Un sensor de dióxido de carbono o sensor de CO 2 es un instrumento para medir el gas dióxido de carbono . Los principios más comunes para los sensores de CO 2 son los sensores de gas infrarrojos ( NDIR ) y los sensores de gas químico. La medición del dióxido de carbono es importante para controlar la calidad del aire interior , [1] la función de los pulmones en forma de dispositivo capnógrafo y muchos procesos industriales.
Los sensores NDIR son sensores espectroscópicos para detectar CO 2 en un ambiente gaseoso por su característica absorción. Los componentes clave son una fuente de infrarrojos , un tubo de luz , un filtro de interferencia (longitud de onda) y un detector de infrarrojos. El gas se bombea o se difunde en el tubo luminoso y la electrónica mide la absorción de la longitud de onda característica de la luz. Los sensores NDIR se utilizan con mayor frecuencia para medir el dióxido de carbono. [2] Los mejores tienen sensibilidades de 20 a 50 PPM . [2] Los sensores NDIR típicos cuestan entre 100 y 1000 dólares estadounidenses.
Los sensores de CO 2 NDIR también se utilizan para CO 2 disuelto en aplicaciones como carbonatación de bebidas, fermentación farmacéutica y aplicaciones de secuestro de CO 2 . En este caso se acoplan a una óptica ATR (reflexión total atenuada) y miden el gas in situ . Los nuevos desarrollos incluyen el uso de fuentes IR de sistemas microelectromecánicos (MEMS) para reducir los costos de este sensor y crear dispositivos más pequeños (por ejemplo, para uso en aplicaciones de aire acondicionado ). [3]
También se puede utilizar otro método ( Ley de Henry ) para medir la cantidad de CO 2 disuelto en un líquido, si la cantidad de gases extraños es insignificante. [ Se necesita más explicación ]
El CO 2 se puede medir mediante espectroscopia fotoacústica . La concentración de CO 2 se puede medir sometiendo una muestra a pulsos de energía electromagnética (como los de un láser de retroalimentación distribuida [4] ) que está sintonizado específicamente a la longitud de onda de absorción de CO 2 . Con cada pulso de energía, las moléculas de CO 2 dentro de la muestra absorberán y generarán ondas de presión a través del efecto fotoacústico . Estas ondas de presión luego se detectan con un detector acústico y se convierten en una lectura de CO 2 utilizable a través de una computadora o microprocesador. [5]
Los sensores químicos de gas CO 2 con capas sensibles a base de polímero o heteropolisiloxano tienen la ventaja principal de un consumo de energía muy bajo y de que pueden reducirse de tamaño para adaptarse a sistemas basados en microelectrónica. En el lado negativo, los efectos de deriva a corto y largo plazo, así como una vida útil general bastante baja, son obstáculos importantes en comparación con el principio de medición NDIR. [6] La mayoría de los sensores de CO 2 están completamente calibrados antes de su envío desde fábrica. Con el tiempo, es necesario calibrar el punto cero del sensor para mantener la estabilidad a largo plazo del sensor. [7]
Para entornos interiores como oficinas o gimnasios donde la principal fuente de CO 2 es la respiración humana , el cambio de escala de algunas cantidades más fáciles de medir, como las concentraciones de compuestos orgánicos volátiles (COV) y gas hidrógeno ( H 2 ), proporciona un estimador suficientemente bueno de la concentración real de CO 2 para fines de ventilación y ocupación. [ cita necesaria ] Además, dado que la ventilación es un factor en la propagación de virus respiratorios , [8] los niveles de CO 2 son una métrica aproximada del riesgo de COVID-19 ; cuanto peor sea la ventilación, mejor para los virus y viceversa . [9] [10] Los sensores para estas sustancias se pueden fabricar utilizando tecnología de semiconductores de óxido metálico (MOS) de sistemas microelectromecánicos (MEMS) económicos (~$20) . La lectura que generan se llama CO 2 estimado (eCO 2 ) [11] o CO 2 equivalente (CO 2 eq). [12] Aunque las lecturas tienden a ser bastante buenas a largo plazo, la introducción de fuentes de VOC o CO 2 no respiratorias , como pelar frutas o usar perfume , socavará su confiabilidad. Los sensores basados en H2 son menos susceptibles ya que son más específicos de la respiración humana, aunque las mismas condiciones de salud que la prueba de hidrógeno en el aliento debe diagnosticar también los alterarán. [12]