ES2412960B1 - Equipment and procedure with amperometric detection for water quality control applications applicable to detergent measurement - Google Patents
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Abstract
El equipo (100) y procedimiento con detección amperométrica para aplicaciones de control de calidad de aguas aplicable a la medida de detergentes es de utilidad para determinar las características físicas y químicas de una muestra de agua, especialmente en una lavadora. El procedimiento comprende los pasos de alojar una muestra de agua (1) en una cámara (2); aplicar una señal eléctrica de activación (S1) a un contraelectrodo (6) dispuesto en dicha cámara (2). El procedimiento además comprende los pasos de detectar la corriente eléctrica (I) generada en un electrodo (3); muestrear dicha corriente eléctrica generada en respectivos instantes (t{sub,1}?t{sub,n}) para determinar un conjunto de valores instantáneos (I{sub,1}?I{sub,n}) de dicha corriente eléctrica; ponderar cada valor instantáneo de dicha corriente con un respectivo valor de ponderación ({be}{sub,1}?{be}{sub,n}) previamente determinados de modo estadístico; y obtener mediante fórmula una predicción del valor del parámetro (Y) que se desea cuantificar en la muestra de agua.The equipment (100) and procedure with amperometric detection for water quality control applications applicable to detergent measurement is useful for determining the physical and chemical characteristics of a water sample, especially in a washing machine. The method comprises the steps of housing a water sample (1) in a chamber (2); applying an electrical activation signal (S1) to a counter electrode (6) arranged in said chamber (2). The method further comprises the steps of detecting the electric current (I) generated in an electrode (3); sampling said electric current generated in respective instants (t {sub, 1}? t {sub, n}) to determine a set of instantaneous values (I {sub, 1}? I {sub, n}) of said electric current; weight each instantaneous value of said current with a respective weighting value ({be} {sub, 1}? {be} {sub, n}) previously determined statistically; and obtain by formula a prediction of the value of the parameter (Y) that is to be quantified in the water sample.
Description
Sector técnico de la invención El equipo y procedimiento con detección amperométrica para aplicaciones de control de calidad de aguas aplicable a la medida de detergentes es de utilidad para determinar las Technical sector of the invention The equipment and method with amperometric detection for water quality control applications applicable to detergent measurement is useful for determining the
10 características físicas y químicas de una muestra de agua, especialmente en una lavadora de ropa. 10 physical and chemical characteristics of a water sample, especially in a clothes washer.
Antecedentes de la invención El lavado e higienización de los tejidos en una máquina lavadora de ropa consume grandes BACKGROUND OF THE INVENTION Washing and sanitizing fabrics in a laundry machine consumes large
15 cantidades de energía, agua y productos químicos que son necesarios para la realización de los procesos de higienización y limpieza. En este momento la población mundial supera ya los 8600 millones de habitantes. El consumo medio de agua por persona para necesidades domésticas ronda los 160 Litros/día. En una familia típica, la lavadora suele trabajar entre 2 y 3 veces por semana, y dependiendo del modelo doméstico de máquina, por cada lavado 15 amounts of energy, water and chemicals that are necessary for the performance of sanitation and cleaning processes. At this time the world population already exceeds 8600 million inhabitants. The average water consumption per person for domestic needs is around 160 liters / day. In a typical family, the washing machine usually works 2-3 times per week, and depending on the domestic machine model, for each wash
20 con un programa típico de algodón a 60ºC se consumen aproximadamente 100 litros de agua, y entre 1-2 KWh de energía (buena parte de la energía se emplea en calentar el agua y no en el giro del tambor). Este consumo medio de agua y energía varía mucho de un programa a otro, resultando en una diferencia de consumo de agua de 20-50 litros entre un programa de algodón a 90ºC y un sintético a 40ºC, con un incremento exponencial del 20 with a typical cotton program at 60ºC, approximately 100 liters of water are consumed, and between 1-2 KWh of energy (a good part of the energy is used to heat the water and not in the rotation of the drum). This average water and energy consumption varies greatly from one program to another, resulting in a 20-50 liter water consumption difference between a cotton program at 90 ° C and a synthetic one at 40 ° C, with an exponential increase in
25 consumo de energía de hasta 6 veces más KWh cuando se utiliza un programa frente a otro. 25 power consumption of up to 6 times more kWh when using one program in front of another.
La situación de escasez de recursos por la que se pasa en este momento hace necesario que todas las actuaciones sociales e individuales minimicen el impacto energético y ecológico sobre el entorno que nos rodea. The situation of scarcity of resources that is happening at this time makes it necessary that all social and individual actions minimize the energy and ecological impact on the environment around us.
30 Es por tanto necesario disponer de equipos que permitan medir las características de las aguas que usan las máquinas lavadoras para así poder determinar el grado de suciedad de la ropa, la dureza del agua o la concentración de detergente para controlar la dosificación de detergente o incluso poder aprovechar el agua entre las últimas fases de un lavado – 30 It is therefore necessary to have equipment to measure the characteristics of the water used by washing machines in order to determine the degree of dirtiness of the clothes, the hardness of the water or the concentration of detergent to control the detergent dosage or even to be able to take advantage of the water between the last phases of a wash -
35 aclarado – y las primeras del próximo – prelavado –. 35 cleared - and the first of the next - prewash -.
