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Desarrollan un prototipo para la detección remota de gases peligrosos

Investigadores de la UPM colaboran en el desarrollo de un prototipo de bajo coste que permite la detección remota de gases peligrosos a partir del análisis de los cambios de color experimentados por ciertos compuestos en presencia de este tipo de gases.

 

En un trabajo conjunto con la Universidad Politécnica de Valencia (UPV), investigadores de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) han desarrollado un sistema sensor que detecta, mediante el análisis automático de fotografías, el cambio de color que se produce en ciertos compuestos químicos en presencia de gases peligrosos. El prototipo ha demostrado que es posible, no solo detectar la presencia de gases peligrosos (CO, NO, NO2), sino también realizar estimaciones de su concentración en el ambiente. Esta capacidad de detección y estimación de la concentración de gases, unida a su bajo coste, hace de este prototipo un buen candidato para implantarse en ambientes industriales que necesitan controlar los límites de gases nocivos, de acuerdo con las recomendaciones de la Organización Mundial de la Salud.

 

 

Esquema del funcionamiento del prototipo.
Fuente: Montes-Robles, 2015.

La detección de la presencia de gases nocivos para la salud en ciertos ambientes industriales es un tema de enorme importancia debido a la necesidad de garantizar la seguridad de los trabajadores. Por este motivo, durante los últimos años se han desarrollado sensores de diferentes tecnologías con este fin. Sin embargo, la progresiva reducción en tamaño y coste de las cámaras fotográficas digitales acontecida durante la última década, la cada vez mayor disponibilidad geográfica del acceso a Internet, y la miniaturización de los equipos informáticos han posibilitado el diseño de sistemas alternativos que suponen un notable ahorro económico.

Estos tres elementos -cámaras digitales, acceso a internet y miniordenador-, junto con la selección de un conjunto de compuestos químicos cuyo color cambia en presencia de ciertos gases en el ambiente, son las claves de funcionamiento del prototipo diseñado por el equipo del Instituto de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM) de la UPV, liderado por los profesores Ramón Martínez Máñez y Eduardo García Breijo, en colaboración con el profesor Rubén Fraile Muñoz de la ETS de Ingeniería y Sistemas de Telecomunicación de la UPM. El sistema sensor está básicamente formado por una bandeja con 13 compuestos diferentes de color variable según el ambiente. Los cambios de color en esta matriz de compuestos son detectados mediante el análisis automático de fotografías tomadas por un miniordenador equipado con una sencilla webcam. Finalmente, los resultados del análisis son enviados a un ordenador remoto a través de Internet usando protocolos de comunicación estándar.

 

 

 

 

 

 

 

 

Bandeja de compuestos de color variable
(imagen tomada por el propio prototipo).
Fuente: UPV

 

Las primeras pruebas realizadas para evaluar el prototipo han permitido comprobar que el sistema funciona adecuadamente en la detección de monóxido de carbono (CO) y de tanto monóxido como dióxido de nitrógeno (NO, NO2), y que incluso permite realizar estimaciones de la concentración de gas en el ambiente. Esta capacidad de estimar concentraciones de gas en el ambiente de forma remota resulta de especial importancia cuando se requiere supervisar que determinados ambientes industriales cumplen con los límites recomendados por la Organización Mundial de la Salud.

El uso de equipamiento poco específico -como webcams o miniordenadores- y de protocolos estándar de comunicación por Internet, no sólo hace viable el desarrollo de sistemas de detección de bajo coste, sino que además posibilita su potencial integración con otros sistemas de control propios de la industria. Además, la detección de gases en el ambiente a partir de sustancias que cambian de color permite que la detección pueda ser a la vez automática y visual por parte de un observador. Esto hace que la aplicación del sistema desarrollado pueda ser fácilmente extendida a otros ámbitos, como puede ser la evaluación de la calidad de alimentos envueltos en plástico mediante la detección de la presencia de ciertos gases en su entorno.

 

Montes-Robles, R. Moragues, M.E., Vivancos, J.L., Ibáñez, J., Fraile, R., Martínez-Máñez, R. García-Breijo, E. Colorimetric detection of hazardous gases using a remotely operated capturing and processing systemISA TRANSACTIONS, 59 434-442; 10.1016/j.isatra.2015.09.010 NOV 2015

 

 

 
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