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Introducción a lo sensores
automáticos
Mario Guallpa Curso Internacional “Hidrología y Monitoreo Hidrológico en
Ecosistemas Andinos” 10-14 de junio de 2013. Piura, Perú.
CONTENIDO
 INTRODUCCIÓN
 MECANISMO DE LOS SENSORES
 SELECCIÓN DE LOS SENSORES
 ERRORES EN LOS REGISTROS DE DATOS
 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
INTRODUCCIÓN
 Precipitación (lluvia + neblina)
 Temperatura del aire
 Humedad relativa
 Radiación solar
 Velocidad y dirección del viento
 Presión barométrica
 Caudal: Nivel y velocidad del
agua
Evapotranspiración
Transformación de archivo CSV a Excel
 Costo vs Calidad y confiabilidad
de la información
 Costo vs servicio
 Costo vs mantenimiento
 Costo vs dato
 Monitoreo largo plazo vs corto
plazo
INTRODUCCIÓN
Porqué escoger los sensores?
 Utilizan la electrónica para derivar
variables
 Los sensores no miden la variable
directamente: voltaje, pulsos,
resistencia
 Es necesario analizar las características
técnicas de los sensores (hidrólogos)
 La capacidad del data logger
(registrador de datos)
MECANISMO
Cuál es el mecanismo de los sensores?
MECANISMO
Cuál es el mecanismo de los sensores?
 Unidades (units)
 Rango de medición (range)
 Precisión (precision)
 Repetitividad (repetitivity)
 Exactitud (accuracy)
 Dependencia (dependency)
 Estabilidad a largo plazo (long-term
stability)
 FS (Full Scale)
SELECCIÓN DE SENSORES
Términos usados
SELECCIÓN DE SENSORES
 Rango de medición
 Repetitividad
Error esperado al repetir varias veces
la misma medida
 Estabilidad a largo plazo
La estabilidad que tiene un sensor
para registrar los datos a lo largo del
tiempo de uso
 FS (Full Scale)
Representa la escala completa
del rango (rango máximo)
 Resolución
Mínima variación de la
magnitud de entrada
SELECCIÓN DE SENSORES
SELECCIÓN DE SENSORES
 Exactitud y Precisión?
Exactitud
Desfase de los datos
Precisión
Dispersión de los datos
 Cómo seleccionar un sensor de T°?
SELECCIÓN DE SENSORES
 Factores a considerar para la selección de un sensor
SELECCIÓN DE SENSORES
 Unidades
 Desempeño
 Tiene o no data logger
 Capacidad del data logger
 Mantenimiento (baterías, consumo
energía, calibración, reemplazo)
 Transmisión de datos a tiempo real
 Tecnología es compatible con los
equipos actuales
 Costo
 Cómo seleccionar el sensor para lluvia?
SELECCIÓN DE SENSORES
PARAMETRO UNIDAD S1 S2 S3 S4 S5
Resolución mm 0.2 1 0.2 0.1 0.1
Rango mm/h 0-999 dia 700 700 700 127
máxima medida mm/año 9999
Exactitud mm/h
4% 0-50
5% 50-100
± 2% 25-500
2% 0-250
3% 250-500
2% 0-250
3% 250-500
1% > 20
Reservorio NO NO SI NO NO
Altas intensidades
Bajas intensidades
FS
¿Cuál es mi proyecto?
 Cómo seleccionar el sensor de nivel de agua?
SELECCIÓN DE SENSORES
Parámetro Unidad S1 S2 S3 S4 S5
Rango m 9 10 30 20 100
Exactitud 0.05% FS 0.25% FS 0.05% FS 0.1% FS 0.1% FS
Estabilidad c/año NO 0.20% FS 0.038% FS 0.01% FS
Compensación °C 0-40 0-50 0-50 0-22 -60
Data logger SI NO NO SI SI
Memoria datos 21700 18000 24000
Baterías Años 5 0.5 10
Barómetro SI NO NO NO SI
Niveles Bajos
Niveles altos
¿Cuál es mi proyecto?
