CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS EQUIPOS Y SENSORES A...

Red de Seguimiento de Cambio Global en la Red de Parques Nacionales

CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS EQUIPOS Y SENSORES A

DISPOSICIÓN DE PERSONAL INVESTIGADOR.

Última actualización: febrero 2012

Re

d d

e S

egu

imie

nto

de

cam

bio

glo

bal

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

Re

d d

e S

egu

imie

nto

de

cam

bio

glo

bal

Fuente: todas las fotografías: Organismo Autónomo Parques Nacionales

Sensor de radiación ultravioleta A y B

Descripción de la medición

El principio de funcionamiento es el mismo que el sensor de radiación global. Se realiza mediante una termopila formada portermopares. La radiación aumenta la temperatura de los termopares en relación con otros termopares de referencia, por lo quese genera una diferencia de tensión entre los termopares. En este caso el sensor posee filtros ópticos para distintos anchos debanda y un amplificador de señal. El sensor es sensible a anchos de banda de 280-315 nm para UVB y de 315- 400 nm paraUVA.

Unidades,Rango y Frecuencia de medida

Unidad de Unidad de Unidad de Unidad de medidamedidamedidamedida

RangoRangoRangoRango Frecuencia de medidaFrecuencia de medidaFrecuencia de medidaFrecuencia de medida Otras característicasOtras característicasOtras característicasOtras características técnicastécnicastécnicastécnicas

W/m2 0 a 75 UVA0 a 4 UVB

Diezminutal, cálculo de datos máximos y totales en

datos diarios.

Sensibilidad UVA: 75 W/mm² UV-A (315 – 400 nm) Sensibilidad UVB: 1,8 W/mm² UV-B (280 – 315 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) Rango de funcionamiento: - 40 a + 50 ºC

Aplicación de esta variable climática

Estudios de relación en función de la hora del día, época del año, etc. Estudios de afección en factores de desarrollo omutagénicos 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 portermopares. La radiación aumenta la temperatura de los termopares en relación con otros termopares de referencia, por lo quese genera una diferencia de tensión entre ellos. En este caso el sensor posee filtros ópticos para distintos anchos de banda y unamplificador de señal. El sensor es sensible anchos de banda de 280-315 nm para UVB.




W/m2 0 a 7Diezminutal, cálculo de

datos máximos y totales en datos diarios.

Sensibilidad UVB: 1,8 W/m² UV-B (280 – 315 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) Rango de funcionamiento: - 40 a + 50 ºC



Re

d d

e S

egu

imie

nto

de

cam

bio

glo

bal

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 aprovechael efecto fotoeléctrico de algunos materiales denominados semiconductores. La conducción eléctrica se explica por electrones yhuecos.

Unidades, Rango y Frecuencia de medida


RangoRangoRangoRango Frecuencia de medidaFrecuencia de medidaFrecuencia de medidaFrecuencia de medida Otras características técnicasOtras características técnicasOtras características técnicasOtras características técnicas

W/m2 0 a 5Diezminutal, cálculo de

datos máximos y totales en datos diarios.

Respuesta espectral: 280 – 315nm 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




Sensor de radiación difusa


El sensor para medir la radiación difusa está compuesto por un sensor de radiación igual que el utilizado para la medida deradiación global. La radiación se monitoriza mediante una termopila formada por termopares. La radiación aumenta latemperatura de los termopares en relación con otros termopares de referencia, por lo que se genera una diferencia de tensiónentre los grupos de termopares. A partir de esta diferencia de tensión se infiere la radiación. Un seguidor solar se vaposicionando automáticamente de tal manera que no permite que el sol incida directamente sobre el sensor de radiación, deesta manera se capta la radiación “rebotada” en la atmósfera.




W/m2 0 a 1370Diezminutal, cálculo de datos máximos y totales en datos

diarios.

Resolución: 0.0025º Velocidad: por encima de 1.80º/secAceleración: por encima de 3.6º/sec² Par de torsión: 40 NmTemperatura de trabajo: -50ºC a 50ºCRotación: 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 calentamientoglobal, estudios de medicina, etc.

