SISTEMA PARA LA MEDICIN DE NIVELES DE MONOXIDO DE CARBONO EN AMBIENTES INDUSTRIALES POR MEDIO DEL PROTOCOLO DE COMUNICACIN ZIGBEE

Elaborado por: Pedro Steve Velandia Ramos (Gerente) 80730222Sol Mara Stephanie Aguirre Bustos1069736179Fabin Mauricio Lpez Cante1010210772

Grupo: 1.3Equipo de proyecto N3

Presentado al docente:Francisco Santander Pierez Ballesteros

UNIVERSIDAD CENTRALFACULTAD DE INGENIERADEPARTAMENTO DE ELECTRNICAOPCIN DE GRADO I DE INGENIERABOGOT. D. C.8 DE OCTUBRE 2015

5. MARCO TEORICO

La inhalacin de CO tiene grandes efectos sobre la salud, dentro del cuerpo el CO se une al grupo hemo de la hemoglobina desplazando al oxgeno y formando un complejo llamado carboxihemoglobina (COHb), el cual interfiere con el transporte del oxgeno a los tejidos y clulas, produciendo una hipoxia generalizada. La hemoglobina dispone de cuatro sitios de unin con el oxgeno; una vez el CO se ha unido con la hemoglobina, impide que los otros sitios libres de esta molcula se unan al oxgeno generando una desviacin de la curva de disociacin oxgeno-hemoglobina hacia la izquierda, esta alteracin empeora la condicin de hipoxia. Tambin, se ha evidenciado que existe una afinidad del CO con la mioglobina encontrada en el msculo cardiaco y esqueltico, y se ha observado que la disociacin de la oximioglobina es menor que la de COHb; esta condicin puede generar lo que se denomina como efecto rebote, debido a que por un retorno tardo del CO liberado desde la mioglobina, puede aumentar los niveles de COHb. El carcter fuertemente ligante del monxido de carbono le permite unirse a los tomos de hierro de los citocromos, principalmente a los que intervienen en la cadena de la respiracin mitocondrial, esto impide el adecuado uso de oxgeno por los tejidos orgnicos, lo cual agrava la condicin de hipoxia tisular por dficit de oxgeno. El monxido de carbono tambin disminuye la actividad de la enzima arilsulfatasa A, la cual es esencial en el metabolismo de la mielina ya que impide la acumulacin y degradacin de grupos sulfatides que son neurotxicos. Esto puede generar una leucoencefalopatia en individuos que presenten una reduccin de esta enzima al 10%. A concentraciones menores al 10% de COHb en sangre, podra verse afectado el sistema nervioso central, ya que este sistema es ms sensible a las condiciones de hipoxia que otros sistemas. Se han realizado numerosos estudios del deterioro de la vigilancia, la percepcin y la realizacin de tareas delicadas despus de la exposicin a concentraciones de monxido de carbono tan bajas que no produjeron signos o sntomas clnicos.

5.2. TEORIAS FUNDAMENTALES

Dado que para la medicin confiable de concentraciones de monxido de carbono tan bajas que no produjeron signos o sntomas clnicos y cercanas al lmite permitido en ambientes industriales es necesario desarrollar un instrumento detector de gases que sea capaz de medir confiablemente estos niveles en largos periodos y tener la capacidad de transmitir de manera inalmbrica a una terminal de adquisicin de datos, es preciso aclarar algunos conceptos.

En primer trmino, la utilizacin de sensores basados en xidos semiconductores, como el xido de estao , que presenta un cambio en la resistencia cuando es expuesto a ciertos gases, incluyendo el CO, el en su forma ms pura es un semiconductor de tipo n que produce una abundancia de electrones portadores, en donde la sensibilidad a la presencia de gases es el resultado de una reaccin qumica al contacto del gas, esta reaccin llamada adsorcin es un proceso en el que los tomos, iones o molculas son atrapados o retenidos en un material, la adsorcin se da cuando un slido poroso, a nivel nanomtrico, retiene partculas de un fluido al tener contacto con l y se produce un cambio en sus propiedades elctricas. En el , el oxgeno es adsorbido en la superficie tomando electrones de la banda de conduccin ocasionando la disminucin de su densidad de carga electrnica y por lo tanto disminucin de su conductividad. Por otro lado el presenta vacancias de oxigeno que se forman durante un tratamiento trmico que a su vez generan electrones libres lo cual contribuye al incremento de la conductividad. Aprovechando estas caractersticas se toma un sensor como el MQ-9 fabricado por Henan Hanwei Electronics que nos permite cambiar la cantidad de monxido en el ambiente a una seal elctrica para la etapa de adquisicin y trasmisin.