ERRORES DE LOS SENSORES
 Calibración estática de los Pluviómetros
Micropipeta – Thermo scientific
 Resultados – calibración estática de los Pluviómetros
ERRORES DE LOS SENSORES
 Comparación entre sensores de precipitación
ERRORES DE LOS SENSORES
 Sensores de nivel
ERRORES DE LOS SENSORES
Baro-Diver
Diver
Estación Hidrológica
Introducción a los sensores automáticos
Introducción a los sensores automáticos
Introducción a los sensores automáticos
Introducción a los sensores automáticos
Errores principales
 Ruido pronunciado en la compensación de los sensores
 Desfase de los registros de la presión respecto a su valor real
 Falta de compensación por temperatura de los sensores
 Sensores de nivel – Ensayo (U. CUENCA)
ERRORES DE LOS SENSORES
 Sensor de Temperatura y Humedad Relativa
ERRORES DE LOS SENSORES
Error de registro entre 8 sensores de T y HR (HOBO)
 Error absoluto máximo de 3.8 °C y 22.88 %HR (9h30 – 12h00)
 Error absoluto promedio de 0.46 °C y 3.24 %HR
Error de registro entre los sensores HOBO y CS
 Subestima la T respecto al
sensor principal y la HR
sobrestima los registros
 Error máximo de -6.41 °C y
39.28 %HR (8h30 – 14h00)
 Error promedio de -1.07 °C y
8.98 %HR
ERRORES DE LOS SENSORES
Efecto de la T y HR (HOBO) en el cálculo de la ETo
 FAO Penman Monteith (PM)
 La ETo utilizando la T y HR (HOBO) es menor (0.383 mm/día)
 La HR tiene mayor efecto (65%) en la ETo que la T (35%)
 A medida que se aumenta la agregación de los datos, el error en la ETo
disminuye (horaria = 10.1 mm; diaria = 7.1 mm; y mensual = 5.1 mm)
ERRORES DE LOS SENSORES
1. Los sensores son la primera fase del monitoreo
2. La calidad de los datos no depende únicamente de los sensores
usados
3. La exactitud de las mediciones depende de los sensores
4. La selección del sensor depende del tipo de proyecto
5. Es mejor monitorear lo que podemos antes que no hacerlo
6. La calibración y recambio es imprescindible
7. Para seleccionar un sensor de deben tener varias opciones para
escoger
8. La compra de un sensor no se debe basar en la oferta de las
empresas, sino en un análisis
9. La instalación adecuada es tan importante como comprar un buen
sensor
10. Leer los manuales, para evitar errores
CONCLUSIONES/RECOMENDACIONES
mario.guallpa@condesan.org
Con el auspicio de:
Gracias

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Introducción a los sensores automáticos

  • 1. Introducción a lo sensores automáticos Mario Guallpa Curso Internacional “Hidrología y Monitoreo Hidrológico en Ecosistemas Andinos” 10-14 de junio de 2013. Piura, Perú.
  • 2. CONTENIDO  INTRODUCCIÓN  MECANISMO DE LOS SENSORES  SELECCIÓN DE LOS SENSORES  ERRORES EN LOS REGISTROS DE DATOS  CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
  • 3. INTRODUCCIÓN  Precipitación (lluvia + neblina)  Temperatura del aire  Humedad relativa  Radiación solar  Velocidad y dirección del viento  Presión barométrica  Caudal: Nivel y velocidad del agua Evapotranspiración Transformación de archivo CSV a Excel
  • 4.  Costo vs Calidad y confiabilidad de la información  Costo vs servicio  Costo vs mantenimiento  Costo vs dato  Monitoreo largo plazo vs corto plazo INTRODUCCIÓN Porqué escoger los sensores?
  • 5.  Utilizan la electrónica para derivar variables  Los sensores no miden la variable directamente: voltaje, pulsos, resistencia  Es necesario analizar las características técnicas de los sensores (hidrólogos)  La capacidad del data logger (registrador de datos) MECANISMO Cuál es el mecanismo de los sensores?
  • 6. MECANISMO Cuál es el mecanismo de los sensores?
