INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA UNIDAD ZACATENCO INGENIERIA EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA BIOACUSTICA ALCOHOLIMETRO
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Arellano Tamayo Tatiana Castro Rangel Andrea Fernanda Llanos Montero Jorge Isaac Monter Calva Rubén PROFESOR:
Sergio Beristain
MÉXICO, D.F. a 18 de Diciembre del 2017.
Objetivo Construir y diseñar un alcoholímetro utilizando un sensor de gas etanol para medir el nivel de alcohol en el organismo a través del aliento, marcando así, si la persona puede manejar o en su defecto, ha tomado demasiado. Introducción El análisis de alcohol en el organismo humano se ha hecho por distintos métodos teniendo ventajas y desventajas distintas. Aunque lo más adecuado sería medir la concentración de alcohol en el cerebro, esto no es fácil, por lo que se tiene que recurrir a otras medidas que relacionen su presencia con la concentración en el interior de las células nerviosas. Algunos de los sistemas de análisis utilizados son en sangre, en orina, en saliva y en aliento. Análisis de alcohol en la sangre: Se mide la concentración en la sangre y se estima la concentración dentro de las células, asumiendo que se llega a una concentración de equilibrio en la interface sangre/célula. La muestra de sangre se toma de la sangre venosa cubita del brazo o de sangre de un capilar en el dedo o lóbulo de la oreja. Análisis de alcohol en orina: indica la presencia de alcohol en el organismo, pero no indica el estado actual de la persona ni el contenido exacto de alcohol en la sangre. Después de consumido el alcohol se incorpora en la sangre a través del estómago en unos 15minutos, originando efectos inmediatos. Seguidamente el organismo lo metaboliza y entre 1:30 y 2 horas después comienza a aparecer en la orina. Análisis de alcohol en la saliva: Aunque se cree que puede existir una relación entre la concentración de alcohol en la sangre y la concentración de alcohol en la saliva, todavía no se ha podido encontrar la tecnología ni la reacción química que lo demuestre con exactitud y fiabilidad Análisis de alcohol en el aliento: Se mide la concentración en el aire exhalado. La concentración de etanol en el aire exhalado está en equilibrio con la que se encuentra en la sangre y esta, a su vez, está en equilibrio con la que representa en el cerebro. Concentración de Alcohol en el Aliento El intercambio de alcohol en sangre a alcohol en aliento ocurre en los alveolos. Los alveolos son sacos de tejido provistos de sangre preveniente del corazón. Las paredes de estos tejidos son muy delgados y permeables ante ciertas moléculas, siendo el alcohol una de ellas.
Por difusión, las moléculas de alcohol en los vasos capilares de los alveolos se evaporan en el pulmón, logrando así ser detectadas en el aliento. Como resultado, una cantidad de alcohol en proporción a la concentración de sangre pasa de la sangre a los sacos de aire alveolar en los pulmones. Por lo tanto, es posible analizar una muestra en el aire alveolar para determinar la concentración alcohólica del aliento y establecer con precisión la concentración en la sangre en ese momento. Los operativos de alcoholimetría utilizan instrumentos para medir de manera muy precisa el BrAC (concentración de alcohol en el aliento, por sus siglas en ingles) y determinar el nivel de alcoholemia en el sujeto. Se hace empleando simplemente una muestra de aliento del sujeto. La medición en sangre es en porcentaje de BAC (concentración de alcohol en sangre, por sus siglas en inglés) o g/L, medición que solo se realiza mediante pruebas de laboratorio. Sensor Estos sensores son electroquímicos y varían su resistencia cuando se exponen a determinados gases, internamente posee un calentador encargado de aumentar la temperatura interna y con esto el sensor pueda reaccionar con los gases provocando un cambio en el valor de la resistencia. El calentador dependiendo del modelo puede necesitar un voltaje entre 5 y 2 voltios, el sensor se comporta como una resistencia y necesita una resistencia de carga (RL) para cerrar el circuito y con este hacer un divisor de tención y poder leerlo desde un microcontrolador:
Debido al calentador es necesario esperar un tiempo de calentamiento para que la salida sea estable y tenga las características que el fabricante muestra en sus datasheet, dicho tiempo dependiendo del modelo puede ser entre 12 y 48 horas.
En el mercado, generalmente los sensores MQ se encuentran en módulos, lo que nos simplifica la parte de conexiones y nos facilitan su uso, solo basta con alimentar el módulo y empezar a leer el sensor, estos módulos también tienen una salida digital la cual internamente trabaja con un comparador y con la ayuda de un potenciómetro podemos calibrar el umbral y así poder interpretar la salida digital como presencia o ausencia del gas. Sensor de Etanol Q-3: Es muy sensible al alcohol y de menor sensibilidad a la bencina, también es sensible a gases como GLP, Hexano, CO, CH4 pero con sensibilidad muy baja, la cual se puede despreciar si hay poca concentración de estos. Desarrollo Teniendo el sensor de etanol, lo mas importante es caracterizarlo debido a que este no esta calibrado y no tenemos en proporción una medida de nivel que detecta de alcohol en la sangre. Para calibrar este sensor primero debemos dejarlo conectado a una fuente de voltaje por lo menos 24 horas para que tenga una respuesta estable. Después de que este se haya calentado, se debe exponer a una cant idad grande de alcohol para ver el limite que suele detectar, a partir de esto y la medición correspondiente, se sustituye en el rango de valores que permite detectar el sensor. Conclusión
