Los piranómetros de termopila se encuentran entre los sensores más usados para medir irradiancia solar. El hecho de que los piranómetros normalmente funcionan con una longitud de ondas mayor a 280 – 3000 nm (nanómetros) está directamente relacionado con las características espectrales de radiación solar. Nuestro piranómetro de termopila también lleva a cabo mediciones dentro de los 280 – 3000 nm.
Algunos usuarios de piranómetros de termopila pueden asumir que estos instrumentos miden el espectro completo, o que pueden cuantificar la irradiancia ultravioleta (UV) e infrarroja (IR) de manera separada. En este artículo, examinamos la responsabilidad espectral de los piranómetros evaluamos qué tan convenientes son para mediciones de irradiancia UV/IR.
¿CUÁL ES LA DISTRIBUCIÓN ESPECTRAL DE LA LUZ SOLAR?
El sol se comporta, aproximadamente, como un radiador de cuerpo negro, y la mayor parte de la energía que emite se concentra en las siguientes bandas de longitud de onda:
- Ultravioleta (UV-A y UV-B): 280–400 nm
- Luz visible (VIS): 400–700 nm
- Infrarroja cercana (NIR): 700–2500–3000 nm
En otras palabras, más del 95 % de la energía solar se encuentra dentro del rango de 280–3000 nm.
¿QUÉ MIDE UN PIRANÓMETRO?
Los piranómetros están diseñados para medir la irradiancia solar total de onda corta recibida del sol. Esto incluye:
- La irradiancia directa (del haz)
- La irradiancia difusa
- La irradiancia reflejada
Estos componentes se encuentran generalmente dentro del rango de longitudes de onda de 280–3000 nm. Por lo tanto, un piranómetro responde a la radiación tanto en la región UV como en la IR dentro de esta banda. Para obtener una explicación más detallada de en qué consisten estos componentes de la irradiancia, puede consultar nuestro artículo publicado anteriormente.
Entonces, ¿por qué existen instrumentos de medición independientes para los rayos UV y los rayos IR?
Los piranómetros miden el espectro como una única señal combinada. No proporcionan información sobre en qué medida contribuye cada banda de longitud de onda a la irradiancia total. Si es necesario monitorizar los rayos UV o IR de forma independiente, se utilizan sensores UV específicos o radiómetros IR con filtros espectralmente selectivos y sensibilidad específica para cada banda en esas regiones.
¿Por qué no se incluyen las longitudes de onda inferiores a 280 nm o superiores a 3000 nm?
Desde un punto de vista meteorológico, el rango espectral relevante se sitúa entre 280 nm y 3000 nm, lo que se clasifica como radiación de onda corta. Aproximadamente el 96 % de la radiación solar extraterrestre se encuentra dentro de este intervalo espectral. La intensidad máxima de la irradiancia en el espectro solar se produce en torno a los 500 nm, cerca del extremo azul del espectro visible.
< 280 nm (UVC y más allá): Estas longitudes de onda son filtradas en gran medida por la atmósfera —especialmente por la capa de ozono— y, por lo tanto, no llegan a la superficie terrestre.
> 3000 nm (infrarrojo medio y lejano): Estas longitudes de onda pertenecen a la categoría del infrarrojo de onda larga y no están dominadas por la radiación solar, sino por la radiación térmica terrestre (por ejemplo, la emisión procedente de las superficies de los edificios y del suelo). Normalmente se miden utilizando instrumentos como radiómetros térmicos, en lugar de piranómetros.
¿Qué sensores se utilizan para las mediciones de UV o IR?
Instrumentos recomendados en función de los requisitos de medición:
- Solo UV (290–400 nm): Utilice sensores de UV-B / UV-A.
- Separación entre luz visible e infrarrojo cercano (NIR): utilice un espectrorradiómetro.
- Medición de infrarrojo (IR) (2500–50 000+ nm): utilice un radiómetro térmico.
- Medición combinada de UV + luz visible + infrarrojo (IR) (280–3000 nm): utilice un piranómetro de termopila espectralmente plano.
¿QUÉ SIGNIFICA ESPECTRALMENTE PLANO EN PIRANÓMETROS DE TERMOPILA?
De acuerdo a la norma ISO 9060:2021, los piranómetros clasificados como “espectralmente planos” responden de forma proporcional y precisa a la radiación incidente en el rango de longitudes de onda de 280 – 3000 nm. Para más información sobre espectralmente plano, puede dirigirse a nuestro artículo al respecto.
En piranómetros de termopila espectralmente planos, los componentes UV e IR son representados de forma equivalente en la medición. Sin embargo, los piranómetros miden únicamente la irradiancia total y no separan la señal en bandas espectrales individuales.
El gráfico anterior ilustra la distribución aproximada de la irradiancia solar en función de la longitud de onda y el rango de medición de los piranómetros, de 280 a 3000 nm (mostrado en azul).
- La curva naranja representa la irradiancia espectral de la luz solar.
- El área sombreada en azul indica el rango de longitudes de onda detectable por el piranómetro. La región en la que la energía solar es más intensa se encuentra dentro de esta banda azul.
En conclusión, el piranómetro de termopila SEVEN 3S-TP-MB-A es muy eficaz para medir la irradiancia solar total de onda corta, incluidas las contribuciones tanto de los rayos UV como de los infrarrojos. Los piranómetros SEVEN están diseñados para funcionar en el rango de longitudes de onda de 280 a 3000 nm. Este rango:
- Abarca la gran mayoría de la radiación solar total de onda corta,
- Representa la parte de la radiación que puede atravesar la atmósfera y llegar a la superficie terrestre,
- Es la banda espectral más relevante para aplicaciones como la eficiencia energética, la recopilación de datos climáticos y la monitorización del rendimiento de los sistemas fotovoltaicos.
En Seven Sensor, proporcionamos mediciones fiables de la irradiancia de onda corta garantizando una respuesta espectral plana con nuestros piranómetros de termopila de clase A según la norma ISO 9060. Seleccionemos juntos la solución de sensores más adecuada a sus necesidades. Puede ponerse en contacto con nosotros para obtener información sobre nuestros piranómetros de termopila y todos nuestros sensores meteorológicos.