo (°)

Mag

nitu

d V

eloc

idad

(m/s

)

Figura 51.Graficas de magnitud de la velocidad vs. Angulo de incidencia a (5,2- 5.5 m/s)

Magnitud Velocidad vs. Angulo de Incidencia (Velocidad Túnel 8,4 - 8,9 m/s )

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 45 90 135 180 225 270 315 360

Angulo (°)

Mag

nitu

d V

elo

cid

ad (m

/s)

Figura 52.Graficas de magnitud de la velocidad vs. Angulo de incidencia a (8,4- 8,9 m/s)


65

Magnitud Velocidad vs. Angulo de Incidencia (Velocidad Túnel 11,4-11,8 )

0

2

4

6

8

10

12

14

0 45 90 135 180 225 270 315 360

Angulo ( °)

Mag

nitu

d Ve

loci

dad

(m/s

)

Figura 53.Graficas de magnitud de la velocidad vs. Angulo de incidencia a (11,4- 11,8 m/s)

Para poder cuantificar el error del anemómetro ultrasónico con respecto al de hilo caliente

se realizo el siguiente modelo, a lo largo de las pruebas la velocidad del viento medida por

el hilo caliente varió en los rangos que aparecen en las figuras anteriores, a los cuales

llamaremos banda de medición del hilo caliente , y se hallaron los errores porcentuales de

las diferentes medidas del anemómetro ultrasónico con respecto a esta banda de medición,

ya que la velocidad del viento esta dentro de este rango debido a la turbulencia del túnel.


66

% Error respecto a la banda de medición del Hilo Caliente vs. Angulo

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

0 45 90 135 180

Angulo de Incidencia (°)

Erro

r %

5,2 - 5,5 m/s8,4 - 8,9 m/s11,4 - 11,8 m/s

Figura 54. % Error respecto a la banda de medición del Hilo Caliente vs. Angulo de incidencia.

Como puede verse en la Figura 54, se tiene un rango de error máximo del 7,8 % en los

peores casos, es decir cada 90 grados en los cuales es crítica la dependencia de la velocidad

con el ángulo de incidencia del viento sobre el anemómetro. Esto es un buen estimativo del

error, ya que se encuentran en juego muchas variables como lo son la velocidad del sonido

y por ende la temperatura y densidad del aire (de las cuales la temperatura también tiene un

error asociado en su medición y la densidad que no la conocemos afectan la medición;

se realizó un estimativo y para tener una precisión de 0,1 m/s se debe tener una variación

máxima de la temperatura de 1,42 °C lo cual es muy exigente ), por otro lado la

turbulencia del túnel no nos permite tener un flujo ideal estable, de velocidad constante y

en una sola dirección. También existe un error en la medición de los tiempos de vuelo

definidos en la sección 1.2, asociados a la tolerancia del montaje, las capsulas de desplazan

entre si una distancia muy pequeña pero considerable al contar el tiempo de vuelo. Por


67

ultimo existe un error asociado al anemómetro de hilo caliente (ver Figura 34). Como no se

tiene precisión en la medida de la velocidad del túnel de viento por las razones expuestas

anteriormente y además se tienen otros errores asociados, este estimativo nos cuantifica de

una manera muy razonable el excelente funcionamiento del prototipo que aquí se propone.

T emperatura y Presión (2,2 -2, 4 m/s)T med ia Hilo Calien te (19,8°C)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 60

12 0

180

240

300

36 0

420

48 0

540

600

660

72 0

780

840

900

960

Tiempo (segund os)

Presi ón Absoluta (Kpa)Temperatura (°C)

T emperatura y Presión (12,5 - 13 m/s)T media Hilo Cal iente (19,6°C)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 60

120

18 0

240

30 0

360

420

48 0

540

60 0

660

720

78 0

Tiempo (segu ndos)

Presión Absoluta (Kpa)Temperatura (°C)

Figura 55. Graficas de Temperatura y Presión Absoluta vs. Tiempo a diferentes velocidades

Como puede verse en la Figura 55 la temperatura y presión permanecen dentro de una

banda de variación muy pequeña, resultados similares se obtuvieron para las demás

velocidades.


