ES2345523B1 - Procedimiento y aparato para medir la extincion de luz en el agua. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento y aparato para medir la extinción
de luz en el agua en una determinada zona acuática. El procedimiento
comprende los siguientes pasos: a) proporcionar una sonda con medios
para medir la intensidad de la luz y la presión; b) utilizar dicha
sonda para obtener datos en uno o más puntos de muestreo a distintas
profundidades; c) almacenar los datos obtenidos en la etapa b) en un
soporte apto para su utilización posterior. El aparato comprende una
sonda (11) con sensores (21, 23, 25, 27, 29, 33) para medir la
intensidad de la luz y la presión; un equipo de monitorización (13)
con medios para recibir de dicha sonda (11) datos de las mediciones
efectuadas por los sensores de la sonda (11) a distintas
profundidades así como medios de visualización y almacenamiento de
dichos datos; y un elemento de conexión (15) entre ambos.
Description
Procedimiento y aparato para medir la extinción
de luz en el agua.
La presente invención se refiere a un
procedimiento y a un aparato para medir la extinción de luz en el
agua y, más particularmente a un procedimiento y a un aparato para
medir la variación de la extinción de luz en el agua en función de
la profundidad.
En la técnica conocida se utiliza el denominado
Disco de Secchi para medir la existencia o no de luz en una columna
de agua.
El Disco de Secchi es un disco blanco y negro
que atado a una cuerda se va haciendo descender por la columna de
agua hasta que llega a una profundidad en la que se pierde de vista.
Esa profundidad proporciona una estimación de la penetración
luminosa en el agua partir de la cual se pueden conocer otros
parámetros como, en particular, la extinción luminosa, es decir a
qué profundidad se extingue la luz. Sin embargo el Disco de Secchi
no proporciona información que permita determinar cómo la luz va
extinguiéndose conforme aumenta la profundidad.
La presente invención está orientada a la
solución de ese inconveniente.
Un objeto de la presente invención es
proporcionar procedimientos y aparatos para la medición de la
extinción de la luz en una determinada zona acuática que permitan
analizar la variación de la extinción de la luz en función de la
profundidad.
Otro objeto de la presente invención es
proporcionar procedimientos y aparatos para la medición de la
extinción de la luz en una determinada zona acuática que permitan
identificar características ecológicas relevantes de la zona como
puede ser la distribución de biomasa a lo largo de la columna de
agua y la detección de gradientes de concentración a determinadas
profundidades.
En un aspecto esos y otros objetos se consiguen
mediante un procedimiento para la medición de la extinción de la luz
en el agua en una determinada zona acuática, que comprende los
siguientes pasos:
- Proporcionar una sonda con medios para medir,
al menos, la intensidad de la luz y la presión en el interior de
dicha zona acuática.
- Utilizar dicha sonda para obtener datos de las
variables de las que dispone de medios de medida en uno o más puntos
de muestreo de dicha zona acuática a distintas profundidades.
- Almacenar los datos obtenidos en la etapa
anterior en un soporte apto para su utilización posterior.
En otro aspecto, los objetos mencionados se
consiguen mediante un aparato para la medición de la extinción de la
luz en el agua en una determinada zona acuática, que comprende una
sonda, un equipo de monitorización y un elemento de conexión entre
ambos, en el que:
- Dicha sonda comprende sensores para, al menos,
medir la intensidad de la luz y la presión en el interior de la zona
acuática.
- Dicho equipo de monitorización comprende
medios para recibir de dicha sonda datos de las mediciones
efectuadas por los sensores de la sonda a distintas profundidades en
uno o más puntos de dicha zona acuática así como medios de
visualización y almacenamiento de dichos datos.
En una realización preferente de la presente
invención dicha sonda incluye medios para medir la intensidad de la
luz en las bandas UVA, azul, verde, roja e infrarroja. Se consigue
con ello que la sonda proporcione datos relevantes para el análisis
de la calidad del agua. En particular, las diferentes absorciones en
cada banda de longitud de onda pueden aportar información relevante
sobre el tipo de biomasa presente.
En otra realización preferente de la presente
invención dicha sonda también incluye un sensor de medida de la
temperatura. Se consigue con ello que proporcione un dato
complementario de interés para el análisis de la calidad del
agua.
En otra realización preferente de la presente
invención se proporcionan los datos medidos por la sonda a unas
profundidades establecidas de acuerdo con una escala prefijada, por
ejemplo, cada 5 cm. Se consigue con ello facilitar la obtención de
los datos.
En otra realización preferente de la presente
invención, se proporcionan datos de al menos 5 puestos de muestreo y
de al menos 200 profundidades diferentes en cada punto de muestreo.
Se consigue con ello proporcionar el volumen de datos necesario para
realizar ciertos tipos de análisis de la calidad del agua.
