Os sensores de caudal de líquido de arrefecimento medem a circulação do líquido através dos circuitos de gestão térmica em UAVs, UGVs, USVs, AUVs, ROVs e outras plataformas não tripuladas. Apoiam o arrefecimento de motores, baterias, motores elétricos, eletrónica de potência, aviónica, sistemas informáticos e cargas úteis de missão, fornecendo dados relativos ao caudal ou ao estado da circulação aos controladores dos veículos.
Esta página apresenta fornecedores de medidores e sensores de caudal de líquido de arrefecimento, incluindo modelos de sensores ultrassónicos, de turbina, de efeito Hall, de roda de pás, de vórtice, térmicos e eletromagnéticos.
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Medidores ultrassónicos de fluxo de combustível de alta precisão para UAVs | Monitorização de combustível de UAV em tempo real
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Os sensores de fluxo de líquido de arrefecimento medem o movimento do líquido através dos circuitos de gestão térmica utilizados para regular motores, baterias, eletrónica de potência, sistemas de propulsão, aviónica e equipamento de missão. Em plataformas não tripuladas, uma monitorização fiável do líquido de arrefecimento pode ajudar os sistemas de controlo a confirmar se as bombas, válvulas, permutadores de calor e placas de arrefecimento estão a funcionar conforme previsto.
Um medidor de caudal de líquido de arrefecimento pode fornecer dados contínuos sobre o caudal ou simplesmente detetar se a circulação se mantém dentro de um intervalo de funcionamento definido. Dependendo da arquitetura da plataforma, o sinal de saída do sensor pode ser transmitido a um controlador do veículo, a um computador de voo, a uma unidade de controlo do motor ou a um sistema dedicado de monitorização do líquido de arrefecimento, utilizando interfaces de impulsos, analógicas, de frequência ou digitais. Os designs compactos em linha são particularmente úteis nos casos em que o espaço de instalação, o peso, a potência elétrica, a queda de pressão e as perdas hidráulicas têm de ser rigorosamente controlados.
Os sensores ultrassónicos de caudal de líquido de arrefecimento determinam o caudal medindo o comportamento dos sinais acústicos transmitidos através do líquido. Os modelos de tempo de trânsito comparam o tempo de percurso do som que se desloca a favor e contra a direção do fluxo, permitindo calcular a velocidade e o caudal volumétrico sem colocar componentes rotativos no fluxo do fluido. A ausência de peças móveis pode reduzir o desgaste mecânico e a restrição do caudal, embora as bolhas, a geometria de instalação e as propriedades acústicas do fluido possam influenciar o desempenho da medição.
Gama ALSONIC de medidores de caudal de líquido de arrefecimento da Allengra
Os sensores de turbina colocam um pequeno rotor no fluxo do líquido de arrefecimento e determinam o caudal a partir da sua velocidade de rotação. Um dispositivo de efeito Hall consegue detetar a passagem de elementos magnéticos do rotor e gerar uma frequência de impulsos proporcional ao caudal. Esta abordagem é adequada para designs compactos de medidores de caudal de líquido de arrefecimento em linha, mas os rolamentos e outros componentes móveis podem ser afetados por contaminação, desgaste a longo prazo ou fluidos altamente viscosos. A queda de pressão através do sensor também deve ser considerada quando a altura manométrica disponível da bomba é limitada.
Os sensores de roda de pás utilizam um impulsor rotativo posicionado parcial ou totalmente no fluxo do líquido de arrefecimento. A velocidade de rotação é convertida num sinal elétrico que corresponde à velocidade do fluido e, após calibração para a passagem do fluxo, ao caudal volumétrico. Os dispositivos de roda de pás podem constituir um meio relativamente simples de monitorização do líquido de arrefecimento, embora se deva ter em conta a orientação da instalação, os depósitos, a contaminação por partículas e o comportamento em condições de baixo caudal.
Os sensores de vórtice introduzem um corpo não aerodinâmico no percurso do fluxo e medem os vórtices gerados a jusante. Dentro da gama de funcionamento especificada do sensor, a frequência de formação de vórtices corresponde à velocidade do fluido e pode, por conseguinte, ser utilizada para calcular o caudal. Estes sensores não contêm qualquer elemento de medição rotativo, mas requerem uma velocidade de fluxo suficiente e um número de Reynolds adequado para estabelecer um padrão de vórtices estável, o que pode limitar o desempenho em caudais muito baixos.
