Glosario / FAQ / LéxicoTHERMACERN: El nuevo método de análisis de las precipitaciones


THERMACERN: ¡El nuevo método!

THERMACERN es una nueva tecnología de análisis de precipitaciones sólido-líquidas que va mucho más allá del alcance de los detectores de hielo convencionales. Esta tecnología permite diferenciar y cuantificar con precisión las precipitaciones en la zona de transición entre las fases sólida y líquida, como las precipitaciones sobreenfriadas, el aguanieve, la lluvia helada y el hielo negro. La novedad reside en la evaluación sistemática de los flujos de calor asociados a las transiciones de fase. Los detectores de hielo convencionales (únicamente) utilizan como principio de medición las diferentes propiedades dieléctricas del agua y el hielo o el cambio de masa debido al hielo adherido.

THERMACERN, un componente integral de numerosos instrumentos de medición CLIMA de Thies
El componente básico THERMACERN forma parte de numerosos productos Thies y es fácilmente reconocible por su superficie de vidrio azul. Hemos dado vida a la funcionalidad completa de THERMACERN en el analizador de precipitaciones (5.4107.xx.xxx) , y se han implementado funciones seleccionadas en la estación meteorológica compacta WSC11 (4.9056.10.000), WSC Advanced , ClimaSensor US y el monitor de precipitaciones.
THERMACERN es fácil de reconocer gracias a su superficie azul, de izquierda a derecha: WSC11 , Clima Sensor US , https://www.thiesclima.com/en/dnl/EN-Fact_Sheet_0103360124_WSC_Advanced-min.396.pdf WSC Advanced , WSC Agrar (nuevo, disponible en breve), Precipitation Analyser .

Principios físicos

Medición de temperatura y frecuencia:
La superficie del sensor consiste en un material cerámico conductor térmico con sensores de temperatura en la parte posterior. Además, el sensor está diseñado como un circuito eléctrico resonante, por lo que la superficie del sensor forma una capacitancia que depende de la humectación.

Se utilizan los siguientes principios de medición
- Detección de los picos de temperatura característicos que se producen cuando el agua se congela debido al calor de cristalización liberado.
- Cambio de las propiedades dieléctricas del agua y el hielo: estas propiedades se utilizan para diferenciar entre la humectación sólida y líquida de la superficie.
- Medición de la capacidad del sensor: la capacidad del sensor depende tanto de la humectación de la superficie del sensor como del contenido de agua y hielo humectantes. Con THERMACERN, la humectación sólida y líquida puede distinguirse de forma fiable.

Lista de tipos de precipitaciones detectables

THERMACERN permite detectar distintos tipos de precipitaciones y su intensidad:
- Niebla sobreenfriada (FZFG)
- Llovizna subenfriada (FZDZ)
- Lluvia sobreenfriada (FZRA)
- Rociado superenfriado (rociado helado)
- Hielo negro
- Llovizna, lluvia, aguanieve, aguanieve gris, rocío, escarcha

Comportamiento de las gotas sobreenfriadas en THERMACERN

Comportamiento de las gotas sobreenfriadas en el THERMACERN durante la cristalización (figura de la izquierda)
Representación esquemática del estado térmico poco después del impacto de una gota (grande) sobreenfriada en la placa del sensor THERMACERN. En el momento del impacto, la temperatura de la gota aumenta bruscamente hasta el punto de congelación debido a la cristalización. En la gota se forma una estructura cristalina dendrítica que cuadruplica la conductividad térmica de la gota. Debido a la elevada conductividad térmica, el gradiente de temperatura dentro de la gota es bajo. Por tanto, el gradiente de temperatura entre la gota caliente a 0° y la superficie más fría del sensor se forma directamente en la superficie del sensor, por lo que el flujo de calor hacia el sustrato es elevado. Por tanto, se pueden detectar picos de temperatura pronunciados y claramente reconocibles. Cuando una gota que cristaliza forma un punto de calor local, los sensores de temperatura detectan el aumento de temperatura con un retardo de tiempo que depende de la distancia entre la gota y los sensores de temperatura. Por el contrario, un aumento de temperatura debido a la radiación solar afecta a todos los sensores simultáneamente (no se muestra aquí).