69

Conclusiones

Los resultados obtenidos son los esperados con base en los criterios con que fue diseñado y

con la investigación realizada. Es decir que sí existe una clara dependencia entre la

magnitud leída por el anemómetro ultrasónico y el ángulo de ataque del viento sobre el

instrumento. Al cuantificar esta dependencia nos damos cuenta de que el error asociado a

ella es máximo del 7,8% calibrando el instrumento respecto a la banda de medición, lo cual

es muy aceptable por las razones expuestas en al numeral anterior y nos lleva a concluir que

mientras no se pueda calibrar el instrumento en unas condiciones mas controladas no vale

la pena usar las constantes de calibración de ajuste de la velocidad en función del ángulo

de ataque, ya que el error que se esta obteniendo sin ellas está dentro del rango aceptable

para las condiciones en que se realizó la validación del prototipo.


70

5 CONCLUSIONES Y PERSPECTIVAS

Se cumplió con el objetivo de validar la teoría de medición del viento por ultrasonido y

perfeccionar su implementación tanto a nivel electrónico como en su estructura física y los

sensores que lo componen.

Dentro de las observaciones mas importantes se encuentra la dependencia de la relación

entre la magnitud de la velocidad medida por el instrumento y la real con el ángulo de

incidencia de el viento sobre el instrumento y la relación directa de esta dependencia con la

simetría en la estructura del instrumento. De estas observaciones se llega a la conclusión de

que la geometría debe ser lo más esbelta, continua y simétrica posible, además de

permitirle al fluido reestablecerse antes de entrar a la zona de las cápsulas. Se encontró

también que se pueden hallar constantes experimentales en función del ángulo para así

terminar de calibrar el instrumento, es decir el primer paso es tener la geometría óptima y

realizar una primera calibración la cual consiste en multiplicar la velocidad leída por el

anemómetro, el segundo paso es hallar el error en función del ángulo de incidencia del

viento sobre el anemómetro y después de la lectura multiplicar la magnitud de la velocidad

medida por el instrumento por una constante la cual el error asociado al ángulo leído por el

anemómetro más 1, el calculo de este error debe ser el resultado de una experimentación

rigurosa y en las mejores condiciones posibles.

En el acondicionamiento de las señales provenientes de las cápsulas ultrasónicas no es

conveniente realizarla con filtros de ningún tipo ya que estos afectan directamente la fase y

magnitud de la onda de llegada, dependiendo de sus componentes de frecuencia,

distorsionándola y haciendo que la medición del tiempo de vuelo sea menos precisa y por

lo tanto afectando la magnitud y ángulo de la velocidad.


71

En cuanto a las cápsulas ultrasónicas, se necesita que éstas tengan como características

fundamentales un ancho de banda muy pequeño en relación a su frecuencia de resonancia,

ya que la cápsula actúa a la vez como un filtro de ondas mecánicas de otras frecuencias, las

cuales podrían llegar a interferir con la onda ultrasónica enviada por la cápsula (40kHz) y

así hacer que el anemómetro menos robusto al ruido del ambiente; un tiempo de respuesta

muy bajo, ya que éste es el que limita la tasa de muestreo de datos, y tamaño pequeños

porque las cápsulas afectan directamente al viento incidente. Las cápsulas con que cuenta

este prototipo cumplen en forma excelente con estos requerimientos.

Aun queda por resolver el problema de alimentación del anemómetro, ya que en este

momento éste seria incapaz de ser autónomo durante el tiempo que está diseñado para

almacenar datos. Seria muy interesante y de gran utilidad en la medición de la turbulencia

atmosférica poder alcanzar la tasa de muestreo máxima de muestreo para la que esta

diseñado el instrumento. Por otro lado ya se tienen los criterios y las bases necesarias para

poder diseñar un prototipo de anemómetro que mida la velocidad vectorialmente en 3

dimensiones y no solo en 2 como lo hace el prototipo propuesto en este proyecto.

