Los sensores de oxígeno disuelto miden el oxígeno molecular presente en el agua, lo que permite a los AUV, ROV, USV, planeadores y sistemas de perfilado recopilar datos sobre el oxígeno en función de la profundidad, la distancia y el tiempo.
En esta página se presentan los fabricantes de sensores de oxígeno disuelto, que contribuyen a la investigación oceanográfica, la monitorización de la calidad del agua, la detección de hipoxia, la acuicultura y la evaluación de ecosistemas.
Equipos hidrográficos y oceanográficos para embarcaciones de superficie no tripuladas y autónomas y vehículos submarinos
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Los sensores de oxígeno disuelto (DO) miden la cantidad de oxígeno molecular presente en el agua, lo que proporciona datos importantes para la oceanografía, la vigilancia medioambiental, la evaluación de la calidad del agua y la investigación de los ecosistemas acuáticos. En plataformas no tripuladas, un sensor de oxígeno disuelto puede convertir un vehículo autónomo o teledirigido en un sistema móvil para cartografiar las condiciones del oxígeno en función de la profundidad, la distancia y el tiempo.
La medición del oxígeno disuelto puede realizarse mediante tecnologías ópticas o electroquímicas, cada una con diferentes requisitos en cuanto a alimentación, calibración, movimiento del agua, tiempo de respuesta y mantenimiento. Las mediciones también pueden requerir una compensación de la temperatura, la salinidad y la presión. La selección del sensor depende de la duración de la misión, el tamaño de la plataforma, el entorno operativo, el tiempo de respuesta y la resolución espacial requerida.
Sensor de oxígeno disuelto de AML Oceanographic
Tipos de sensores de oxígeno disuelto
Se utilizan varios principios de detección para determinar el oxígeno disuelto en el agua. El más adecuado depende del entorno de despliegue, del tiempo de respuesta requerido, de la estabilidad de la calibración y de las necesidades de mantenimiento.
Un sensor óptico de oxígeno disuelto utiliza un luminóforo sensible al oxígeno en una capa o tapa sensora. Cuando se excita con luz, su luminiscencia cambia en respuesta al oxígeno, lo que permite al sensor calcular la concentración de oxígeno. Dado que esta técnica no consume oxígeno, los sensores ópticos de oxígeno disuelto resultan muy adecuados para el monitoreo de caudales bajos y de larga duración. Además, evitan el mantenimiento del electrolito asociado a los diseños electroquímicos, aunque el elemento sensor puede envejecer o ensuciarse y puede requerir calibración o sustitución.
Los sensores galvánicos de oxígeno disuelto utilizan electrodos sumergidos en un electrolito y separados del agua por una membrana permeable al oxígeno. El oxígeno que se difunde a través de la membrana genera una corriente proporcional a la concentración de oxígeno. Una sonda galvánica de oxígeno disuelto no suele requerir polarización externa antes de su uso. Sin embargo, consume oxígeno y material de los electrodos, por lo que el movimiento del agua, el estado de la membrana, el estado del electrolito y el mantenimiento son factores importantes para obtener mediciones consistentes.
Los sensores polarográficos también miden el oxígeno de forma electroquímica, pero requieren una tensión externa entre los electrodos. Una vez polarizados, la corriente resultante se utiliza para determinar el oxígeno disuelto. Estos sensores suelen necesitar un periodo de estabilización antes de la medición y, al igual que las sondas galvánicas, pueden verse afectados por un flujo de agua insuficiente, la contaminación de la membrana, la degradación del electrolito y los cambios de temperatura.
Los sensores de oxígeno disuelto con microelectrodos utilizan áreas de detección muy pequeñas, lo que permite una respuesta rápida y una alta resolución espacial cerca de sedimentos, organismos, biopelículas u otras características localizadas. Los diseños de sensores miniatura de O₂ disuelto también resultan útiles cuando el espacio de la carga útil es limitado. Su reducido tamaño puede hacer que la protección mecánica sea importante durante el lanzamiento, la recuperación o el funcionamiento cerca del lecho marino.
