CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS EQUIPOS Y SENSORES A DISPOSICIÓN DE PERSONAL INVESTIGADOR.

Transcripción

1 Red de Seguimiento de Cambio Global en la Red de CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS EQUIPOS Y SENSORES A DISPOSICIÓN DE PERSONAL INVESTIGADOR. Última actualización: junio 2013

2 INDICE GENERAL 1.- SENSORES METEOROLÓGICOS DE LAS ESTACIONES TERRESTRES.. Sensor de radiación ultravioleta A y B. Sensor de radiación ultravioleta B. Sensor de radiación ultravioleta B tipo 2. Sensor de radiación difusa. Sensor de radiación neta. Sensor de radiación fotosintéticamente activa (PAR). Sensor de radiación global inclinada. Sensor de temperatura del suelo por infrarrojos. Sensor de altura de nieve. Sensor de temperatura de agua.a. Sensor de temperatura de agua.b. Sensor combinado de temperatura de agua e intensidad de la luz. Sensor combinado de nivel y temperatura de agua. Captador de partículas de alto nivel activo. Captador de partículas pasivo. Fotómetro

3 Sensor de radiación ultravioleta A y B El principio de funcionamiento es el mismo que el sensor de radiación global. Se realiza mediante una termopila formada por termopares. La radiación aumenta la temperatura de los termopares en relación con otros termopares de referencia, por lo que se genera una diferencia de tensión entre los termopares. En este caso el sensor posee filtros ópticos para distintos anchos de banda y un amplificador de señal. El sensor es sensible a anchos de banda de nm para UVB y de nm para UVA. W/m 2 0 a 75 UVA 0 a 4 UVB Diezminutal, cálculo de datos máximos y totales en datos diarios. Sensibilidad UVA: 75 W/mm² UV-A ( nm) Sensibilidad UVB: 1,8 W/mm² UV-B ( nm) Tiempo de respuesta (99%): 0,5 segundos No estabilidad: máximo 3% anual No linealidad: máximo ± 0,05% Longitudes de onda > 400 nm: < 0,1% Error máximo de coseno: ±2.5 % (entre 0º y 70º ángulo cenital) de funcionamiento: - 40 a + 50 ºC Estudios de relación en función de la hora del día, época del año, etc. Estudios de afección en factores de desarrollo o mutagénicos biológicos, estudios médicos, estudios de composición atmosférica, estudios de fotosensibilización biológica, estudios de efecto antimicrobiano etc. Sensor de radiación ultravioleta B El principio de funcionamiento es el mismo que el sensor de radiación global. Se realiza mediante una termopila formada por termopares. La radiación aumenta la temperatura de los termopares en relación con otros termopares de referencia, por lo que se genera una diferencia de tensión entre ellos. En este caso el sensor posee filtros ópticos para distintos anchos de banda y un amplificador de señal. El sensor es sensible anchos de banda de nm para UVB. W/m 2 0 a 7 Diezminutal, cálculo de datos máximos y totales en datos diarios. Sensibilidad UVB: 1,8 W/m² UV-B ( nm) Dependencia de la temperatura: 0,15% / ºC Tiempo de respuesta (99%): 0,5 segundos No estabilidad: máximo 3% anual No linealidad: máximo ± 0,05% Longitudes de onda > 400 nm: < 0,1% Error máximo de coseno: ±2.5 % (entre 0º y 70º ángulo cenital) de funcionamiento: - 40 a + 50 ºC Estudios de relación en función de la hora del día, época del año, etc. Estudios de afección en factores de desarrollo o mutagénicos biológicos, estudios médicos, estudios de composición atmosférica, estudios de fotosensibilización biológica, estudios de efecto antimicrobiano etc.

