INNOVACIÓN EN EL LABORATORIO
DE QUÍMICA
Utilización de tarjetas Arduino para
medición de variables en tiempo real
Durante la realización de prácticas en los laboratorios de
química se presentan, a mi modo de ver,
dos inconvenientes: debido a que se forman grupos numerosos, los
estudiantes no logran entender adecuadamente los objetivos de la práctica y no
se familiarizan con la utilización de los equipos del laboratorio porque son
costosos y complicados de utilizar. Con ayuda de las tarjetas Arduino ahora es
posible desarrollar simples y baratos equipos de medición para las prácticas de
laboratorio de química que además tiene la posibilidad de leer datos en tiempo
real y exportar históricos directamente a una PC.
¿Qué es Arduino?
Arduino es una placa electrónica diseñada para desarrollar
proyectos de automatización sencillos
por lo que son ideales para desarrollar proyectos de ingeniería de bajo
nivel. Las tarjetas Arduino cuentan con varias maneras de interactuar con su
medio ambiente: posee entradas digitales, analógicas, soporta varios protocolos
de comunicación incluyendo I2C, USB y serial e incluyen su propia interfaz para
comunicarse con computadores personales.
¿Por qué Arduino?
Si bien existen un sinnúmero de dispositivos disponibles para
relacionar el mundo físico con el virtual, Arduino presenta una serie de
ventajas que sobresalen a la hora de seleccionar un controlador para proyectos
de bajo presupuesto:
- Barato
y de fácil adquisición: En Ecuador estas tarjetas pueden conseguirse
por 10 dólares en la mayoría de tiendas de electrónicas.
- Interfaz
de desarrollo gratuita: El software con el que estas tarjetas se
programan e interactúan con una computadora es gratuito.
- Extensible:
En los últimos años se han desarrollado extensiones de las tarjetas que
permiten adaptarlas a una gran cantidad de tecnología. Tenemos por
ejemplo, módulos de comunicación inalámbrica por radiofrecuencia,
bluetooth y zigbee.
- Amplio
soporte: Existe una gran comunidad mundial que comparte sus
experiencias y proyectos con este tipo de dispositivos. Además se puede
acceder a una gran cantidad información online directamente de la casa
fabricante.
- Instrumentación
fácil: Se han escrito una infinidad de librerías dedicadas a la
lectura de sensores tanto TTL como I2C por lo que se puede leer casi todas
las magnitudes imaginables con una tarjeta Arduino y procesarlas en tiempo
real y en formato digital.
Instrumentación y la química
Las variables que se leen durante una práctica de laboratorio
de química pueden incluir:
- Peso
- Temperatura
- Presión
- pH
- Humedad
Ahora bien, todas estas variables tienen un correspondiente
sensor que puede ser leídos por una tarjeta Arduino. Por ejemplo, para la
temperatura se dispone del sensor LM35 que mide temperaturas entre -55C y 150C
con una precisión de 0.25C y se puede adquirir por 1.5 dólares en Ecuador.
Lectura de datos en tiempo real
Aparte de su costo de implementación bajo, las tarjetas
Arduino tienen la ventaja de adquirir datos en tiempo real y enviarlos a una
PC. Esto es de gran utilidad ya que los estudiantes podrán visualizar, por
ejemplo, como varía la temperatura en función del tiempo en una reacción
exotérmica o medir el pH de una solución mientras se la va modificando; todos
estos datos pueden ser almacenados en la memoria de la PC a través de una hoja
de Excel o la aplicación de preferencia del estudiante para su posterior análisis
como se puede ver en el siguiente video:
Conclusión
La utilización de tarjetas Arduino y sensores como
dispositivos de instrumentación son una excelente forma de innovar el en
laboratorio de química porque su bajo costo permitirá que exista una mayor
manipulación por parte de los estudiantes y porque pueden visualizarse datos en
tiempo real para después ser almacenados en la memoria de la PC.
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