Los vehículos submarinos autónomos (AUV), los vehículos operados a distancia (ROV), las embarcaciones de superficie no tripuladas (USV), los planeadores, los sistemas de perfilado y las boyas instrumentadas pueden llevar sensores de oxígeno disuelto. La combinación de las mediciones de oxígeno disuelto con la posición, la profundidad, la temperatura y la salinidad permite interpretar las condiciones del oxígeno en un contexto ambiental más amplio. La precisión de la cartografía depende también de la ubicación de los sensores, su calibración y su sincronización con los datos del vehículo.
Los sensores de oxígeno disuelto pueden registrar cómo varía la concentración de oxígeno en función de la ubicación y la profundidad. En combinación con mediciones de conductividad, temperatura y profundidad, una sonda de oxígeno disuelto puede ayudar a caracterizar las masas de agua e identificar las relaciones entre el oxígeno y las condiciones oceanográficas físicas. En plataformas de movimiento rápido, también debe tenerse en cuenta el retraso en la respuesta del sensor a la hora de interpretar gradientes pronunciados.
Las aguas costeras y los estuarios pueden presentar fuertes variaciones en el oxígeno disuelto debido a las mareas, la afluencia de agua dulce, la actividad biológica y la estratificación. Los sensores móviles de oxígeno disuelto (DO) permiten a las plataformas no tripuladas recopilar mediciones a lo largo de transectos y a través de diferentes capas de agua, lo que proporciona una cobertura espacial más amplia que un único medidor fijo de oxígeno disuelto.
Los analizadores de oxígeno disuelto transportados por plataformas autónomas pueden localizar regiones con bajos niveles de oxígeno, determinar la profundidad o la extensión de las zonas hipóxicas y anóxicas, y realizar un seguimiento de cómo evolucionan con el tiempo. La elaboración de perfiles de alta resolución resulta especialmente útil cuando las concentraciones de oxígeno varían en distancias verticales cortas.
Las plataformas no tripuladas equipadas con sondas de oxígeno disuelto pueden estudiar las condiciones de oxígeno en jaulas, estanques, zonas costeras y aguas circundantes, en lugar de basarse únicamente en mediciones de un único emplazamiento. Cuando un registrador de oxígeno disuelto se sincroniza con datos de profundidad y navegación, los operadores pueden identificar variaciones espaciales en la disponibilidad de oxígeno.
En los lagos y embalses pueden desarrollarse fuertes gradientes de oxígeno cuando la estratificación provocada por la temperatura limita la mezcla. Los sensores de oxígeno disuelto instalados en plataformas autónomas o teledirigidas pueden recopilar perfiles de profundidad y estudios espaciales de manera eficiente. La combinación de las mediciones de oxígeno disuelto con los datos de temperatura y profundidad puede ayudar a identificar zonas estratificadas y con bajos niveles de oxígeno.
La monitorización del oxígeno disuelto puede facilitar la evaluación en torno a los vertidos de aguas residuales, los vertidos industriales y las aguas receptoras. Las plataformas móviles equipadas con sensores ópticos de oxígeno disuelto pueden realizar mediciones en múltiples ubicaciones al tiempo que registran la profundidad y las coordenadas, lo que ayuda a caracterizar la extensión espacial de los cambios en la calidad del agua.
La disponibilidad de oxígeno influye en la distribución y la actividad de los organismos acuáticos. Los sistemas autónomos pueden combinar sensores ópticos de oxígeno o sensores electroquímicos de OD con mediciones de clorofila, turbidez, temperatura, salinidad y otros parámetros para ofrecer una visión más amplia de las condiciones del hábitat.
El desarrollo se centra cada vez más en reducir el tamaño de la carga útil, prolongar la duración del despliegue y mejorar la fiabilidad de las mediciones. Entre las áreas relevantes se incluyen:
Estos avances están mejorando el uso de los sensores de oxígeno disuelto en los sistemas autónomos de monitorización medioambiental. Un mejor tamaño de los sensores, una mayor estabilidad, un mejor rendimiento antiincrustante y una mejor integración de datos pueden permitir misiones más prolongadas y una caracterización más detallada del oxígeno disuelto en el agua.
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