4 Sensor de radiación ultravioleta B tipo 2 El sensor posee una fotocélula semiconductora y unos filtros que permiten el paso de radiación UVB. La fotocélula aprovecha el efecto fotoeléctrico de algunos materiales denominados semiconductores. La conducción eléctrica se explica por electrones y huecos. W/m 2 0 a 5 Diezminutal, cálculo de datos máximos y totales en datos diarios. Respuesta espectral: nm Sensibilidad: 150 mv/ W / m² Deriva máxima respecto a la temperatura: 0,075 mv / ºC Error de coseno: 3% Error en azimut: < 1%. Linealidad: mejor del 1% Temperatura de trabajo: -30º a +60ºC Humedad de trabajo: 0 a 100 %HR Estudios de relación en función de la hora del día, época del año, etc. Estudios de afección en factores de desarrollo o mutagénicos biológicos, estudios médicos, estudios de composición atmosférica, estudios de fotosensibilización biológica, estudios de efecto antimicrobiano etc. Sensor de radiación difusa El sensor para medir la radiación difusa está compuesto por un sensor de radiación igual que el utilizado para la de radiación global. La radiación se monitoriza mediante una termopila formada por termopares. La radiación aumenta la temperatura de los termopares en relación con otros termopares de referencia, por lo que se genera una diferencia de tensión entre los grupos de termopares. A partir de esta diferencia de tensión se infiere la radiación. Un seguidor solar se va posicionando automáticamente de tal manera que no permite que el sol incida directamente sobre el sensor de radiación, de esta manera se capta la radiación rebotada en la atmósfera. W/m 2 0 a 1370 Diezminutal, cálculo de datos máximos y totales en datos diarios. Resolución: º Velocidad: por encima de 1.80º/sec Aceleración: por encima de 3.6º/sec² Par de torsión: 40 Nm Temperatura de trabajo: -50ºC a 50ºC Rotación: 360º/540º azimuth Estudios de relación en función de la hora del día, época del año, etc. Estudios de afección en factores de desarrollo biológicos, variación de temperatura y humedad, cálculo de necesidades de riego, estudios arquitectónicos, estudios de calentamiento global, estudios de medicina, etc.

5 Sensor de radiación neta Esta compuesto por cuatro sensores: - dos piranómetros (compuestos por una termopila, al igual que el sensor de radiación global, formada por termopares. La radiación aumenta la temperatura de los termopares en relación con otros termopares de referencia, por lo que se genera una diferencia de tensión entre estos grupos de termopares. A partir de esta diferencia de tensión se infiere la radiación). Uno de los piranómetros mide la radicación solar directa del cielo y el otro se coloca de forma invertida hacia el suelo para medir la radiación reflejada. - dos pirgeómetros (compuestos también por una termopila pero en la parte superior tienen una superficie de silicio), uno que mide la radiación infrarroja directa del cielo y el otro la reflejada por la tierra. W/m 2 0 a 1300 Diezminutal, cálculo de datos máximos, mínimos y totales en datos diarios. Tiempo de respuesta: 18 seg No estabilidad: ± 1% No linealidad: ± 2,5% (a 1.000W/m²) Error direccional: ± 25 W/m² (a 1000 W/m²) Sensibilidad: µv/w/m² Dependencia de la temperatura: ± 6% (-10 a 40 ºC) Error cenital: ± 2% Clasificación ISO: Second class Sensibilidad del nivel: 1º espectral: 305 a nm Temperatura de operación: - 40 a +80 ºC Precisión: ±10% Se utiliza entre otros casos, para el estudio de evapotranspiraciones, estudios de balance energético de cubiertas vegetales, estudios de transferencia de agua entre suelo y atmósfera.

