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Un innovador proyecto ha permitido desarrollar un sistema que utiliza nanotecnología aplicada en sensores de gases para monitorizar la calidad del aire en tiempo real. El dispositivo ha sido diseñado para su integración en vehículos de servicio (transportes públicos, vehículos de limpieza, etc.) en las ciudades. En el proyecto, finalizado en diciembre de 2012, participan las empresas asturianas Ingenieros Asesores (Envira) y Prometeo Innovations y colabora el centro tecnológico PRODINTEC.

Los planes de monitorización de la calidad del aire adoptados por la mayoría de los gobiernos locales o regionales son actualmente muy similares a los establecidos hace décadas. Estos planes se basan en la medida de contaminantes en estaciones de medida fijas que limitan el conocimiento de la calidad atmosférica en los núcleos urbanos y, por lo tanto, el desarrollo de actuaciones de mejora específicas.

 

Dispositivo integrado en vehículos

Con el objetivo de optimizar estas redes de medida tradicionales, el proyecto se ha enfocado al desarrollo de sistemas complementarios de monitorización ambiental que permitan determinar tendencias locales mediante la monitorización de micro-ambientes muy diversos como los alrededores de hospitales, colegios, zonas verdes o grandes y angostas avenidas con tráfico denso. Para conseguir este objetivo, resulta fundamental el empleo de nuevas técnicas de medida más versátiles, económicas, energéticamente eficientes y que permitan la movilidad utilizando, por ejemplo, vehículos de servicio.

Los vehículos de servicio que embarquen estos sistemas podrán realizar trayectos por las ciudades, abarcando toda su extensión, y realizando un muestreo continuo de datos, permitiendo así obtener un mapa de contaminación atmosférica en tiempo real, representativo e independiente del crecimiento de los núcleos urbanos. Para evitar que las emisiones del propio vehículo desvirtúen las medidas durante el trayecto, se ha optado por utilizar como plataforma un vehículo 100% eléctrico -0% emisiones-.

Los sensores de gases seleccionados para esta aplicación tienen el tamaño de un botón y su función consiste en convertir una señal química en una respuesta eléctrica proporcional a la concentración de gas en un instante dado. Una vez la señal eléctrica adquirida y procesada, la información se transmite inalámbricamente en tiempo real a una plataforma web para su tratamiento y representación. En la actualidad existen sensores que permiten la monitorización de la calidad de aire en situación estática. Uno de los principales desafíos del proyecto ha sido preservar la integridad de las medidas ante los rápidos cambios de posición y concentración de la contaminación ambiente con el dispositivo instalado en un vehículo en movimiento. Además, las vibraciones juegan un papel fundamental durante la adquisición de las medidas.

 

La ventaja: empleo de nanosensores

Ingenieros Asesores S.A., líder del proyecto, ha llevado a cabo la selección y ensayo de los nanosensores en laboratorio así como el desarrollo y programación de la electrónica del dispositivo.

Por su parte, Prometeo se ha encargado de definir y desarrollar el sistema embarcado en el vehículo para la recepción y tratamiento de datos de los sensores así como el sistema de comunicaciones para el envío de información a un servicio web que permite la recepción, tratamiento y representación de los datos de contaminación y posición captados por el dispositivo.

Los sensores de gases basados en nanotecnología se fundamentan sobre el desarrollo de substratos avanzados (tecnología del Silicio) para la fabricación de distintas fases sensores compuestas por óxidos metálicos semiconductores. Mediante el depósito de materiales sensibles a diferentes gases es posible fabricar complejos sistemas de detección para aplicaciones tales como detección de gases de elevada toxicidad (O3, CO, NO2, HS2, etc.), detección temprana de incendios o el control de procesos industriales.

Esta nueva tecnología ofrece muchas ventajas comparada con los métodos tradicionales para la detección de la contaminación. La alta eficiencia energética de estos dispositivos unido a su bajo coste además de la posibilidad de integrar comunicaciones inalámbricas son solo alguna de las mejoras que esta tecnología emergente ofrece. En esta línea, la nueva tecnología de sensores de gases basados en nanotecnología representa una alternativa real frente a los métodos tradicionales de medida.

Las tareas de PRODINTEC se han focalizado en el desarrollo de una envolvente para los nanosensores que permita su ubicación en vehículos en movimiento, realizando estudios de simulación aerodinámica para asegurar que el flujo de aire en la zona de los nanosensores sea apropiado para la toma de medidas. Además, ha fabricado un prototipo de dicha envolvente para la validación de resultados utilizando tecnologías de fabricación avanzada.

Fuente

 

 
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