Contribuciones al desarrollo de sensores de tecnología de fibra óptica y sensores microgravimetricos para medida de parametros en medio líquido

Zusammenfassung

En este trabajo se presentan las aplicaciones de dos tecnologías de sensores distintas en la medida de parámetros en medio líquido. Uno de los sensores presentados es un sensor intrínseco de fibra óptica plástica modulado en intensidad capaz de detectar cambios en la densidad del medio externo a través de la variación de su índice de refracción. Este sensor ha sido desarrollado y optimizado para realizar la medida de la densidad del electrolito en las baterías de plomo ácido. Esta medición es importante desde el punto de vista de la estimación del estado de carga y del estado de salud de la batería además de ser un parámetro a considerar para la elaboración de estrategias de carga rápida. Se presenta el desarrollo del sensor desde los primeros prototipos hasta la consecución de una versión multipunto para realizar la medida de densidad del electrolito en tiempo real a diferentes alturas en el interior del vaso de la batería; de esta forma se ha conseguido seguir la evolución del gradiente vertical de densidad que se produce por la estratificación del electrolito durante un proceso de carga. El otro sensor que se presenta en esta tesis es un sensor microbalanza de cuarzo (QCM); este sensor se aplica también en la medida de densidad-viscosidad del electrolito de las baterías de plomo ácido. En medio líquido, la microbalanza es un sensor de viscosidad y densidad que convierte dichas variables en señales eléctricas caracterizadas por los cambios de frecuencia de resonancia del sensor de cuarzo sumergido en el líquido en cuestión. Se realiza la caracterización del sensor y el estudio de ruido por medio de la varianza de Allan para determinar el límite de resolución teórico y experimental, en disoluciones de H2SO4 primero, y en el entorno de la batería después. Se concluyen las contribuciones de esta tesis con el desarrollo de un sensor QCM para la caracterización de recubrimientos orgánicos anticorrosivos por medio de ensayos de absorción de agua en películas de pintura orgánica depositadas sobre el cristal de cuarzo. Se describe la calibración del sensor y la determinación de la resolución para finalizar con la exposición de la cinética de entrada de agua y del modelo desarrollado.