Diseño e implementación de un impedanciometro portátil

Abstract

La necesidad de caracterizar materiales para determinar su comportamiento en diferentes condiciones requiere el diseño de equipos que puedan estimar parámetros determinantes en dicho comportamiento. Tal es el caso de la corrosión, un fenómeno que puede ser caracterizado con un método denominado espectroscopia de impedancia eléctrica (EIE), que permite deducir a partir de la medición de parámetros de impedancia eléctrica, la resistividad a la corrosión del material en estudio. Basado en este principio, el presente proyecto aborda el diseño y la implementación de un equipo que determina dichos parámetros sobre una celda electroquímica. Inicialmente este proyecto realiza una breve introducción a los conceptos relevantes para la aplicación de la EIE. Además se revisan algunos criterios de diseño para seleccionar los dispositivos más críticos de esta aplicación. Seguidamente, se hace la selección de dispositivos y topologías con el ánimo de disminuir la posibilidad de ruido y distorsión propios de los elementos y mantener un rango de alimentación único en todas las etapas, para reducir el consumo de potencia. Después se lleva a cabo la implementan de las etapas y se realizan las pruebas de funcionamiento, para finalmente acoplarlas y combinarlas con algoritmos de programación que controlan el funcionamiento del prototipo y la ejecución de las pruebas de EIE. El resultado de este proyecto es un equipo portátil con comunicación USB para envío de datos y autonomía para realizar estudios de corrosión basado en la EIE haciendo 37 pasos de frecuencia desde 100 Hz a 1 MHz con diez pasos equidistantes por década, permitiendo al usuario visualizar la impedancia de la celda en estudio mediante sus curvas de Bode y Nyquist, con lo cual conoce el valor de impedancia en el rango de frecuencias de esta aplicación y determina el tiempo aproximado de corrosión del material en las condiciones de la prueba