Para solventar esta necesidad son conocidos equipos como el descrito en la patente ES2166358T3 que mide el tiempo de carga de un condensador a través del agua de la cámara de lavado para determinar sus características. No obstante, esta solución solamente permite evaluar la resistividad del agua, sin poder discernir entre los diferentes componentes en disolución. To solve this need, equipment such as the one described in the ES2166358T3 patent is known which measures the charging time of a condenser through the water of the washing chamber to determine its characteristics. However, this solution only allows the evaluation of water resistivity, without being able to discern between the different components in solution.
Es por tanto un objetivo de la presente invención dar a conocer un equipo y procedimiento que permita discernir los diferentes componentes en disolución de una muestra de agua y medir, a la vez, diferentes parámetros de interés de la muestra de agua. It is therefore an objective of the present invention to disclose a device and method that allows to discern the different components in dissolution of a water sample and measure, at the same time, different parameters of interest of the water sample.
Explicación de la invención El procedimiento con detección amperométrica para aplicaciones de control de calidad de aguas aplicable a la medida de detergentes de la presente invención es de los que comprende los pasos de alojar una muestra de agua con compuestos disueltos en una cámara y aplicar una señal eléctrica de activación a un contraelectrodo dispuesto en dicha cámara en contacto con la muestra de agua. Explanation of the invention The process with amperometric detection for water quality control applications applicable to the detergent measurement of the present invention is one of the steps comprising housing a water sample with compounds dissolved in a chamber and applying a signal electrical activation to a counter electrode arranged in said chamber in contact with the water sample.
En esencia el procedimiento se caracteriza porque comprende además el paso de detectar la corriente eléctrica generada en un electrodo provisto de un metal noble, también dispuesto en dicha cámara y en contacto con la muestra de agua al oxidarse o reducirse los compuestos disueltos en la muestra de agua en dicho electrodo; muestrear dicha corriente eléctrica generada en respectivos instantes para determinar un conjunto de valores instantáneos de dicha corriente eléctrica; ponderar cada valor instantáneo de dicha corriente con un respectivo valor de ponderación previamente determinados de modo estadístico; y obtener una predicción del valor del parámetro que se desea cuantificar en la muestra de agua mediante la fórmula In essence, the process is characterized in that it further comprises the step of detecting the electric current generated in an electrode provided with a noble metal, also disposed in said chamber and in contact with the water sample as the compounds dissolved in the sample of oxidized or reduced water in said electrode; sampling said electric current generated in respective instants to determine a set of instantaneous values of said electric current; weight each instantaneous value of said current with a respective weighting value previously determined statistically; and obtain a prediction of the value of the parameter to be quantified in the water sample using the formula
N N
Y = ∑ βi ⋅ Ii Y = ∑ βi ⋅ Ii
i=1 i = 1
permitiendo ventajosamente obtener el valor del parámetro sin tener que añadir reactivos u otros componentes a la muestra de agua. Naturalmente es posible obtener el valor de varios parámetros aplicando simultáneamente la misma fórmula con diferentes valores de ponderación. advantageously allowing to obtain the value of the parameter without having to add reagents or other components to the water sample. Of course it is possible to obtain the value of several parameters by simultaneously applying the same formula with different weighting values.
En otra variante de realización, el procedimiento comprende el paso previo de predeterminar estadísticamente los valores de ponderación (β1… βn) mediante un algoritmo de regresión PLS (Partial Least Square) para mediciones del parámetro. In another variant embodiment, the method comprises the previous step of statistically predetermining the weighting values (β1… βn) by means of a PLS (Partial Least Square) regression algorithm for parameter measurements.
5 Se da a conocer también que la señal eléctrica de activación que se aplica en el contralectrodo es un tren de pulsos, realizando alternativamente la oxidación y reducción de los compuestos disueltos en la muestra de agua en el electrodo, con amplitudes adaptables en función del tipo y tamaño del electrodo dentro del rango +2V y -2V, siendo esta tensión suficiente para causar la oxidación y reducción de los compuestos disueltos en la muestra 5 It is also known that the electrical activation signal that is applied to the counter electrode is a pulse train, alternatively performing the oxidation and reduction of the compounds dissolved in the water sample in the electrode, with adaptable amplitudes depending on the type and electrode size within the range + 2V and -2V, this voltage being sufficient to cause oxidation and reduction of dissolved compounds in the sample
10 de agua en el electrodo. 10 of water in the electrode.
