Qué es el piranómetro : Construcción, tipos y aplicaciones

El sol genera radiación en el rango de longitudes de onda de 0,15 a 4,0 µm que se conoce como espectro solar. La cantidad de esta radiación se denomina radiación solar global o, a veces, radiación de onda corta. La radiación solar global puede producirse cuando las dos radiaciones solares, directa y difusa, se reciben desde el hemisferio en el plano del piranómetro. Es difícil encontrar un desarrollo ambiental en la tierra que sea impulsado directamente o indirectamente por la energía del sol. Las mediciones de la radiación solar global se utilizan en diversas aplicaciones con distintos fines. La energía solar determina la eficiencia del panel porque estos paneles cambiarán la energía del sol en energía eléctrica.

La cantidad de radiación electromagnética en un panel solar puede medirse para saber cuánta energía puede utilizar un panel solar del sol. Para ello, se utiliza un piranómetro para medir la radiación solar desde todas las direcciones.

¿Qué es el piranómetro?

Definición: Tipo de actinómetro utilizado para medir la irradiación de la energía solar dentro del lugar preferido, así como la densidad de flujo de la radiación solar. El rango de radiación solar se extiende entre 300 y 2800 nm.

Las unidades SI de la irradiancia son W/m² (vatios/metro cuadrado). Normalmente se utilizan en el campo de la investigación, como la monitorización climatológica y meteorológica, pero la atención actual se centra en los piranómetros para la energía solar en todo el mundo.

La OMM (Organización Meteorológica Mundial) adoptó este dispositivo que se modifica con respecto a las normas de la ISO 9060. Estos dispositivos están estandarizados en función de la WRR (Referencia Radiométrica Mundial) y se continúa a través del WRC (Centro Mundial de Radiación), Davon en Suiza.

Diseño/construcción de piranómetros

El diseño o la construcción del piranómetro puede realizarse con los tres componentes siguientes.

Termopila

Como su nombre indica, utiliza un termopar para notar la diferencia de temperatura entre dos superficies. Éstas son la caliente (etiquetada como activa) y la fría (de referencia). La superficie activa etiquetada es una superficie negra de forma plana y está expuesta a la atmósfera. La superficie de referencia depende de la dificultad del piranómetro, ya que pasa de una segunda termopila de control a la cubierta del propio piranómetro.

Cúpula de cristal

La cúpula de cristal del pirómetro limita la respuesta espectral de 300 nm a 2800 nm desde 180 grados de visión. También protege el sensor de termopila de la lluvia, el viento, etc. Esta construcción de la segunda cúpula proporciona una protección adicional contra la radiación entre la cúpula interior y el sensor en comparación con una cúpula simple, ya que una segunda cúpula reducirá el desplazamiento del instrumento.

Disco de ocultación

El disco de ocultación se utiliza principalmente para medir la radiación del haz de bloqueo y la radiación difusa de la superficie del panel.

Principio de funcionamiento del piranómetro

El principio de funcionamiento del piranómetro depende principalmente de la diferencia de medición de la temperatura entre dos superficies, como la oscura y la clara. La radiación solar puede ser absorbida por la superficie negra de la termopila, mientras que la superficie clara la reproduce, por lo que se puede absorber menos calor.

La termopila desempeña un papel fundamental en la medición de la diferencia de temperatura. La diferencia de potencial que se forma dentro de la termopila se debe al gradiente de temperatura entre las dos superficies. Se utiliza para medir la suma de la radiación solar.

Pero la tensión que se genera en la termopila se calcula con la ayuda de un potenciómetro. La información de la radiación debe incluirse mediante planimetría o un integrador electrónico.

Tipos de piranómetros

Los pirómetros se clasifican en dos tipos: piranómetro de termopila y piranómetro de fotodiodo.

Piranómetro de termopila

Este tipo de piranómetro se utiliza para medir la densidad de flujo de la radiación solar desde un ángulo de 180º. Normalmente, mide de 300 nm a 2800 nm con una sensibilidad espectral de gran nivel. La primera generación de este piranómetro incluye el sensor que funciona como parte activa dividiendo los sectores blanco y negro por igual. La irradiación se mide desde los dos sectores como blanco y negro dentro de la temperatura. Aquí, el sector negro está expuesto al sol, mientras que el sector blanco no se expone al sol.

Estos piranómetros se utilizan normalmente en climatología, meteorología, física de la construcción, sistemas fotovoltaicos e investigación del cambio climático.

Piranómetro basado en fotodiodos

El piranómetro basado en fotodiodos también se conoce como pirómetro de silicio. Se utiliza para detectar el segmento del espectro solar comprendido entre 400 nm y 900 nm. Este fotodiodo transforma las frecuencias del espectro solar en corriente a gran velocidad. Este cambio se verá influido por la temperatura con el aumento de la corriente, generado por el aumento de la temperatura.

Estos tipos de piranómetros se ejecutan allí donde se necesita medir la cantidad de irradiación del espectro solar notable y se puede hacer utilizando diodos con respuestas espectrales exactas.

Se utilizan en el cine, en la técnica de iluminación y en la fotografía; a veces se conectan estrechamente a los módulos del sistema fotovoltaico.

Ventajas y desventajas

El ventajas del piranómetro y desventajas son

• El coeficiente de temperatura es extremadamente pequeño
• Estandarizado según las normas ISO
• Las mediciones de la ración de rendimiento y el índice de rendimiento son precisas.
• El tiempo de respuesta es mayor que el de la célula fotovoltaica

El inconveniente del piranómetro es que su sensibilidad espectral es imperfecta, por lo que no observa el espectro completo del sol. Por tanto, pueden producirse errores en las mediciones.

Aplicaciones del piranómetro

Las aplicaciones son

• Se pueden medir los datos de la intensidad solar.
• Estudios climatológicos y meteorológicos
• Diseño de sistemas fotovoltaicos
• Se puede establecer la ubicación del invernadero.
• Esperando los requisitos de aislamiento de las estructuras de los edificios

Preguntas frecuentes

1). ¿Por qué utilizar un piranómetro?

Se utiliza para medir la irradiación solar sobre la superficie de un plano

2). ¿Cuál es la diferencia entre el pirheliómetro y el piranómetro?

El piranómetro se utiliza para medir la energía solar difusa, mientras que el pirheliómetro se utiliza para medir la energía solar directamente.

3). ¿Cómo se mide la irradiación solar?

La irradiación solar puede medirse a partir de las longitudes de onda globales de la energía solar por cada unidad de superficie en la atmósfera superior de la Tierra. Se calcula perpendicularmente a la luz solar recibida.

4). ¿Quién inventó el piranómetro?

Fue inventado en el año 1893 por el físico y meteorólogo sueco Angstrom y Anders Knutsson.

5). ¿Qué instrumento mide la luz solar?

El piranómetro se utiliza para medir la luz solar.

Por tanto, se trata de un visión general del piranómetro que se utiliza para medir la radiación solar según las normas más recientes. Se clasifica en dos tipos en función de las normas secundarias ISO 9060, como de primera clase o de segunda clase. Da una salida analógica o digital y se utiliza ampliamente en meteorología, energía solar y monitorización fotovoltaica. Aquí tienes una pregunta, ¿cuáles son las características únicas de un piranómetro?