Piranómetro
El piranómetro del tipo M-80-M (M-115-M) es un instrumento actinométrico universal. Con él se pueden medir todos los flujos de radiación solar en el rango de onda corta.
El sensor del piranómetro consiste en un cabezal en cuyo diafragma se encuentra la superficie receptora, la cual consiste en una termobateria cuadrada formada por bandas de constantán y manganina que constituyen los termopares conectados en serie. La superficie de la termobateria está pintada de forma ajedrezada con pinturas negra (negro de humo) y blanca (magnesio) de tal forma que las uniones que se encuentran debajo de la pintura negra aumentan su temperatura bajo el efecto de la radiación solar de onda corta absorbida en mayor medida por el hollín, de esta forma la diferencia de temperatura entre las uniones de la termobateria se debe a la absorción diferencial entre las dos áreas pintadas de colores diferentes.
Este diseño de la superficie receptora da al instrumento propiedades selectivas debido a que el hollín y el magnesio absorben igual la radiación de onda larga, por esto las uniones se calientan igual a causa de esta radiación y no se produce diferencia de temperatura entre las uniones. En resumen, la corriente termoeléctrica que surge en el circuito galvanómetro - piranómetro, es producida solamente por la radiación de onda corta que llega al receptor. La superficie receptora del piranómetro está protegida por una campana semiesférica de cristal enroscada al cabezal por la parte superior y por la inferior se le atornilla una cápsula de cristal para el secador (gel de sílice).
El soporte permite colocar al cabezal, con la ayuda de un nivel adjunto, en posición horizontal mediante tres tornillos nivelantes. Este mecanismo está ajustado de tal forma, que al nivelarlo en la posición normal, también queda horizontal cuando se invierte para medir la radiación reflejada (Rc).
El soporte permite además que el cabezal gire azimutalmente y se le coloque el parasol correctamente.
Al piranómetro se adjunta un certificado con los siguientes datos:
1- Sensibilidad del piranómetro (K) en mV por kW m2
2- Resistencia de la termobatería (R) en Ω
3- Tiempo de inercia en seg.
4- Tabla del factor de corrección por la altura del sol (Fh).
El factor Fh es la corrección que se le hace al factor de conversión del piranómetro al medir la radiación sumaria (Q).
Galvanómetro
El mecanismo de medición consta de una bobina de cuadro suspendida por tensores en una ventana de trabajo en el imán permanente. El dispositivo de lectura posee una escala lineal y la aguja. Debajo de la aguja tiene situado un espejo para evitar el error de paralaje durante la lectura.
En la cubierta del instrumento se sitúa un termómetro para conocer la temperatura del instrumento, en los modelos más antiguos el termómetro está situado en el panel de lectura.
El instrumento está equipado con un panel de contactos en el cual se encuentran los bornes de conexión de los correspondientes sensores actinométricos.
El funcionamiento del instrumento está basado en el principio magneto-eléctrico. Durante el paso de la corriente eléctrica por la bobina del mecanismo de medición surge un momento mecánico de fuerza proporcional a la intensidad de la corriente, al número de vueltas de la bobina, a sus dimensiones y al valor de la inducción magnética en la ventana de trabajo del imán permanente. El giro de la bobina originado por el momento de fuerza antes señalado de ocurre hasta que el momento de fuerza de los tensores se equilibra con el momento electromecánico.
La magnitud del momento de la fuerza de los tensores es proporcional al ángulo de torsión de los mismos, el valor de este ángulo es precisamente la medida de la corriente del galvanómetro, el ángulo de giro de la bobina se determina con la aguja unida a ella sobre la escala.
Balanzómetro
El balanzómetro M-10-M se emplea para determinar el balance de radiación de la superficie activa. El sensor de balance consta de un cuerpo circular en forma de disco con dos superficies receptoras de cobre ennegrecido, éstas se encuentran a cada lado del mismo y están unidas térmicamente a una termobatería confeccionada de tal forma, que los pares de constantán y plata de unas uniones están en contacto con una superficie receptora y las uniones opuestas con la otra superficie. De esta forma se logra que la radiación que llegue a las superficies receptoras calienten a ambas, pero produciendo efectos contrarios, o sea, la diferencia de temperatura estará expresada porla expresión T = T1 - T2 donde:T: Diferencia de temperatura neta.
T1: Temperatura en la superficie 1.
T2: Temperatura en la superficie 2.
Como la radiación que llega a cada superficie depende de la fuente que la irradia, a la superficie 1 llega radiación de la semiesfera celeste mientras que a la superficie 2 llega radiación de la semiesfera terrestre. El instrumento resta la corriente producida en la superficie inferior a la producida en la superficie superior, estableciéndose así el balance de radiación. El cuerpo del balanzómetro está niquelado de forma que su superficie sea reflectante.
Actinómetro
El actinómetro es un instrumento destinado a la medición de la radiación solar directa (S). El tipo M3 (anteriormente AT-50) está formado por la parte receptora en forma de tubo y el mecanismo de sostén.
El tubo del actinómetro tiene un ángulo de abertura de 10° lo cual equivale a que el sensor del actináometro recibe la radiación directa desde una zona del cielo en un radio de 5°.
El tubo contiene además un anillo niquelado en la abertura que se dirige al sol. En su interior están situados diafragmas que tienen la superficie dirigida hacia el sol niquelada, mientras que la interior está pintada con negro de humo.
Estos diafragmas están situados de mayor a menor de tal forma que el tubo propiamente dicho y los diafragmas protegen al sensor de la acción del viento y la radiación difusa (D).
En el extremo contrario al orificio de entrada de la radiación se ubica la termobatería, protegida por una cápsula de bronce pintada de negro la cual a su vez está protegida por una cubierta niquelada que refleja la radiación.
El sensor (termobateria) se compone de una lámina finísima de plata ennegrecida en forma de disco en la cara dirigida hacia el sol la cual presenta una abertura circular en su centro.Este disco de plata funge como superficie receptora y se encuentra en contacto térmico con las uniones internas de la termobatería mientras que las uniones opuestas están unidas a un anillo de cobre con temperatura igual al medio ambiente.
La radiación solar penetra por el tubo cuando el mismo está orientado hacia el sol e incide en la superficie receptora de la termobatería (disco de plata), esta se calienta y le transmite el calor a los termopares unidos a él produciéndose una corriente eléctrica como vimos anteriormente.
El mecanismo de sostén presenta perillas moleteadas que permiten orientar el instrumento hacia el sol sin necesidad de tocar el tubo para evitar que la temperatura de las manos altere la del instrumento. La orientación (colimación) se realiza mediante un pequeño orificio en el anillo niquelado de la abertura de entrada del tubo y una marca pintada de negro en el reborde exterior de la de la cubierta de la termobatería. El sostén además se orienta según la latitud del lugar lo cual facilita la colimación del instrumento.