Browsing by Author "Sufan Molina, Yamira Javiera"
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Item Desarrollo de un sensor DOAS UV para el monitoreo de la concentración de dióxido de azufre en un reactor de lecho fluidizado.(Universidad de Concepción, 2025) Sufan Molina, Yamira Javiera; Pérez Venegas, Francisco GermánLa preocupación global por el impacto ambiental de las emisiones industriales ha impulsado el desarrollo de nuevas tecnologías de monitoreo de gases contaminantes. Entre estos, el dióxido de azufre (SO2) es especialmente relevante debido a sus efectos nocivos sobre la salud humana y su contribución a fenómenos como la lluvia ácida. En procesos metalúrgicos, particularmente en la fusión de concentrado de cobre, el SO2 se genera en altas concentraciones y su correcta medición resulta fundamental tanto para el control operacional como para el cumplimiento de normativas ambientales. Actualmente, el seguimiento de este gas en plantas industriales suele realizarse mediante instrumentación compleja o equipos de alto costo, lo que motiva la búsqueda de soluciones alternativas basadas en técnicas ópticas. Este proyecto presenta el desarrollo e implementación de un sistema experimental para la medición en línea de SO2 utilizando espectroscopía de absorción óptica diferencial en el ultravioleta (DOAS). El sistema se compone de una fuente de luz UV basada en LEDs, una celda de medición de 30 cm, una fibra óptica de acoplamiento y un espectrómetro HR4000 de Ocean Optics conectado a un computador. Se diseñó un algoritmo en MATLAB para adquirir espectros en tiempo real, calcular absorbancia y estimar concentración de gas aplicando la ley de Lambert–Beer. El diseño del sensor y del algoritmo fue validado experimentalmente mediante tres etapas: pruebas preliminares con colorantes líquidos, una prueba funcional en un reactor de lecho fluidizado y ensayos controlados con cilindros presurizados de SO2. Los resultados demostraron que el sistema es capaz de detectar cambios en la concentración del gas, evidenciando la atenuación progresiva del espectro UV conforme aumenta la presencia de SO2. Sin embargo, se observó saturación óptica en concentraciones superiores al 20 %, debido a que el trayecto óptico de 30 cm resultó excesivo para el rango de medición, provocando una absorción total de luz. Adicionalmente, se comprobó que la sección transversal del SO2 varía con la longitud de onda, lo que limita la aplicación directa del modelo teórico de Lambert–Beer. Para corregir estas discrepancias, se implementó un modelo empírico basado en interpolación utilizando datos de calibración con concentraciones conocidas, mejorando significativamente la correspondencia entre los valores medidos y los reales. Los experimentos realizados permiten concluir que el sistema DOAS desarrollado es funcional y sensible para la detección de SO2, validando el principio de medición óptica en tiempo real. Si bien el sistema no alcanzó precisión cuantitativa en todo el rango de interés, establece una base sólida para futuras mejoras en el diseño óptico y en el procesamiento espectral.