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Sensores de viento

 

Tecnología Acu-Res®

 

Todos los sensores de flujo de aire de FT Technologies están basados en nuestra tecnología única Acu-Res®.

Acu-Res® proporciona los datos más fiables de flujo de aire en las condiciones más extremas.

La tecnología Acu-Res® está compuesta de tres componentes:

  1. El sistema de medición de resonancia acústica
  2. El sistema de software Acu-Res®
  3. El Sistema de Protección Medioambiental (EPS)

Acu-Res® posiciona a los sensores FT al frente de otras tecnologías de sensores de viento ultrasónicos y mecánicos, proporcionando una solución a medida más robusta y fiable.

Patenta Europea nº EPO  801 311 A1 y patente de los Estados Unidos de América: nº 5,877,416 para sistema de medición de Resonancia Acústica en los anemómetros ultrasónicos FT

 


 

Principo de medida   Protección medioambiental   Ventajas   Acu-Res® Software

 

 

 

Principio de medida por resonancia acústica

 

Acu-Res® es una tecnología patentada de estado sólido (sin partes móviles) para medir la velocidad y la dirección del viento. Utiliza una onda acústica (ultrasónica) que RESUENA dentro de una pequeña cavidad. Este principio único de funcionamiento ofrece unas especificaciónes sin igual y muchas ventajas, tales como el amplio rango cuantificable de velocidades de aire, su larga vida útil, alta disponibilidad, construcción ligera y pequeña y una excepcional sensibilidad y precisión. Al carecer de partes expuestas Acu-Res® posibilita un sensor robusto que opera bajo condiciones climáticas extremas. Presenta un bajo consumo de energía y debido a la resonancia acústica proporciona un sistema de compensación integrado  frente a factores ambientales que, como bien se sabe, afectan a otras tecnologías. Ninguna otra tecnología combina las numerosas características de Acu-Res®.

Cómo funciona

El siguiente diagrama simplificado muestra la disposición básica de detección del anemometro por resonancia acústica.

Disposición básica de detección del anemómetro de resonancia  ultrasónica FT702LT

 

En su forma más básica, el dispositivo consiste en un par de pequeñas placas paralelas, denominadas reflectores superior e inferior. En el plano horizontal el aire fluye libremente entre las placas sin limitaciones mecánicas. En la dirección vertical, sin embargo, el flujo está limitado por los reflectores y la velocidad media del aire en esa dirección es despreciable. Las ondas acústicas (ultrasonicas) son generadas y recibidas mediante tres diafragmas vibrantes, cada uno de los cuales está a su vez acoplado a un elemento piezoeléctrico. Los diafragmas están dispuestos en forma triangular, tal como se muestra en el diagrama.

Uno de los diafragmas está eléctricamente excitado en todo momento. Las onda ultrasónica emana de su superficie y se desplaza hacia el exterior hasta que golpea al reflector inferior, donde se somete a una reflexión casi total. El frente de onda resultante rebota hacia arriba, golpea el reflector inferior y se refleja de nuevo. La señal ultrasónica continúa rebotando entre los dos reflectores hasta que está suficientemente atenuada por la pérdida de energía en el aire circundante y por la sucesión de reflexiones imperfectas. En la práctica, el proceso implica cerca de 200 reflexiones.

Sobre una banda estrecha de frecuencia las reflexiones individuales se combinan en fase para producir un aumento importante en la amplitud de la señal. La distribución de la onda neta resultante es compleja pero se puede considerar como una onda cuasi-vertical, que en el plano horizontal se comporta como una onda en dos dimensiones radiales. Este carácter dual del campo acústico se aprovecha de la siguiente manera:

La medicion del flujo de aire se basa en el comportamiento de las ondas progresivas

La fase entre cualquiera de los tres pares de diafragmas está relacionada con el flujo de aire a lo largo del eje de dicho par. En base a las medidas de los tres pares se calculan los vectores de las componentes del flujo de aire a lo largo de los lados del triángulo (formado por los diafragmas). La combinacion de estos vectores da como resultado la velocidad y dirección final.

La compensación automática se basa en el comportamiento de las ondas estacionarias

La velocidad del sonido en el aire varía en función de la temperatura, la humedad y, en menor medida, de la presión. Acu-Res® ofrece una compensación automática ante este problema sin hacer necesario el uso de sensores adicionales. En funcionamiento, la electrónica del sensor ajusta la frecuencia con el fin de maximizar la respuesta y mantener la resonancia. En estas condiciones, las mediciones se realizan sin necesidad de tener en cuenta la velocidad del sonido.

Por otra parte, el funcionamiento en resonancia reduce significativamente la indeseable influencia de reflejos acústicos provenientes de objetos cercanos o de efectos aerodinámicos como por ejemplo las turbulencias o la no uniformidad del flujo de aire. La proximidad entre sí de los diafragmas vibrantes posibilita el funcionamiento a altas velocidades de aire, y la construcción monolítica del sensor mejora la precisión de la medida. La relación entre la velocidad del aire y la fase medida es lineal. Además, la respuesta selectiva en resonancia forma un "filtro sintonizado frontal" que mejora significativamente la relación señal-ruido. La potencia de la señal se mantiene extremadamente baja (por lo general décimas de microvatios) y la potencia consumida internamente durante el funcionamiento normal es también insignificante.