El prototipo propuesto aquí es un prototipo preindustrial, en caso de ser comercializado el

anemómetro no necesitaría de la base que permite el desplazamiento entre capsulas, ya que

ésta solo es necesaria para encontrar la distancia optima entre capsulas la cual es propia del

prototipo y es la distancia en que el prototipo funciona en forma adecuada y optima. El

modo de toma de datos de referencia también se suprimiría, ya que estos valores de

referencia tomados en velocidad cero estarían almacenados en el microcontrolador y estos


72

se actualizarían cada cierto tiempo prudencial como parte del mantenimiento y calibración

periódicos del instrumento.

La teoría de medición de la velocidad del viento se comporta muy bien, por lo que hace que

este tipo de anemómetros presenten grandes ventajas sobre los demás, ya que no posee

partes móviles, además de medir la velocidad de forma vectorial.


73

6 BIBLIOGRAFÍA Y REFERENCIAS

1. Diseño y construcción de un prototipo de anemómetro ultrasónico - Harold Martínez,

Proyecto de Grado 2002

2. Validación y perfeccionamiento de un prototipo de anemómetro ultrasónico –

Christian Moreno, Proyecto de Grado 2003/1

3. Validación y perfeccionamiento de un prototipo de anemómetro ultrasónico – Álvaro

Ramírez, Proyecto de Grado 2003/2

4. Desarrollo de un nuevo prototipo de anemómetro por ultrasonido- Camilo Tovar, Tesis

de grado 2004/1.

5. Desarrollo de una herramienta inteligente para limpieza de ductos y tuberías- Juan

David Chávez, Ismael Meléndez, Proyecto de grado 2004/1.

6. The Influence of the Sensor Design on Wind Measurements with Sonic Anemometer

Systems, A Weiser,fiedler, F Corsmeier, Journal of Atmospheric & Oceanic

Technology, Oct2001

7. Manual de la calculadora HP-48G

8. Microchip, “PIC18F6520/8520/6620/8620/6720/8720 Data Sheet”, Microchip

Technology Incorporated,2004.

9. STMicroelectronics, “M58LW032D 32 Mbit (4Mb x8, 2Mb x16, Uniform Block)

3V Supply Flash Memory”, 2003. 10. Maxim, “DS1306 Serial Alarm Real-Time Clock”, www.maxim-ic.com. 11. FTDICHIP, “FT232BM USB UART (USB - SERIAL) I.C.”, Future Technology Devices Intl. Ltd, 2004. 12. Microchip Inc, MPLABIDE users manual 13. Microchip Inc, MPLINK users manual


74

14. Microchip, “Mplab C18 C Compiler User´s Guide”

15. MSDN Library. Microsoft Visual Basic 6.0 ReferenceGuide.

16. Amerinan Piezo Electric Company, http://www.apc.com 17. Massa Corporation, http://www.massa.com 18. Measurement Systems, Aplication and Desing. O. Doblelin. Fourth Edition. Mc Graw-Hill Publishing Company. 19. Hot wire Termo-Anemometer Model 407123 EXTECH http://www.testequipmentdepot.com/extech/pdf/407123.pdf 20. w w w .ing.unlp.edu.ar/electrotecnia/ procesos/Temperatura.doc


75

Anexo A: Hoja de Datos

Especificación sensores Resolución Mínima

Rango Precisión Temperatura 0,045 ° C Temperatura 0 - 50 °C 0,75 ° C Presión 0,68kPa Presión 0,17 - 700 kPa 2,50% Velocidad 40m/s - ADC Memoria

Tiempo de adquisición 12,86 us

Tiempo de conv ersión 19,2 us Capacidad 2,5 años tomando datos cada segundo Transmisión USB

Taza de transf erencia 300KBy tes/s Costo Diseño Componente Cantidad USD RTC 1 4 Memoria 1 7 PIC 1 6 Capsulas 4 32

