Un pez sensor es un pequeño dispositivo tubular de plástico que contiene sensores. Está diseñado para registrar información como el estrés físico que experimenta un pez mientras navega por las corrientes de las turbinas de la presa. [1]
Descripción
Creado por el Departamento de Energía de EE.UU. 's Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), el dispositivo tubular es de 9 cm (3,5 pulgadas) de largo, 2,5 cm (1 pulgada) de diámetro, y pesa 42 gramos (1,5 onzas). Es aproximadamente del mismo tamaño que un salmón juvenil. El pez sensor tiene una flotabilidad neutra que le permite permanecer bajo el agua. En el interior hay sensores y una batería de iones de litio . Tomando 2.048 mediciones por segundo, es capaz de registrar cinco minutos de turbulencia, presión y aceleración, guardando los datos en la memoria flash . Registra un máximo de 1,2 MPa (174 libras por pulgada cuadrada) de presión externa, hasta 200 g de aceleración, temperaturas que oscilan entre -40 y 127 ° C (-40 y +260 grados F) y una velocidad de rotación de hasta 2.000 grados por segundo.
Construcción
El pez sensor se construye manualmente en el Laboratorio de Bioacústica y Flujo dentro del PNNL. Recibe fondos del Instituto de Investigación de Energía Eléctrica y la Oficina de Eficiencia Energética y Energía Renovable del Departamento de Energía de EE. UU .
Especificaciones
Las siguientes son las especificaciones establecidas por el Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico: [2]
- Energía: batería recargable de iones de litio de 3,7 voltios
- Longitud: ~ 90 mm
- Diámetro: ~ 25 mm
- Peso: ~ 42,1 g
- Costo: $ 1,200 cada uno
- Giroscopio: Modelo ITG-3200, InvenSense Inc. [3]
- Orientación: Módulo eCompass modelo LSM303DLHC fabricado por STMicroelectronics, Ginebra, Suiza [3]
- Uso: turbina Kaplan ; Turbina Francis ; pequeñas estructuras hidroeléctricas; instalaciones hidroeléctricas de almacenamiento por bombeo
- Memoria: ~ 5 minutos de datos con memoria flash
- Velocidad: 2.048 mediciones por segundo
- Presión: Modelo MS5412-BM, Measurement Specialties, Inc., fabricado en Hampton, Virginia, capaz de soportar 174 libras por pulgada cuadrada de presión
- Acelerómetro: acelerómetro modelo ADXL377, Analog Devices, Inc. [3]
- Velocidad de rotación: 2,000 grados por segundo
- Rango de temperatura: -40 a +125 grados Celsius usando el modelo TC1046 de Microchip Technology Inc.
- Flotabilidad: neutral
- Otras características:
- Hay un dispositivo que libera dos pesos pequeños después de un cierto período de tiempo, lo que hace que el dispositivo salga a la superficie para su recuperación.
- Cuatro luces LED para recuperación y diagnóstico que parpadean en naranja, amarillo y verde
Propósito
Los datos recopilados de los peces sensores se utilizan para ayudar a crear nuevos diseños para las turbinas de la presa. Las presas envejecidas requieren modificaciones y mejoras, y se pueden tener en cuenta consideraciones sobre el impacto en los peces.
El pez sensor se diseñó inicialmente para examinar los efectos del tipo más común de turbina en la cuenca del río Columbia , la turbina Kaplan. La mayoría de las pruebas se llevaron a cabo en Ice Harbor Dam , una estructura de 30 metros de altura. Dentro de la turbina de esa presa, los cambios de presión experimentados son los mismos que moverse desde el nivel del mar hasta la cima del Monte Everest en un instante. [4]
En 2015, el pez sensor evaluará una presa en el río Mekong del sudeste asiático , estructuras de riego en Australia , una presa convencional y tres pequeñas instalaciones hidroeléctricas en los Estados Unidos. [5]
Proceso de adquisición de datos
El sensor de peces se deposita en el tanque de liberación de peces en la parte superior de la presa. Allí, comienza a registrar datos a medida que viaja hacia abajo a través del tubo de liberación del concentrador. Luego entra y pasa por la turbina. Desde allí, se descarga en la pista de cola y se recupera en bote.
Luego, el dispositivo se coloca en una estación de acoplamiento donde comienza a recargar su batería y espera la transferencia de los datos que ha recopilado. La estación de acoplamiento envía los datos a una computadora portátil a través de USB utilizando un software desarrollado por PNNL. El software puede convertir los datos binarios sin procesar en formato CSV , lo que permite a los científicos trazar los datos más fácilmente. [3]
Version anterior
La primera versión se desarrolló a finales de la década de 1990 y se llamó "Flubber Fish". [6] [7] Fue creado para aumentar la tasa de supervivencia del salmón durante su viaje a través de las presas de la cuenca del río Columbia. Era transparente, recubierto de goma y parecía un pez. [8]
Diseño futuro
El modelo de segunda generación podrá acomodar otras estructuras hidráulicas y turbinas. Tiene sensores mejorados para detectar la presión, mejores acelerómetros y mejores giroscopios que detectan la velocidad de rotación . Dentro del dispositivo hay un transmisor de radio . Además, hay un dispositivo que libera dos pesos después de un período de tiempo específico. Esto permite que los peces sensores salgan a la superficie para su recuperación.
Referencias
- ^ "Sensor Fish muestra cómo las represas hidroeléctricas afectarán al salmón" . twwtn.com .
- ^ "PNNL: Noticias - Pescado sintético medidas paseo salvaje a través de presas" . pnnl.gov .
- ^ a b c d ZD Deng-J. Lu-MJ Myjak-JJ Martínez-C. Tian-SJ Morris-TJ Carlson-D. Zhou-H. Hou. "Diseño e implementación de un nuevo pez sensor autónomo para apoyar el desarrollo avanzado de energía hidroeléctrica" . aip.org .
- ^ Michael Cooney (5 de noviembre de 2014). "El Internet de las cosas sospechosas" . Mundo de la red .
- ^ "Electronic 'Fish' nos ayuda a comprender las pruebas de migración del salmón" . Nature World News .
- ^ http://www.pnl.gov/main/publications/external/technical_reports/PNNL-15708.pdf
- ^ https://www.sciencedaily.com/releases/2014/11/141105093338.htm
- ^ "PNNL: Revista Breakthroughs - Otoño de 2000: Informe especial - Los peces sensores causan sensación" . pnnl.gov .
enlaces externos
- Diseño e implementación de un nuevo pez sensor autónomo para apoyar el desarrollo hidroeléctrico avanzado , ZD Deng, J. Lu, MJ Myjak, JJ Martinez, C. Tian, SJ Morris, TJ Carlson, D. Zhou y H. Hou
- Informe técnico: Caracterización de las condiciones del paso de peces a través de la unidad 1 de turbina y vertedero de peces en Foster Dam, Oregón, usando sensores de peces, 2012 , febrero de 2013
- Síntesis de datos de peces sensores para la evaluación de las condiciones del paso de peces en turbinas, aliviaderos e instalaciones de derivación - Fase 1: Estudio de caso del aliviadero de la presa Dalles , 31 de diciembre de 2007
- Evolución del dispositivo sensor de peces para medir las condiciones físicas en entornos hidráulicos severos , TJ Carlson, JP Duncan, febrero de 2003