6 Sensor de radiación fotosintéticamente activa (PAR) La se realiza mediante un fotodiodo de silicio combinado con un amplificador de señal. Posee filtros que hacen que el sensor sea sensible a longitudes de onda de 400 a 700 nm. Cuando la luz incide en el sensor provoca una diferencia de tensión que a su vez provoca una corriente eléctrica proporcional a la radiación. Posee dos sensores uno para la radiación PAR directa y otro para la PAR reflejada. La radiación PAR neta es la diferencia entre ambas. µmol/sg m² 20 a 500 Diezminutal, cálculo de datos máximos y totales en datos diarios. Sensibilidad: 5µA por µmol s-1 m-2 Linealidad: desviación máxima del 1% hasta µmol s-1 m-2 Estabilidad: <±2% en un año Dependencia de la temperatura: 0,15% / ºC máxima Temperatura de operación: -40 a 65 ºC Humedad de operación: 0 a 100% Error de azimut: : <±1% entre 45 y 360º Error cenital: no producido por la orientación Corrección de coseno: hasta 80º de incidencia Esta variable se utiliza para estudios de eficiencia energética en plantas, relaciones entre relación PAR y crecimiento correlacionado con múltiple s variables Sensor de radiación solar global inclinada El sensor posee una fotocélula semiconductora de silicio. El funcionamiento es el mismo que para el sensor de UVB de las estaciones simplificadas. La fotocélula aprovecha el efecto fotoeléctrico de algunos materiales que se denominan semiconductores. La conducción eléctrica se explica por electrones y huecos. El sensor se monta en ángulo de 45º respecto a la horizontal. Se consigue de esta forma una medición de radiación en horario en que el sensor de radiación global ofrece menos precisión sin corrección de azimut. Al recibir radiación en perpendicular a los rayos del sol el valor de es mayor que la del sensor de radiación global. W/m² 0 a 1370 Diezminutal, cálculo de datos máximos y totales en datos diarios. Error típico: ±5% Sensibilidad: 90µA por W m-2 Linealidad: Máxima desviación de 1% hasta W m-2 Estabilidad: <±2% en un año Tiempo de respuesta: 10 µs Dependencia de la temperatura: 0,15% / ºC máxima Corrección de coseno: hasta 80º de incidencia Error de azimut: <±1% entre 45 y 360º Temperatura de operación: -40 a 65 ºC Estudios de relación en función de la hora del día, época del año, etc. Estudios de afección en factores de desarrollo biológicos, variación de temperatura y humedad, cálculo de necesidades de riego, estudios arquitectónicos, estudios de calentamiento global, estudios de medicina, etc.

7 Sensor de temperatura del suelo por infrarrojos Sensor compuesto por una termopila que mide la temperatura de la superficie y un termistor que mide la temperatura del cuerpo del sensor. Ambas están montadas en un cuerpo de aluminio que tiene una lente de germanio que reduce los efectos de la humedad ambiental sobre la. La medición de los termopares se corrige por el efecto de la temperatura del cuerpo del sensor. La termopila está formada por termopares de tal manera que la radiación aumenta la temperatura de los termopares en relación con otros de referencia, por lo que se genera una diferencia de tensión entre ellos. El termistor varia su resistencia en función de la temperatura ambiente en este caso del cuerpo del sensor. Determinando qué resistencia tiene en cada se infiere la temperatura. º C -40 a 70 Diezminutal, cálculo de datos máximos, mínimos y totales en datos diarios. Precisión: ± 0,2ºC de -10º a 65ºC; ± 0,5ºC de -40º a 70ºC, y ± 0,1 ºC cuando cuerpo y sensor están a la misma temperatura Repetibilidad: 0,05 ºC de 15º a 35 ºC espectral : 8 a 14 mm Temperatura de funcionamiento: -55 a 80ºC Campo de visión: 22º en medio ángulo Tiempo de respuesta: < 1 segundo La aplicación de se utiliza para estudios de actividad microbiana en suelo, pérdida de humedad, necesidades de riego, afección en reacciones químicas, estudios de interacción entresuelo y atmósfera, desarrollo biológico, estudios arquitectónicos, etc. Sensor de altura de nieve El sensor está basado en un transductor electroestático. Se determina la distancia hacia el objetivo mediante el envío de pulsos de ultrasonidos y recibiendo las señales reflejadas sobre el objetivo. El tiempo que transcurre entre que se envía la señal y se recibe la respuesta reflejada es la base para la obtención de la de la distancia. m 0 a 10 Diezminutal, cálculo de datos máximos. de funcionamiento: -30 a 50 ºC (posibilidad de -45 a +50 ºC) Precisión: ±1 cm o 0,4% de la distancia al objeto Resolución: 0,1 mm Ángulo del haz: 22º La aplicación de se utiliza para los mismos casos que la variable de precipitación, es decir para la determinación evapotranspiraciones, balances hídricos, estudios de orografía, estudios de erosión, afección en seres vivos, efectos eléctricos atmosféricos, estudios de condicionamiento en desarrollo biológicos, etc. en este caso donde la precipitación es en forma de nieve.

