Pez sensor

Un pez sensor es un pequeño dispositivo tubular de plástico que contiene sensores. Está diseñado para registrar información como las tensiones físicas que experimenta un pez mientras navega por las corrientes de las turbinas de una represa. ^[1]

Creado por el Laboratorio Nacional del Pacífico Noroeste (PNNL) del Departamento de Energía de Estados Unidos , el dispositivo tubular mide 9 cm (3,5 pulgadas) de largo, 2,5 cm (0,98 pulgadas) de diámetro y pesa 42 gramos (1,5 onzas). Tiene aproximadamente el mismo tamaño que un salmón juvenil. El pez sensor tiene flotabilidad neutra que le permite permanecer bajo el agua. En su 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 van desde -40 a 127 °C (-40 y +260 grados F) y una velocidad de rotación de hasta 2.000 grados por segundo.

El pez sensor se construye manualmente en el Laboratorio de Bioacústica y Flujo del PNNL. Recibe financiación del Instituto de Investigación de Energía Eléctrica y de la Oficina de Eficiencia Energética y Energía Renovable del Departamento de Energía de los Estados Unidos .

Las siguientes son las especificaciones establecidas por el Laboratorio Nacional del Pacífico Noroeste: ^[2]

• Alimentación: batería recargable de iones de litio de 3,7 voltios
• Longitud: ~90 mm
• Diámetro: ~25 mm
• Masa: ~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
• Aceleración: Acelerómetro modelo ADXL377, Analog Devices, Inc. ^[3]
• Velocidad de rotación: 2.000 grados por segundo
• Rango de temperatura: -40 a +125 grados Celsius utilizando el modelo TC1046 de Microchip Technology Inc.
• Flotabilidad: neutra
• Otras características:

• Hay un dispositivo que libera dos pequeños pesos 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.

Los datos recopilados por los peces sensores se utilizan para ayudar a crear nuevos diseños de turbinas para represas. Las represas antiguas requieren modernizaciones y mejoras, y se pueden tener en cuenta consideraciones sobre el impacto en los peces.

El pez sensor fue diseñado inicialmente para examinar los efectos del tipo de turbina más común en la cuenca del río Columbia , la turbina Kaplan. La mayoría de las pruebas se llevaron a cabo en la presa Ice Harbor , una estructura de 30 metros de altura. Dentro de la turbina de esa presa, los cambios de presión experimentados son los mismos que los que se producen al pasar del nivel del mar a la cima del monte Everest en un instante. ^[4]

En 2015, el pez sensor evaluará una presa en el río Mekong en el sudeste asiático , estructuras de irrigación en Australia , una presa convencional y tres pequeñas instalaciones hidroeléctricas en Estados Unidos. ^[5]

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 desciende por el tubo de liberación del cubo. Luego ingresa y pasa por la turbina. Desde allí, se descarga en el canal de descarga 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 mediante un software desarrollado por PNNL. El software puede convertir los datos binarios sin procesar en formato CSV , lo que permite a los científicos representar gráficamente los datos con mayor facilidad. ^[3]

La primera versión se desarrolló a finales de los años 90 y se llamó "Flubber Fish". ^{[6] [7]} Fue creado para aumentar la tasa de supervivencia del salmón durante su viaje a través de las represas de la cuenca del río Columbia. Era transparente, estaba recubierto de goma y parecía un pez. ^[8]

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 el pez sensor salga a la superficie para ser recuperado.

Wikimedia Commons tiene medios relacionados con Pez sensor .

• Diseño e implementación de un nuevo pez sensor autónomo para apoyar el desarrollo avanzado de energía hidroeléctrica , 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 de paso de los peces a través de la presa de peces y la unidad de turbina 1 en Foster Dam, Oregón, utilizando peces sensorizados, 2012 , febrero de 2013
• Síntesis de datos de sensores de peces para la evaluación de las condiciones de 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 Fish para medir las condiciones físicas en entornos hidráulicos severos , TJ Carlson, JP Duncan, febrero de 2003