La idoneidad de un sensor de metano no puede determinarse a partir de un único dato de exactitud en la ficha técnica. Las alarmas de seguridad, la medición del gas metano y la estimación de emisiones tienen requisitos distintos en cuanto a rango y representatividad. El capítulo 8 de «Tecnología y soluciones para demostrar la reducción de carbono» aborda la selección de sensores como una cuestión de propósito de uso y condiciones de instalación.
Definir primero los conceptos y el alcance de aplicación
El rendimiento requerido se determina a partir del rango de concentración previsto y del tamaño de los cambios que se deben distinguir. También hay que analizar si el tiempo de respuesta se ajusta al intervalo de recopilación de datos y cómo se comprobarán los efectos de los cambios de temperatura y humedad. Las cifras de la ficha técnica deben interpretarse dentro de sus condiciones de aplicación. En el funcionamiento a largo plazo, los métodos de calibración y revisión pueden determinar los costes. Hay que decidir si es posible calibrar el equipo en el terreno, si es necesario retirarlo para revisarlo y cómo se tratarán los datos del periodo en que se detecte una anomalía. Conviene evaluar conjuntamente la compra del equipo y el plan para mantener la calidad de los datos.
La medición (M) genera datos. Se define y ejecuta qué se observará, dónde, con qué frecuencia y con qué equipo. El resultado comprende los datos originales y los metadatos necesarios para interpretarlos: el historial de calibración, las especificaciones del equipo, las condiciones de instalación y los intervalos de datos faltantes.
Las cantidades reducidas requieren tanto la posibilidad de remontarse desde la medición hasta su origen como la trazabilidad del cálculo. Los valores medidos deben vincularse a una referencia mediante una cadena de calibración documentada y su incertidumbre; los datos de actividad, los factores de emisión y los modelos deben poder rastrearse hasta el resultado final mediante sus fuentes, versiones y condiciones de aplicación. No todas las reducciones proceden de una única medición directa. Además de comprobar que el cálculo pueda reproducirse, quien lo revise debe confirmar que los datos y métodos utilizados son adecuados para la afirmación.
La concentración es la proporción de gas presente en el aire; la tasa de emisión es la masa emitida por unidad de tiempo. Para medir o estimar las emisiones, hay que conectar la concentración, el caudal y el modelo de medición adecuados al propósito. Aunque baje la concentración, si aumenta el volumen de aire en movimiento no se puede afirmar que la tasa de emisión másica cambie en la misma dirección. Para convertir la tasa de emisión a lo largo del tiempo en una cantidad total, también hay que especificar el periodo de medición y cómo se tratarán los intervalos omitidos.
En los establos con ventilación mecánica hay que comprobar no solo la capacidad nominal de los ventiladores, sino también la presión estática, su estado de funcionamiento y las variaciones del caudal real de aire debidas a la suciedad y el desgaste. En los establos con ventilación natural se deben examinar la dirección y velocidad del viento, las diferencias de temperatura y el estado de las aberturas. El efecto de la incertidumbre al estimar la ventilación sobre la tasa de emisión debe evaluarse dentro del modelo de medición.
Una vía de progreso práctica consiste en acumular observaciones de concentración y mediciones de referencia de la tasa de emisión, conectándolas con información sobre ventilación, meteorología, número de animales y pienso. Los errores de predicción deben evaluarse en granjas y periodos que no se hayan utilizado para desarrollar el modelo, y hay que especificar el ámbito de aplicación. Aunque aumente la cantidad de observaciones simultáneas, la confianza en el modelo no mejora automáticamente si la representatividad es insuficiente o existe un sesgo común.
De combustión catalítica (pellistor). Utiliza el calor generado cuando un gas combustible reacciona en un catalizador y requiere oxígeno. Se emplea principalmente con fines de seguridad, por ejemplo para medir la concentración como porcentaje del límite inferior de explosividad (%LEL); hay que comprobar por separado si sus especificaciones bastan para cuantificar pequeñas diferencias en ppm en el contexto ganadero. La respuesta puede disminuir por envenenamiento o inhibición del catalizador y por factores ambientales como el polvo, por lo que se requiere una revisión periódica.
