Sistema portátil de adquisición de concentración de plomo en ríos mediante voltametría con factor de corrección

Abstract

La contaminación del agua por metales pesados es un problema que repercute a todo el ecosistema, siendo el plomo uno de los contaminantes con mayor presencia en ríos peruanos. Según un reporte del año 2012 de la ONU [1], 1.6 millones de peruanos están expuestos a enfermedades por intoxicación a causa del plomo, lo que provoca una necesidad de equipos de medición que recopilen información de la concentración de plomo existente en los ríos. Por tal motivo, el presente proyecto de tesis presenta el desarrollo e implementación de un sistema portátil de adquisición de concentración de plomo en ríos mediante voltametría con factor de corrección. El dispositivo cuenta con GPS (siglas del inglés Global Positioning System), tecnología Bluetooth para comunicación inalámbrica con un dispositivo externo y una memoria SD (siglas del inglés Secure Digital) para almacenar la data recopilada de la ubicación y parámetros químicos del punto de medición. El sistema dispone de un modo de configuración donde se puede elegir el rango de medición en corriente y un modo de calibración para el electrodo pH y la celda voltamperometría. El sistema cuenta con un circuito de adquisición instrumental que se calibró con concentraciones de plomo menores a 100 ppb (partes por billón) a diferentes niveles de pH. La validación integral del sistema se realizó en la ciudad de Lima con muestras de agua de los ríos Mantaro y Yauli, las cuales también fueron analizadas por un laboratorio tercero. El desarrollo e implementación dió como resultado un sistema portátil con un volumen de 1155 cm3 y un peso de 0.340 Kg, el cual es capaz de medir concentraciones de plomo menores a 100 ppb (partes por billón) con una autonomía de hasta 6.89 horas en funcionamiento continuo.

Water pollution produced by heavy metals is a problem that is affecting the entire ecosystem. In Peruvian rivers, one of the more present pollutants is lead. According to a 2012 report from the United Nations [1], 1.6 million Peruvians are exposed to diseases due to lead poisoning, which causes a need for measurement equipment that collects information on the lead concentration in rivers. For that reason, this thesis project presents the development and implementation of a portable system for the acquisition of lead concentration in rivers using voltammetry with a correction factor. The device has global positioning system (GPS), Bluetooth for wireless communication with an external device, and an secure digital (SD) memory card to store data collected from the location and the chemical parameters from the measurement point. The system has a configuration mode where you can choose the current measurement range and a calibration model for the pH electrode and the voltammetric cell. The system has an instrument acquisition circuit calibrated with lead concentrations lower than 100 ppb (parts per billion) at different pH levels. The whole system validation was carried out in Lima with a Mantaro and Yauli river water samples, which was also analyzed by a third-party laboratory. The development and implementation resulted in a portable system with a volume of 1155 cm3 and a weight of 0.340 Kg, which is capable of measuring lead concentrations below 100 ppb (parts per billion) with a continuous operation autonomy of up to 6.89 hours.