Re

d d

e S

egu

imie

nto

de

cam

bio

glo

bal

Sensor de radiación neta


Esta compuesto por cuatro sensores:

- dos piranómetros (compuestos por una termopila, al igual que el sensor de radiación global, formada portermopares. La radiación aumenta la temperatura de los termopares en relación con otros termopares dereferencia, por lo que se genera una diferencia de tensión entre estos grupos de termopares. A partir de estadiferencia de tensión se infiere la radiación). Uno de los piranómetros mide la radicación solar directa del cielo yel 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 desilicio), uno que mide la radiación infrarroja directa del cielo y el otro la reflejada por la tierra.




W/m2 0 a 1300Diezminutal, cálculo de datos máximos, mínimos y totales

en datos diarios.

Tiempo de respuesta: 18 segNo estabilidad: ± 1% No linealidad: ± 2,5% (a 1.000W/m²) Error direccional: ± 25 W/m² (a 1000 W/m²) Sensibilidad: 10 - 35 µV/W/m² Dependencia de la temperatura: ± 6% (-10 a 40 ºC) Error cenital: ± 2% Clasificación ISO: ‘Second class’ Sensibilidad del nivel: 1º Rango espectral: 305 a 2.800 nmTemperatura de operación: - 40 a +80 ºC Precisión: ±10%


Se utiliza esta variable entre otros casos, para el estudio de evapotranspiraciones, estudios de balance energético de cubiertasvegetales, estudios de transferencia de agua entre suelo y atmósfera.


Re

d d

e S

egu

imie

nto

de

cam

bio

glo

bal

Sensor de radiación fotosintéticamente activa (PAR)


La medida se realiza mediante un fotodiodo de silicio combinado con un amplificador de señal. Posee filtros que hacen que elsensor sea sensible a longitudes de onda de 400 a 700 nm. Cuando la luz incide en el sensor provoca una diferencia detensión que a su vez provoca una corriente eléctrica proporcional a la radiación. Posee dos sensores uno para la radiaciónPAR directa y otro para la PAR reflejada. La radiación PAR neta es la diferencia entre ambas.




µmol/sg m² 20 a 500Diezminutal, cálculo de datos máximos y totales

en datos diarios.

Sensibilidad: 5µA por 1.000 µmol s-1 m-2 Linealidad: desviación máxima del 1% hasta 10.000 µmol s-1 m-2Estabilidad: <±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 crecimientocorrelacionado 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 lasestaciones simplificadas. La fotocélula aprovecha el efecto fotoeléctrico de algunos materiales que se denominansemiconductores. 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 horarioen que el sensor de radiación global ofrece menos precisión sin corrección de azimut. Al recibir radiación en perpendicular alos rayos del sol el valor de la medición es mayor que la del sensor de radiación global.




W/m² 0 a 1370Diezminutal, cálculo de datos máximos y totales

en datos diarios.

Error típico: ±5% Sensibilidad: 90µA por 1.000 W m-2 Linealidad: Máxima desviación de 1% hasta 3.000 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 incidenciaError 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 calentamientoglobal, estudios de medicina, etc.


Re

d d

e S

egu

imie

nto

de

cam

bio

glo

bal

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 delcuerpo del sensor. Ambas están montadas en un cuerpo de aluminio que tiene una lente de germanio que reduce los efectos dela humedad ambiental sobre la medida. La medición de los termopares se corrige por el efecto de la temperatura del cuerpodel sensor. La termopila está formada por termopares de tal manera que la radiación aumenta la temperatura de lostermopares en relación con otros de referencia, por lo que se genera una diferencia de tensión entre ellos. El termistor varia suresistencia en función de la temperatura ambiente en este caso del cuerpo del sensor. Determinando qué resistencia tiene encada medida se infiere la temperatura.




º C -40 a 70Diezminutal, 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 Rango 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 esta variable se utiliza para estudios de actividad microbiana en suelo, pérdida de humedad, necesidades deriego, afección en reacciones químicas, estudios de interacción entresuelo y atmósfera, desarrollo biológico, estudiosarquitectónicos, etc.

Sensor de altura de nieve


El sensor está basado en un transductor electroestático. Se determina la distancia hacia el objetivo mediante el envío depulsos de ultrasonidos y recibiendo las señales reflejadas sobre el objetivo. El tiempo que transcurre entre que se envía laseñal y se recibe la respuesta reflejada es la base para la obtención de la medida de la distancia.




m 0 a 10Diezminutal, cálculo de datos

máximos.

