º Versión y fecha: 1.6, 02/11/2021
Guía sobre medidores de CO2 disponibles en España
Florentina Villanueva1,2, Elena Jiménez1, José Manuel Felisi3, Tomás Garrido3, José Luis Jiménez4, Mila Ródenas5 y Amalia Muñoz5
1 Instituto de Investigación en Combustión y Contaminación Atmosférica. Universidad de Castilla-La Mancha (ICCA-UCLM), Camino de Moledores, s/n. 13071 Ciudad Real.
2 Parque Científico y Tecnológico de Castilla-La Mancha. P. Innovación, 1, 02006. Albacete.
3 Asociación Mesura, Valencia.
4 Departamento de Química y CIRES. Universidad de Colorado, Boulder (Colorado) CO 80309-0216. Estados Unidos.
5 Fundación CEAM. C/ Charles R. Darwin 14. Parque tecnológico 46980 Paterna, Valencia.
Twitter: @FloriVilla3 @EJimenez_UCLM @felisi2punto0 @TomsGarridoPre1 @jljcolorado @Mila_Rodenas @amaliaceam
Contacto: Florentina.VGarcia@uclm.es; Elena.Jimenez@uclm.es; jmfelisi@gmail.com, tgarridoper@gmail.com; jose.jimenez@colorado.edu; mila@ceam.es; amalia@ceam.es
Objetivo. Hay una necesidad urgente de medir CO2 para reducir el riesgo de contagio de COVID-19 en espacios interiores donde se comparte el aire. También hay una gran variación en la calidad de los sensores existentes de bajo coste. Por estas razones hemos hecho una evaluación rápida de diferentes sensores disponibles en España, a través de comparaciones. En este documento compartimos los resultados, con el objetivo de facilitar a la población la adquisición de sensores de mejor calidad. Las pruebas realizadas son limitadas dada la urgencia del tema y están documentadas al final del documento. El documento se actualizará con nueva información dentro del tiempo disponible.
Citar como: F. Villanueva, E. Jiménez, J. M. Felisi, T. Garrido, J. L. Jiménez, M. Ródenas y A. Muñoz. Guía sobre medidores de CO2 disponibles en España, versión 1.6, 02/11/2021. bit.ly/medidoresCO2
1. RECOMENDACIONES GENERALES
A la hora de adquirir un detector de CO2 para instalarlo en un espacio interior (aulas, salas de reuniones, bares, restaurantes, etc.) se deben tener en cuenta las siguientes consideraciones:
● Necesidad de ventilar: Para evitar que en un espacio interior se superen los 700 ppm de CO2 es necesario ventilar la estancia. Si es de forma natural, la ventilación debe ser continua, cruzada y distribuida. No es necesario ventilar el espacio hasta niveles de CO2 exterior (unos 410-420 ppm, en general). Más detalles en la “Guía para ventilación de las aulas” del CSIC: http://hdl.handle.net/10261/221538.
● Movilidad: si el aparato va a ser móvil puede funcionar con pilas, pero se debe asegurar la durabilidad de las mismas. Si el aparato se va a instalar de forma fija, es recomendable que sea enchufable.
● Tiempo de respuesta del sensor: El tiempo de respuesta debe ser rápido del orden de varios segundos, pero algunos sensores tienen un tiempo de respuesta de unos 2 minutos.
● Registro y recuperación de datos: es recomendable, aunque la mayoría de los dispositivos testados solamente poseen histogramas sin posibilidad de recuperar los datos.
● Ubicación del medidor: alejado de la puerta o ventana abierta y a una altura cercana a la de 1,5 m aproximadamente. Debe situarse a más de 1 m de las personas y en el punto más desfavorable de ventilación. Es recomendable hacer la medida en varios puntos para detectar zonas mal ventiladas.
● Verificar la medida inicial (Calibración de fondo): Antes de empezar a medir en el espacio interior, hay que verificar la medida en exterior y comprobar que obtenemos un valor próximo a 400 ppm. Así sabremos si está bien calibrado o necesita ser calibrado.
2. DISPOSITIVOS RECOMENDADOS
Los dispositivos NDIR (non-dispersive infrared) son los que funcionan mejor. No se recomiendan dispositivos más baratos de otro tipo (p.e. electroquímicos) o con varios sensores que midan además de CO2, TVOC y HCHO, porque es otro tipo de sensor que puede funcionar mal.
En la siguiente tabla se presentan algunas de las características de los dispositivos testados y que han dado resultados satisfactorios.
Nota: Si alguien detecta algún error u omisión en alguna de las especificaciones, contacten con nosotros por email.
Medidores de CO2 Distribuidos en España
Los resultados de los ensayos realizados están detallados en el apartado 4.2. El número de dispositivos testados de cada marca se resume en la tabla del final del documento.
Dispositivos recomendados | Exportación de datos | Pilas Batería | Autonomía | Calibración de fondo |
Aranet4 | + Smartphone & ordenador | +
| varios años | +
|
Dioxcare | + Ordenador en formato PDF | +
| 14 h max. | +
|
Wöhler CDL210 | + Ordenador en formato csv | X
| Enchufable | + |
Medidores de CO2 Fabricados y Distribuidos en España
Los resultados de los ensayos realizados están detallados en el apartado 4.2. El número de dispositivos testados de cada marca se resume en la tabla del final del documento.
Dispositivos recomendados | Exportación de datos | Pilas Batería | Autonomía | Calibración de fondo |
CO2panel pi | + Sin monitor Smartphone & ordenador | X | Enchufable | + |
SanisCO2 LITE | + Sin monitor Smartphone (Android) & Tablet | X | Enchufable | X |
MICA LITE | + Sin monitor Smartphone u Ordenador | X | Enchufable | + |
SignCO2 | + Sin monitor Smartphone & ordenador | +
| 5 años | X
|
CO2SEQ | + Histograma& Ordenador en formato PDF | X
| Conectado siempre a PC para registrar | X |
Airok CO2 | + Smartphone, ordenador, Smart TV, tablet | + Batería | varios meses* | +
|
Sanity Air Air Experience | X
| X
| Enchufable
| X
|
CO2panel Matrix | + Monitor Smartphone & ordenador | X
| Enchufable
| + |
Airea (by ROBOTBAS) | X | X
| Enchufable
| + Manual |
CierzO2 Home | + Monitor Ordenador | X
| Enchufable
| + Manual |
CierzO2 Compact | + Ordenador | X
| Enchufable
| + Manual |
* Dependerá de la frecuencia de envío de datos configurada.
Medidores de CO2 disponibles webs de compra online (Amazon/ Aliexpress/otros)
Los resultados de los ensayos realizados están detallados en el apartado 4.2. El número de dispositivos testados de cada marca se resume en la tabla del final del documento.
Dispositivos recomendados | Exportación de datos | Pilas Batería | Autonomía | Calibración de fondo |
Kkmoon, Kecheer, etc | + Ordenador en formato PDF | +
| 14 h max. | +
|
Soulong/Gototop, Mod. PHT-2000 | + Ordenador | +
| No especifica | +
|
AZ 7755 | + Ordenador | +
| > 24 h | +
|
Nrpfell | X Monitor | +
| X
| |
Temtop, Mod. M2000C- M2000 | X Monitor & Histograma + Nueva versión con descarga de datos | +
| 6 h | +
|
Monitor SA1200P | X Monitor & Histograma | 2 versiones +
|
10 horas Enchufable | + |
DM 72C | X Monitor | X | Enchufable (9 horas) | X |
DM 1306 | X Monitor | X | Enchufable | X |
DM 1307 | X Monitor | X | Enchufable | X |
Descripción de los medidores
● Los dispositivos Kkmoon/Kecheer/Curconsa (nombre de los distintos fabricantes) son equipos robustos con medida fiable en tendencia (muy reproducible) y valor absoluto en un rango de medidas como mínimo hasta 2000 ppm. Necesitan calibración previa. Tienen la ventaja de que se pueden extraer los datos en pdf (versión pdf), copiables a Excel para su análisis. La duración de las pilas recargables es de unas máximo de 14h con almacenamiento de datos cada 5 minutos. Existen versiones que no exportan datos (algo más barato), hay que fijarse bien en la disponibilidad de esta opción al adquirirlos.
● Los dispositivos Soulong/Gototop también miden bien con desviaciones promedio con respecto al detector de referencia inferiores al 6%.
● Los dispositivos AZ7755 son también una buena opción con buena relación calidad/precio, aunque su precio es superior a los Kkmoon/Kecheer/etc. Se pueden almacenar datos y analizarlos en un PC con el cable adecuado.
● Los dispositivos Temtop modelo M2000C presentan una desviación promedio del 7% en valor absoluto. No poseen descarga de datos. Este detector mide también el nivel de partículas PM2.5 y PM10, aunque los valores de concentración proporcionados no son fiables al compararlos con el DustTrak 8533. El modelo M2000 además mide HCHO y partículas totales. Observamos una desviación promedio del 7-15% en valor absoluto.
● Los medidores Nrpfell son de sobremesa. Son meros indicadores del nivel de CO2, pero correlacionan muy bien con el medidor de referencia (desviación promedio del 1%), por lo que es una buena opción en relación a la calidad/precio. Sin embargo, no tiene la opción de calibración ni puede exportar datos. Tiempo de respuesta <3s.
● El monitor SA 1200P posee una buena relación calidad/precio. El modelo testado no exporta datos, aunque existe otro modelo que lo permite. Es un medidor de sobremesa que necesita alimentación de red continuamente durante la medida. No permite la descarga de datos. Solamente permite la visualización de los datos registrados en continuo en el monitor o en el histograma. Tiene un menú muy sencillo y tiene la opción de calibración de fondo.
3. CARACTERÍSTICAS DE LOS DISPOSITIVOS TESTADOS CON TECNOLOGÍA NDIR.
Los dispositivos comerciales testados con tecnología NDIR, por orden de ensayo, son:
● Kkmoon/Kecheer/Curconsa/Aprotii,etc…varios fabricantes.
● Aranet4
● Soulong/ Gototop modelo PHT-2000, etc…varios fabricantes.
● AZ instruments Co. Modelo 7755
● Temtop, modelo M2000C y modelo M2000
● Nrpfell
● EGVOC-165W Air Quality Monitor
● SA1200P
● SIGNCO2
Las especificaciones de estos dispositivos se resumen en la siguiente tabla junto con el precio aproximado. Mayoritariamente tiene incertidumbre/precisión de ±30-50 ppm más 1.5-3% de la lectura y una resolución de 1 ppm. La lista anterior se irá completando con nuevos medidores de CO2 comercializados en España.
Dispositivo | Coste aprox. * (€) | Intervalo de medida (ppm) | Sensor | Parámetros Adicionales** |
Aranet4 | 199 | 0-9999 | Sensair Sunrise | RH, T |
Kkmoon/Kecheer | 95-120 | 0-9999 | (1) | RH, T |
Soulong/Gototop, Mod. PHT-2000 | 115 | 0-9999 | No especifica | RH, T |
AZ 7755 | 155 | 0-9999 | No especifica | RH, T |
Nrpfell | 75 | 0-2000 | No especifica | RH, T |
Temtop, Mod. M2000C/M2000 | 155-190 | 0-5000 | MH-Z19A | RH, T, PM2.5, PM10 / +partículas y HCHO |
EGVOC-165W (AQM) | 95 | 400-5000 | No especifica | RH, T, PM1.0, PM2.5, PM10, HCHO, TVOC |
Wöhler CDL210 | 183 | 0- 2000 | No especifica | RH, T |
Monitor SA1200P | 155 | 0-5000 | No especifica | RH, T |
SignCO2 | 200 | 0-5000 | GSS CozIR LP | RH, T |
CO2panel “pi” | 129 | 0-5000 | Winsen MH-Z19A | T |
SanisCO2 LITE | 125 | 400-5000 | Cubic CM1107 | - |
Mica LITE Inbiot | 320-400 (2) | 0-5000 | No disponible | RH, T, PM2.5 |
Dioxcare | 129 | 0-9999 | Cubic CM1106 | RH, T |
Airok CO2 | 185 | 400-9999 | GSS COZIR LP3 | RH, T, P |
DM 72C | 76 | 400-5000 ±(50 ppm + 3% MV) | TES0902 (3) | RH, T |
DM 1306 | 55 | 400-5000 | TES0902 (3) | RH, T |
Dispositivo | Coste aprox. * (€) | Intervalo de medida (ppm) | Sensor | Parámetros Adicionales** |
DM 1307 | 105 | 400-5000 | TES0902 | RH, T, PM2.5,PM1 y PM10 |
Sanity Air | 250 | 0-40000 400...10 000ppm ±(30 ppm + 3% MV | SCD30 (3)) | RH, T |
CO2 panel MATRIX | 169 | 0-5000 | MHZ-19C | T |
Airea | 119 | 400-10000 Precisión: ±50 ppm | SCD30 (3) | RH, T, TVOC (Rango: 0-1187 ppb, Precisión: ±100 ppb) |
CierzO2 Home | 125 | 0-5000 | MHZ19C | RH, T |
CierzO2 Compact | 105 | 0-5000 | MHZ19C | RH, T |
* Estos precios son orientativos porque actualmente el precio de los medidores de CO2 está cambiando dada la creciente demanda. ** RH, humedad relativa.
4. RESUMEN TÉCNICO SOBRE LA INTERCOMPARACIÓN DE MEDIDORES DE CO2.
4.1. Metodología
En el mismo espacio, se mide simultáneamente la cantidad de CO2 con el medidor de bajo coste y el medidor de referencia. Como referencia se han tomado los siguientes detectores: DELTA OHM (ver este enlace) y CHAUVIN-ARNOUX (ver este enlace), pertenecientes al ICCA-UCLM en Ciudad Real, y TESTO / CASELLA, de MESURA en Valencia. Estos sensores poseen tecnología NDIR y una precisión de ±50 ppm con resolución de 1 ppm. Alternativamente se han tomado como referencia otros sensores previamente validados. Las medidas de referencia se han registrado de forma continua y se han comparado con el registro puntual (o continuo, cuando es posible) del medidor de CO2 testado.
No se trata de una calibración perfecta, ni según ninguna normativa.
Definiciones y parámetros estadísticos
Correlación: Primero se evalúa cómo correlacionan las medidas del medidor de bajo coste con respecto a la referencia, representando la concentración de CO2 (en ppm, partes por millón en volumen) del medidor low-cost frente a concentración de CO2 medida por el de referencia. La regresión lineal, dada por las ecuaciones que aparecen insertadas en estas gráficas, indica esta correlación.
% Desviación: Este parámetro indica el % error relativo en la medida del dispositivo low-cost con respecto a la referencia. Cuanto más próximo a CERO, mejor.
Al final de este documento, se resumen algunos datos estadísticos obtenidos en cada intercomparación y que aparecen en las figuras donde aparecen las desviaciones porcentuales, como:
4.2. Resultados de la intercomparación
En esta sección, se muestra el resumen técnico de la intercomparación de varios detectores de CO2 de bajo coste.
Kkmoon/Kecheer versus Delta Ohm/ Testo/ Casella
Las medidas comparativas que se muestran en la Figura 1 se han realizado en un aula de infantil y un aula de primaria de un colegio de Ciudad Real.
Figura 1. Medida comparativa de la cantidad de CO2 en un aula de infantil y de primaria.
Según se muestra en la Figura 2, el mismo sensor que comercializa Kkmoon/Kecheer/etc, en general, subestima la cantidad de CO2 medida, pero en un promedio de alrededor de 10% en todo el intervalo de medida (400-600 ppm).
Figura 2. Desviación en % en la medida puntual de CO2 por el medidor Kkmoon frente al Delta Ohm y la correlación observada en la medida.
Para este dispositivo se han realizado pruebas en presencia de geles, alcoholes, productos de limpieza que tenemos por casa y se ha comprobado que no afectan a la respuesta del sensor. Es necesaria una calibración previa tras adquirirlos. Calibran a 400 ppm con un solo punto. En la Figura 3, la barra azul es la medida de CO2 sin calibrar y la barra naranja tras calibrar 10 sensores.La reproducibilidad de los Kkmoon es muy buena, como se aprecia en la Figura 4.
Figura 3. Respuesta de 10 sensores Kkmoon antes y después del calibrado a 400 ppm.
Figura 4. Medida durante casi hora y media de 10 Kkmoon en comparación con detectores Casella y Testo.
Tras la 1ª calibración del 15 de noviembre de 2020, estas 10 unidades de Kkmoon (o similar – SR0, SR1,…SR9) se volvieron a calibrar el 22 de diciembre de 2020 simultáneamente en el mismo sitio. Los resultados obtenidos se resumen en la siguiente tabla:
Calibración de fondo EN EXTERIOR | ||||
Nº medidor | 1ª Calibración 15-nov (ppm) | Medida en exterior tras 37 días (ppm) | 2ª Calibración 22-dic (ppm) | % Desviación en 37 días |
SR0 | 401 | 436 | 398 | 8,7% |
SR1 | 400 | 440 | 400 | 10,0% |
SR2 | 405 | 544 | 396 | 34,3% |
SR3 | 402 | 444 | 395 | 10,4% |
SR4 | 399 | 431 | 400 | 8,0% |
SR5 | 401 | 474 | 396 | 18,2% |
SR6 | 398 | 424 | 400 | 6,5% |
SR7 | 403 | 436 | 401 | 8,2% |
SR8 | 400 | 432 | 400 | 8,0% |
SR9 | 401 | 441 | 401 | 10,0% |
Desviación promedio: 12,2% |
De los 10 equipos probados, hay 2 equipos (SR2 y SR5), y sobre todo el SR2, que tienen una mayor desviación que el resto.
Conclusión: Los equipos responden muy bien a la calibración y tienen una deriva positiva de un 10% al cabo de 37 días de uso.
RECOMENDACIÓN: Calibrado mensual de los equipos en aire exterior limpio.
Se ha testado la durabilidad de la batería de estos 10 equipos, partiendo de unas condiciones de uso estándar de funcionamiento (almacenamiento de datos cada 5 minutos) y minimizando el consumo de la pantalla (Brightness, 25%). Con esta configuración se ha verificado el tiempo ininterrumpido de funcionamiento variando la opción de “OFF Backlight”:
Almacenamiento de datos | Brightness | OFF Backlight | Tiempo máximo |
5 minutos | 25% | OFF | 10 horas |
5 minutos | 25% | 1 minuto | 14 horas |
Los equipos pueden estar funcionando con almacenamiento de datos cada 5 minutos un máximo de 14 horas.
Pruebas adicionales:
Se han probado 5 unidades más de este equipo “Kkmoon o similar” modelo SR510A, para comprobar su reproducibilidad. Se han medido en dos días diferentes y dos entornos interiores diferentes. La diferencia promedio en valor absoluto en la medida de estos medidores con respecto a uno de ellos (arbitrario) está entre 9.2 y 21.3 ppm, por debajo de la incertidumbre que indica el fabricante.
También se comprobó la mejora de la correlación tras calibrar los equipos. Se muestra un par de ejemplos.
nº serie 02021162
Tras recepción sin calibrar previamente
Después de calibración de fondo
nº serie 02021162
Tras recepción sin calibrar previamente
Después de calibración de fondo
Aranet4 versus Delta Ohm
El detector Aranet4 se ha probado frente al Delta Ohm en un aula de infantil y de primaria (Figura 5). Este detector mide de forma continua y registra los datos, al igual que el Delta Ohm. Se han realizado 3 pruebas en espacios diferentes. En la Figura 6 se representa la correlación entre todas estas medidas realizadas con el Aranet4 con las del Delta Ohm. En general, Aranet4 mide un poco por encima del Delta Ohm, pero es una diferencia insignificante. Como se observa en la Figura 6, la medida de la cantidad de CO2 por el Aranet4 y el detector de referencia es muy similar, teniendo desviaciones promedio de aproximadamente del 2% en todo el intervalo de medida (400-900 ppm).
Figura 5. Medida comparativa de la cantidad de CO2 en un aula de infantil y primaria.
Figura 6. Correlación del Aranet4 con respecto al Delta Ohm.
Se han probado simultáneamente 20 unidades de Aranet4-Pro para comprobar reproducibilidad y su comparación con el medidor de referencia Delta-Ohm. Son altamente reproducibles en la medida, siempre por debajo de la incertidumbre que indica el fabricante.
Soulong/Gototop, Mod. PHT-2000 versus Delta Ohm
El medidor Soulong/Gototop, como se observa en la Figura 7, subestima la cantidad de CO2 con respecto al Delta Ohm.
Figura 7. Medida comparativa de la cantidad de CO2 en un aula de ESO y Bachillerato.
Figura 8. Correlación y desviación porcentual del Soulong/Gototop con respecto al Delta Ohm en función de la cantidad de CO2 medida.
AZ inst. Mod. 7755 versus Delta Ohm
Las dos pruebas realizadas con el AZ7755 se han registrado tanto en el exterior como en el interior de una vivienda. Un ejemplo es el que se muestra en la Figura 9. Este dispositivo tiene salida de datos a PC cada 2 segundos para análisis en línea a través de interfaz USB. En este caso, se ha realizado una lectura desde el monitor.
Figura 9. Comparación del detector AZ7755 con el Delta Ohm.
Como se observa en la Figura 10, existe una buena correlación entre las medidas con una pendiente de 0.97. En las dos pruebas realizadas, la desviación promedio con respecto a la medida del detector de referencia es inferior al 1%.
Figura 10. Correlación y desviación porcentual de la medida de CO2 del detector AZ7755 con respecto al Delta Ohm.
Comparación de referencias: Chauvin-Arnaux vs Delta Ohm
Las medidas comparativas entre las dos referencias se han realizado en tres espacios diferentes; una guardería, un aula de infantil y un aula de primaria en Ciudad Real. Un ejemplo, se muestra en la siguiente figura.
La correlación entre ambos medidores de referencia es muy buena.
En cuanto a la desviación porcentual es del 5% (en valor absoluto) en promedio.
Temtop M2000C versus Chauvin-Arnaux
Medidas comparativas en un aula de infantil, primaria, y ESO de un colegio de Daimiel (Ciudad Real).
Como se observa en las gráficas anteriores la tendencia en la medida es similar, dado que la pendiente en la gráfica de correlación no se aleja mucho de la unidad. La desviación del Temtop en la medida de CO2 con respecto al Chauvin-Arnaux es del 7% aproximadamente (en valor absoluto), como se observa en los datos estadísticos de la gráfica de desviación.
Temtop M2000 versus Chauvin-Arnoux & Delta Ohm
Las medidas comparativas entre el Temtop M2000 se han realizado con los dos medidores de CO2 de referencia. Unos ejemplos de las medidas simultáneas realizadas con ambos medidores son los que se muestran a continuación. Como se observa, el Temtop M2000, en general, mide por debajo de las referencias, aunque puntualmente se acercan las medidas.
Las desviaciones porcentuales promedio varían desde el 7.7% (en valor absoluto) al 15% (en valor absoluto) dependiendo del intervalo de concentraciones de CO2.
En cuanto a la correlación, hay mucha diferencia de un día a otro de la medida.
Nrpfell versus Chauvin-Arnaux
Se ha medido CO2 de forma puntual con el Nrpfell en un aula de infantil, primaria y ESO de dos centros educativos de Daimiel (Ciudad Real). Aunque solamente nos proporcionaron unas poquitas medidas en cada clase, como se observa en las dos aulas de las figuras de abajo, este medidor low-cost sigue la misma tendencia que el de referencia y con poca desviación.
Combinando los dos conjuntos de datos, se observa una muy buena correlación y con desviaciones en el intervalo de 400 a 1700 ppm del 1% (en valor absoluto).
EGVOC-165W AQM versus Chauvin-Arnaux
Este dispositivo NDIR además de medir CO2, temperatura y humedad relativa, mide formaldehído (HCHO), compuestos orgánicos volátiles totales (TVOC) y partículas (PM1.0, PM2.5 y PM10). Como se observa en las siguientes gráficas, el AQM subestima en gran medida la concentración de CO2 cuando los niveles están por debajo de 900 ppm. Sin embargo, la medida es más fiable por encima de 900 ppm.
Esta medida subestimada del AQM se observa en la gráfica de correlación tanto para medidas inferiores a 1000 ppm como en todo el intervalo de medida, 700-3000 ppm. Como vemos, cuando se representan todos los datos, la ordenada en el origen (que me proporciona información de la cantidad de ppm que subestima, en este caso, el AQM) vemos que es de - 176 ppm. Muy elevada. A concentraciones <1000 ppm, la correlación no es buena y tenemos diferencias del 20-30% (véase gráfica de desviación).
Las diferencias porcentuales en cada intervalo de CO2 son diferentes, como hemos comentado. Así, en la zona de baja concentración de CO2, hasta 800 ppm, el % diferencia (en valor absoluto) es en promedio del 23%, mientras que en la zona por encima de 1000 ppm % de desviación en la diferencia desciende hasta el 6% (en valor absoluto).
Los medidores EGVOC-165W AQM son multifuncionales: miden además HCHO, TVOC, PM1.0, PM2.5 y PM10, aunque el sensor de CO2 es NDIR. Requieren de calibración (exposición al aire exterior - lectura 400 ppm) unos minutos antes de medir. No tiene opción de descarga de datos. Mide cada 4-5 segundos, sin embargo, grafica cada hora, lo que no es útil. La gráfica se puede visualizar en el móvil a través de la app genérica smartTUYA, pero para ver el valor a cada hora se ha de mover el cursor. La medida de CO2 está subestimada en casi 200 ppm a niveles de menos de 1000 ppm. Por encima de 1000 ppm, mide algo mejor. Otros inconvenientes: la batería a plena carga dura 2,5 h.
Wöhler versus Chauvin-Arnaux
Ejemplos de los perfiles temporales de la concentración de CO2 en diferentes espacios interiores, obtenidos de forma puntual y de forma continua con el medidor Wöhler.
Buena correlación y desviaciones porcentuales muy pequeñas, del orden del 0.2% (en valor absoluto).
SA 1200P versus Chauvin-Arnaux
Este medidor no tiene la posibilidad de descarga de datos, por lo que se tomaron medidas de CO2 puntuales. Por ejemplo:
Como se observa en la figura siguiente, la correlación es buena (r2 = 0.984).
El valor promedio de la desviación porcentual es del 3% (en valor absoluto) y el 95% de las medidas están por debajo del 8.8%.
SignCO2 versus Chauvin-Arnoux
Se ha medido la concentración de CO2 en varios espacios interiores (despacho, habitación, coche…). Este medidor SignCO2 mide de forma discontinua cada 11 min (tiempo mínimo, actualmente programable). En las siguiente figuras, se muestran varios ejemplos de la variación de CO2 en estos espacios.
Las medidas de CO2 registradas del SignCO2, por lo general, son un poco inferiores a las del medidor de referencia. Éstas correlacionan satisfactoriamente con las del Chauvin-Arnaux. En promedo, el %desviación de este medidor con respecto al Chauvin-Arnaux es del 0.4% (en valor absoluto), aunque oscila entre un -15% y 17.3%.
Este medidor de CO2 no posee pantalla-monitor para visualizar el dato medido en continuo. La frecuencia de medida es programable, pero el mínimo tiempo son 11 minutos. Sería deseable que pudiese medir cada 1 min y que tuviese display. No necesita ser enchufado ni para medir ni para descargar los datos.
CO2panel 𝜋 versus diferentes medidores de referencia
Experimentos presentados por orden cronológico. El comportamiento de este medidor es muy variable. La calibración es muy importante.
Referencia: Chauvin-Arnoux
Entre 700 y 1000 ppm, las medidas del CO2panel 𝜋 con respecto al medidor de referencia están bastante en acuerdo. Solamente las escasas medidas entre 1000 ppm y 1200 pppm son superiores a la referencia.
Se realizaron medidas de CO2 durante 3 días. La correlación entre ambos medidores es bastante buena como se aprecia en la figura anterior. Igualmente, el % de desviación con respecto al Chauvin-Arnaux fue del 0.2%. Puntualmente, se obtienen valores que se desvían un 20% en valor absoluto, pero el 95% de las medidas están por debajo del 13.5%.
Referencia: Promedio de Aranet4
Se han comparado de forma continua entre el 3 de Marzo y 9 de Abril (37 días) las medidas obtenidas con 5 equipos de CO2Panel 𝜋 y la medida de "Referencia". A lo largo de este periodo se han realizado 2 calibraciones manuales los días 9 de Marzo y 29 de Marzo.
A continuación se resumen las conclusiones extraídas del testado de los 5 medidores
1. Calibración:
Tras el calibrado de los medidores, todas las medidas se ajustan a los valores de "Referencia". Tras 2-3 días de la calibración, los valores siguen ajustándose a los de "Referencia". Y a partir del 4 día se empieza a ver una ligera desviación, sobre todo para valores de CO2 más altos.
Tras el ensayo realizado aconsejamos realizar una calibración con carácter semanal para obtener resultados más precisos. Según cada caso, se puede activar la calibración automática semanal, o realizarla en los momentos adecuados de forma manual. Estos equipos no pueden llevarse fácilmente al exterior para realizar la calibración por tener que estar continuamente enchufados. En el momento de la calibración debemos asegurarnos que el lugar interior está muy bien ventilado (que tenemos el mismo CO2 que en el exterior). Si este paso no se hace adecuadamente el equipo puede tender a calibrarse a la baja y dar valores al alza.
2. Niveles de CO2:
En rangos de CO2 comprendidos entre 400 - 900 ppm, los resultados son muy próximos a los resultados de "Referencia". Para niveles más elevados de CO2 comprendidos a partir de 900-1.000 ppm, se observa mayor dispersión de los resultados entre medidores y con el de "Referencia". En cualquier caso son equipos útiles en los rangos de interés y nos indican necesidades de ventilación cuando deben darla. Para estudios que requieran poco error no son aconsejables.
Un ejemplo de la correlación de los 5 medidores CO2panel𝜋 es la que se muestra a continuación en la figura. Como se observa la correlación es muy buena.
A continuación, se dan los valores promedio de los parámetros de las regresiones obtenidas para los 5 medidores CO2panel𝜋 antes y después de calibrar.
Como se observa, las pendientes van mejorando progresivamente. Las ordenadas en el origen dentro de los errores se mantienen en torno a cero y r2 mejoran pero no sustancialmente.
En las siguientes gráficas, se presenta, a modo de ejemplo, el % desviación con respecto a la referencia para los 5 medidores CO2panel𝜋 antes y después de calibrar el 29 de marzo.
En abril de 2021, se testaron nuevamente las 5 unidades anteriores (CO2Panel 0-4) más otras 3 unidades (CO2Panel 5, 6 y 7).
Evolución temporal de CO2: No todos los medidores siguen la misma tendencia. De los 3 últimos testados, había uno con mayores desviaciones, tal y como se observa en la tabla resumen de abajo.
Correlación: Pendientes próximas a la unidad con ordenadas en el origen entre -30.8 ppm y 44.8 ppm.
%Error relativo: Desviaciones promedios entre un 4% y 19%. Desviaciones máximas de hasta 28%.
SanisCO2 LITE versus Chauvin-Arnoux
Los ensayos con el SanisCO2 LITE se han realizado en el intervalo de CO2 entre 400 ppm y 1900 ppm en varios espacios interiores. A modo de ejemplo, se muestran dos ensayos, uno entre 600 y 900 ppm y otro en todo el intervalo mencionado anteriormente.
Como se observa, las medidas de CO2 del SanisCO2 LITE son un poco inferiores a las medidas con el medidor de referencia. Aunque, como se ve en la primera gráfica, las diferencias promedio son de unas 40 ppm, a concentraciones mayores de CO2, las diferencias son mayores, pero porcentualmente dentro de la incertidumbre del equipo. En resumen,
MICA LITE de inBiot versus varias referencias
Chauvin-Arnoux
Las medidas de CO2 con el medidor de MICA LITE de inBiot se realizaron de forma continua durante varios días. Un ejemplo de la variación temporal de la concentración de CO2 relativa a Chauvin-Arnoux se muestra en la siguiente figura. Se tomaron las medidas en el intervalo de interés, es decir, desde niveles de CO2 exterior hasta unos 850 ppm - 150 ppm por encima del nivel de CO2 recomendado en un espacio interior para reducir el riesgo de enfermedades transmitidas por aerosoles, como la COVID-19. Como se observa, existe un excelente acuerdo entre las medidas del MICA LITE y el medidor de referencia siendo la correlación, para este medidor, bastante buena en el intervalo medido.
Esto implica que la desviación porcentual con respecto a la medida de CO2 del medidor de referencia es bastante buena. En promedio la desviación relativa al Chauvin-Arnoux es del 0.8 % y los valores máximo y mínimo no superan el 9.5% y -4.5%, respectivamente.
Si nos fijamos en las diferencias en la medida de CO2 entre ambos medidores, observamos una diferencia promedio de 4.9 ppm, con una diferencia máxima de 43 ppm y mínima de -34 ppm. Es decir, las diferencias observadas están dentro de la incertidumbre del sensor ±30 ppm + 30% de la lectura.
Promedio de Aranet 4
Esta campaña de medidas se ha llevado a cabo en MESURA. A continuación se muestra la gráfica comparativa de los 5 medidores MICA LITE testados en relación a la referencia promedio. Como se observa, todos los medidores de CO2 responden de la misma forma a los cambios de CO2 en el ambiente. Y no se observa una gran diferencia en las medidas de los MICA LITE.
De forma individualizada, aquí se muestran las correlaciones para cada medidor MICA LITE.
En resumen, los parámetros de correlación obtenidos son los siguientes:
En cuanto al error relativo en % en la medida de la concentración de CO2 con respecto a la referencia se observa que, en general, las medidas de los medidores testados está siempre por debajo de la medida de la referencia.
En promedio, se ha obtenido que los MICA LITE miden entre un 4% y 6% inferior a la referencia. En el caso del medidor MICA LITE 3 el valor promedio del error relativo es del 0% porque compensa las medida por debajo de 700 ppm, que son superiores a la referencia, con las realizadas a mayores concentraciones, que son inferiores a la referencia.
En resumen estos medidores de CO2 son muy fiables. Sin embargo, no pueden considerarse de bajo coste, ya que su precio oscila entre 300 y 400 euros.
DIOXCARE versus Aranet 4 (promedio)
Se han testado 5 unidades del medidor DIOXCARE de Quantum Spain empleando la medida promedio de 10 medidores de CO2 Aranet 4. Se ha medido de forma continua durante el 9 de marzo (día de calibración) y 31 de marzo. Los resultados de correlación que se presentan a continuación son un ejemplo del promedio de la medida de CO2 obtenida con los 5 medidores simultáneamente desde el 10 al 15 de marzo comparado con el promedio de los 10 Aranet 4. Como se observa, la correlación es bastante buena y la dispersión de los datos muy pequeña.
Lo que hemos observado es que:
A modo de ejemplo, en la siguiente figura se presenta la desviación porcentual con respecto a la medida de CO2 de la referencia obtenida en los ensayos del 29 al 31 de marzo para los 5 medidores DIOXCARE:
Los resultados de esta desviación para cada medidor es:
Airok CO2 versus Chauvin-Arnoux
Se han comparado dos medidores de CO2 de esta casa comercial durante varios días. Estas medidas, como se aprecia en la figura, se realizaron en contínuo cada min. Uno de los medidores medía por debajo del medidor de referencia, pero dentro de los límites de incertidumbre del sensor ±30 ppm (+3% de lectura). La diferencia en la concentración de CO2 medida con respecto al de referencia es, en promedio para este ejemplo, de -16.6 ppm (AirOKCO2_6C) y 19.6 ppm (AirOKCO2_A0).
A modo de ejemplo, se muestra la gráfica de correlación y la desviación porcentual para uno de los medidores en dos días diferentes. En promedio, el % de error relativo con respecto al Chauvin-Arnoux es del 3-4% en valor absoluto.
Como se observa, la correlación es muy buena, aunque se observó un aumento de la ordenada de unos 20 ppm en una semana. Se recomienda calibración semanal.
DM versus Aranet 4 (promedio)
En esta sección se muestran los tests realizados para los 5 medidores DM (DM72C, DM1306 y DM1307). En la figura, se presenta la evolución temporal de la medida de CO2 del medidor DM 72C testado, a modo de ejemplo. Como se observa, a concentraciones entre 400 ppm y 1000 ppm coinciden bastante bien ambas medidas. Sin embargo, a concentraciones mayores se desvía por arriba. Eso se refleja claramente en el gráfico de %error relativo, donde no hay un aumento en valor absoluto del error relativo, sino que varía hacia valores más positivos de error relativo; o lo que es lo mismo, que pasa de medir por debajo a medir por encima (con respecto al valor de referencia).
Los parámetros de correlación se resumen en la siguiente tabla para los medidores testados:
Se ha observado la misma tendencia en %error relativo para los medidores DM 1306 y 1307. En la siguiente gráfica se representa el %error relativo respecto al promedio de Aranet4 para los 5 medidores DM testados.
En resumen:
Sanity Air versus Aranet 4 (promedio)
Se han comparado 5 unidades del modelo Air Experience de Sanity Air. Funcionan correctamente. Como se muestra, a modo de ejemplo, en las siguientes figuras, la respuesta a los cambios de CO2 en el espacio donde se ha medido es la misma.
Muy buena correlación, con off-set entre -5 ppm y +60 ppm. El off-set podría corregirse si dispusiera de calibración manual.
En general, la desviación (%error relativo) es de ±10%. En promedio, % de desviación se encuentra entre -5% y 4%.
CO2Panel MATRIX versus Aranet 4 (promedio)
En MESURA se ha testado un medidor CO2Panel MATRIX.
Evolución temporal del CO2: la respuesta a los cambios de CO2 siguen la misma tendencia para el CO2Panel MATRIX y el medidor de referencia.
Correlación: Muy buena correlación con una pendiente de 1.055 y una ordenada en el origen dentro de la incertidumbre del sensor.
%Error relativo: En promedio este medidor se desvía un 1% (en valor absoluto) con respecto a la medida del Aranet 4.
AIREA versus Aranet 4 (promedio)
Los medidores de AIREA funcionan muy bien. Se han realizado en MESURA medidas en contínuo durante varios días entre 440 y 1900 ppm. En la siguiente gráfica se muestra la evolución temporal de la concentración de CO2 de 4 dispositivos de esta marca, donde se observa que existe una muy buena concordancia con el medidor de referencia.
A continuación, se muestra la excelente correlación de los medidores AIREA.
En la siguiente tabla, se resumen los parámetros de correlación para los 4 dispositivos testados y el valor promedio de la pendiente, ordenada en el origen y r2.
En cuanto a la desviación porcentual de las medidas de los AIREA con respecto al promedio de los ARANET, en la siguiente gráfica se observa que todos ellos poseen una desviación positiva, es decir, miden por encima de la referencia, y menor del 10%.
En la siguiente tabla se resumen los datos estadísticos y el promedio del error relativo, que como vemos es inferior al 6%.
CierzO2 versus Aranet 4 (promedio)
Se han testado 5 unidades de estos medidores de CO2. Como se observa en la gráfica la evolución temporal de todos ellos siguen la misma tendencia que el medidor de referencia. Sin embargo, dos de ellos (CierzO2_2 y CierzO2_3) deben tener un fallo en el sensor y las medidas poseen mucho ruido y son valores superiores al resto de medidores.
La correlación encontrada entre 440 y 1900 ppm es bastante buena (véase abajo), excepto para el medidor CierzO2_3, anteriormente citado, donde la dispersión es mucho mayor que el resto, por lo que no se ha incluido en el análisis promedio de los parámetros de correlación.
Los valores de los parámetros de correlación y sus promedios se resumen en la siguiente tabla. En el promedio no se han considerado los dos medidores que han presentado fallos y que están en rojo.
En cuanto al % de error relativo con respecto al de referencia en cada medida, se ve claramente que el “ruido” generado por el sensor del medidor CierzO2_2 y 3 hace que los parámetros de desviación sean superiores al resto.
************
5. RESUMEN ESTADÍSTICO Y CORRELACIÓN
En la siguiente tabla se resumen algunos parámetros estadísticos del % de desviación en la medida del medidor testado en relación al medidor de referencia para un ejemplo de cada modelo.
Unid. testadas | Medidor testado | % Desviación de la medida | Correlación | ||||||
REFERENCIA: DELTA-OHM | |||||||||
| P95 | Mediana | Mín. | Máx | Promedio | pdte | o.o/ ppm | r2 | |
16 | Kkmoon o sim. | -3.7 | -11.3 | -1.9 | 0.0 | -10.1 | 0.88 | 8.9 | 0.962 |
21 | Aranet4 | 8.3 | 1.6 | -15.4 | 17.5 | 1.5 | 1.000 | 7.3 | 0.978 |
1 | Soulong o sim. | 2.4 | -5.3 | -14.6 | 4.4 | -5.0 | 0.905 | 29.3 | 0.988 |
1 | AZ775 | 4.2 | -1.2 | -7.7 | 7.7 | -0.9 | 0.971 | 11.3 | 0.984 |
1 | Chauvin-Arn. | 1.4 | -5.1 | -18.7 | 14.2 | -4.8 | 1.05 | 1.2 | 0.991 |
1 | Temtop M2000 | -3.4 | -14.4 | -35.9 | 2.9 | -15.0 | 0,878 | -39.1 | 0.96 |
REFERENCIA: CHAUVIN-ARNOUX | |||||||||
1 | Temtop M2000C | -0.9 | -7.3 | -14.5 | 2.2 | -7.2 | 0.967 | -23.3 | 0.985 |
1 | Temtop M2000 | 0.3 | -8.3 | -18.1 | 7.7 | -7.7 | 0.655 | 161.0 | 0.841 |
1 | Nrpfell | 6.7 | 1.9 | -9.7 | 20 | 1.0 | 0.993 | 12.6 | 0.984 |
2 | EGVOC-165W-AQM | -4.7 | -21.6 | -33.0 | -1.6 | -23.3 | 1.015 | - 175.4 | 0.996 |
2 | Wöhler CDL 210P | 7.0 | 0.3 | -17.6 | 11.2 | -0.2 | 1.004 | -5.5 | 0.986 |
1 | SA 1200P | 8.8 | -3.6 | -15.9 | 14.2 | -3.0 | 0.969 | 0.34 | 0.984 |
1 | SignCO2 | 11.8 | -0.3 | -15.0 | 17.0 | -0.4 | 1.028 | -22.09 | 0.969 |
* Parámetros Correlación: pdte (pendiente), o.o. (ordenada en el origen), r2 coeficiente de correlación)
Continuación...
