Diseño e implementación de un sistema de adquisición remota de concentración de plomo mediante voltametría por redisolución anódica

Resumen

El agua es la fuente vital más importante del ser humano, por ello conocer cuál es la calidad de esta es primordial. Un gran sector de la población que reside en zonas urbanas puede tener la certeza que el agua potable tiene las condiciones necesarias para su consumo sin incluso conocer la calidad exacta, ya que proviene de una empresa que brinda servicios certificados. Sin embargo, no es el mismo caso para el otro sector de la población, la cual reside en zonas rurales y donde no llega ninguna entidad ya sea privada o gubernamental que brinda prestaciones de agua potable y alcantarillado, además de la explotación geográfica y eventos naturales que pueden contaminar las fuentes hídricas a muy altas concentraciones de metales pesados. El difícil acceso y la falta de cobertura de red son circunstancias que empeoran la situación de los pobladores y puede pasar un largo periodo de tiempo de espera hasta que un experto pueda dar su veredicto y dar a conocer si el agua es bebible o no. Por ello, en esta tesis se propone el diseño y la implementación de un sistema de adquisición remota a tiempo real que mida altas concentraciones de plomo para fuentes hídricas muy contaminadas. La presente tesis no propone determinar concentraciones a niveles de partes por billón debido a las limitaciones del hardware y solo se enfoca en hallar concentraciones a partir de 1 ppm hasta 40 ppm, la determinación del consumo de agua solo es validada si la concentración de plomo encontrada se halla en partes por millón. El sistema puede ser manipulado por cualquier persona sin conocimientos previos en la materia y la información puede ser compartida en internet incluso si no hay cobertura de red en la zona donde se realiza la medición. Este sistema se basa en el diseño de la placa potenciostato con bases en un hardware libre llamado CheapStat utilizando el microcontrolador ATXmega32A4-U, la periferia para el circuito de control y transmisión de datos. Se implementa una interface local para activar y reiniciar el sistema, además de una pantalla visual para mostrar los datos de la calidad del agua en ppm que se está leyendo. Se utiliza el método de voltametría por redisolución anódica y se usan dos técnicas diferentes, voltaje constante y voltametría por barrido lineal, debido a limitaciones del hardware en la placa potenciostato. Se diseña e implementa una celda voltaperométrica con electrodos de trabajo con material de microfibra de oro, electrodo de referencia plata cloruro de plata y electrodo auxiliar de platino, adaptada para trabajar a bajas y altas concentraciones, los límites y parámetros de la celda se determinan de manera experimental y bajo un ambiente de laboratorio controlado. La transmisión de los datos se visualiza en una plataforma local llamada Node-Red y se utiliza como base de datos IBM Bluemix, de modo que se enlaza ambas herramientas para poder ver la información a tiempo real en la web.

Fecha de lectura	2021
Idioma original	Español (Perú)
Supervisor	Jimmy Tarrillo Olano (Asesor)