Otros componentes 20

Tubo aluminio 1 m 0,4

Base ABS (Máquina protipaje) 1 800

Doblado del Tubo 16 3


76

Anexo B: Planos Eléctricos

TXD

TXD

RTS#

R7

1k5

RI#

D1LE D

V CC

C3

10uF

VCC

RI#

C433nF

R22k2

R9330

DSR#

D2LE D

GND

P WRE N#

C1

0.1uF

DCD#

RXD

GND

DTR#

R4 27R

GND

R64k7

TXDE N

V CC

P WREN#

GND

C2

0.1uF

GND

RTS#

GND

U1

93C46/56/66

1234

8765

CSSKDINDOUT

VCCNCNC

GND

R810k

GND

GND

R3470R

DSR#

R1

10k

CTS#

C50.1uF

CN1CN-US B

1234

U2

FT232BM

25

24

23

22

21

20

19

5

28

4

32

1

2

29 9

18

17

31

14

15

16

12

10

13

6

30 263

8

7

27

11

TXD

RXD

RTS#

CTS#

DTR#

DS R#

DCD#

RSTOUT#

XTOUT

RESE T#

EE CS

EE SK

EE DA TA

AGND

GND

RI#

GNDTEST

PWRCTL

PWRE N#

TXDEN

TXLE D#

S LE EP

VCC-IO3V3OUT

AVCC

VCC

VCC

USBDM

USBDP

XTIN

RXLE D#

DCD#

R5 27R

GND

TXDEN

C7

C

GNDJ2

CONN 12 Macho

123456789101112

MEMORIA

RXD

DTR#

VCC

C8

CR10330

CTS#

Y 1

6MHz Crystal

VCC

USB

VDD

VDD

-VDD

+

-

U 16A

L F353

3

21

8

4

GND

Disparo1

R 555k

-VDD

GN D

R 3

1 M

R6

1M

R110k

GND

Disparo

+

-

U15A

LF353

3

21

8

4

VDD

-VDD

+

-

U14A

LF353

3

21

8

4

R4

330k

R2 10k

VDD

40kH zCaps


77

Sens orT SDI_SDOSDI_SDO

S_CLK

GND

GNDCE_RTC

VDD

U10

DS1306

12345678 9

10111213141516

VCC2VBATX1X2INT0INT11HzGND SERMODE

CESCLK

SDISDO

VCCIF32k HzVCC1

GND

R710k

GND

VDD

32KHzCR_RTC

+

-

U18A

LF353

3

21

8

4

T

R81k

-VDD

VDD

3V

BATTERY

GND

V_BAT

GND

GND

R 12

R

R10

R

R TS#-CTS#

J3

C ON4

1234

GND

Disparo1

40kH zCa ps

C 6

1 u

P1

C ONN EC TOR D B9

594837261

GND

TxPIC

C51u

Sens orT

D TR#-DSR#

C in2

DisparoPICGND

GNDVD D

Caps#1

TxSerial

GND

R 11

R

R xSe rial

Caps#3

-VCC

GND

VC C

VCC

GND

s ensorP

GND

VD D

GND

-VCC

J5

C ON3

123

U19

AD G511±5/AD

1

89

16

5

23

67

1011

1415

13

4

12

IN 1

IN 4IN 3IN 2

GND

D1S1

S4D4

D3S3

S2D2

VDD

VSS

VL

J7

C ON3

123

GN D

GND

Caps#1

C41u

C TS#-RTS#

J6

C ON3

123

Rx Seria l

GND

Cin 3

C 10

C

GND

J2

CON N 12 Embra

123456789

101112

GND

VD D

J4

C ON4

1234

Caps#2

D SR #-DTR#

Caps#3

VCC

C 71u

R9

R

RxSerial

GND

Caps#4

Cin 1

Rx PIC

TxSerial

Dis paro

VC C

GND

40kH zCa ps

Caps#2

Caps#4

U21

MAX232

138

1110

134526

129147

16

15

R1INR2INT1INT2IN

C+C1-C2+C2-V+V-

R1OU TR2OU TT1OU TT2OU T

VCC

GND

-VD D

U20

AD G511±5/AD

1

89

16

5

23

67

1011

1415

13

4

12

IN 1

IN 4IN 3IN 2

GND

D1S1

S4D4

D3S3

S2D2

VDD

VSS

VL

TxSeria l

C in4

Dis paro


78

A 5

A12

DQ2

RB7

A15

DQ0

A21

LED_ON_OFF

GND

A13

DQ6

DQ4

A 3A 4

VDDPIC

Cin3

VDDPIC

G

A0

MCLR

A10

GND

RP

A9

S_CLK

A8Cin2

A18

U1

PIC18F8620

123456789

1011121314151617181920

21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 3433 35 36 37 38 39 40

6059585756555453525150494847464544434241

80 79 78 77 76 75 74 73 72 71 70 69 68 67 66 65 64 63 62 61

RH2/A18RH3/A19RE1/W R/A D9RE0/RD/AD8RG0/CCP3RG1/TX2/CK2RG2/RX2/DT2RG3/CCP4MCLR/VPPRG4/CCP5VSSVDDRF7/S SRF6/A N11RF5/A N10/CVREFRF4/A N9RF3/A N8RF2/A N7/C1OUTRH7/AN15RH6/AN14

