Diseño y fabricación de un dispositivo termoforético para la recolección de material particulado en el ambiente

Abstract

RESUMEN : Diversas actividades desarrolladas por el ser humano usan la combustión, la cual es generadora de diversos contaminantes que impactan el medio ambiente y la salud de las personas, principalmente en entornos urbanos donde se concentra la industria y los medios de transporte que usan combustibles fósiles. Uno de los contaminantes de mayor interés de investigación es el material particulado (PM) que se suele clasificar por tamaños, según su nivel de impacto en el entorno. Esta problemática motivó la realización de la tesis de maestría “Conteo del número de partículas y caracterización morfológica del material particulado medio ambiental en grandes centros urbanos”, la cual requirió recolectar material particulado ultrafino UFP (tamaño inferior a 500 nm). Para lograrlo, se construyó un muestreador termoforético cuya estructura se basó en otras desarrolladas en estudios previos, logrando la recolección con pruebas realizadas durante 6 horas continuas aproximadamente, en diferentes horarios (diurnos y nocturnos), en las instalaciones de la Ciudad Universitaria de la Universidad de Antioquia, sede Medellín. En cuanto al diseño, se fabricó un prototipo y posteriormente se hicieron modificaciones al diseño de la estructura para facilitar la manipulación de la rejilla recolectora. Se diseñó y fabricó una tarjeta electrónica para realizar la interconexión de los sensores y actuadores con el controlador principal (Controllino Mini) en el que se programó un sistema de control ON/OFF para mantener la temperatura deseada del sistema. Se configuró el dispositivo para tener un delta de temperatura máximo entre sus superficies internas de 70 °C. Por medio de uso de un microscopio TEM se pudo constatar la recolección de PM y las imágenes obtenidas en el microscopio eran procesadas inicialmente de forma manual para posteriormente hacer uso de un software que hace extracción de las características del material particulado. Como complemento de este trabajo de grado, se desarrolló otro software que permitió facilitar el procedimiento que se realizaba manualmente de preprocesamiento de imágenes (limpieza del fondo) para poder ser procesadas posteriormente en otras aplicaciones.