Analytical solution of CO2 mass flux measurement with Non-Dispersive Infrared sensors for soil in diffusive and advective-diffusive regime: Tool for the continuous and telemetric measurement of volcanic gases in an open chamber
DOI:
https://doi.org/10.32685/0120-1425/bol.geol.48.2.2021.496Palabras clave:
Monitoreo volcánico, diagnóstico de la actividad volcánica, sistema embebido, flujo de CO2
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Resumen
La medición del flujo de dióxido de carbono (CO2) en un ambiente volcánico es una necesidad para el monitoreo volcánico. El flujo de CO2 se debe medir de manera continua y telemétrica para una mejor comprensión, casi en tiempo real, de la dinámica de los procesos de desgasificación volcánica, que contribuyan a la construcción de un modelo de comportamiento volcánico, junto con otras técnicas de monitoreo. Este documento presenta dos soluciones analíticas, la primera es una solución difusa simple y la segunda es la solución advectiva-difusiva, que implementan un arreglo de sensores NDIR (emisor de infrarrojo no dispersivo) en una cámara abierta (chimenea de difusión) y una cámara de intercambio (intercambiador de gases). El primer sistema, a pesar de ser básico (con valores reflejados en la pendiente de una línea de ecuación), y para el que la velocidad del gas es despreciable, permite introducir a expertos en este campo en los cálculos de flujo de este tipo con un solo sensor NDIR. Para el segundo sistema, donde la velocidad del gas es parte de la ecuación, se requiere otra solución matemática y tres puntos de medida, que exige la inclusión de un segundo sensor NDIR para la correcta solución matemática del sistema de ecuaciones. Un sistema embebido puede automatizar el método por calibración mediante el control de un ventilador de agitación, que registre la temperatura, la presión y la medición del flujo en suelos volcánicos en la superficie. Este método propuesto teóricamente necesita ser probado, por tanto se esperan aportes experimentales para validar la medida de flujo de CO2 como una herramienta poderosa para el monitoreo volcánico.
Biografía del autor/a
Nicolás Oliveras, Consultant, Popayán, Colombia
Ingeniero en Electrónica y Telecomunicaciones, especialista en Informática Industrial de la Universidad del Cauca, Colombia, con más de 20 años de experiencia profesional. Trabaja en el Servicio Geológico Colombiano, sede Popayán, en el Grupo de electrónica, con un enfoque hacia la adquisición en tiempo real de datos geofísicos y geoquímicos, junto con gestión metrológica. Se ha enfocado en el desarrollo de soluciones basadas en innovación tecnológica, desde su fase de conceptualización físico-matemática, pasando por el diseño de su arquitectura y hasta el desarrollo e implementación de diferentes sistemas hardware y software para aplicaciones como el diseño de redes de datos telemétricos con propósitos científicos, diseño de sistemas de protección y eléctricos para energía solar y aplicaciones de sistemas de alerta temprana por flujos de lodo volcánico, entre otros. Desde el 2000 trabaja en su empresa Schüler Weage E.I., en el diseño de software e instrumentación robusta para monitoreo geocientífico de volcanes, mediante la adquisición y el procesamiento en tiempo real de datos sísmicos, geofísicos y geoquímicos en volcanes activos en Latinoamérica.
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