RH5/AN13

RH4/AN12

RF1/AN6/C2OUT

RF0/AN5

AVDD

AVSS

RA3/AN3/VREF+

RA2/AN2/VREFR-

RA1/AN1

RA0/AN0

VSS

VDD

RA4/T0CKI

RA5/AN4/LVDIN

RC1/T1OSI/CCP2

RC0/T1OSO/T13CKI

RC6/TX1/CK1

RC7/RX1/DT1

RJ4/BA0

RJ5/CE

RJ 2/WRLRJ3/WRHRB0/INT0RB1/INT1RB2/INT2

RB3/INT3/CCP2RB4/KBI0

RB5/KBI1/PGMRB6/KBI2/PGC

VSSOSC2/CLKO/RA6

OSC1/CLK IVDD

RB7/KBI3/PGDRC5/SDO

RC4/ SDI/ SDARC3/SCK/SCL

RC2/CCP1RJ7/UBRJ 6/LB

RH1/A17

RH0/A16

RE2/CS/AD10

RE3/AD11

RE4/AD12

RE5/AD13

RE6/AD14

RE7/CCP2/AD15

RD0/PSP0/AD0

VDD

VSS

RD1/PSP1/AD1

RD2/PSP2/AD2

RD3/PSP3/AD3

RD4/PSP4/AD4

RD5/PSP5/AD5

RD6/PSP6/AD6

RD7/PSP7/AD7

RJ0/ALE

RJ1/OE

T

GND

Rx Serial

A16

DQ1

GND

DQ5

CE_RTC

W

SensorP

SDI_SDO

GND

DQ3

DisparoPIC

DQ7

A20

E 0_E 1_E2

Cin1

Cin4

A 2

A7A1

CLK1V DDPIC

VDDPIC

VDDPIC

A19

A14

A11

TxSerial

A6

A17

CLK0

DQ7

A3A2

A13

RP

A9

A19

DQ5

A10

G

A1

GN D

GN D

GND

DQ3

E0_E1_E2 VDD

W

A12

U 3

M58LW032D110N6T

123456789

10111213141516171819202122232425262728

56555453525150494847464544434241403938373635343332313029

NC 0E1A21A20A19A18A17A16VDDA15A14A13A12E0VPENRPA11A10A9A8VSSA7A6A5A4A3A2A1

NC 2WG

STSD Q15

DQ7D Q14

DQ6VSS

D Q13DQ5

D Q12DQ4

VDDQVSSQD Q11

DQ3D Q10

DQ2VDDDQ9DQ1DQ8DQ0

A0BYTE

NC 1E2

DQ6VDD

DQ2

A18

A16

A8

A0

VDD

A15

DQ0

A11

VDD

A21E0_E1_E2

DQ4

GN D

A20

E0_E1_E2

A17

A7A6A5

A14

A4

DQ1


79

Anexo C: Planos Mecánicos

Isométrico Anemómetro Autor: Andrea Córdoba


80

Planos: Base Anemómetro

Unidades en milímetros Material: ABS

Cantidad: 1 Autor: Andrea Córdoba


81

Planos: Cubo derecho Unidades en milímetros

Material: ABS Cantidad: 4

Autor: Andrea Córdoba


82

Planos: Cubo izquierdo Unidades en milímetros

Material: ABS Cantidad: 4



83

Planos: Tubo corto

Unidades en milímetros Material: Tubo de Aluminio

Cantidad: 2 Autor: Andrea Córdoba


84

Planos: Tubo largo Unidades en milímetros

Material: Tubo de Aluminio Cantidad: 2



85

Anexo D: Hoja de Datos MPX5700


86


87

Anexo E: Hoja de Datos LM35


88

Anexo F: Los primeros 113 datos de la figura 48

