Tecnología de Medición Arctic ClimateSensores Resistentes al Hielo para Condiciones Extremas

Thies CLIMA: Modelos Climáticos do Ártico

Anemómetro ultrasónico, Ultrasónico 2D Compact

Monitor láser de precipitaciones (LNM/LPM)

Anemómetro ultrasónico, ultrasónico 2D

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Sin hielo. Listo para funcionar. Extremadamente robusto

La tecnología de medición meteorológica para aplicaciones en el Ártico y en alta montaña debe hacer mucho más que simplemente soportar bajas temperaturas.En la práctica, los mayores retos no solo los plantea el frío, sino la interacción entre la temperatura, el viento, la humedad y las precipitaciones. Solo esta combinación provoca la formación de hielo y, con ello, errores de medición o fallos de funcionamiento.
Por ello, Thies CLIMA no considera las aplicaciones en climas árticos y fríos de forma aislada en función de los límites de temperatura, sino en función de escenarios meteorológicos reales. Sobre esta base, se ha desarrollado una norma propia de Thies sobre la formación de hielo, que describe las condiciones en las que los dispositivos de medición pueden funcionar de forma permanente y sin hielo. Realizamos pruebas específicas de la norma sobre la formación de hielo en dispositivos seleccionados, mientras que la filosofía de diseño robusto y consideración del sistema se aplica a todos los modelos.

Probability oficing situations occurring depending on wind speed and air temperature.

El clima ártico significa más que «temperaturas bajas»

Muchas especificaciones para condiciones climáticas extremas se refieren exclusivamente al rango de temperatura de funcionamiento permitido de un dispositivo. Esta consideración es insuficiente. En entornos de uso reales, actúan simultáneamente:

‎temperaturas del aire muy bajas
velocidades del viento elevadas (efecto de enfriamiento por el viento)
humedad del aire, nieve, lluvia helada o precipitaciones congeladas

En estas condiciones, no es la temperatura mínima de funcionamiento lo que determina si un dispositivo permanece libre de hielo y proporciona valores de medición válidos, sino el balance energético del sistema en su conjunto. La norma de congelación Thies CLIMA refleja exactamente estas relaciones.

Thies CLIMA Factory Standard ICING

El estándar de congelación Thies CLIMA

El estándar de congelación Thies describe la resistencia a la congelación de los instrumentos de medición meteorológica en condiciones ambientales realistas.
No solo tiene en cuenta la temperatura, sino también:

‎La velocidad del viento y la pérdida de calor por convección.
La potencia calorífica disponible.
Las influencias del sistema, como el suministro de tensión y las pérdidas en las líneas.
Nota: La humedad del aire o los tipos de precipitación no se tienen en cuenta por separado en la prueba, ya que la condición crítica para la formación de hielo viene determinada principalmente por la temperatura y el balance térmico del sensor. A temperaturas superiores al punto de congelación no se produce una formación de hielo relevante, mientras que a temperaturas muy bajas solo se producen pequeñas acumulaciones de hielo que no afectan al funcionamiento de los sensores.

El objetivo no es una afirmación general del tipo «sin formación de hielo en ninguna circunstancia», sino una declaración físicamente fiable sobre las combinaciones de temperatura y viento en las que se puede garantizar un funcionamiento fiable. Los límites típicos se indican de forma transparente. Si se superan estos límites, no se puede garantizar que no se forme hielo.

Comparaciones admisibles y clasificación estándar¿Qué es comparable, MIL-STD, IEC, ISO?

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Las normas medioambientales y militares, como MIL-STD-810 o las pruebas climáticas IEC, contribuyen de forma valiosa a la evaluación de la robustez, la transportabilidad y la resistencia de los materiales.

Sin embargo, difieren fundamentalmente de la norma de congelación de Thies:

‎Se centran en pruebas individuales en lugar de en efectos meteorológicos combinados.
Evalúan la capacidad de supervivencia, no la calidad de la medición.
La congelación se considera generalmente como un caso de prueba aislado.

La norma de congelación de Thies complementa estos enfoques al centrarse en el funcionamiento real de la tecnología de medición meteorológica en condiciones de congelación.

Factory Standard Icing - Example Thies CLIMA Wind Transmitter

Criterios técnicos de diseño relevantes para el clima ártico

Aspecto técnico	Implementação na Thies CLIMA	Vantagem em aplicações em climas árticos
Método de medição	Medição do vento sem peças móveis	Sem interferência mecânica de gelo ou neve.
Função básica em baixas temperaturas	Também pode ser medido sem aquecimento a temperaturas inferiores a −40 °C	O aquecimento serve como proteção contra o congelamento, não apenas para garantir a capacidade de medição
Conceito de aquecimento	Sensor arms, ultrasonic transducers, housing surfaces (depending on model)	Potência de aquecimento otimizada para o tipo de dispositivo e área de aplicação
Potência de aquecimento (típica)	Potência de aquecimento (dependente do dispositivo) Até aproximadamente 90 W / 280 W, dependendo do tipo de dispositivo	Heating power optimized for device type and area of application.
Tensão de alimentação	24 V / opcional 48 V, cabos de conexão especiais	Melhor alimentação possível para o sistema de aquecimento próximo à potência nominal
Balanço energético	Consideração da velocidade do vento, umidade, precipitação	Prevenção de balanço térmico negativo (efeito de resfriamento pelo vento), temperatura da superfície >0 °C na faixa especificada.
Medidas de projeto de construção	Superfícies de acumulação de gelo minimizadas, geometrias robustas	Medidas KoDesign para evitar a formação de gelo
Comprovação da resistência ao gelo	Teste de acordo com a norma de gelo Thies (STD 012001 / 012002)	Possibilidade de especificação precisa da resistência ao gelo, dependendo do vento/temperatura

Tabla: La evaluación se realiza en función del modelo y la configuración según la norma de congelación Thies CLIMA (STD 012001 / 012002).