  • 7.  Unidades (units)  Rango de medición (range)  Precisión (precision)  Repetitividad (repetitivity)  Exactitud (accuracy)  Dependencia (dependency)  Estabilidad a largo plazo (long-term stability)  FS (Full Scale) SELECCIÓN DE SENSORES Términos usados
  • 8. SELECCIÓN DE SENSORES  Rango de medición  Repetitividad Error esperado al repetir varias veces la misma medida  Estabilidad a largo plazo La estabilidad que tiene un sensor para registrar los datos a lo largo del tiempo de uso
  • 9.  FS (Full Scale) Representa la escala completa del rango (rango máximo)  Resolución Mínima variación de la magnitud de entrada SELECCIÓN DE SENSORES
  • 10. SELECCIÓN DE SENSORES  Exactitud y Precisión? Exactitud Desfase de los datos Precisión Dispersión de los datos
  • 11.  Cómo seleccionar un sensor de T°? SELECCIÓN DE SENSORES
  • 12.  Factores a considerar para la selección de un sensor SELECCIÓN DE SENSORES  Unidades  Desempeño  Tiene o no data logger  Capacidad del data logger  Mantenimiento (baterías, consumo energía, calibración, reemplazo)  Transmisión de datos a tiempo real  Tecnología es compatible con los equipos actuales  Costo
  • 13.  Cómo seleccionar el sensor para lluvia? SELECCIÓN DE SENSORES PARAMETRO UNIDAD S1 S2 S3 S4 S5 Resolución mm 0.2 1 0.2 0.1 0.1 Rango mm/h 0-999 dia 700 700 700 127 máxima medida mm/año 9999 Exactitud mm/h 4% 0-50 5% 50-100 ± 2% 25-500 2% 0-250 3% 250-500 2% 0-250 3% 250-500 1% > 20 Reservorio NO NO SI NO NO Altas intensidades Bajas intensidades FS ¿Cuál es mi proyecto?
  • 14.  Cómo seleccionar el sensor de nivel de agua? SELECCIÓN DE SENSORES Parámetro Unidad S1 S2 S3 S4 S5 Rango m 9 10 30 20 100 Exactitud 0.05% FS 0.25% FS 0.05% FS 0.1% FS 0.1% FS Estabilidad c/año NO 0.20% FS 0.038% FS 0.01% FS Compensación °C 0-40 0-50 0-50 0-22 -60 Data logger SI NO NO SI SI Memoria datos 21700 18000 24000 Baterías Años 5 0.5 10 Barómetro SI NO NO NO SI Niveles Bajos Niveles altos ¿Cuál es mi proyecto?
  • 15. ERRORES DE LOS SENSORES  Calibración estática de los Pluviómetros Micropipeta – Thermo scientific
  • 16.  Resultados – calibración estática de los Pluviómetros ERRORES DE LOS SENSORES
  • 17.  Comparación entre sensores de precipitación ERRORES DE LOS SENSORES
  • 18.  Sensores de nivel ERRORES DE LOS SENSORES Baro-Diver Diver Estación Hidrológica
  • 23. Errores principales  Ruido pronunciado en la compensación de los sensores  Desfase de los registros de la presión respecto a su valor real  Falta de compensación por temperatura de los sensores  Sensores de nivel – Ensayo (U. CUENCA) ERRORES DE LOS SENSORES
  • 24.  Sensor de Temperatura y Humedad Relativa ERRORES DE LOS SENSORES Error de registro entre 8 sensores de T y HR (HOBO)  Error absoluto máximo de 3.8 °C y 22.88 %HR (9h30 – 12h00)  Error absoluto promedio de 0.46 °C y 3.24 %HR
  • 25. Error de registro entre los sensores HOBO y CS  Subestima la T respecto al sensor principal y la HR sobrestima los registros  Error máximo de -6.41 °C y 39.28 %HR (8h30 – 14h00)  Error promedio de -1.07 °C y 8.98 %HR ERRORES DE LOS SENSORES
  • 26. Efecto de la T y HR (HOBO) en el cálculo de la ETo  FAO Penman Monteith (PM)  La ETo utilizando la T y HR (HOBO) es menor (0.383 mm/día)  La HR tiene mayor efecto (65%) en la ETo que la T (35%)  A medida que se aumenta la agregación de los datos, el error en la ETo disminuye (horaria = 10.1 mm; diaria = 7.1 mm; y mensual = 5.1 mm) ERRORES DE LOS SENSORES
  • 27. 1. Los sensores son la primera fase del monitoreo 2. La calidad de los datos no depende únicamente de los sensores usados 3. La exactitud de las mediciones depende de los sensores 4. La selección del sensor depende del tipo de proyecto 5. Es mejor monitorear lo que podemos antes que no hacerlo 6. La calibración y recambio es imprescindible 7. Para seleccionar un sensor de deben tener varias opciones para escoger 8. La compra de un sensor no se debe basar en la oferta de las empresas, sino en un análisis 9. La instalación adecuada es tan importante como comprar un buen sensor 10. Leer los manuales, para evitar errores CONCLUSIONES/RECOMENDACIONES