Os sensores de caudal térmicos medem as variações na transferência de calor causadas pelo líquido de arrefecimento que passa por um elemento sensor aquecido. A sua construção de estado sólido adapta-se a instalações compactas e de baixa manutenção, nas quais as peças móveis são indesejáveis. O desempenho depende das propriedades térmicas do líquido de arrefecimento, pelo que a calibração e a compensação de temperatura são importantes quando a composição do líquido de arrefecimento ou a temperatura de funcionamento variam substancialmente. A deteção eletromagnética de caudal também pode ser utilizada com fluidos de arrefecimento à base de água suficientemente condutores, permitindo a medição sem um elemento sensor rotativo, embora não seja adequada para fluidos dielétricos não condutores e muitos óleos.
Os motores de combustão interna requerem uma circulação controlada do líquido de arrefecimento para transferir o calor dos componentes do motor para um radiador ou outro permutador de calor. Os sistemas de propulsão elétricos e híbridos também podem fazer circular o líquido de arrefecimento através de motores, inversores, geradores e eletrónica de potência associada, enquanto os sistemas de células de combustível requerem condições térmicas cuidadosamente geridas. A deteção do caudal ajuda a verificar a circulação e pode fornecer uma indicação precoce de degradação da bomba, bloqueio, fuga ou passagens de líquido de arrefecimento obstruídas.
As baterias de alta energia e os equipamentos de conversão de energia podem gerar calor substancial durante o funcionamento sob carga elevada e durante o carregamento. Os sistemas arrefecidos a líquido podem encaminhar o líquido de arrefecimento através de placas frias ou canais adjacentes às células, módulos, inversores e controladores de motor. Um medidor de caudal para o líquido de arrefecimento permite ao sistema de controlo correlacionar o desempenho térmico com a circulação real e identificar um caudal inadequado antes de as temperaturas dos componentes excederem os limites permitidos.
Processadores de alto desempenho, cargas úteis de sensores, eletrónica de radar, equipamento de comunicações e outros sistemas de missão podem necessitar de arrefecimento líquido quando os métodos passivos ou baseados no ar não conseguem remover calor suficiente. Os dados de caudal do líquido de arrefecimento podem ser integrados com medições de temperatura para verificar o desempenho da remoção de calor e apoiar o controlo adaptativo de bombas ou válvulas. Isto pode ser particularmente importante em Veículos Aéreos Não Tripulados (UAV) com disposição compacta, onde a capacidade térmica e o fluxo de ar disponível variam durante o voo.
Os veículos terrestres não tripulados (UGV) podem utilizar arrefecimento líquido para motores de combustão, sistemas de transmissão elétricos, baterias, conversores de energia, computadores e conjuntos de sensores. Os seus sistemas de arrefecimento podem estar expostos a poeira, vibrações, choques, posições inclinadas do veículo e grandes variações de temperatura. Um sensor de caudal de líquido de arrefecimento robusto pode ajudar a manter a visibilidade da circulação, em situações em que, de outra forma, seria difícil detetar um caudal restrito ou a degradação de componentes durante o funcionamento autónomo.
As embarcações de superfície não tripuladas (USV), os veículos subaquáticos autónomos (AUV) e os veículos operados remotamente (ROV) podem utilizar circuitos de refrigeração em circuito fechado para dissipar o calor dos componentes eletrónicos de propulsão, das baterias, dos sistemas informáticos e dos instrumentos submarinos. Os sensores destinados a estas plataformas devem ser selecionados tendo em conta a corrosão, a vedação, a pressão interna do sistema, a exposição à pressão externa, a compatibilidade com os fluidos e o invólucro. Um feedback fiável do caudal é especialmente valioso quando o veículo tem oportunidades limitadas para inspeção manual durante uma missão.
O próprio líquido de arrefecimento pode afetar significativamente a precisão do sensor, a vida útil, a vedação, a queda de pressão e a calibração. Os meios mais comuns incluem:
A seleção de materiais deve também ter em conta as vedações, as caixas dos sensores, as superfícies em contacto com o fluido, os inibidores de corrosão e possíveis alterações na composição química do fluido de arrefecimento ao longo da vida útil da plataforma.
A escolha de um medidor de caudal de líquido de arrefecimento em linha envolve mais do que apenas a correspondência com o diâmetro nominal da tubagem. Os fatores de seleção importantes incluem:
A precisão do sensor deve, em última análise, ser avaliada como parte integrante do sistema de arrefecimento completo. A geometria da tubagem, a queda de pressão, o arrastamento de ar, a pulsação da bomba, a variação de temperatura, a orientação da instalação, o ruído elétrico e o processamento do sinal podem todos influenciar a incerteza da medição e a qualidade da medição de caudal reportada.
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