Dispositivos y aplicaciones adecuados para aplicaciones en climas árticos

Los dispositivos de medición seleccionados están diseñados para su uso en condiciones climáticas árticas y frías. Su idoneidad no solo se basa en los límites de temperatura, sino también en un equilibrio energético entre la potencia calorífica y la pérdida de calor. Dependiendo del tipo de sensor, el concepto de calefacción y el diseño del sistema, se pueden cubrir de forma fiable diferentes escenarios de formación de hielo.

Meteorologische Messtechnik von Thies CLIMA für Arctic-Climate-Bedingungen

Anemómetro ultrasónico, ultrasónico 3D con elementos calefactores en el eje, el brazo y el cabezal del sensor.

PRODUCTOS: La tecnología de medición del viento en climas árticos impone exigencias especialmente elevadas a los equipos

Además de las bajas temperaturas, también influyen las altas velocidades del viento, que aumentan considerablemente la pérdida de calor (efecto de enfriamiento por el viento). Los siguientes anemómetros ultrasónicos están diseñados de manera que todas las superficies externas
relevantes para la formación de hielo se calientan según sea necesario. La potencia calorífica solo se activa cuando es necesario para evitar la acumulación de hielo. Solo los modelos especiales de la serie de anemómetros ultrasónicos se someten a pruebas específicas de acuerdo con la norma de formación de hielo de Thies. El factor decisivo no es la mayor potencia calorífica posible, sino un equilibrio energético estable que evite que las temperaturas superficiales caigan por debajo del punto de congelación.

Recomendamos los siguientes modelos (según la norma THIES sobre formación de hielo 012002)
Anemómetro ultrasónico (2D / 3D)
US 2D, 4.382x.4x.xxx
US 2D, 4.3820.34.398
US 2D, 4.3875.6x.xxx
US 2D Compact, 4.3877.xx.xxx
US 2D Compact, 4.3875.8x.xxx
US 3D, 4.383x.4x.xxx

Sensor mecánico de viento calefactado
Sensor de dirección del viento con calefacción, 24 VCA/CC, máx. 60 W
4.3129.80.xxx
4.3129.80.000
Sensor de viento compacto con calefacción, za VCA/CC, máx. 60 W
4.3519.40.xxx
4.3519.40.000
4.3619.40.000
4.3619.40.xxx

Precipitation measurement technology from Thies CLIMA: 3D disdrometer

Tecnología de medición de precipitaciones de Thies CLIMA: disdrómetro 3D

PRODUCTOS: Medición de precipitaciones y combinaciones de sensores en climas árticos

En la medición de precipitaciones, los problemas de congelación se deben principalmente a la humedad, la nieve y el aguanieve. En este caso, se requieren conceptos de calefacción de varios niveles que tengan en cuenta no solo las áreas individuales de los sensores, sino todo el sistema de medición. Los medidores de precipitaciones de Thies disponen de circuitos de calefacción controlados por separado que se activan en función de la temperatura ambiente. Las funciones de calefacción pueden supervisarse mediante diagnósticos e integrarse en el sistema.

Ejemplos de dispositivos para la medición de precipitaciones resistentes a la congelación:
Monitor de precipitaciones por láser (5.4110.00.xxx, Opción con calefacción de arco)
Monitor de precipitaciones por láser ( (5.4110.10.xxx Opción con calefacción de arco)
Disdrómetro estereoscópico 3D (5.4120.xx.xxx)
Precipitation Analyzer (5.4107.xx.xxx)
CLIMA Sensor US (Opción con calefacción)
Transmisor de precipitaciones pluviómetro (5.4032.45.008)

Perguntas frequentes da FAO

Por que uma especificação como “temperatura de operação de −50 °C” não é suficiente? Porque o congelamento não é causado apenas pela temperatura. O vento, a umidade e a precipitação têm um impacto significativo na perda de calor. O fator decisivo é se a capacidade de aquecimento pode compensar essas perdas.

O que exatamente descreve a norma Thies sobre formação de gelo? Ela descreve as combinações de temperatura e velocidade do vento sob as quais um dispositivo pode ser operado de forma confiável sem formação de gelo, com base em medições reais e experiência operacional.

Um valor limite significa que a operação não é possível acima dele? Não. Significa que, nessas condições, não é mais possível garantir a ausência de formação de gelo. Essa é uma distinção deliberada e tecnicamente correta.

Qual é o papel da fonte de alimentação? Um papel significativo. As perdas na linha e a potência de aquecimento disponível influenciam diretamente a resistência ao gelo. É por isso que os sistemas de 48 V são recomendados para locais extremos.

Os dispositivos testados pela MIL-STD são automaticamente adequados para condições árticas? Não necessariamente. Os testes MIL-STD avaliam a robustez, não a qualidade da medição a longo prazo em condições de congelamento.

GLOSSÁRIO Medição no Ártico

Gelo: Formação de gelo devido ao congelamento da umidade ou precipitação nas superfícies do dispositivo.

Efeito windchill: Aumento da perda de calor devido ao vento, que intensifica o resfriamento efetivo do corpo.

Balanço energético: Comparação entre a produção de calor e a perda de calor devido às condições ambientais.

Padrão da fábrica de gelo Thies: Padrão interno para avaliar a resistência ao gelo da tecnologia de medição meteorológica em condições climáticas realistas.

Ártico/clima frio: Ambientes operacionais com condições meteorológicas extremas, não definidos exclusivamente pela temperatura do ar.

CONTATO - de preferência pessoalmente.

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