Sensor de espesor de hielo

1、Sensor de espesor de hielo Introducción

Sensor de espesor de hielo emplea una tecnología única de detección por microondas, combinada con análisis térmico, para lograr el monitoreo en tiempo real de las condiciones de formación de hielo en diversos componentes de las turbinas eólicas, incluyendo góndolas, palas, cables, torres de refrigeración, antenas de comunicación y otros equipos exteriores. El sistema emite alertas de hielo para las zonas monitoreadas, calcula el espesor del hielo, proporciona evaluaciones en tiempo real de los riesgos asociados a la formación de hielo y emite comandos de control para activar el sistema de deshielo. Esto garantiza el funcionamiento seguro de las unidades de equipo en condiciones climáticas adversas y gélidas, mejora la eficiencia operativa y reduce el consumo de energía asociado al deshielo.

Para el monitoreo de la formación de hielo en las palas, se utiliza un diseño estructural integrado. Los sensores son compactos y están diseñados para una instalación distribuida, lo que permite montarlos fácilmente en áreas propensas a la acumulación de hielo, como los bordes de las palas. Este enfoque resuelve las limitaciones de los métodos de monitoreo sin contacto existentes, los cuales a menudo no logran reflejar con precisión las condiciones reales de formación de hielo. Además, los sensores presentan un diseño estructural a prueba de rayos para prevenir daños, tanto en los propios sensores como en las palas, causados por descargas atmosféricas; asimismo, incorporan una función de calentamiento integrada para minimizar la probabilidad de detecciones fallidas o falsas alarmas.

Los sensores de monitoreo de hielo para las carcasas de las góndolas de las turbinas eólicas abordan el desafío de monitorear la formación de hielo en las palas de turbinas que ya han sido instaladas, un escenario en el que no es posible realizar una adaptación posterior (retrofit) para instalar sensores integrados en las palas. Mediante el análisis de los datos de hielo en la superficie de la góndola —e integrando esta información con los datos climáticos (temperatura y humedad) monitoreados en todo el parque eólico—, el sistema infiere indirectamente el estado de formación de hielo en las palas. Esto permite la activación del sistema de deshielo de las palas, reduciendo así el riesgo de accidentes operativos causados por condiciones climáticas adversas y gélidas, y mejorando la eficiencia en la generación de energía.

En cuanto al monitoreo de hielo en otros equipos exteriores —tales como antenas, torres de refrigeración y cables—, las ubicaciones de instalación se seleccionan en función del entorno de aplicación específico. Los sensores pueden diseñarse a medida para adaptarse a la ubicación física exacta, garantizando así que reflejen de manera precisa y exhaustiva las condiciones de formación de hielo del equipo específico que se está monitoreando.

2、Sensor de espesor de hielo Principio de funcionamiento del producto

Este sensor emplea tecnología de detección por microondas. Al aprovechar las señales de retroalimentación distintivas que se generan cuando las ondas de microondas interactúan con diferentes sustancias —tales como el hielo, el agua y el aire—, el dispositivo monitorea la presencia de hielo dentro de su zona sensible. Además, basándose en la intensidad de las señales y en la distribución espacial del hielo dentro de dicha zona, el dispositivo calcula el espesor de la capa de hielo. Los usuarios pueden configurar umbrales de alarma específicos para la formación de hielo, correspondientes a diversos niveles de espesor, facilitando así la activación oportuna de los sistemas de deshielo.

Entre los tipos comunes de detectores automáticos de formación de hielo se incluyen los detectores oscilantes, de presión diferencial, de perturbación por microondas, de radioisótopos y ópticos.

El componente central de un detector de hielo oscilante es una sonda ultrasónica de oscilación axial. Cuando se acumula hielo sobre la sonda, su frecuencia de oscilación se modifica; al aplicar este principio, el dispositivo puede detectar si la aeronave está experimentando condiciones de formación de hielo.

Los detectores de hielo por presión diferencial —también conocidos como detectores de hielo por presión dinámica (ram-air)— determinan la presencia de hielo midiendo la diferencia entre la presión dinámica (presión total) y la presión estática del flujo de aire incidente.

Los detectores de hielo ópticos determinan la presencia de hielo mediante el monitoreo de los cambios en la intensidad de la absorción de luz.

Los detectores de hielo por perturbación de microondas determinan la presencia de hielo midiendo el grado en que el hielo —u otras sustancias que se acumulan en la superficie de la sonda— absorbe la radiación de microondas.

Los detectores de hielo por radioisótopos operan bajo el principio de que, cuando se acumula hielo, disminuye la cantidad de partículas beta (electrones) emitidas por una fuente radiactiva que logran alcanzar un contador detector.

3、Sensor de espesor de hielo Especificaciones técnicas

Rango de detección de hielo: 0,2 mm – 50 mm

Espesor mínimo de hielo: 0,2 mm

Espesor máximo de hielo: 50 mm

Umbral de alarma de hielo: 0,2 – 50 mm (Ajustable)

Interfaz de comunicación: RS485, MODBUS-RTU

Temperatura de funcionamiento: -40 °C – 85 °C

Temperatura de almacenamiento: -55 °C – 85 °C

Tensión de funcionamiento: 3,3 V CC o 5 – 30 V

Consumo de energía: 0,4 W (Modo sin calefacción); 12 V, 80 W (Potencia de calefacción)

Humedad de funcionamiento: 0 – 100 % HR

Dimensiones: Consulte el diagrama a continuación

Grado de protección: IP67

EMC: Protección contra rayos y diseño antiinterferencias electromagnéticas

Otras características: Función de calefacción integrada

4、Sensor de espesor de hielo Instalación

Instalación mecánica

El Sensor de espesor de hielo se instala sobre la superficie del objeto bajo medición mediante un método de montaje empotrado. La cara sensora del sensor se posiciona a ras con la superficie del objeto; el principio rector de la instalación consiste en asegurar que la superficie del sensor refleje, en la mayor medida posible, las condiciones de formación de hielo presentes en la superficie del objeto. El sensor se fija a la superficie del objeto mediante un mecanismo de bloqueo con tuerca situado en la parte posterior. La configuración de la instalación se ilustra en la figura adjunta.

El sensor de monitorización de formación de hielo para recintos de equipos presenta un diseño de montaje externo; se instala verticalmente sobre la superficie del recinto mediante un soporte de montaje, con su superficie de monitorización orientada hacia el viento.