El objetivo al tener la transduccin de la seal y obtener una respuesta elctrica, es el de poder visualizarla en algn tipo de terminal capaz de procesar esta seal, como un computador o terminal de procesamiento, es as como en segundo trmino tenemos el manejo inteligente de la informacin, para esto se propone el uso de en el protocolo ZigBee (estndar de comunicaciones inalmbricas IEEE 802.15.4, que utiliza radiodifusin digital para el envo de datos) adecuado para las condiciones de bajo consumo energtico y de operacin en lugares remotos. Adems este protocolo en el modo API (Application Programming Interface), provee de un manejo de paquetes de datos para transmitir (transmit request 0x10), recibir (receive packet 0x90) y verificar paquetes (Tx status 0x8b), en modo seguro, esto es ideal para la implementacin en ambientes extremos, como lo son los industriales, en donde vemos que las topologas y disposicin de elementos no son las adecuadas para la libre trasmisin de datos de manera almbrica o inalmbrica.

De esta manera, se requiere una estructura de programacin que soporte el anlisis matemtico, para calcular en tiempo real los resultados de los mtodos de prediccin, y el manejo de las tramas de comunicacin del protocolo ZigBee, adems ilustrar grficamente el sistema de identificacin de ambientes contaminados.

5.3 ESTADO ACTUALDebido a la necesitad de minimizar, facilitar y controlar en tiempo real los procesos para las diversas ramas de la industria, se ha incrementado la investigacin en las redes de sensores. Actualmente, existen numerosas aplicaciones que emplean protocolos de alto nivel de comunicaciones ZIGBEE para la vigilancia o monitoreo variables por medio de redes de sensores entre las que se encuentran aplicaciones militares, medioambientales y mdicas.Una de las aplicaciones ms comunes en la industria agroalimentaria, es la optimizacin en sistemas de transporte que entregue informacin del producto y su conservacin, En el proyecto Diseo y despliegue de una red de sensores inalmbrica. Aplicacin para el control medioambiental en la industria alimentaria, se plantea con el propsito de desarrollar tecnologa que permita la monitorizacin en tiempo real de parmetros de inters medioambiental y rendimiento en los sistemas de produccin para la industria alimentaria, adems de presentar diversas plataformas de redes de sensores.Por otro lado, una aplicacin medioambiental se encuentra en la investigacin Empleo de una red de sensores en el reajuste de modelos de comportamiento del fuego en incendios forestales que se basa en el monitoreo de reas en riesgo para sufrir incendios forestales, en donde se propone la implementacin de una red de sensores inalmbrica interconectada que enva informacin a la estacin central quien es la encargada de ejecutar el modelo segn lo proporcionado por los sensores.

5.4 CONCEPTUALIZACIN

El reporte de datos, bajo un historial, provee de un registro importante para un posterior anlisis y seguimiento de las variables medibles, en este caso el gas contaminante monxido de carbono, de esta manera encontrar puntos crticos y resultados que proporcionen un mejoramiento continuo, como lo puede ser en sistemas de control ventilacin que puedan regular la calidad de aire en el ambiente, as como lograr determinar horas crticas y lugar donde se presente altos niveles de conformacin de atmsferas contaminantes. Por lo tanto en este trabajo se busca el desarrollo de un dispositivo de adquisicin y trasmisin de datos para su posterior registro en forma real a travs de un entorno que facilite su anlisis.

5.5 VARIABLESPara la ejecucin del proyecto, es necesario medir variables como lo son la concentracin de monxido de carbono en ambientes industriales y el intervalo de muestreo en el cual se va a enviar la informacin

BIBLIOGRAFIA

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