Diseño de sensor electromagnético para la caracterización dieléctrica de concentraciones de agua con arsénico

Abstract

Uno de los principales contaminantes encontrados en fuentes de agua potable en el Perú es el arsénico. La contaminación por este metal pesado se puede deber a factores naturales de origen geológico, así como de explotación minera, refinación de metales y otras actividades que muchas veces sus desechos terminan en fuentes de agua tales como ríos, lagos, manantiales,etc. Mediante el uso de sensores se puede monitorear el grado de contaminación de nuestras fuentes de agua. Una alternativa de solución que cumpla con esta función se hallan en los sensores de microondas. Su fácil fabricación ha permitido la diversificación de su aplicación en diversas áreas de estudio, tales como: medicina, agricultura, industria, entre otros; por su predisposición a resolver y actuar en soluciones prácticas. Ante este problema, se buscó desarrollar un sensor de microondas que nos permita identificar la presencia de arsénico en diferentes concentraciones mediante sus características dieléctricas. El sensor desarrollado está basado en resonadores de anillo abierto SRR (Split Ring Resonator). Los SRR son estructuras basadas en líneas de microtira acopladas que también son muy usadas en elementos de microondas tales como filtros y antenas. El contenido de este trabajo de investigación contiene el diseño, simulación e implementación de un sensor SRR para detectar la presencia de arsénico en agua. El proceso de diseño del sensor se detalla en diferentes etapas tales como el diseño del sensor SRR, así como la línea de excitación o alimentación del sensor. Parte de este procedimiento involucra el estudio de impedancias en líneas de microtira y permitividades de las muestras medidas. Mediante el uso de la sonda de circuito abierto DAK 3.5(Kit de evaluación dieléctrica), se pudo estimar las características dieléctricas de diversas muestras de agua con arsénico en diferentes concentraciones. Esta información nos permitió comparar los datos del sensor SRR y la sonda DAK 3.5 obteniendo resultados muy similares en la estimación de las permitividades de las muestras.