8 Sensor de temperatura de agua. a Se realiza con un termistor que varia su resistencia en función de la temperatura. Determinando la resistencia en cada se infiere la temperatura. º C -4 a 37 Cada 15 minutos. En ocasiones esta frecuencia varía Precisión: ±0,2º a 20ºC Resolución: 0,16º a 20ºC Dimensiones aproximadas: 3,0 x 4,1 x 1,7 cm Estanqueidad: Hasta 300 m. Precisión de del tiempo: ±1 minuto por semana a 20ºC. Tiempo de respuesta en agua: 5 minutos. Tiempo de respuesta en aire a 1 m/s: 20 minutos. Se usa entre otros casos en la determinación de variaciones del equilibrio térmico, determinación de la evolución térmica de agua a lo largo del cauce, determinación de la influencia de la temperatura en seres vivos (anfibios, salmónidos, dinámicas de población), predicción y evolución de plagas y enfermedades, etc. Sensor de temperatura de agua. b Se realiza con un termistor que varia su resistencia en función de la temperatura. Determinando la resistencia en cada se infiere la temperatura. º C -20 a 70 Cada 15 minutos. En ocasiones esta frecuencia varía Precisión: ±0,47º a 25ºC Resolución: 0,10º a 25ºC Dimensiones aproximadas: 5,8 x 3,3 x 2,3 cm Estanqueidad: Hasta 30 m. Precisión de del tiempo: ±1 minuto por mes a 25ºC. Tiempo de respuesta en agua: 5 minutos. Tiempo de respuesta en aire a 2 m/s: 10 minutos. Se usa entre otros casos en la determinación de variaciones del equilibrio térmico, determinación de la evolución térmica de agua a lo largo del cauce, determinación de la influencia de la temperatura en seres vivos (anfibios, salmónidos, dinámicas de población), predicción y evolución de plagas y enfermedades, etc.

9 Sensor combinado de temperatura de agua e intensidad de la luz La medición de la temperatura se realiza con un termistor que varía su resistencia en función de la temperatura. Determinando la resistencia en cada se infiere la temperatura. Para la determinación de la intensidad de luz, el equipo posee una fotocélula semiconductora que aprovecha el efecto fotoeléctrico de algunos materiales denominados semiconductores. La conducción eléctrica se explica por electrones y huecos. Temp: º C Light: lux -20 a 70 Temp 0 a lux Cada 15 minutos. En ocasiones esta frecuencia varía Precisión: ±0,47º a 25ºC Resolución: 0,10º a 25ºC Dimensiones aproximadas: 5,8 x 3,3 x 2,3 cm Estanqueidad: Hasta 30 m. Precisión de del tiempo: ±1 minuto por mes a 25ºC. Tiempo de respuesta en agua: 5 minutos. Tiempo de respuesta en aire a 2 m/s: 10 minutos. Se usa entre otros casos en la determinación de variaciones del equilibrio térmico, determinación de la evolución térmica de agua a lo largo del cauce, determinación de la influencia de la temperatura en seres vivos (anfibios, salmónidos, dinámicas de población), predicción y evolución de plagas y enfermedades, etc. Mediante la monitorización de la intensidad de la luz se puede determinar de comienzo del deshielo. Fuente: Organismo Autónomo