Rango 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 esta variable se utiliza para los mismos casos que la variable de precipitación , es decir para la determinaciónevapotranspiraciones, balances hídricos, estudios de orografía, estudios de erosión, afección en seres vivos, efectos eléctricosatmosféricos, estudios de condicionamiento en desarrollo biológicos, etc. en este caso donde la precipitación es en forma denieve.


Re

d d

e S

egu

imie

nto

de

cam

bio

glo

bal

Sensor de temperatura de agua. a


Se realiza con un termistor que varia su resistencia en función de la temperatura. Determinando la resistencia en cadamedida se infiere la temperatura.




º C -4 a 37Cada 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 medida 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 esta variable entre otros casos en la determinación de variaciones del equilibrio térmico, determinación de la evolucióntérmica 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






º C -20 a 70Cada 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 medida 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 esta variable entre otros casos en la determinación de variaciones del equilibrio térmico, determinación de la evolucióntérmica 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.

Re

d d

e S

egu

imie

nto

de

cam

bio

glo

bal

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 medida se infiere la temperatura. Para la determinación de la intensidad de luz, elequipo posee una fotocélula semiconductora que aprovecha el efecto fotoeléctrico de algunos materiales denominadossemiconductores. La conducción eléctrica se explica por electrones y huecos.




Temp: º CLight: lux

-20 a 70 Temp0 a 320.000 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 medida 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 esta variable entre otros casos en la determinación de variaciones del equilibrio térmico, determinación de la evolucióntérmica 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 dela luz se puede determinar de comienzo del deshielo.

Fuente: Organismo Autónomo Parques Nacionales

Re

d d

e S

egu

imie

nto

de

cam

bio

glo

bal


Sensor combinado de nivel y temperatura de agua

MEDICION DE TEMPERATURA






º C -20 a 350Cada 15 minutos. En ocasiones

esta frecuencia varía

Precisión de medida de temperatura: ±0,37ºC a 20ºCResolución de temperatura: 0,1ºC a 20ºCTiempo de respuesta de temperatura: 3,5 minutos en agua. Estabilidad de temperatura: 0,1ºC por año. Precisión de medida del tiempo: ±1 minuto por mes de 0º a 50ºC


La aplicación de esta variable está descrita en el caso del sensor de temperatura de agua

MEDICION DE NIVEL


Se realiza mediante un dispositivo capacitivo al igual que el sensor de presión barométrica. En este caso el dispositivo es deun material cerámico fino que se curva en función de la presión variando así la capacidad del condensador y la carga eléctricaalmacenada. Determinando esta variación se infiere la presión.




m0 a 9

a 207 kPaCada 15 minutos. En ocasiones

esta frecuencia varía

Precisión de medida de nivel: ±2,1 cm Resolución de nivel: 0,21 cmPresión máxima: 310 kPa


Esta variable permite la predicción de crecidas y el estudio de series y evolución de niveles relacionados con lasprecipitaciones registradas así como la estimación de caudales.

Re

d d

e S

egu

imie

nto

de

cam

bio

glo

bal

Captador de partículas de alto nivel activo


Determinación de partículas en suspensión en inmisión, con recogida de muestras sobre filtro para determinacióngravimétrica en laboratorio. El equipo cuenta con dos cabezales intercambiables que recogen partículas con de corte PM10 yPM2,5.




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 ono. Para detectar si existe precipitación el captador dispone de un sensor que al detectar lluvia mueve la superficie que evitala 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.

Re

d d

e S

egu

imie

nto

de

cam

bio

glo

bal

Fotómetro


El fotómetro posee dos fotocélulas semiconductoras de silicio similares a las del sensor de Radiación global inclinada. Lafotocélula aprovecha el efecto fotoeléctrico de algunos materiales. Estos materiales se denominan semiconductores porque suresistencia 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 ambasmedidas se determina columna de vapor de agua, ozono etc. El equipo se posiciona automáticamente y posee un detector deprecipitación para proteger la óptica en caso de lluvia.




W/m2 0 a 1370cada 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 60ºCDetección 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 laatmósfera, determinación de la radiación sobre diferentes masas de aires, determinar el tamaño de partículas en dispersión ycolumnas de vapor de agua precipitable.


Agradecimientos:

Red de Seguimiento de Cambio Global

CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS EQUIPOS Y SENSORES A...

Documents

Transcript of CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS EQUIPOS Y SENSORES A...