Comportamiento de las gotas sobreenfriadas en el THERMACERN sin cristalización (figura de la derecha)
Representación esquemática del estado térmico cuando una pequeña gota sobreenfriada choca contra la placa del sensor. En el caso de la llovizna helada (FZDZ) o la niebla helada (FZFG), la cristalización no se produce si la energía cinética de la gotita es demasiado baja cuando golpea la superficie. Las gotas permanecen sobreenfriadas en la superficie del sensor. Como no se libera calor de cristalización, no hay flujo de calor hacia el sustrato y no se producen picos de temperatura. Dado que la cristalización puede producirse en cualquier momento, el peligro que plantean los líquidos sobreenfriados (inicialmente) no cristalizantes es tan grande como el que plantean los precipitados que cristalizan inmediatamente. THERMACERN también puede utilizarse para detectar agua sobreenfriada no cristalizada. Esto se debe a que la propiedad dieléctrica en este caso no corresponde a la del hielo, sino que sigue siendo la misma que la del agua, aunque la temperatura esté por debajo del punto de congelación.
Comportamiento de gotas sobreenfriadas en THERMACERN, con (Fig. izquierda) y sin cristalización (Fig. derecha).

THERMACERN: Aplicación

Las áreas de aplicación de THERMACERN son diversas e incluyen
- Sistemas de gestión de edificios
- Aeropuertos, permite una codificación METAR automática completa mediante la detección de precipitaciones sobreenfriadas (FZFG, FZDZ, FZRA) y otros cambios de fase peligrosos, datos importantes para el cálculo del tiempo de permanencia en los aeropuertos.
- Transporte marítimo, detección de rocío helado en situaciones de agua salada y dulce en el mar
- Energía: los avisos oportunos de formación de hielo permiten proteger las turbinas eólicas y las líneas eléctricas de daños estructurales.
- Tráfico por carretera: rutas de tráfico seguras - THERMACERN permite avisar a tiempo de los riesgos de formación de hielo en carreteras y puentes, especialmente en caso de hielo negro.
- Redes meteorológicas
- Diversas aplicaciones industriales: Máquinas y sistemas de tecnología de procesos, por ejemplo en la industria química y de procesos o equipos agrícolas.

Mucho más que un detector de hielo

A diferencia de los detectores de hielo convencionales
THERMACERN ofrece un análisis y una diferenciación más precisos de los fenómenos de precipitación, incluida la precipitación sobreenfriada. Al detectar con precisión las fases de humectación y los cambios de fase, THERMACERN ofrece una herramienta de análisis completamente nueva para evaluar los fenómenos meteorológicos.

THERMACERN, integrado en los productos Thies y como componente industrial

Como producto de Thies y como componente industrial con soporte de diseño
THERMACERN es una tecnología innovadora que está disponible tanto en nuestros propios productos como en forma de componente en productos industriales de terceros. Al integrar THERMACERN en nuestros productos propios, ofrecemos a nuestros clientes una función compacta de análisis de precipitaciones que proporciona resultados completos y fiables con un consumo de energía mínimo. También ofrecemos THERMACERN como componente con soporte de diseño para aplicaciones industriales. THERMACERN puede utilizarse en máquinas y sistemas de ingeniería de procesos, por ejemplo en la industria química y de procesos o en equipos agrícolas. Esto ofrece a los usuarios la oportunidad de actualizar rápidamente los dispositivos con una amplia funcionalidad para estados de humectación, estados de fase y transiciones de fase.

Productos con THERMACERN: pluviómetros Thies CLIMA, dispositivos combinados y estaciones meteorológicas:
WSC 11
Sensor Clima US
Analizador de precipitaciones
NUEVO: WSC Advanced & WSC Agrar

Gráfico: Evaluación de los picos de temperatura

K3T1 = punto de medición de la temperatura 1 bajo la cerámica 3.
K3T2 = punto de medición de la temperatura 2 bajo la cerámica 3.
T_ext = temperatura exterior o temperatura del aire
Freq 3 = frecuencia de la cerámica 3

Se reconocen picos en la cerámica en los puntos de medición de temperatura 3 y 2 (curva amarilla y naranja).
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