Los Piranómetros de Termopila cuentan con alta precisión y sensores sensibles usados para medir la radicación solar en unidades de W/m2. En los campos más usados, como los sistemas de energía solar, observaciones meteorológicas e investigación climática, este sensor juega un rol crítico. Los parámetros que afectan la precisión de estos dispositivos son divididos en clases específicas de acuerdo a la norma ISO 9060:2018 globalmente reconocida.
Piranómetro SEVEN de Clase A y Análisis de Términos Técnicos Conforme a las Normas ISO
El Piranómetro de Termopila SEVEN es un Piranómetro de Clase A de acuerdo a ISO9060:2018. Entonces, ¿cómo se determina la clase A, que vemos y oímos constantemente en los piranómetros? Esta clasificación está basada en diversos criterios de análisis de términos técnicos. Las características de estos términos técnicos serán explicadas a continuación.
La tabla es incluida en la norma ISO9060:2018. La table es usada directamente sin cambios.
1. Tiempo de Respuesta
Indica la velocidad con la que el piranómetro responde a cambios repentinos en irradiancia. Usualmente es usado como “Tiempo de Respuesta (95%) en documentos técnicos. Esto significa que, de acuerdo a la norma ISO 9060:2018, el tiempo bandeja es el tiempo requerido para que el instrumento pueda alcanzar la estabilidad de 95%.
2. Desviación Cero
Es cuando el sensor se desvía desde cero incluso cuando el instrumento no recibe radiación. El término «desviación cero» es analizado como la habilidad del piranómetro para medir de manera precisa en la oscuridad. La norma ISO 9060:2018 considera este error bajo tres apartados principales:
- Desviación Cero a): Respuesta a una radiación térmica neta de 200 W/m² (señal oscura), se refiere a la deriva intrínseca del sensor sin la exposición a la radiación del ambiente.
- Desviación Cero b): Respuesta a un cambio de temperatura de 5 K por hora (señal oscura), indica la deriva de la señal oscura del sensor debido a cambios de temperatura.
- Desviación Cero c): La desviación cero total es expresada como la desviación de la señal oscura debido a los efectos combinados de la radiación térmica (desviación cero a) y del cambio de temperatura (desviación cero b).
3. Inestabilidad
Indica cuánto se desvía el instrumento de su calibración, es decir, de su sensibilidad, con el paso del tiempo. Es decir, la tasa anual del cambio en la sensibilidad del piranómetro es definida como [%].
4. No Linealidad
Mide el porcentaje de desviación desde la sensibilidad, usualmente 500 W/m², causada por cualquier cambio en irradiancia entre 100 W/m² y 1000 W/m².
5. Respuesta Direccional
Es el cambio en la respuesta de los piranómetros dependiendo del ángulo de incidencia de radiación. Es analizado como la sensibilidad del dispositivo a la radiación en diferentes ángulos se desvía de la sensibilidad normal (0°). Estas desviaciones llevan a errores, especialmente cuando las medidas son hechas debajo de la suposición de que la radiación es medida en el ángulo normal de incidencia (cenital de 90°). Estos errores son usualmente conocidos como “errores cosenos” y son discutidos a detalle en la norma ISO 9060:2018. Esto es importante para la precisión de la radiación entrante en ángulos solares bajos, como en la mañana o tarde.
6. Error Espectral
El error espectral de la irradiancia horizontal global en cielo despejado es la característica que muestra como la respuesta del instrumento en diferentes longitudes de onda en su rango de funcionamiento afecta la medida de irradiancia total. Este error es evaluado bajo condiciones de cielo despejado en la norma ISO 9060:2018.
7. Respuesta a la Temperatura
Es evaluada como un porcentaje de error máximo de salida causado por cambios en la temperatura del ambiente en la salida del sensor. Es evaluada desde -10°C hasta +40°C contra una salida de 20°C de acuerdo a la norma ISO9060:2018.
8. Respuesta a la inclinación
La respuesta a la inclinación es el error en la medida de la irradiancia de acuerdo a los cambios en la inclinación del piranómetro. Técnicamente, es el porcentaje de desviación desde la sensibilidad en una inclinación de 0° (horizontal) debido al cambio del ángulo de inclinación desde 0° hasta 180° en una irradiancia de 1000 W/m².
9. Errores Adicionales en el Procesamiento de Señales
Especifica las desviaciones debidas a la conversión, tomando en cuenta los posibles errores de medida que ocurren en le proceso de convertir las señales análogas del piranómetro a señales digitales.
Incertidumbre en las Mediciones de la Irradiancia Solar de acuerdo a la norma ISO 9901:2021
La norma ISO 9901:2021 aborda las incertidumbres de medición de forma más exhaustiva al establecer criterios de rendimiento para los piranómetros. Esta norma requiere analizar las fuentes de incertidumbre total en mediciones, tomando en cuenta varios factores como la directividad del instrumento, respuesta en la temperatura, datos de no linealidad, errores en los procesadores de datos, etc. La Figura 4 muestra un ejemplo de un análisis de incertidumbre basado en estos datos.
En el ejemplo que se muestra en la Figura 4, el piranómetro mide el GHI al mediodía en un día despejado y soleado con una irradiancia de más o menos 1 000 W/m2. La distribución de la incertidumbre total desde diferentes fuentes se muestra en la izquierda con una incertidumbre expresada en W/m2 y en la derecha con un porcentaje de irradiancia.
Ejemplo de la evaluación de incertidumbre usando un piranómetro espectral plano de Clase A
“La Figura es incluida en la norma ISO9901:2021. Es usada directamente sin ningún cambio en la gráfica.”
- X: Tiempo (horas)
- Y1: U95 por fuente de incertidumbre, en W/m²
- Y2: U95, división por fuente de incertidumbre, como %
- 1; Mantenimiento
- 2; Respuesta a la Temperatura
- 3; Respuesta Direccional
- 4; No linealidad
- 5; Inestabilidad
- 6; Desviación Cero B
- 7; Desviación Cero A
- 8; Precisión del Procesador de Datos
- 9; Incertidumbre en la Calibración
El Piranómetro de Termopila 3S-TP-MB-A de Clase A con espectro plano de SEVEN es la opción ideal para mediciones confiables, ofreciendo alta precisión, baja incertidumbre y un funcionamiento estable en condiciones ambientales adversas con especificaciones técnicas que son totalmente compatibles con la norma internacional ISO9060:20218. El Piranómetro de Termopila de SEVEN sobresale especialmente en términos de operar de manera eficiente en sistemas de energía solar y obtener datos consistentes en investigaciones científicas. Piranómetro de Termopila 3S-TP-MB-A de Clase A https://www.sevensensor.com/es/piranometros