Glossário / Perguntas frequentes / LéxicoTHERMACERN: O novo método de análise de precipitação


THERMACERN: O novo método!

THERMACERN é uma nova tecnologia para analisar a precipitação sólido-líquido que vai muito além do escopo dos detectores de gelo convencionais. A tecnologia permite a diferenciação e a quantificação precisas de eventos de precipitação na zona de transição entre as fases sólida e líquida, como precipitação super-resfriada, granizo, chuva congelada e gelo negro. A novidade está na avaliação sistemática dos fluxos de calor associados às transições de fase. Os detectores de gelo convencionais (apenas) usam as diferentes propriedades dielétricas da água e do gelo ou a mudança na massa devido à aderência do gelo como princípio de medição.

THERMACERN, um componente integral de vários instrumentos de medição CLIMA da Thies
O componente básico do THERMACERN está contido em vários produtos da Thies e é facilmente reconhecível devido à sua superfície de vidro azul. No Analisador de Precipitação (5.4107.xx.xxx) , demos vida à funcionalidade completa do THERMACERN, enquanto funções selecionadas foram implementadas na estação meteorológica Compact WSC11 (4.9056.10.000) ,WSC Advanced , ClimaSensor US et Monitor de Precipitação
A THERMACERN é fácil de reconhecer graças à superfície azul, da esquerda para a direita: WSC11 , Clima Sensor US , WSC Advanced , WSC Agrar (novo, disponível em breve), Analisador de Precipitação

Princípios físicos

Medição de temperatura e frequência:
A superfície do sensor consiste em um material cerâmico termicamente condutor com sensores de temperatura na parte traseira. Além disso, o sensor foi projetado como um circuito ressonante elétrico, por meio do qual a superfície do sensor forma uma capacitância que depende da umidade.

São usados os seguintes princípios de medição:
- Detecção de picos de temperatura característicos que ocorrem quando a água congela devido ao calor de cristalização liberado.
- Mudança nas propriedades dielétricas da água e do gelo: essas propriedades são usadas para diferenciar entre umedecimento sólido e líquido da superfície.
- Medição da capacidade do sensor: a capacidade do sensor depende tanto do umedecimento da superfície do sensor quanto do conteúdo de água e gelo umedecidos. Com a THERMACERN, é possível distinguir de forma confiável o umedecimento sólido e líquido.

Lista de tipos de precipitação detectáveis

A THERMACERN pode ser usada para detectar uma variedade de eventos de precipitação e sua intensidade:
- Neblina super-resfriada (FZFG)
- Chuvisco sub-resfriado (FZDZ)
- Chuva super-resfriada (FZRA)
- Spray super-resfriado (freezing spray)
- Gelo negro
- Chuvisco, chuva, granizo, granizo cinza, orvalho, geada

Comportamento de gotículas super-resfriadas na THERMACERN

Comportamento de gotículas super-resfriadas na THERMACERN durante a cristalização (figura à esquerda)
Representação esquemática do status térmico logo após o impacto de uma gota super-resfriada (grande) na placa do sensor THERMACERN. No momento do impacto, a temperatura da gota aumenta abruptamente até o ponto de congelamento devido à cristalização. Uma estrutura de cristal dendrítica se forma na gota, o que quadruplica a condutividade térmica da gota. Devido à alta condutividade térmica, o gradiente de temperatura dentro da gota é baixo. O gradiente de temperatura entre a gota quente de 0° e a superfície mais fria do sensor, portanto, forma-se diretamente na superfície do sensor, razão pela qual o fluxo de calor para o substrato é alto. Portanto, é possível detectar picos de temperatura acentuados e claramente reconhecíveis. Como uma gota de cristalização forma um ponto de calor local, o aumento de temperatura é detectado pelos sensores de temperatura com um atraso de tempo que depende da distância entre a gota e os sensores de temperatura. Em contrapartida, um aumento de temperatura devido à radiação solar afeta todos os sensores simultaneamente (não mostrado aqui).