Fecha Inicio Toma de Medidas Año Mes Día Hora 2005 2 10 16 Fecha Fin Toma de Medidas Año Mes Día Hora 2005 2 10 16

Año Mes Día Hora Min Seg Velocidad NS (m/s)

Velocidad OE (m/s)

Vel Magnitud (m/s)

Direccion (°)

Temperatura (°C) Presión (KPa)

2005 2 10 16 53 57 0,56 10,82 10,84 2,97 21,05 72,28 2005 2 10 16 54 8 0,75 10,82 10,85 3,95 21,01 73,04 2005 2 10 16 54 36 1,87 11,00 11,16 9,65 21,52 72,28 2005 2 10 16 54 58 1,87 10,81 10,98 9,82 20,96 72,28 2005 2 10 16 54 53 2,06 11,19 11,38 10,43 21,05 73,04 2005 2 10 16 55 5 2,06 11,00 11,20 10,60 21,05 73,04 2005 2 10 16 54 31 2,06 10,63 10,83 10,97 21,05 73,80 2005 2 10 16 54 13 2,25 11,00 11,23 11,54 21,05 73,04 2005 2 10 16 54 20 2,25 11,00 11,23 11,54 20,96 73,04 2005 2 10 16 54 42 2,43 10,82 11,09 12,67 21,05 72,28 2005 2 10 16 54 24 2,62 11,00 11,31 13,39 21,05 72,28 2005 2 10 16 54 47 2,62 11,00 11,31 13,39 20,91 73,80 2005 2 10 16 55 33 3,37 10,81 11,33 17,30 20,91 72,28 2005 2 10 16 55 39 3,55 10,81 11,38 18,19 21,14 73,80 2005 2 10 16 55 21 3,56 10,63 11,21 18,49 20,96 73,04 2005 2 10 16 55 44 3,74 10,81 11,44 19,08 20,96 72,28 2005 2 10 16 55 16 3,74 10,82 11,45 19,08 20,87 72,28 2005 2 10 16 55 10 3,74 10,81 11,44 19,09 21,10 72,28 2005 2 10 16 55 28 3,74 10,63 11,27 19,40 21,14 72,28 2005 2 10 16 55 50 5,62 10,26 11,69 28,70 21,10 72,28 2005 2 10 16 55 55 5,62 10,07 11,53 29,15 20,91 72,28 2005 2 10 16 56 7 6,55 9,88 11,86 33,54 20,87 73,80 2005 2 10 16 56 18 6,55 9,70 11,70 34,04 21,01 71,52 2005 2 10 16 56 13 6,55 9,70 11,70 34,05 20,96 73,04 2005 2 10 16 56 2 6,74 9,70 11,81 34,80 20,82 72,28 2005 2 10 16 56 25 6,36 8,75 10,82 36,03 21,05 71,52 2005 2 10 16 56 47 8,24 8,58 11,89 43,82 20,87 73,80 2005 2 10 16 56 36 8,61 8,58 12,15 45,11 21,10 73,04 2005 2 10 16 56 41 8,61 8,39 12,02 45,75 21,10 73,04 2005 2 10 16 56 29 8,80 8,39 12,15 46,36 21,05 72,28 2005 2 10 16 56 52 9,54 6,34 11,46 56,41 21,05 72,28 2005 2 10 16 57 3 9,54 6,34 11,46 56,41 21,10 72,28 2005 2 10 16 56 59 9,54 5,97 11,26 57,99 20,63 73,04 2005 2 10 16 57 10 10,11 4,66 11,13 65,27 21,05 73,04 2005 2 10 16 57 15 10,11 4,47 11,06 66,13 20,91 73,04


