Instrumentación de un sistema de extracción de compuestos orgánicos en reflujo por microondas

Tesis (Ing. Civil Electrónico ; mención Telecomunicaciones y Gestión) -- --Prof. guía : Manuel Olivares Salinas : prof. corref.: Héctor Carrasco, Francisco Cereceda Balic

Incluye bibliografía

Los Hidrocarburos Aromþaticos Policþıclicos (HAPs) y Bifenilos Policlorados (PCBs) son compuestos orgþanicos con un alto potencial cancerþıgeno. En el laboratorio de quþımica ambiental de la Universidad Tþecnica Federico Santa Marþıa, se evalþua la concentraciþon de estos peligrosos compuestos en el aire del centro de Santiago de Chile. La estaciþon de muestreo consiste en cartridges que succionan y filtran el aire. Los HAPs y PCBs particulados se atrapan en filtros de teflþon. Para evaluar la concentraciþon de HAPs y PCBs particulados, se realizan diversos procesos, que primero extraen y luego concentran la muestra. Posteriormente se mide la concentraciþon de los HAPs y PCBs mediante un cromatþografo. El sistema que actualmente es utilizado para la extracciþon de los HAPs y PCBs desde los filtros se basa en una manta calefactora donde se coloca un balþon de destilaciþon con el filtro en su interior y conectado a un sistema de reflujo para recondensaciþon del solvente. Este sistema presenta los siguientes inconvenientes: su operaciþon es totalmente manual; prolongado tiempo de espera para llegar al punto de ebulliciþon del solvente (30 minutos) y para el reflujo (1 hora); largo periodo de tiempo para enfriamiento de la muestra (1 hora); calentamiento no homogþeneo; ineficiencia por pþerdida de energþıa. Con el propþosito de optimizar el actual ?Sistema de extracciþon de filtros de compuestos orgþanicos?, se desarrolla la presente memoria. De esta manera se dise?na y construye un prototipo de ?Extractor de filtros de compuestos orgþanicos?, basado en el calentamiento por microonda, tþecnica de gran desarrollo en los þultimos a?nos, y que se utiliza en diversos procesos de la quþımica debido a su gran eficiencia. El prototipo dise?nado tiene las siguientes caracterþısticas: Generador de microondas de 2,45 Ghz 800 W; guþıa de ondas enfocada directamente al balþon de destilaciþon; una tapa atenuadora de ondas para impedir que la microonda salga al exterior ya que el sistema es abierto, debido a que el balþon posee un sistema de reflujo que hace que los gases que se evaporan vuelvan al balþon; microcontrolador AVR AT90S8515 o atmega8515 de ATMEL para programaciþon de procesos automatizados de extracciþon con interfaz usuario mþaquina (mediante un LCD y botonera de operaciþon) y sistemas de seguridad de la mþaquina. Este prototipo presenta las siguientes ventajas comparativas, frente al antiguo sistema: Rapidez para llegar al punto de ebulliciþon del solvente (2 minutos); sistema programable de extracciþon y calentamiento; sistema de enfriamiento programable y de cortos periodos de tiempo (5 a 15 minutos); y elevados estþandares de seguridad.

2