SENSORES DE TURBIDEZ Y CONDUCTIVIDAD DE BAJO COSTO

David Loza Matovelle1, Santiago Castellanos Villa1, Cristhian Romn1, Edwin Haro Sangoquiza1, Xavier Segovia2, Reza Dabirian11, Departamento de Ciencias de la Energa y Mecnica, Universidad de las Fuerzas Armadas-ESPE, Sangolqu, Ecuador. 2, Departamento de Elctrica y Electrnica, Universidad de las Fuerzas Armadas-ESPE, Sangolqu, Ecuador. Email: dabirian@gmail.com RESUMEN Un nuevo mtodo para la construccin de sensores de turbidez y conductividad fue desarrollado, incorporando componentes de bajo costo y tecnologa abierta tal como Arduino. El dispositivo de turbidez es utilizado para medir la turbidez de muestras liquidas y conocer la calidad del agua. El dispositivo de conductividad es utilizado para medir la concentracin total de iones en muestras acuosas. Para la construccin de los sensores de turbidez se utiliz un par de LEDs de luz blanca y LDRs los que miden la luz que atraviesa la muestra (transmitancia) y un sensor comercial de humedad en caso de conductividad.

reas Temticas: Turbidez, Conductividad, Sensores, Bajo costo, Open source, Arduino

El presente trabajo fue patrocinado por el Proyecto Prometeo de la Secretara deEducacin Superior, Ciencia, Tecnologa e Innovacin (SENESCYT) de la Repblica del Ecuador . AGRADECIMIENTOSCONCLUSIONESDISEO DEL SENSOR DE TURBIDEZEl sensor de turbidez fue construido utilizando dos LEDs de luz blanca y dos LDRs(por sus siglas en ingls "light-dependent resistor") los que receptan la luz emitida por los LEDs la cual atraviesa el porta muestras que contiene el lquido a medir.Fig. 1. Ensamble sensor de turbidez Se utiliz un Arduino UNO, un LCD 16x2 y se realizaron las respectivas conexiones (ver figura 3). Del sensor construido se obtuvo un voltaje analgico el cual esta relacionado con la cantidad de luz que logra atravesar el lquido a medir. Los datos de voltaje obtenidos pasan por una primera etapa de procesamiento en donde se realizan 20 mediciones cada 100 milisegundos. Posteriormente a travs de estadstica se eliminan los valores aberrantes y finalmente se obtienen los resultados en NTU los cuales se visualizan por el usuario en el LCD. En las figuras 4 y 5 se observa el equipo terminado .

Fig. 2. Vista superior sensor de turbidez, A: Diodo emisor de luz, B: Receptor de luz.Fig. 3. Diagrama de conexiones sensor de turbidez.Fig. 4. Instrumento finalizado con tubo de muestra.Fig. 5. Conexiones instrumento finalizado.Se construy un medidor de turbidez que se calibr a travs de un sensor comercial, logrando obtener lecturas de datos entre un rango de 45 a 660 NTU, y un medidor de conductividad con rango entre 32us/cm y XXXXX.

Un medidor de turbidez comercial profesional en el mercado cuesta alrededor de USD1000, y el sensor de conductividad profesional tiene un costo aproximado de 600 dlares. Sin embargo, nuestros sensores se lo realizaron con un presupuesto de USD150 y USD 100, respectivamente. Por lo que se concluye, que estos equipos son una alternativa de bajo costo con una buena confiabilidad y aplicable en el mercado.En la figura1 se observa el portamuestra que es un tubo de ensayo comn, la estructura base del sensor (color azul), los dos LEDs y los dos LDRs utilizados, ubicados a 90 uno con respecto del otro (ver figura 2) y as obtener una mejor lectura de los datos requeridos.

A,A,B,B,CARACTERSTICAS Sensor de turbidez Sensor de conductividadBajo costo: 150 dlares americanos.100 dlares americanos. Tamao compacto: rea aproximada. 9.5x16 cm. rea aproximada. 6.8x13 cm Fcil de usar: Interfaz sencilla para elInterfaz sencilla para el usuario.usuario. Portable: Buena autonoma y ligero. Autnomo, compacto y ligero. Rango: Entre 45 a 660 NTU. Entre 32us/cm a Control Digital: Basado en tecnologa abierta (Arduino).

DISEO DEL SENSOR DE CONDUCTIVIDADFig. 6. Diagrama de conexiones sensor de turbidez.Fig. 7. Instrumento finalizado con tubo de muestra.

El sensor de conductividad mide la concentracin total de iones en la solucin. Los sensores de conductividad se utilizan en una gran variedad de aplicaciones, desde el tratamiento de aguas residuales hasta la fabricacin de productos biofarmacuticos. El dispositivo mide unidades de conductividad, que son inversamente proporcional a la resistividad. Se ha incluido un sensor de temperatura para ajustar los cambios relacionados con la temperatura sobre la muestra. El sensor de conductividad es construido en base a un sensor comercial de humedad el FC-28 que tiene un comportamiento como una resistencia variable, el mismo que cuenta con un acondicionamiento de seal impuesto por el fabricante.Para la conversin de la seal de humedad recibida por el FC-28 se ha realizado el ajuste a la curva necesario utilizando equipos comerciales que fueron facilitados por la universidad.Se diseo un porta-sensor que es desmontable para fcil su portabilidad y reemplazo en el caso de que fuese necesario, en el mismo tambin se ubica un sensor extra de temperatura y el propio FC-28, este dispositivo permite ubicarse sobre muestras liquidas en un dimetro mximo de 109mm del recipiente que contenga la muestra liquida.