Descripción:
La intención principal de nuestro proyecto es introducir el uso de la fibra óptica
de plástico que en nuestro caso irá direccionada no solo en el área de
telecomunicaciones, sino también en la Química mediante la implementación de
un sistema de detección de turbiedad de agua.
Para este proyecto primero el estudio de la ley de Beer-Lambert y entender los
parámetros que están involucrados. Además fue necesario el entender los
conceptos de dispersión en partículas suspendidas en el agua (TSS) y
turbiedad, el buscar la mejor técnica de dispersión, ya sea dispersión a 90° o
transmitancia, e investigar las longitudes de onda de operación de los colores
que serán usados como fuentes de luz. Fue también necesario establecer el
ancho de banda espectral de la fuente de luz y definir la longitud de la fibra
óptica que será usada la misma que será recorrida por la luz incidente.
Este proyecto fue implementado mediante el uso de componentes ópticos y
electrónicos; se diseñó un sistema que conste de un circuito emisor de luz, fibra
óptica donde la luz es transmitida, la mezcla de agua y óxido de titanio en donde
se realizarán los análisis de turbiedad, un fotodetector el que se encarga de
convertir la respuesta óptica en señal eléctrica, luego un circuito amplificador y
seguido de un sistema de adquisición de datos (LABVIEW) para obtener valores
numéricos del estudio, para esto utilizamos la DAQ NI6009.
VII
En primer lugar utilizaremos la Fibra Óptica de Plástico como medio de
transmisión y recepción de los datos, la misma que es multimodo y es utilizada
para aplicaciones en cortas distancias. Podemos aprovechar las numerosas
ventajas que nos ofrece la fibra óptica en cuanto a la inmunidad a fenómenos
electromagnéticos, ancho de banda, óptica geométrica, etc.; y gracias a la
precisión que proporciona este sistema de medición poder llegar a obtener los
resultados requeridos.
Para el desarrollo del experimento utilizamos dos tipos de LED’s; LED azul
08IFE92B y el LED rojo 08IFE96 los cuales han sido escogidos debido a su
diferencia en longitud de onda de 230 nm, cada uno con una longitud de onda
de λp= 430 nm y λp= 660 nm respectivamente. Utilizaremos el fotodiodo PIN
08MFOD71 el cual nos ayudará a receptar nuestra señal óptica y convertirla a
eléctrica. Adicionalmente para la elaboración de nuestro circuito electrónico
utilizaremos OPAMP’s UA741 y añadiremos a nuestro circuito el amplificador de
instrumentación el cual nos permitirá amplificar acorde a nuestras necesidades
el valor de voltajes que viene desde nuestro fotodetector. Para tener valores
certeros en nuestro experimento realizamos la calibración del equipo en donde
utilizamos el turbidímetro HACH 2100 AN con el que obtendremos los valores
reales de turbidez de las muestras preparadas, el mismo que nos sirve para
generar la curva de calibración y de esta manera poder obtener los valores de
VIII
turbidez en nuestro equipo y luego de esto integraremos a un sistema de
adquisición de datos el cual fue creado con el programa LABVIEW para obtener
los resultados numéricos de turbiedad.
Una de las aplicaciones del sensor es en el ámbito experimental ya que se lo
puede utilizar en un laboratorio de análisis químico para la medición de
turbiedad en muestras de agua de uso doméstico, industrial o residual, también
se lo puede usar para fines educativos ya que encierra la aplicación de óptica,
electrónica y química, el sensor también puede ser aplicado para industrias
dedicadas al análisis de la calidad del agua.