89

2005 2 10 16 57 21 9,92 3,91 10,67 68,48 20,91 73,04 2005 2 10 16 36 46 9,92 0,56 9,94 86,77 20,63 72,28 2005 2 10 16 37 3 9,73 0,37 9,74 87,81 20,96 72,28 2005 2 10 16 36 52 9,73 0,19 9,74 88,90 20,73 72,28 2005 2 10 16 36 41 9,92 0,19 9,93 88,92 20,59 73,04 2005 2 10 16 37 8 9,92 0,19 9,93 88,92 20,77 72,28 2005 2 10 16 37 15 10,30 0,19 10,31 88,96 20,73 73,04 2005 2 10 16 57 26 10,30 0,19 10,31 88,96 20,96 73,04 2005 2 10 16 36 57 10,30 0,00 10,30 90,00 20,77 73,04 2005 2 10 16 37 20 10,30 -0,19 10,31 91,04 20,82 72,28 2005 2 10 16 57 33 10,30 -0,19 10,31 91,04 21,14 70,76 2005 2 10 16 37 31 10,30 -0,37 10,31 92,07 20,82 73,80 2005 2 10 16 37 26 10,30 -0,75 10,33 94,14 20,73 72,28 2005 2 10 16 37 54 10,49 -1,30 10,57 97,09 20,82 71,52 2005 2 10 16 37 38 10,30 -1,49 10,41 98,23 20,68 72,28 2005 2 10 16 37 42 10,30 -1,49 10,41 98,23 20,50 73,80 2005 2 10 16 37 49 10,30 -1,49 10,41 98,23 20,82 72,28 2005 2 10 16 38 5 10,30 -2,24 10,54 102,24 20,73 69,24 2005 2 10 16 38 0 10,11 -2,24 10,36 102,47 20,96 73,04 2005 2 10 16 38 12 10,30 -2,42 10,58 103,23 20,87 73,04 2005 2 10 16 38 17 10,30 -3,36 10,84 108,05 20,91 71,52 2005 2 10 16 39 3 10,11 -3,36 10,66 108,37 20,96 73,04 2005 2 10 16 38 46 10,11 -3,36 10,66 108,38 20,87 71,52 2005 2 10 16 39 9 9,92 -3,36 10,48 108,69 20,96 72,28 2005 2 10 16 38 23 10,11 -3,55 10,72 109,32 20,77 73,04 2005 2 10 16 38 28 10,11 -3,55 10,72 109,32 20,77 73,04 2005 2 10 16 38 40 10,11 -3,55 10,72 109,32 20,82 72,28 2005 2 10 16 38 51 10,11 -3,55 10,72 109,32 20,82 73,04 2005 2 10 16 38 58 10,11 -3,55 10,72 109,33 20,17 73,04 2005 2 10 16 38 35 9,92 -3,73 10,60 110,61 20,22 70,76 2005 2 10 16 39 14 9,73 -5,22 11,05 118,21 21,38 73,04 2005 2 10 16 39 20 9,54 -5,22 10,88 118,68 20,96 72,28 2005 2 10 16 39 25 9,73 -5,41 11,14 119,06 20,26 71,52 2005 2 10 16 39 32 9,54 -5,59 11,06 120,37 20,96 73,80 2005 2 10 16 39 37 9,54 -6,16 11,36 122,83 20,91 73,04 2005 2 10 16 39 48 9,54 -6,16 11,36 122,83 20,77 70,76 2005 2 10 16 39 43 9,35 -6,34 11,30 124,14 20,77 72,28 2005 2 10 16 39 54 9,35 -6,34 11,30 124,14 20,91 73,04 2005 2 10 16 40 17 8,80 -7,65 11,66 131,02 21,01 73,04 2005 2 10 16 40 11 8,61 -7,65 11,51 131,64 20,96 73,04 2005 2 10 16 39 59 8,61 -7,84 11,64 132,32 21,05 72,28 2005 2 10 16 40 6 8,42 -7,84 11,50 132,94 20,87 73,04 2005 2 10 16 40 22 8,61 -8,02 11,77 133,00 20,91 72,28 2005 2 10 16 40 40 7,66 -8,40 11,37 137,62 21,01 73,80 2005 2 10 16 40 45 7,48 -8,40 11,24 138,31 20,73 72,28 2005 2 10 16 40 29 7,48 -8,77 11,53 139,55 21,01 72,28 2005 2 10 16 40 34 7,29 -8,58 11,26 139,64 20,91 72,28 2005 2 10 16 40 52 7,10 -8,58 11,14 140,38 20,91 72,28 2005 2 10 16 40 56 7,48 -9,14 11,81 140,70 20,73 72,28 2005 2 10 16 41 8 6,36 -9,14 11,14 145,16 20,73 70,76