Acu-Res® tiene muchas ventajas sobre las tecnologías alternativas, siendo  algunas de las más importantes las siguientes:

  • Rango dinámico amplio y escalable
  • Respuesta lineal de fase frente a la velocidad del aire
  • Velocidad e indicación de dirección del viento exactas
  • Precisión de dirección del viento independiente de la velocidad
  • Intrínsecamente compensado ante fluctuaciones de presión, temperatura y humedad
  • Construcción robusta y totalmente sellada que posibilita su funcionamiento en cualquier clima y de alta disponibilidad
  • Construcción altamente fiable y sin partes móviles
  • Pequeño, ligero y autocalefactable
  • Bajo consumo de energía


 

Principo de medida   Protección medioambiental   Ventajas   Acu-Res® Software

 

 

Sistema de protección medioambiental

 

El sistema de protección medioambiental Acu-Res®  (EPS - Environmental Protection System) ha sido diseñado para permitir al sensor trabajar con fiabilidad en extremas condiciones climáticas. El EPS ayuda a garantizar una gran disponibilidad de datos en cualquier condicion climática.

 

El EPS ha sido optimizado para minimizar los efectos de:

  • Rayos y EMC
  • Polvo y arena
  • Radiación solar
  • Lluvias fuertes
  • Agua salada
  • Nieve, lluvia helada y hielo
  • Granizo
  • Impacto físico
  • Vibración
  • Corrosión
  • Erosión y envejecimiento

El sensor EPS asegura altos niveles de fiabilidad al incorporar:

  • Una estructura resistente  de aleación anodizada que resulta fuerte , resistente a la corrosión y transmite el calor fácil y regularmente.
  • Un sistema de sellado en la estructura y alrededor del conector que protege y aleja arena, polvo y agua
  • Protección electrónica contra sobretensiones para incrementar la inmunidad del sensor contra fuertes voltajes y subidas de corriente causados por rayos
  • Tres calentadores que mantienen el sensor a temperatura constante y lo protege de la formación de capas de  hielo
  • Revestimientos extremadamente hidrofóbicos que ayudan al sensor a mantenerse limpio y seco
  • Análisis altamente acelerado de la vida útil que garantizan que los sensores soportan condiciones climáticas extremas y vibraciones

La plataforma de la tecnología Acu-Res® y el sensor de viento de la serie FT702 son  probablemente las tecnologías más  probadas y eficaces del mundo.

Véase las especificaciones aquí 

 


 

Principo de medida   Protección medioambiental   Ventajas   Acu-Res® Software

 

Ventajas de la tecnología de resonancia acústica

 

Compacto y robusto

La tecnología Acu-Res® sólo necesita una pequeña cavidad para crear y mantener la resonancia acústica. Esto posibilita que el sensor sea compacto y ligero en comparación con sensores basados en otras tecnologías.
 
Debido a dicha reducción del tamaño del sensor al mínimo, toda la carcasa puede ser fácil y uniformemente calefactada, garantizando así la ausencia de de hielo.
 
Esto proporciona las siguientes ventajas:

  • Sensor rígido y resistente que soporta grandes descargas, fuertes vibraciones e impactos extremos
  • Baja potencia térmica necesaria para mantenerlo libre de hielo
  • Larga vida asegurada sin necesidad de mantenimiento
  • Almacenamiento y manejo simplificados & costes de transporte reducidos

La unidad no tiene partes móviles y precisa de un solo dispositivo para medir velocidad y dirección del aire simultaneamente.

Medición fiable y consistente

La tecnología Acu-Res® proporciona datos precisos, coherentes y fiables en todas las direcciones, incluyendo el flujo inclinado.

Los cambios en la densidad y las partículas en el aire pueden afectar a la precisión de los anemómetros mecánicos convencionales de cazoletas. La precisión de los sensores que determinan el tiempo ultrasónico de vuelo de pulsos de sonido pueden tener una menor precisión debido a la precipitación y al polvo, que reflejan o distorsionan la trayectoria efectiva de dichos pulsos.

La velocidad del sonido en el aire varía en función de la temperatura y, en menor medida, de la humedad y la presión. Los sensores basados en la tecnologia Acu-Res® adaptan su frecuencia de transmisión para mantener la resonancia, compensando de manera automática cualquier cambio ambiental que se produzca. La calidad de la medición del viento está asegurada ya que la capacidad del sensor para mantener la resonancia también es monitorizada mediante el software de Acu-Res®.

 


 

Principo de medida   Protección medioambiental   Ventajas   Acu-Res® Software

 

Acu-Res® Software

 

Todo sensor de FT Technologies incluye el avanzado software Acu-Res®.

Esto facilita los complejos cálculos que se necesitan para derivar la velocidad del viento y su dirección tales como:

  • El ajuste constante de la frecuencia de señal de los transductores para mantener la resonancia
  • El seguimiento de la calidad de los datos y alertar de los posibles problemas al controlador
  • El control continuo del estado de los subsistemas del sensor y de las multitareas de los sistemas operativos
  • El control dinámico de la alimentación del calentador para prevenir la formación de hielo con un mínimo consumo de energía
  • La aplicación de parámetros por parte del usuario para configurar las necesidades especificas del cliente tal como la filtración de datos y los ajustes configurables del dispositivo de salida

Acu-Res® Software ha sido especialmente desarrollado para la industria eólica y optimizado para ofrecer el mejor rendimiento para aplicaciones sobre mediciones de viento.