Sensor interdigitado capacitivo (SIC) para medición de la concentración de alcohol en agua a partir de la correlación entre temperatura y permitividad entre los 5° y 30° grados Celsius

Abstract

Los Sensores interdigitados capacitivos (SIC) son dispositivos electroquímicos, que tienen la capacidad de detectar la conductividad, los cambios en la temperatura y las propiedades dieléctricas en una muestra liquida, este tipo de transductores por ejemplo miden la impedancia a través de variaciones superficiales, están formados por electrodos coplanares simétricos depositados sobre un sustrato aislante (Chac, 2019). La presente investigación se enfoca en realizar un sensor interdigitado que mida la concentración de alcohol en agua a partir de la permitividad, en un rango de temperaturas entre los 5° y 30° grados Celsius. En este estudio se muestra la necesidad de llevar un control de calidad en desinfectantes a base de alcohol que usamos en la vida cotidiana, debido a que las bacterias y virus tienen una gran capacidad de mutación y contagio. Este último por su alto poder de contagio puede provocar pandemias, que es lo que ocurrió en el mundo con COVID-19. Lo que hoy sabemos de este nuevo virus es que se debe desinfectar y lavar las manos y superficies (Liu & Zhang, 2020). Se dice que el alcohol que permite eliminar virus y bacterias debe estar en un 70%, las personas por desinformación o para lograr un mayor rendimiento, alteran estos desinfectantes colocando a las comunidades en vulnerabilidad constante ante un posible contagio, además de generar reacciones alérgicas en la piel. En respuesta a lo anterior, se ha concebido un proyecto de ingeniería destinado a prevenir la propagación de virus y bacterias, lo que conlleva a un beneficio significativo para la salud pública. Es destacable señalar que investigaciones previas han abordado el desarrollo de sensores interdigitados capacitivos (SIC) para medir la concentración de alcohol en función de la permitividad, aunque su aplicación se restringía a un rango de temperaturas limitado, generalmente entre 18°C y 20°C (Unigarro, 2021). La existencia de estos estudios previos respalda una nueva investigación, ya que las sustancias químicas como el alcohol exhiben valores de permitividad bien definidos, permitiendo comparaciones fiables con los datos recopilados en investigaciones anteriores, sin requerir un dispositivo patrón. De acuerdo con lo anterior se buscó solucionar la problemática con un sensor interdigitado, a partir de la correlación entre la temperatura y la permitividad, que se da cuando la mezcla de alcohol exhibe cambios en la permitividad a su vez que también se ve afectada por las fluctuaciones de la temperatura. Al alcanzar temperaturas más amplias que estén entre 5°C y 17 30°C, se garantiza que el sensor pueda ser usado en diferentes climas, con el objetivo de que el error en el sensado sea mínimo. Este dispositivo está conformado por electrodos interdigitados (IDEs) de alta precisión. En cuanto al desarrollo experimental se requirió que el diseño tenga una mayor sensibilidad, es por eso que se usa un multímetro RLC, el cual permite medir capacitancia ante las variaciones de la permitividad y la temperatura en la mezcla. Además de un fácil desarrollo en cuanto a la adquisición de las mezclas de agua con alcohol. Al tener un bajo costo de fabricación y de su adaptación a las nuevas tecnologías se espera que tenga un gran nivel adquisitivo por parte de las personas que deseen cuidar su salud.