90

2005 2 10 16 41 3 6,36 -9,33 11,29 145,70 20,87 72,28 2005 2 10 16 41 14 6,18 -9,33 11,19 146,50 20,87 72,28 2005 2 10 16 41 19 5,62 -9,70 11,20 149,92 20,82 73,04 2005 2 10 16 41 26 5,62 -9,88 11,37 150,40 20,87 73,04 2005 2 10 16 41 37 5,62 -9,88 11,37 150,40 21,10 72,28 2005 2 10 16 41 31 5,43 -9,88 11,28 151,23 20,87 72,28 2005 2 10 16 41 49 4,11 -10,26 11,06 158,16 20,77 73,80 2005 2 10 16 41 54 3,93 -10,26 10,99 159,06 21,42 73,04 2005 2 10 16 41 42 3,74 -10,26 10,92 159,98 20,96 72,28 2005 2 10 16 42 5 2,99 -10,64 11,05 164,28 20,87 72,28 2005 2 10 16 42 0 2,81 -10,82 11,18 165,45 21,52 72,28 2005 2 10 16 42 11 2,43 -10,45 10,73 166,89 20,91 71,52 2005 2 10 16 42 16 1,50 -10,64 10,74 171,98 20,96 72,28 2005 2 10 16 42 23 1,497388 -11,01 11,11153 172,255 21,0518 73,0438976 2005 2 10 16 42 28 1,309849 -11,01 11,08782 173,216 21,00543 73,0438976 2005 2 10 16 42 34 0,187225 -11,01 11,01177 179,026 20,91269 71,5234168 2005 2 10 16 42 39 0 -10,447 10,44736 180 20,91269 72,2836572 2005 2 10 16 42 51 0 -10,827 10,82655 180 20,95906 72,2836572 2005 2 10 16 42 46 -0,187225 -10,637 10,63855 181,008 20,95906 73,0438976 2005 2 10 16 42 57 -1,497388 -10,827 10,92961 187,874 20,95906 72,2836572 2005 2 10 16 43 20 -1,498223 -10,827 10,92973 187,879 20,81995 73,0438976 2005 2 10 16 43 13 -1,684092 -10,827 10,95675 188,842 20,95906 72,2836572 2005 2 10 16 43 8 -1,684092 -10,637 10,76940 188,997 21,09817 72,2836572 2005 2 10 16 43 2 -2,059484 -11,01 11,20114 190,595 20,95906 72,2836572 2005 2 10 16 43 31 -2,808394 -10,827 11,18487 194,542 20,86632 72,2836572 2005 2 10 16 43 36 -2,993118 -11,016 11,41568 195,2 20,91269 73,804138 2005 2 10 16 43 25 -2,993118 -10,827 11,23268 195,454 21,00543 70,7631764 2005 2 10 16 43 43 -3,181076 -10,827 11,28422 196,374 20,86632 70,7631764

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VALIDACION Y PERFECCIONAMIENTO DE UN ANEMOMETRO …