Tecnologia de medição climática árticaSensores meteorológicos resistentes ao congelamento

Thies CLIMA: Modelos Climáticos do Ártico

Anemômetro ultrassônico, Ultrasonic 2D Compact

Monitor de precipitação a laser (LPM/LNM)

Anemômetro ultrassônico, Ultrasonic 2D

Content structure - Short links

Sem gelo. Pronto para funcionar. Extremamente robusto

A tecnologia de medição meteorológica para locais de uso no Ártico e no alto alpino precisa fazer mais do que apenas resistir a baixas temperaturas. Na prática, os maiores desafios não são causados apenas pelo frio, mas pela interação entre temperatura, vento, umidade e precipitação. É essa combinação que leva ao congelamento – e, consequentemente, a erros de medição ou falhas de funcionamento.
Por isso, a Thies CLIMA não considera as aplicações em climas árticos e frios isoladamente em termos de limites de temperatura, mas sim em cenários meteorológicos reais de exposição a condições adversas. Com base nisso, foi desenvolvido um padrão de congelamento próprio da Thies, que descreve em que condições os aparelhos de medição podem funcionar de forma duradoura e sem congelamento. Realizamos testes específicos para o padrão de congelamento em aparelhos selecionados, enquanto a filosofia de construção robusta e análise do sistema se aplica a todos os modelos.

Probabilidade de ocorrência de situações de formação de gelo em função da velocidade do vento e da temperatura do ar.

O clima ártico significa mais do que apenas “baixas temperaturas”

Muitas especificações para condições climáticas extremas referem-se exclusivamente à faixa de temperatura operacional permitida de um dispositivo. Essa visão é muito limitada. Em ambientes operacionais reais, os seguintes fatores têm efeito simultâneo:

Temperaturas do ar muito baixas
Altas velocidades do vento (efeito de resfriamento do vento)
Umidade, neve, chuva congelante ou precipitação congelante

Nessas condições, não é a temperatura mínima de operação que determina se um dispositivo permanece livre de gelo e fornece medições válidas, mas sim o equilíbrio energético de todo o sistema. O padrão de fábrica Thies CLIMA para formação de gelo reflete precisamente essas relações.

Padrão de fábrica CLIMA da Thies ICING

A norma da fábrica de gelo Thies

A norma da fábrica de gelo Thies descreve a resistência ao gelo dos instrumentos de medição meteorológica em condições ambientais realistas. Ela leva em consideração não apenas a temperatura, mas também:

Velocidade do vento e perda de calor convectivo
Potência de aquecimento disponível
Influências do sistema, tais como fornecimento de energia e perdas na linha
Nota: Os tipos de umidade ou precipitação não são considerados separadamente no teste, uma vez que a condição crítica para o congelamento é determinada principalmente pela temperatura e pelo equilíbrio térmico do sensor. Em temperaturas acima de zero, não ocorre formação de gelo relevante, enquanto que em temperaturas muito baixas.

O objetivo não é obter uma garantia geral de “ausência de formação de gelo em todas as circunstâncias”, mas sim fornecer uma declaração fisicamente confiável sobre as combinações de temperatura e vento nas quais uma operação confiável pode ser garantida. Os limites típicos são claramente indicados. Se forem excedidos, não é mais possível garantir a ausência de formação de gelo.

‎Comparações permitidas e classificação padrão. O que é comparável. MILSTD, IEC, ISO?

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Normas ambientais e militares, como MILSTD810 ou testes climáticos IEC, contribuem de forma valiosa para a avaliação da robustez, transportabilidade e resistência dos materiais.