Comportamento de gotículas super-resfriadas na THERMACERN sem cristalização (figura à direita)
Representação esquemática do estado térmico quando uma pequena gota super-resfriada atinge a placa do sensor. No caso de garoa congelante (FZDZ) ou neblina congelante (FZFG), a cristalização não ocorre se a energia cinética da gota for muito baixa quando ela atingir a superfície. As gotículas permanecem super-resfriadas na superfície do sensor. Como nenhum calor de cristalização é liberado, não há fluxo de calor para o substrato e não ocorrem picos de temperatura. Como a cristalização pode ocorrer a qualquer momento, o perigo representado por líquidos super-resfriados (inicialmente) sem cristalização é tão grande quanto o representado por precipitados que se cristalizam imediatamente. O THERMACERN também pode ser usado para detectar água super-resfriada não cristalizada. Isso ocorre porque a propriedade dielétrica, nesse caso, não corresponde à do gelo, mas permanece igual à da água, mesmo que a temperatura esteja abaixo do ponto de congelamento.
Comportamento de gotas super-resfriadas na THERMACERN, com (Fig. à esquerda) e sem cristalização (Fig. à direita).

THERMACERN: Aplicativo

As áreas de aplicação da THERMACERN são diversas e incluem
- Sistemas de gerenciamento de edifícios
- Aeroportos, permite a codificação automática completa de METARs por meio da detecção de precipitação super-resfriada (FZFG, FZDZ, FZRA) e outras mudanças de fase perigosas, dados importantes para o cálculo do tempo de espera em aeroportos
- Transporte marítimo, detecção de spray de congelamento em situações de água salgada e doce no mar
- Energia: avisos oportunos de formação de gelo permitem que turbinas eólicas e linhas de energia sejam protegidas contra danos estruturais.
- Tráfego rodoviário: rotas de tráfego seguras - a THERMACERN permite o aviso oportuno de riscos de congelamento em estradas e pontes, especialmente no caso de gelo negro.
- Redes meteorológicas
- Diversas aplicações industriais: Máquinas e sistemas de tecnologia de processos, por exemplo, na indústria química e de processos ou em equipamentos agrícolas

Muito mais do que um detector de gelo

Em contraste com os detectores de gelo convencionais
o THERMACERN oferece uma análise e diferenciação mais precisas de eventos de precipitação, incluindo precipitação super-resfriada. Ao detectar com precisão as fases de umedecimento e as mudanças de fase, o THERMACERN oferece uma ferramenta de análise completamente nova para avaliar os fenômenos climáticos.

THERMACERN, integrado nos produtos Thies e como componente industrial

Como um produto da Thies e como um componente industrial com suporte de projeto
A THERMACERN é uma tecnologia inovadora que está disponível tanto em nossos próprios produtos quanto como um componente em produtos industriais de terceiros. Ao integrar o THERMACERN em nossos produtos internos, oferecemos aos nossos clientes uma função compacta de análise de precipitação que fornece resultados abrangentes e confiáveis com consumo mínimo de energia. Também oferecemos o THERMACERN como um componente com suporte de projeto para aplicações industriais. A THERMACERN pode ser usada em máquinas e sistemas de engenharia de processos, por exemplo, na indústria química e de processos ou em equipamentos agrícolas. Isso dá aos usuários a oportunidade de atualizar rapidamente os dispositivos com funcionalidade abrangente para estados úmidos, estados de fase e transições de fase.

Produtos com THERMACERN: medidores de precipitação Thies CLIMA, dispositivos combinados e estações meteorológicas:
WSC 11
Sensor Clima US
Analisador de precipitação
NOVO: WSC Advanced e WSC Agrar

Gráfico: Avaliação dos picos de temperatura (spikes)

como uma característica da precipitação super-resfriada
K3T1 = Ponto de medição de temperatura 1 sob a cerâmica 3.
K3T2 = Ponto de medição de temperatura 2 sob a cerâmica 3.
T_ext = temperatura externa ou temperatura do ar
Freq 3 = Frequência da cerâmica 3

Os picos são reconhecíveis na cerâmica nos pontos de medição de temperatura 3 e 2 (curva amarela e laranja).
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