Sensor para medición de CO2, temperatura y humedad

Que mejor que comenzar hablando sobre porqué medir el CO2 (dióxido de carbono). Como muchos sabemos está relacionado con la polución y la contaminación del aire. Todos debemos ser conscientes que vivimos en un momento de crisis ambiental y que el calentamiento global es una amenaza para nuestras vidas. Es necesario que actuemos al respecto.

Una de las causas que generan el cambio climático son las emisiones descontroladas de dióxido de carbono. En una actitud global las naciones han formado el Acuerdo de París  coincidiendo en la disminución de la emisión de gases de efecto de invernadero. El único país que se retirará de este acuerdo es E.E.U.U. tras el anuncio de Donald Trump en el 2017.

¿Cómo podemos involucrarnos?

Estudiando sobre el calentamiento Global y educando a los demás sobre ello.

Más transporte público, caminatas y pedaleo. Hay que tener en cuenta que los combustibles fósiles como el carbón, petróleo y gas natural son los que más contaminan.

Las 3R . Reducir, reutilizar y reciclar. Esto implica en comprometerse en usar menos productos desechables, utilizarlos varias veces, no mezclar con el resto de la basura y darles otra nueva utilidad.

Trata de usar energías renovables. En TECNOLOGIA HUMANIZADA hemos publicado algunas turbinas de viento y con inclusión de paneles solares. Reduce el consumo eléctrico utilizando por ejemplo luces de bajo consumo o LED, no malgastar el agua y menos si es caliente, utilizar televisores y electrodomésticos con certificados de bajo consumo. Apagar lo que no se usa. Los arboles absorben 20kgrs de CO2 al año y producen la cantidad de Oxígeno necesario para ser consumido por una persona en un día.

Consumamos los alimentos y consumibles que requieren de un transporte menor desde el punto de producción a nuestro hogar.

Sembrar y plantar árboles y plantas. Un árbol elimina entre 350 y 3500kg de CO2. En TECNOLOGIA HUMANIZADA se ha publicado un proyecto de plantado de arboles con drones en grandes cantidades. Para animarte a tal fin compartimos la canción «El jardín» de Santi Wirth:

Luchar para revertir y parar el cambio climático exigiendo y reclamando que las instituciones y gobiernos se involucren en ello.

Deberíamos tener presente los dichos de Leonardo Boof en su libro «Una ética de la madre tierra»:
En lugar del bien común, se volvieron centrales las nociones de rentabilidad, flexibilización y competitividad. La libertad del ciudadano es sustituida por la libertad de las fuerzas del mercado; el bien común, por el bien particular, y la cooperación, por la competencia.

¿Qué es la huella de carbono?

Una de las preocupaciones de la humanidad contemporánea es el medio ambiente por este motivo se crean nuevas normativas y términos técnicos. Uno de ellos es: la huella de carbono, un indicador ambiental fundamental para definir los gases emitidos por una persona o empresa. Los gases se acumulan en la atmósfera produciendo el efecto invernadero. Dicha acumulación se controla por medio de la medición de las emisiones utilizando normas internacionales como ser ISO 14064, ISO 14069, ISO 14067, PAS 2050 o GHG entre otras. La huella de Carbono se mide en masa de CO2 equivalente. Se puede decir que la huella se define como el impacto que deja la actividad humana en el medio ambiente.

Recuerdo un viaje a China. Era notable el smog en el aire. Al final del día, uno que no estaba acostumbrado, le picaba la garganta. Desde un edificio alto se podía apreciar el mismo sobre la ciudad.

Una noche estaba cenando en el hotel en que me hospedaba en la ciudad de Beijing y en la mesa contigua se encontraba un hombre de negocios de una empresa estadounidense hablando con otro de una empresa China. Dada la cercanía me era imposible conocer de lo que hablaban. El empresario foráneo le estaba ofreciendo a su colega Chino un proyecto para la construcción de una cuidad debajo de un domo. Donde la vida fuera independiente de los factores ambientales. Le decía que tanto el clima y el aire podían ser controladas. Obviamente teniendo en cuenta el smog presente en sus ciudades. Ahí, recordé unas recorridas por otra ciudad, donde la modernidad de altos edificios y la tecnología escondían pequeñas puertas circulares, que al transpasarlas se accedía a pequeños barrios cerrados. Estos barrios eran como una foto de abandono de muchos años atrás. Bajos edificios sin mantener, precarios, sucios y habitados por personas de muy bajos recursos. En las oficinas y edificios que visitaba tenían sistemas purificadores de aire. Común también en las casas pudientes. Lo que veo realmente difícil que estuvieran también disponibles en esas casas de bajos recursos. Pero allí estaba, escuchando un proyecto para una ciudad cerrada, donde los pudientes tuvieran su vida exclusiva y de aire puro. ¿Y los demás?.

Sensor SCD30 de CO2, humedad y temperatura

▪ Tecnología de sensor de CO2 NDIR
▪ Sensor de temperatura y humedad integrado
▪ Detección de doble canal para una estabilidad superior
▪ Factor de forma pequeño: 35 mm x 23 mm x 7 mm
▪ Rango de medición: 400 ppm – 10.000 ppm▪ Precisión: ± (30 ppm + 3%)
▪ Consumo de corriente: 19 mA @ 1 med. por 2 s.
▪ Totalmente calibrado y linealizado▪ Interfaz digital UART o I2C

El sensor utiliza la tecnología de medición NDIR para la detección de CO2. Tiene un sensor de temperatura integrado en el mismo módulo del sensor. La humedad y la temperatura ambiente pueden ser medidas por medio de algoritmos algoritmos ofrecidos por el fabricante a través del modelado y compensación de fuentes de calor externas sin necesidad de componentes adicionales. La muy pequeña altura del módulo permite una fácil integración en diferentes aplicaciones.

