El Laboratorio de Radiometría de la Plataforma Solar de Almería (PSA) surge ante la necesidad de verificar medidas de magnitudes radiométricas de gran importancia asociadas a la concentración solar. Estas magnitudes son la irradiancia solar (“flujo” en el argot de concentración solar) y temperatura superficial de materiales (detección por IR).

En la PSA se utilizan diferentes sistemas para medida de altas irradiancias solares en superficies extensas. En estos sistemas el elemento fundamental es el radiómetro de cuyo correcto uso y utilización dependerá la medida de la potencia de la radiación solar concentrada incidente en la apertura de los receptores solares. La medida de esta magnitud es fundamental para determinar la eficiencia de los prototipos de receptor evaluados en PSA y para definir el diseño de las futuras plantas solares de receptor central. Durante la ejecución del proyecto MEPSOCON (MEdida de Potencia SOlar CONcentrada en plantas eléctricas de receptor central, Referencia DPI2003-03788, Duración 1-12-2003/30-11-2006) se definió y puso en marcha un procedimiento para el calibrado de radiómetros de alta irradiancia solar. Hasta esa fecha no había procedimientos establecidos para el calibrado de estos sensores. Se detectó y corrigió asimismo un error sistemático que se venía cometiendo en la medida de altas irradiancias solares. La calibración de radiómetros de alta irradiancia solar es una practica habitual en este laboratorio de radiometría; en este sentido da servicio a empresas e instituciones nacionales e internacionales: Solucar, CENIM, DLR, CIEMAT,……

Un cuerpo negro ofrece la posibilidad de ser empleado como fuente de radiación térmica para referencia y calibración de dispositivos IR (cámaras de infrarrojos y pirómetros) que utilizan la radiación térmica como medio para determinar la temperatura de una determinada superficie. También es utilizado como referencia de irradiancia para calibración de radiómetros.

El Laboratorio de Radiometría cuenta con tres cuerpos negros como referencia para calibración de sensores IR para medida de temperatura. El cuerpo negro MIKRON M330 puede proporcionar cualquier temperatura entre 300 y 1700 ºC con una exactitud de ± 0.25% y una resolución de 1ºC. Su emisividad es de 0.99 en una apertura de 25 milímetros de diámetro. El cuerpo negro MIKRON M305 puede proporcionar cualquier temperatura entre 100 y 1000 ºC con una exactitud de ± 0.25% y una resolución de 1ºC. Su emisividad es de 0.995 en una apertura de 25 milímetros de diámetro. El cuerpo negro M340 puede proporcionar cualquier temperatura entre 0 y 150 ºC con una exactitud ± 0.25 ºC y una resolución de 0.1 ºC. Su emisividad es de 0.99 en una apertura de 51 milímetros de diámetro. Cada cuerpo negro lleva incorporado un sistema de control PID y la temperatura es comprobada mediante un termopar de platino de alta precisión. En definitiva, puede ofertarse una buena referencia de temperatura en el rango de 0-1700 ºC

En la PSA se llevan a cabo ensayos en los que se requiere la medida de altas temperaturas (>1000 ºC) en superficies materiales. En algunos casos incluso se requiere la utilización de ventanas de cuarzo para poder trabajar en una atmósfera inerte que impida la rápida oxidación de los materiales. El cuarzo permite que gran parte de la radiación solar pase a su través pero impide que gran parte del espectro infrarrojo emitido por la superficie caliente pase a su través en sentido opuesto. La utilización de termopares viene siendo el método comúnmente utilizado a pesar de que es de sobra sabido que los métodos de contacto para medida de temperaturas superficiales no son correctos. Se requiere por tanto la utilización de detectores de infrarrojos (medida sin contacto) que permitan discriminar la radiación emitida por la superficie caliente de la radiación solar reflejada por esa misma superficie.

Las líneas de investigación más prometedoras proponen la utilización de sensores de infrarrojos que trabajen en rangos espectrales de onda corta que contengan las bandas de absorción atmosférica por H2O y CO2 para de este modo mediante filtros pasa banda poder detectar la radiación de la superficie caliente a través incluso del cuarzo sin distorsión alguna por parte de la radiación solar reflejada. Se han conseguido grandes avances en este sentido y se dispone de dispositivos IR capaces de realizar este tipo de medidas.

» LABORATORIO DE MATERIALES

Asociado al Horno Solar, la PSA cuenta entre sus instalaciones con un laboratorio de materiales dedicado principalmente a la preparación metalográfica y el análisis de las probetas obtenidas mediante su tratamiento con energía solar concentrada.

Vista del Laboratorio de Materiales de la PSA

El equipamiento del que actualmente dispone este laboratorio es el que se relaciona a continuación:

• Microscopio electrónico de barrido SEM - Hitachi, modelo S-3400N II, de alto/bajo vacío, con detectores de electrones secundarios, retrodispersados, cooling stage y aumentos de 5 a 300.000x.
  
• Sistema de microanálisis por dispersión de rayos X (EDX) Quantax 400

• Minimizar las pérdidas de datos por los periodos de calibración (en torno a 1 mes si hay que mandar el equipo al fabricante).
  
• Poder aumentar las calibraciones según se estime conveniente: semestral, trimestral, mensualmente o semanalmente.

El laboratorio de calibración ha sido especialmente diseñado para permitir la calibración en todo el rango de 200 a 2500 nm.

Ubicación del Laboratorio de Calibración Espectral.