En Energesis, nos mantenemos a la vanguardia de las últimas innovaciones tecnológicas que pueden transformar la ingeniería industrial del futuro. En esta ocasión, presentamos un proyecto innovador en el campo de la detección de gases, desarrollado por nuestro colega y colaborador, el Dr. Romeo Selvas Aguilar de la Universidad Autónoma de Nuevo León (UANL). Un sensor de metano basado en interferometría Mach-Zehnder con fibra óptica. Este proyecto representa un avance significativo en la detección de metano, con aplicaciones potenciales en diversos sectores.
¿Por qué es crucial la detección de metano?
El metano (CH4) es un gas con un impacto significativo en el cambio climático. Es un potente gas de efecto invernadero y, además, altamente inflamable, lo que representa serios riesgos de seguridad en entornos industriales y mineros. Detectar y medir con precisión la concentración de metano es, por lo tanto, esencial para proteger el medio ambiente y garantizar la seguridad.
“El sector agropecuario es un gran emisor de gases de efecto invernadero, con un 52% de las emisiones provenientes de este sector.”
La detección de metano tiene varias aplicaciones potenciales, especialmente en los siguientes campos:
• Medio ambiente: El metano es un potente gas de efecto invernadero, y la detección precisa de su concentración es esencial para proteger el medio ambiente y mitigar el cambio climático. El sector agropecuario es un gran emisor de gases de efecto invernadero, siendo responsable del 52% de las emisiones provenientes de este sector.
• Seguridad industrial y minera: El metano es un gas altamente inflamable, lo que plantea serios riesgos de seguridad en entornos industriales y mineros. Por lo tanto, la detección de metano es crucial para garantizar la seguridad en estos entornos.
• Industria alimentaria y farmacéutica, así como en laboratorios de investigación: La medición sin contacto elimina el riesgo de contaminación de la muestra.
El Sensor de Metano: Un Nuevo Enfoque
Este dispositivo se basa en la absorción infrarroja a 1677.602 nm y está diseñado para medir y estimar la concentración de gas metano. Utiliza un láser de diodo DFB de fibra óptica monomodal que opera en la banda de absorción de 1.6 um, modulado a 1677.602 nm.
Componentes Clave del Sistema:
- Láser diodo DFB de fibra óptica monomodal a 1677.602 nm
- Fotodiodo (Optical Multi-Meter)
- Cámara de contención
- Colimadores
- Alineador modelo KM-100
“Metano, un potente gas de efecto invernadero y un riesgo de seguridad en entornos industriales y mineros.“
El sensor aprovecha la espectrofotometría de absorción y la Ley de Beer-Lambert para determinar la concentración de metano.
La estructura del interferómetro Mach-Zehnder utiliza dos empalmes desfasados en la fibra óptica para crear segmentos sensibles a las variaciones del índice de refracción inducidas por la presencia del gas.
Principios Científicos Clave- Espectrofotometría de absorción: La ley de Beer-Lambert establece que la absorción de luz es directamente proporcional a la concentración del absorbente y la longitud del camino óptico.
- Interferometría Mach-Zehnder: El sensor utiliza dos empalmes desfasados en la fibra óptica para crear segmentos que responden a las variaciones del índice de refracción causadas por el metano.
Sensor de Metano con Fibra Óptica: Demostración Práctica. Energesis Ingeniería. www.youtube.com/watch?v=xbjs1i1OtBg . 20 de enero de 2025.
“El sensor también incluye un interferómetro donde se produce un cambio de fase inducido por la presencia del gas, alterando el patrón de interferencia“
El desarrollo del sensor se ha estructurado en varias fases: 1. Ensamblaje del Sistema Óptico: Configuración del diodo láser y sintonización a la longitud de onda deseada. 2. Construcción de la Cavidad: Modelado, optimización y fabricación del contenedor para la medición de metano, incluyendo pruebas de hermeticidad. 3. Fabricación del Interferómetro Mach-Zehnder: Uso de la técnica de core-offset para crear el interferómetro y asegurar su correcta inserción en la cavidad. 4. Preparación del Metano: Obtención controlada y segura del metano, introduciéndolo de manera uniforme en la cavidad. 5. Pruebas del Sistema Completo: Calibración sin gas, pruebas con concentraciones controladas y análisis de resultados para mejorar la sensibilidad y precisión.
Próximos Pasos
Este proyecto representa un avance significativo en la detección de metano, con aplicaciones potenciales en diversos sectores.
Desde Energesis, comprometidos con la investigación y la innovación, seguiremos muy atentos los avances en esta y otras áreas relacionadas.