El dióxido de carbono es un indicador clave de la calidad del aire interior. Gracias a los nuevos estándares energéticos y un mejor aislamiento, las casas se han vuelto cada vez más eficientes energéticamente, pero la calidad del aire puede deteriorarse rápidamente. Ventilación activa es necesario para mantener un ambiente interior cómodo y saludable y mejorar el bienestar y la productividad de los habitantes. Las soluciones de sensores Sensirion también ofrecen una monitorización precisa y estable del CO2 en el aire como así también de temperatura y humedad. Esto permite desarrollar nuevas soluciones que aumentan la eficiencia de energía y simultáneamente apoyar el bienestar de todos.

Para garantizar el mejor rendimiento del sensor en el dispositivo, es importante que se consideren algunas recomendaciones simples al diseñar un producto con el sensor SCD30. Esta nota de aplicación le brindará consejos sobre cómo diseñar el producto para garantizar condiciones de trabajo óptimas para un mejor rendimiento.

El SCD30 consta de una PCB, una cavidad óptica que incluye una fuente de luz y detectores para medir la concentración de gas CO2, un sensor de temperatura y humedad SHT31, así como electrónica de lectura y procesamiento de datos. El sensor SHT31 está montado en la parte inferior de la PCB SCD30. Las moléculas de CO2 pueden difundirse desde el lado inferior y desde el lado superior hacia la cavidad.

¿Cómo instalar y usar el sensor?

El SCD30 interactúa con el medio ambiente para detectar las cantidades físicas de concentración de CO2, humedad y temperatura. Por lo tanto, es de suma importancia, la instalación adecuada del sensor SCD30 al ambiente a través de las aberturas del sensor y un diseño de dispositivo adecuado

Idealmente, el sensor se coloca lo más cerca posible de la carcasa exterior del dispositivo con una gran abertura que permita que el sensor esté expuesto al ambiente. Cuanto mayor sea la abertura, mejor será el intercambio de aire entre el entorno directo del sensor y el ambiente, lo que dará como resultado tiempos de respuesta más rápidos.

Para permitir una respuesta rápida del sensor, el volumen interior abierto del dispositivo debe diseñarse lo más pequeño posible. Se recomienda montar el SCD30 de manera que la parte inferior del sensor mire hacia la PCB principal, sin embargo, el SCD30 también se puede montar al revés.

Instalación distante a fuentes de calor

Los sensores de CO2 Sensirion SCD30 están compensados ​​por temperatura para un mejor rendimiento y estabilidad. La calibración asume que el SCD30 está en equilibrio térmico con su entorno y que los gradientes de temperatura dentro del gabinete solo surgen de los componentes eléctricos internos del SCD30 (por ejemplo, la fuente de luz). Por lo tanto, las fuentes de calor como los microcontroladores pueden inducir estrés térmico en el SCD30 reduciendo su precisión. Para superar las limitaciones de rendimiento relacionadas, la distancia entre el SCD30 y las fuentes de calor debe ser la mayor posible.

Además, se recomienda colocar el SCD30 debajo de las fuentes de calor, ya que la convección de aire proveniente de las fuentes de calor podría calentar el sensor.

El aumento de temperatura residual del SCD30 afectará la lectura de humedad y temperatura. El SCD30 cuenta con un motor de compensación interno para tener en cuenta el calentamiento del sensor.

Aislado de la corriente de aire

Los cambios de presión alteran el número de moléculas de CO2 dentro de la cavidad óptica del SCD30. Por esta razón, la lectura de concentración de CO2 del SCD30 cambiará cuando cambie la presión ambiental. El flujo de aire presente en los conductos, por ejemplo, pueden generar caídas de presión, contrapresión y fluctuaciones dinámicas que provocan un aumento del ruido del sensor y una reducción de la precisión. Por lo tanto, se recomienda aislar el SCD30 del flujo de aire lo mejor posible. Esto se puede lograr colocando el sensor en la corriente de deslizamiento de una restricción de flujo o en un volumen separado del flujo de aire principal.

Cuidados con la luz solar

Exponer el SCD30 a la luz solar directa puede introducir gradientes de temperatura y además envejecer al SCD30. Por ello se recomienda proteger el sensor de luz solar. Esto se puede lograr mediante un diseño adecuado o utilizando un tono claro.

Entradas y salidas del módulo

TX/SCL
Modbus: Línea de transmisión (Push / Pull con nivel de 3V)
I2C: reloj en serie (resistencia pull-up interna de 45 kΩ,a 3V, para voltajes más altos se necesita un cambiador de nivel)

RX/SDA
Modbus: línea de recepción (la entrada no debe superar los 5,5 V)
I2C: datos en serie (resistencia pull-up interna de 45 kΩ, a 3V, para voltajes más altos se necesita un cambiador de nivel)

RDY
Indica que está listo para ser accedido y leído

PWM
Salida tipo PWM de medición de CO2

SEL
Selecciona MODBUS o I2C

 

 


Fuentes:

Esta nota fue publicada gracias a la autorización de Sensirion, The Sensor Company.  Laubisruetistrasse 50. 8712 Staefa ZH, Switzerland. Tel. +41 44 306 40 00

https://www.nueva-iso-14001.com/2019/09/huella-del-carbono-que-es-como-se-mide/
https://www.wkndheroes.com/7-consejos-para-reducir-las-emisiones-de-co2/

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1 Comentario

  1. Si he trabajado en forma anonima desarrollando un precipitador de gases industriales muy efectivo ( posee siete equipos limpiador de gases en uno ) con una dinamica espectacular para atrapar gases y no seria malo tener este sensor ó ( compartirlo para las pruebas) de gases

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