Condiciones y límites de aplicación en el terreno
Supongamos que se quiere utilizar un equipo para alertar del peligro de gases combustibles y cuantificar diferencias a baja concentración. Hay que comprobar si la unidad de visualización, la resolución y la deriva se ajustan al propósito del análisis. Aunque el equipo funcione correctamente, puede que no distinga el cambio requerido. Se deben analizar por separado el principio de medición y el rendimiento de cada producto.
La tecnología de infrarrojos no dispersivos (NDIR) utiliza la absorción infrarroja del metano. No presenta la misma dependencia del oxígeno ni el envenenamiento catalítico que los sensores de combustión catalítica, pero tampoco está libre de los efectos de la contaminación óptica ni de la temperatura, la presión y la humedad. El principio de funcionamiento por sí solo no permite concluir que sea adecuada para la observación prolongada en una granja. Hay que comprobar, producto por producto, que el límite de detección, la repetibilidad y la deriva sean suficientes en relación con la concentración prevista y la diferencia entre el interior y el exterior.
El intervalo de calibración se determina teniendo en cuenta el entorno de uso, los procedimientos del fabricante, los registros reales de deriva y la incertidumbre requerida. Incluso los equipos que no admiten calibración en el terreno pueden gestionarse combinando comparaciones periódicas con un instrumento de referencia, calibraciones tras retirar el equipo y comprobaciones con gas de prueba. Lo importante no es aplicar un intervalo uniforme, sino conservar registros que respalden el rendimiento entre calibraciones y establecer reglas para tratar los datos cuando se detecten anomalías.
Al comparar sensores, hay que comprobar conjuntamente el rango de medición, la resolución, la sensibilidad cruzada a otros gases, el tiempo de respuesta y la deriva. También deben examinarse las condiciones ambientales, como la temperatura, la humedad y el polvo, así como los requisitos de calibración. Si el propósito es distinguir pequeñas diferencias de concentración, se debe comprobar si la unidad mostrada y la incertidumbre del equipo se ajustan al propósito para cada producto y modo de operación. El nombre del principio de funcionamiento del sensor no sustituye esta evaluación.
Pruebas necesarias para evaluar una inversión
Los inversores deben revisar datos que demuestren el rendimiento requerido en el entorno pertinente, en vez de fijarse solo en si la empresa posee sensores. Conviene comprobar si se han evaluado los efectos del polvo, la humedad, los cambios de temperatura y los métodos de mantenimiento sobre la calidad de los datos. Decir que algo puede detectarse y decir que puede cuantificarse de acuerdo con el propósito son cosas distintas.
Los datos de evaluación de la IA deben organizarse según el propósito de uso. Para predecir el funcionamiento futuro, se debe tener en cuenta el orden temporal; para desplegar el sistema en otras granjas, la separación debe realizarse por granja. También hay que separar los datos utilizados para seleccionar el modelo de los que se reservan para la comprobación final del rendimiento. Para explicar el ámbito de uso real, se compara con un modelo de referencia sencillo y se examinan, además del error medio, los sesgos por granja o estación y las condiciones de fallo.
El linaje de datos es la ruta que muestra de qué datos originales procede la cifra final y qué transformaciones se aplicaron. Junto con el equipo, el canal y la hora de generación, se registran las reglas de conversión de unidades, calibración, filtrado y agregación. También se debe dejar constancia de quién ejecutó y aprobó el proceso, y qué se modificó después y por qué. Hay que comprobar conjuntamente que se conserven los datos originales y que un revisor cualificado pueda volver a verificar el proceso de tratamiento.
Criterios que deben guiar la decisión
La selección del equipo conecta el propósito, el rango de concentración, las condiciones del terreno y los costes del control de calidad. La comparación de especificaciones solo tiene sentido después de definir el tamaño de los cambios que realmente deben distinguirse. El plan de medición se completa al incluir también las revisiones y los registros posteriores a la instalación.
Sobre el autor
Bongjun Lee se graduó de la Escuela de Posgrado de Gestión de Tecnología (MOT) de Sogang University. Trabajó durante 27 años en el campo de la medición de gases, incluidos 7 años en Infitron Co., Ltd. y 20 años en Honeywell, desempeñando funciones de ingeniería de servicio, ventas técnicas y gestión de canales. Actualmente, como fundador de AI Safety Korea Co., Ltd., investiga el monitoreo de metano en la ganadería y los sistemas de medición, presentación de informes y verificación (MRV) mediante sensores, IA y análisis de datos.