Construcción de un medidor de ozono en el aire con Arduino. Al mismo tiempo, este medidor se encargará de controlar el encendido y apagado del equipo generador de ozono, manteniendo así un nivel de concentración prefijado, dentro de un compartimento destinado a la desinfección de objetos. El sensor de gas ozono tipo MQ-131, de baja concentración, permite medir concentraciones de ozono en el aire comprendidas entre 0,01 y 1 ppm.
Concentración de Ozono en el aire
El ozono es muy bueno para desinfectar locales, ropa de trabajo, mascarillas y también alimentos. Debido a la situación actual, se están vendiendo generadores de ozono de todo tipo, y muchos de ellos orientados al uso doméstico. El ozono, al igual que cualquier producto desinfectante, hay que utilizarlo con precaución. Es importante destacar que el ozono es un gas tóxico para los pulmones. Los generadores de ozono hay que utilizarlos en sitios cerrados y sin gente dentro.
El problema que tiene el ozono frente a otros productos desinfectantes, es que es muy difícil de dosificar. El ozono es un gas muy inestable y no se puede envasar, debido a que las moléculas del ozono se recombinan muy rápidamente, convirtiéndose de nuevo en oxígeno. Cuando se utiliza el ozono como desinfectante, lo más importante es calcular el tiempo que debería estar funcionando el equipo generador. Ese tiempo dependerá del valor de concentración de ozono que necesitemos alcanzar (ppm), y varía en función de los metros cúbicos desinfectar (volumen) y de la potencia del generador.
Teniendo en cuenta que la producción de ozono de un generador varía en función de la calidad del aire (temperatura, humedad…) y además depende del rendimiento de su elemento reactor, el cual se envejece y no es muy lineal; la única manera de calcular ese tiempo sería mediante un equipo de medida, que a su vez controlara el encendido y apagado del equipo generador de ozono. Este interruptor funcionaría como el termostato de una calefacción, conectando y desconectando el generador en función de la concentración de ozono en el aire que se quisiera alcanzar.
Sensores de gas MQ
MQ es una familia de sensores de gas, orientados a medir diferentes compuestos químicos dependiendo del modelo de sensor que se utilice. Los sensores MQ están compuestos por un elemento semiconductor (óxidos metálicos) sensible a cada tipo de gas, el cuál varía su resistencia en función de la concentración de gas en el aire.
Estabilidad y Precisión de los sensores MQ
Para obtener una mayor estabilidad, los sensores MQ incorporan una resistencia calefactora, lo cual supone un consumo extra y una falta de precisión en las medidas que se realicen al poco tiempo de alimentar el sensor. Otro punto importante a considerar, es que cada modelo de sensor MQ tienen alta sensibilidad a un gas específico, pero en menor medida también reaccionan o otros gases, y esto provoca una mayor imprecisión. Por ejemplo, el sensor de ozono MQ-131 tiene una alta sensibilidad al ozono, pero también es sensible a otros gases oxidantes como el cloro y el dióxido de nitrógeno.
Para obtener una precisión mínima, es necesario calibrar cada sensor, y almacenar su valor de resistencia sin presencia de gas, dentro del firmware encargado de calcular las medidas. La precisión de estos sensores depende muchos factores internos y externos difíciles de controlar (temperatura de trabajo, humedad, envejecimiento del sensor), y nunca deberían utilizarse como elemento de control en lugares críticos.
Con la ayuda de un controlador programado, por ejemplo con Arduino, los sensores MQ los podemos utilizar para medir la concentración de un gas determinado, dependiendo del modelo de sensor que elijamos. Los sensores de gas MQ pueden comprarse sueltos, pero es muy común conseguirlos ya montados en un pequeño PCB, en el cuál se incluye un circuito comparador que nos proporciona una salida digital extra, además de la propia salida analógica del sensor. A través de la resistencia variable (trimmer) que incluyen estos circuitos , podríamos prefijar un umbral máximo de gas, y disparar una alarma.
Medidor-Controlador de Ozono
En el caso del sensor MQ-131, muy sensible al gas Ozono, mediante esta salida digital podríamos controlar el encendido y apagado de un generador de ozono. Esto sería muy útil para mantener un nivel alto de ozono dentro de un compartimento cerrado (cabina, caja, etc.) con el fin de desinfectar objetos personales, utensilios de trabajo, ropa, etc.
Descargar el firmware
El firmware que necesitas para programar el ATMEGA328P (Arduino UNO), los puedes descargar desde el siguiente enlace: MQ-131_JR.rar
Cubierta del sensor, impresa en 3D
La cubierta de protección del sensor gas la he fabricado con PLA. El PCB del sensor se fija a esta cubierta sin tornillos, calentando con un soldador los 4 resaltes de PLA que sobresalen por los orificios del PCB, una vez encajado en la cubierta.
Los archivos que necesitas para imprimir esta cubierta de protección, los puedes descargar desde el siguiente enlace: Cover for MQ gas sensor
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Actualmente hay muchas empresas que se dedican a fabricar circuitos impresos, pero no en todas podemos conseguir pequeñas tiradas a buen precio. Por suerte, ahora disponemos de Internet y es mucho más fácil que antes. Podemos buscar empresas en cualquier parte del mundo, y es más fácil encontrar un fabricante que haga nuestros prototipos (PCB) a buen precio. Una de las empresas más grandes del sector es PCBWay. Hasta un 30% de descuento para PCBs especiales, con fabricación en 24 horas.
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El ozono oxida la pared celular de microorganismos, provocando su rotura y propiciando así que los constituyentes celulares salgan al exterior de la célula. Pero los daños producidos sobre los microorganismos no se limitan a la oxidación de su pared: el ozono también causa daños a los constituyentes de los ácidos nucléicos (ADN y ARN), que son de especial interés en el caso de la desactivación de todo tipo de virus. Así los microorganismos no serán capaces de desarrollar inmunidad al ozono, al contrario de cómo reaccionarían frente a otros compuestos. El ozono es eficaz en la eliminación de bacterias, virus, protozoos, nematodos, hongos, agregados celulares, esporas, quistes… incluso el virus del Ébola en el aire. Por otra parte, actúa a menor concentración y con menor tiempo de contacto que otros desinfectantes. El ozono no puede ser envasado como el cloro, pero está demostrado que su poder desinfectante es al menos diez veces más potente.