Otras características y ventajas de la presente
invención se desprenderán de la descripción detallada que sigue de
una realización ilustrativa de su objeto en relación con las figuras
que le acompañan.
La Figura 1 es una vista esquemática del aparato
objeto de la presente invención.
Las Figuras 2 y 3 son vistas en perspectiva de
la sonda utilizada en una realización preferente de la presente
invención.
La Figura 4 es una vista en sección transversal
del contenedor de la sonda.
El procedimiento para la medición de la
extinción de la luz en el agua en una determinada zona acuática,
según una realización preferente de la presente invención, comprende
los siguientes pasos:
- Proporcionar una sonda con medios para medir,
al menos, la intensidad de la luz en las bandas UVA, azul, verde,
roja e infrarroja, la temperatura y la presión en el interior de
dicha zona acuática.
- Utilizar dicha sonda para obtener datos de las
variables de las que dispone de medios de medida en hasta 8 puntos
de muestreo de dicha zona y en hasta 500 profundidades diferentes en
cada punto de dichos puntos de muestreo.
- Almacenar los datos obtenidos en la etapa
anterior en un soporte apto para su utilización posterior.
Para evitar reiteraciones pasamos a describir
siguiendo las Figuras un aparato para la medición de la luz objeto
según una realización preferente de la presente invención que
permitirá a su vez una mejor compresión del procedimiento.
El aparato consta de una sonda de medida 11, un
equipo de monitorización 13 y un elemento de conexión entre ambos
15.
La sonda de medida 11 comprende los componentes
que describiremos seguidamente albergados en un contenedor hermético
41:
- Cinco fotodiodos selectivos 21, 23, 25, 27, 29
que comprenden las bandas UVA, azul, verde, roja e infrarroja para
medir la extinción de la luz. En la realización que estamos
describiendo esos fotodiodos proporcionan medidas de la intensidad
luminosa relativa a la iluminación ambiente a 365 (UVA), 460 (B),
540 (G), 660 (R) y 900 (IR) nm y se utilizan para ello el fotodiodo
UVA EPD-365 de rango 245-400 nm, los
fotodiodos visibles S6428-01 de rango
400-540 nm, S6428-02 de rango
480-600 nm, S6428-03 de rango
590-720 nm y el fotodiodo infrarrojo SFH 203 PFA de
rango 750-1100 nm. Es importante cubrir varias
bandas del espectro ya que, por ejemplo, la medida de la radiación
UVA puede ser de utilidad para identificar la presencia de aquellas
bacterias y compuestos orgánicos que la absorben.
- Un sensor de temperatura 31. En la realización
que estamos describiendo se utiliza el circuito integrado LM35 que
proporciona una resolución de 10 mV/ºC y un rango de medida de 2 a
150ºC. Como encapsulado se ha elegido el tipo TO-45
que proporciona mayor rigidez y mejor conductividad térmica. El
aislamiento con el medio se consigue mediante el sellado con una
capa de silicona.
- Un sensor de presión 33. En la realización que
estamos describiendo se utiliza el sensor 19C030PA7K de Sensym ICT
que proporciona un intervalo de medida entre 0 y 30 psi. El dato de
presión se utiliza para identificar la profundidad a la que se
encuentra la sonda 11.
- Un sistema electrónico para la captura de las
señales procedentes de los fotodiodos y los sensores de presión y
temperatura y de los fotodiodos y las transmisión de la información
al equipo de monitorización 13. En la realización que estamos
describiendo el sistema incluye conversores
corriente-tensión para los fotodiodos, un circuito
de adaptación de los fotodiodos en el que las señales procedentes de
los fotodiodos son multiplexadas antes de enviarse al
microcontrolador, circuitos de adaptación para los sensores de
presión y temperatura y un microcontrolador PIC16F876 de microchip
con un circuito para establecer la tensión de referencia de los
convertidores internos a 2 V (ajustable) y un convertidor
serie-RS485 para la comunicación con el equipo de
monitorización y un oscilador a cristal de 4 MHz como señal de
reloj.
El contenedor 41 está estructurado en un cuerpo
principal 43, una ventana de vidrio 45, un soporte 47 de los
sensores de presión y temperatura, y unas tapas superior e inferior
49, 51 con unos medios de unión que incluyen unas arandelas de goma
53 para garantizar la hermeticidad. El vidrio de la ventana 45 debe
dejar pasar los rayos UVA.
El cuerpo principal 43 alberga los fotodiodos
21, 23, 25, 27, 29 en su parte superior en contacto con la ventana
de vidrio 45. Todos los circuitos del sistema electrónico están
montados en una columna situada dentro de ese cuerpo principal 43 de
manera que puedan estar conectados por un lado con los fotodiodos
21, 23, 25, 27, 29 y por el otro lado con los sensores de
temperatura y presión 31, 33. El sistema electrónico se conecta con
el elemento de comunicación 15 con el equipo de monitorización 13 a
través de su tapa inferior 51.