10 Sensor combinado de nivel y temperatura de agua MEDICION DE TEMPERATURA Se realiza con un termistor que varia su resistencia en función de la temperatura. Determinando la resistencia en cada se infiere la temperatura. MEDICION DE NIVEL º C -20 a 350 Cada 15 minutos. En ocasiones esta frecuencia varía La aplicación de está descrita en el caso del sensor de temperatura de agua Precisión de de temperatura: ±0,37ºC a 20ºC Resolución de temperatura: 0,1ºC a 20ºC Tiempo de respuesta de temperatura: 3,5 minutos en agua. Estabilidad de temperatura: 0,1ºC por año. Precisión de del tiempo: ±1 minuto por mes de 0º a 50ºC Se realiza mediante un dispositivo capacitivo al igual que el sensor de presión barométrica. En este caso el dispositivo es de un material cerámico fino que se curva en función de la presión variando así la capacidad del condensador y la carga eléctrica almacenada. Determinando esta variación se infiere la presión. m 0 a 9 a 207 kpa Cada 15 minutos. En ocasiones esta frecuencia varía Precisión de de nivel: ±2,1 cm Resolución de nivel: 0,21 cm Presión máxima: 310 kpa Esta variable permite la predicción de crecidas y el estudio de series y evolución de niveles relacionados con las precipitaciones registradas así como la estimación de caudales.

11 Captador de partículas de alto nivel activo Determinación de partículas en suspensión en inmisión, con recogida de muestras sobre filtro para determinación gravimétrica en laboratorio. El equipo cuenta con dos cabezales intercambiables que recogen partículas con de corte PM10 y PM2,5. Las unidades dependen del análisis posterior que se realice a las muestras tomadas. - Cada 24 h / 12 h o en diferentes tiempos en función de los estudios posteriores Caudal regulable de 20 a 80 m³/h. Cabezal para el captador de alto volumen con dos juegos de placas de toberas para la captación de partículas inferiores a 10 y 2,5 micras respectivamente, ambos con filtros de 15cm de diámetro. Las muestras recogidas por este equipo se utilizan en estudios sobre la composición química de partículas atmosféricas. Captador de partículas pasivo El captador está dotado de dos depósitos, las partículas caen por gravedad a uno u otro depósito en función de si hay lluvia o no. Para detectar si existe precipitación el captador dispone de un sensor que al detectar lluvia mueve la superficie que evita la deposición del depósito húmedo al seco, dejando libre el depósito para deposición húmeda. Las unidades dependen del análisis posterior que se realice a las muestras tomadas. - Cada 24 h / 12 h o en diferentes tiempos en función de los estudios posteriores Cubierta móvil con superficie interior de goma-espuma para bloquear y presionar la malla superior que evita la entrada de partículas de gran tamaño. Sensor de precipitación montado lateralmente en la base. Temperatura de funcionamiento: de 20 a +60 ºC Las muestras recogidas por este equipo se utilizan en estudios sobre la composición química de partículas atmosféricas.

12 Fotómetro El fotómetro posee dos fotocélulas semiconductoras de silicio similares a las del sensor de Radiación global inclinada. La fotocélula aprovecha el efecto fotoeléctrico de algunos materiales. Estos materiales se denominan semiconductores porque su resistencia disminuye con la temperatura y la conducción eléctrica se explica por electrones y por huecos. Una fotocélula mide la radiación solar y la otra mide la radiación difusa. Con la combinación de filtros espectrales y ambas s se determina columna de vapor de agua, ozono etc. El equipo se posiciona automáticamente y posee un detector de precipitación para proteger la óptica en caso de lluvia. W/m 2 0 a 1370 cada 15 minutos en tras la salida y antes de la puesta del sol 8 Filtros: 440, 670, 936, 1020nm y tres polarizados de 870nm. Cabeza óptica de 2 colimadores (solar 1,2 º / cielo 1,2º) Sistema de seguimiento solar automático con movimiento cenital y acimutal cuya precisión es mayor a 0,1º con activación del seguidor mediante 4 detectores Temperatura de funcionamiento: -30 a 60ºC Detección de lluvia: automática activándose una protección automática del sistema óptico. Las aplicaciones son la determinación de la dispersión, tamaño y localización de aerosoles y gases distribuidos en la atmósfera, determinación de la radiación sobre diferentes masas de aires, determinar el tamaño de partículas en dispersión y columnas de vapor de agua precipitable.

13 Red de Seguimiento de Cambio Global Agradecimientos: