Diseño e integración de sensores ópticos en instrumentación portátil para análisis de gases

Resumo

Esta Tesis Doctoral se centra en el estudio de sensores para gases e instrumentación portátil asociada. El objetivo general que persigue es el desarrollo de sensores ópticos para gases, en concreto para dióxido de carbono, que se caracterizan mediante instrumentación de sobremesa para posteriormente implementarse en instrumentación portátil con el objetivo de fácil uso y bajo coste. Se ensayaron diversos modos de transducción del reconocimiento de dióxido de carbono: fosforescencia y absorción de radiación; diversas aproximaciones instrumentales: LED-fotodetector y LED-LED; diversos modos: monoanalito y multianalito y diversas aplicaciones: gases atmosféricos y gases edáficos. 1. Se desarrolló un sensor para dióxido de carbono gaseoso que opera hasta un 100%, basado en la medida de atenuación de fosforescencia empleando instrumentación convencional. Está basado en las propiedades ácidas de la molécula de este gas. 2. Se incluyeron las membranas sensoras mencionadas para dióxido de carbono en una instrumentación portátil de bajo coste y fácil manejo diseñada y construida en el grupo de investigación. De las diferentes dis-posiciones de membrana ensayadas, se obtuvieron los mejores resultados con aquella en la que los cócteles se depositan directamente sobre los componentes optoelectrónicos (LED y fotodetector) ya que presentaba mejor respuesta a dióxido de carbono en términos de sensibilidad y reproducibilidad. 3. Se desarrolló un instrumento portátil para la medida simultánea de oxígeno (0-30%) y dióxido de carbono (0-100%). Esta instrumentación consta de cuatro canales, destinados dos de ellos a la medida de un gas y los otros dos a la medida del otro, con lo que fue posible realizar medidas redundantes. 4. Se puso a punto un equipo portátil de medida de dióxido de carbono gaseoso hasta el 100 %, utilizando en lugar del sistema LED-fotodetector antes usado, un sistema LED-LED. 5. Se planteó el desarrollo de un sensor para medir oxígeno edáfico (0-35%), por lo que se diseñó una nueva sonda de forma que pudiera ser enterrada cerca de las raíces permitiendo a su vez la entrada de aire, pero no la de agua para evitar un mal funcionamiento en el sistema. Además de oxígeno, también mide humedad y temperatura.