En la realización que estamos describiendo, el
equipo de monitorización 13 está montado en una caja de polietileno,
está gobernado por el microcontrolador de Microchip 16F877 y dispone
como periféricos de un receptor RS-485 para recibir
la información de la sonda 11, un puerto serie RS232 para
comunicación con, por ejemplo, un PC, una pantalla que permite ver
las lecturas instantáneas de todas los parámetros y un dispositivo
de memoria EEPROM para almacenamiento masivo de información. También
dispone de un dispositivo de alimentación compuesto por una batería
recargable, terminal de carga y alimentación externa de la red
eléctrica a través de un alimentador.
El microcontrolador del equipo de monitorización
13 lleva incorporado un "software" que permite dos modos de
funcionamiento:
- Un modo automático en el que las medidas se
guardan con la profundidad a intervalos de 5 cm.
- Un modo manual. Las medidas se guardan con una
pulsación del usuario. El usuario ve en la pantalla los valores de
intensidad luminosa, presión y temperatura y decide los puntos que
desea guardar.
Con el fin de poder realizar medidas en
diferentes puntos de muestreo, la información se guarda, cada vez
que se inicia una nueva medición en un banco de memoria diferente,
disponiendo hasta 8 puntos de muestreo sin volcar al PC. De cada uno
de los puntos de muestreo se pueden guardar aproximadamente 500
mediciones (25 m en modo automático).
En la realización preferente que acabamos de
describir pueden introducirse aquellas modificaciones comprendidas
dentro del alcance definido por las siguientes reivindicaciones.
Claims (8)
1. Procedimiento para la medición de la
extinción de la luz en el agua en una determinada zona acuática,
caracterizado porque comprende los siguientes pasos:
- a) proporcionar una sonda con medios para
medir, al menos, la intensidad de la luz y la presión en el interior
de dicha zona acuática;
- b) utilizar dicha sonda para obtener datos de
las variables de las que dispone de medios de medida en uno o más
puntos de muestreo de dicha zona acuática a distintas
profundidades;
- c) almacenar los datos obtenidos en la etapa
b) en un soporte apto para su utilización posterior.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Procedimiento para la medición de la
extinción de la luz en el agua en una determinada zona acuática
según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha sonda
incluye medios para medir la intensidad de la luz en las bandas UVA,
azul, verde, roja e infrarroja.
3. Procedimiento para la medición de la
extinción de la luz en el agua en una determinada zona acuática
según cualquiera de las reivindicaciones 1-2,
caracterizado porque dicha sonda también incluye un sensor de
medida de la temperatura.
4. Procedimiento para la medición de la
extinción de la luz en el agua en una determinada zona acuática
según cualquiera de las reivindicaciones 1-3,
caracterizado porque se obtienen datos de al menos 5 puestos
de muestreo y de al menos 200 profundidades diferentes en cada punto
de muestreo.
5. Aparato para la medición de la extinción de
la luz en el agua en una determinada zona acuática que comprende una
sonda (11), un equipo de monitorización (13) y un elemento de
conexión (15) entre ambos, caracterizado porque:
- a) dicha sonda (11) comprende sensores (21,
23, 25, 27, 29, 33) para medir, al menos, la intensidad de la luz y
la presión en el interior de la zona acuática;
- b) dicho equipo de monitorización (13)
comprende medios para recibir de dicha sonda (11) datos de las
mediciones efectuadas por los sensores de la sonda (11) a distintas
profundidades en uno o más puntos de dicha zona acuática así como
medios de visualización y almacenamiento de dichos datos.
\vskip1.000000\baselineskip
6. Aparato para la medición de la extinción de
la luz en el agua en una determinada zona acuática según la
reivindicación 5, caracterizado porque los sensores para
medir la intensidad de la luz son fotodiodos (21, 23, 25, 27, 29)
que permiten medir la intensidad de la luz en las bandas UVA, azul,
verde, roja e infrarroja.
7. Aparato para la medición de la extinción de
la luz en el agua en una determinada zona acuática según cualquiera
de las reivindicaciones 5-6, caracterizado
porque dicha sonda (11) también incluye un sensor (31) de medida de
la temperatura.
8. Aparato para la medición de la extinción de
la luz en el agua en una determinada zona acuática según cualquiera
de las reivindicaciones 5-7, caracterizado
porque permite el almacenamiento de los datos obtenidos en hasta 8
puntos de muestro, con datos de hasta 500 profundidades diferentes
en cada punto de muestreo.
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