Unid. testadas | Medidor testado | % Desviación de la medida | Correlación | ||||||
REFERENCIA: DELTA-OHM | |||||||||
| P95 | Mediana | Mín. | Máx | Promedio | pdte | o.o/ ppm | r2 | |
REFERENCIA: CHAUVIN-ARNOUX | |||||||||
1 | CO2 Panel Pi | 13.5 | -0.2 | -17.4 | 19.9 | 0.2 | 0.934 | 48.4 | 0.944 |
1 | SanisCO2 LITE | -9.9 | -4.0 | -14.9 | 6.9 | -4.0 | 0.908 | 42.6 | 0.992 |
2 | MICA LITE | 4.5 | 0.55 | -4.5 | 9.3 | 0.8 | 0.957 | 36.5 | 0.9869 |
2 | Airok CO2 | 9.4 | 3-6 | -7.7 | 15.4 | 3.8 | 0.9916 | 23.9 | 0.9737 |
REFERENCIA: ARANET4 | |||||||||
5 | CO2 Panel Pi | Véase texto | |||||||
5 | DIOXCARE | 3.4 | -0.17 | -17.5 | 18.8 | -0.12 | 1.03 | -15.8 | 0.9967 |
5 | DM 72C; 1306; 1307 | Véase texto | |||||||
5 | Air Experience Sanity Air | Véase texto | |||||||
4 | Airea | Véase texto | |||||||
4 | CierzO2 | Véase texto |
Agradecimientos: A todas las personas y empresas que nos han enviado su medidor de CO2 para que los comparemos con los nuestros de referencia. Y a Paula Lucini por ayudar en algunas de las medidas en UCLM.
Versión y fecha: 1.4, 17/04/2021
Este informe muestra los resultados de medidas llevadas a cabo en condiciones controladas para el testeo de sensores de CO2 frente a un medidor de referencia, Modelo LI-850 de LICOR Inc, realizado en las cámaras EUPHORE (http://www.ceam.es/WWWEUPHORE/home.htm) de la Fundación CEAM (www.ceam.es), en Valencia.
Los distintos sensores se instalaron sobre dos mesas dentro de la cámara EUPHORE y se introdujo CO2 desde una botella para exponerlos a concentraciones dentro del rango entre 400 y 3500 ppm.
Este informe muestra los datos de la calibración de los sensores para distintos niveles de concentración de CO2. El análisis de los datos realizado ha seguido la misma metodología que la empleada en la Guía sobre medidores de CO2 disponibles en España (https://bit.ly/medidoresCO2). Los parámetros estadísticos utilizados aquí son los definidos en el apartado 4.1 de la guía. Más detalles se pueden consultar en el documento (https://bit.ly/medidoresCO2), mientras que un estudio más profundo, incluyendo resultados de la dependencia de las medidas con distintos valores de humedad relativa (HR) y comportamiento en presencia de otros contaminantes se detallan en una Nota Técnica que está en preparación.
La Tabla 1 detalla la lista de sensores evaluados y algunas de sus características. Dado que no se dispone de la información sobre el modelo de sensor utilizado por algunos de los fabricantes, los resultados se muestran agrupados según la marca del sistema.
Tabla 1. Tipos de sensores
En esta sección se muestran las medidas de CO2 con los sensores y se comparan con el medidor de referencia, discutiendo los resultados. A la hora de valorar los resultados, hay que tener en cuenta que, dependiendo del modelo, el error de los sensores según el fabricante es de ±30-50 ppm más 3-5% de la medida. Esto supone que, por ejemplo:
- a 500 ppm de CO2, ese error se traduce en 45 – 75 ppm, es decir, un 9% - 15% de error,
- a 700 ppm de CO2, el error sería de 50 – 85 ppm, es decir, un 7% - 12% de error.
La siguiente figura representa el perfil temporal de los medidores Aranet junto con el medidor de referencia en color rojo. Se observa una baja variabilidad entre sensores y alta precisión en las medidas, donde el promedio del porcentaje de desviación frente al LICOR es de (-3.01 ± 1.81)% y la pendiente media es de 0.984 ± 0.003. Por otro lado, tanto a bajas concentraciones como a altas, la medida de CO2 es precisa.
Figura 1. Medida comparativa de la concentración de CO2. ARANET
Se observa una alta precisión en las medidas, donde el promedio del porcentaje de desviación frente al medidor de referencia es de (-2.56 ± 2.86)% y la pendiente media es de 1.00 ± 0.03. Los % desviación de los sensores frente al de referencia, son menores del 5% y poco significativas. La variabilidad entre sensores es pequeña y dentro del error del fabricante.
El valor de la desviación estándar del % desviación en el conjunto global de datos, 2.86 %, denota que la variabilidad entre sensores es muy pequeña y no hay diferencias entre la respuesta de unos y otros.
Figura 2. Desviación porcentual de medidores KKMOON/DIOXCARE con respecto a referencia en función de la cantidad de CO2 medida.
La media de las pendientes es cercana a 1.2, aunque la R2 es de 0.99, es decir, los medidores siguen muy bien las variaciones de concentración de CO2 pero requieren una mejor calibración. Consultado el fabricante, ha explicado que se realizó una calibración como parte del proceso inicial del desarrollo del medidor, y que posteriormente se ha mejorado al método de calibración, siendo los valores actuales más cercanos a los valores de referencia que los mostrados aquí (ver guía). El valor del promedio del % de desviación frente a la referencia es de (-3.93 ± 12.62)%.
Tabla 2. Parámetros de la regresión y análisis estadístico de las diferencias (en %) de CO2 medidas con sensores CO2PANEL.
2.4 VARIOS
En todos los casos, la R2 es de casi 1, mostrando que todos ellos siguen perfectamente las variaciones de concentración de CO2.
Respecto a los de Anaire, tanto los que usan el sensor SCD30 (Anaire_A y B) como el MHZ14A (Anaire_D) son muy precisos, con pendientes muy cercanas a 1.0, valores bajos de ordenada en el origen y % desviación entre -2.65% y -5.18%. Sin embargo, el medidor que usa el sensor MHZ19C, que tiene una respuesta de unos minutos más rápida que el último, no es tan preciso.
Las pendientes son de 1.02 y 1.06 para los de Sequopro, teniendo la primera unidad un muy buen comportamiento ya que la ordenada en el origen es de 43 ppm. El %desviación media de las dos unidades es de 8.6 y el 17.4%, siendo menores a concentraciones altas. El FC tiene una pendiente de 0.98 con desviación promedio de 9.15%. Respecto a los NEU, el de indoor muestra mejor respuesta que el modelo de outdoor, con pendiente de 1.01 y una baja ordenada en el origen, -36ppm, y -5.5% de % desviación, siendo por tanto muy preciso.
Tabla 3. Parámetros de la regresión y análisis estadístico de las diferencias (en %) de CO2 medidas con sensores.