No entanto, eles diferem fundamentalmente da norma da fábrica de gelo Thies:

Foco em testes individuais em vez de efeitos climáticos combinados
Avaliação da capacidade de sobrevivência, não da qualidade da medição
Gelo geralmente como um caso de teste isolado

A norma de gelo Thies complementa essas normas, concentrando-se na operação real da tecnologia de medição meteorológica em condições de gelo.
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Factory Standard Icing - Example Thies CLIMA Wind Transmitter

Critérios técnicos de projeto relevantes para o 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	Braços do sensor, transdutores ultrassônicos, superfícies da carcaça (dependendo do modelo)	Proteção de todas as superfícies relevantes para a medição.
Potência de aquecimento (típica)	Potência de aquecimento (dependente do dispositivo) Até aproximadamente 90 W / 280 W, dependendo do tipo de dispositivo	Potência de aquecimento otimizada para o tipo de dispositivo e área de aplicação.
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.

Tabela: A avaliação baseia-se no modelo e na configuração de acordo com a norma de formação de gelo Thies CLIMA (STD 012001 /012002).

Dispositivos e aplicações adequados para aplicações em climas árticos

Os dispositivos de medição selecionados são projetados para uso em condições climáticas árticas e frias. Sua adequação se baseia não apenas nos limites de temperatura, mas também em um equilíbrio energético entre a potência de aquecimento e a perda de calor. Dependendo do tipo de sensor, do conceito de aquecimento e do projeto do sistema, diferentes cenários de congelamento podem ser cobertos de forma confiável.

Meteorologische Messtechnik von Thies CLIMA für Arctic-Climate-Bedingungen

Ultrasonic anemometer, Ultrasonic 3D with heating elements on the shaft, arm, and sensor head.

PRODUTOS: A tecnologia de medição do vento em climas árticos impõe exigências particularmente elevadas ao equipamento:

Além das baixas temperaturas, as altas velocidades do vento também desempenham um papel importante, aumentando significativamente a perda de calor (efeito de resfriamento pelo vento). Os seguintes anemômetros ultrassônicos são projetados de forma que todas as superfícies externas
relevantes para o congelamento sejam aquecidas conforme necessário. A potência de aquecimento só é ativada quando necessário para evitar o acúmulo de gelo. Apenas modelos especiais da série de anemômetros ultrassônicos são testados especificamente de acordo com a norma de congelamento Thies. O fator decisivo não é a maior potência de aquecimento possível, mas um equilíbrio energético estável que evita que as temperaturas da superfície caiam abaixo de zero.

Recomendamos os seguintes modelos (de acordo com a norma THIES 012002 relativa ao gelo):
Anemômetro ultrassônico (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 mecânico de vento aquecido
Sensor de direção do vento com aquecimento, 24 VCA/CC, máx. 60 W
4.3129.80.xxx
4.3129.80.000
Sensor de vento compacto com aquecimento, para 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

Tecnologia de medição de precipitação da Thies CLIMA: disdrómetro 3D

PRODUTOS: Medição de precipitação e combinações de sensores no clima ártico

Ao medir a precipitação, os problemas de congelamento surgem principalmente devido à umidade, neve e chuva congelada. Isso requer conceitos de aquecimento em várias etapas que levem em consideração não apenas as áreas individuais dos sensores, mas todo o sistema de medição. Os dispositivos de medição de precipitação da Thies possuem circuitos de aquecimento controlados separadamente que são ativados dependendo da temperatura ambiente. As funções de aquecimento podem ser monitoradas diagnosticamente e integradas ao sistema.

Exemplos de dispositivos para medição de precipitação resistente ao fogo:
Laser-Precipitation-Monitor (5.4110.00.xxx, option with bracket heating)
Laser-Precipitation-Monitor (5.4110.10.xxx option with bracket heating)
3D Stereo Disdrometer (5.4120.xx.xxx)
Precipitation Analyzer (5.4107.xx.xxx)
CLIMA Sensor US (with heating, Option)
Rain Gauge (5.4032.45.008)

FAO Frequently asked questions

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 de formação de gelo da Thies? 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, a ausência de formação de gelo não pode mais ser garantida. Esta 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 congelamento. 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.

GLOSSARY Arctic Measurement

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.

Equilíbrio 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.

Saiba mais sobre nossa tecnologia de medição climática Artcic e encontre os dispositivos certos para seus projetos.
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