Se da a conocer también que tras detectar la corriente eléctrica generada en el electrodo para determinar el valor del parámetro que se desea cuantificar y antes de volver a realizar la detección se realiza una etapa de regeneración del electrodo y del contraelectrodo para 15 eliminar productos que hubieran quedado quimisorbidos o fisisorbidos sobre su superficie que comprende los pasos de remplazar la muestra de agua por agua limpia en la cámara; aplicar una señal eléctrica de limpieza entre el contraelectrodo y el electrodo eliminando productos que hubieran quedado quimisorbidos o fisisorbidos sobre su superficie, de esta manera se consigue regenerar el electrodo y devolverlo a su estado inicial para poder It is also known that after detecting the electric current generated in the electrode to determine the value of the parameter to be quantified and before performing the detection again a regeneration stage of the electrode and the counter electrode is performed to eliminate products that would have chemisorbed or fisisorbed remains on its surface comprising the steps of replacing the water sample with clean water in the chamber; Apply an electrical cleaning signal between the counter electrode and the electrode eliminating products that would have remained chemisorbed or fisisorbed on its surface, in this way it is possible to regenerate the electrode and return it to its initial state to be able to
20 realizar mediciones posteriores sin que éstas queden afectadas por las mediciones realizadas hasta el momento. 20 make subsequent measurements without these being affected by the measurements taken so far.
En una variante de interés, la señal eléctrica de limpieza comprende un pulso de tensión positivo y un pulso de tensión negativo que preferentemente tienen una amplitud mayor a la 25 tensión que se aplica en el contraelectrodo anteriormente para detectar la corriente eléctrica generada en el electrodo, comprendiendo dicha señal eléctrica de limpieza, en una variante de realización, al menos un primer pulso de 1,6V de duración entre 2 y 3 segundos seguido de un segundo pulso invertido al primer pulso que permite que los productos que hubieran quedado quimisorbidos o fisisorbidos sobre su superficie tras la detección se separen del In a variant of interest, the electrical cleaning signal comprises a positive voltage pulse and a negative voltage pulse that preferably have an amplitude greater than the voltage applied in the counter electrode above to detect the electric current generated in the electrode, said electrical cleaning signal comprising, in a variant embodiment, at least a first pulse of 1.6V of duration between 2 and 3 seconds followed by a second pulse inverted to the first pulse that allows the products that had been chemisorbed or fisisorbed on its surface after detection separate from
30 electrodo, quedando en suspensión o disueltos en la muestra de agua que será posteriormente cambiada. 30 electrode, being suspended or dissolved in the water sample that will be subsequently changed.
El procedimiento de la presente invención es especialmente útil para obtener predicciones de parámetros relacionados con un parámetro físico de los compuestos disueltos en la 35 muestra de agua que se desea cuantificar tales como la demanda química de oxígeno, la The process of the present invention is especially useful for obtaining predictions of parameters related to a physical parameter of the compounds dissolved in the water sample to be quantified such as the chemical oxygen demand, the
conductividad, la turbidez, el pH, la dureza, la concentración de nitrógeno total o la concentración del detergente disuelto. Naturalmente, el procedimiento también podría utilizarse para predecir otros parámetros relacionados con uno o más parámetros físicos de los compuestos disueltos en la muestra de agua. conductivity, turbidity, pH, hardness, total nitrogen concentration or dissolved detergent concentration. Naturally, the process could also be used to predict other parameters related to one or more physical parameters of the compounds dissolved in the water sample.
5 El equipo para llevar a cabo el procedimiento con detección amperométrica para aplicaciones de control de calidad de aguas aplicable a la medida de detergentes de la presente invención es de los que comprende una cámara dispuesta en el interior de unos medios de apantallamiento eléctrico para albergar una muestra de agua; unos medios de 5 The equipment for carrying out the process with amperometric detection for water quality control applications applicable to the detergent measurement of the present invention is one comprising a chamber arranged inside electrical screening means to house a water sample; a means of
10 llenado y unos medios de vaciado de la muestra de agua en dicha cámara; un contraelectrodo dispuesto en dicha cámara y conectado a unos medios de generación eléctricos, en contacto con la muestra de agua cuando la cámara alberga una muestra de agua; y un electrodo dispuesto también en dicha cámara y conectado a unos medios para detectar una corriente eléctrica generada en dicho electrodo y adaptado para estar en 10 filling and means for emptying the water sample in said chamber; a counter electrode disposed in said chamber and connected to electric generating means, in contact with the water sample when the chamber houses a water sample; and an electrode also disposed in said chamber and connected to means for detecting an electric current generated in said electrode and adapted to be in
15 contacto con la muestra de agua cuando la cámara alberga una muestra de agua. 15 contact with the water sample when the camera houses a water sample.
En esencia el equipo se caracteriza porque el electrodo comprende un metal noble en el que se genera una corriente eléctrica debido a la presencia de compuestos disueltos en la muestra de agua que oxidan o reducen dicho metal noble cuando se aplica una señal In essence the equipment is characterized in that the electrode comprises a noble metal in which an electric current is generated due to the presence of dissolved compounds in the water sample that oxidize or reduce said noble metal when a signal is applied
20 eléctrica de activación en el contraelectrodo. 20 electric activation on the counter electrode.
Según otra variante de realización, el contraelectrodo también comprende un metal noble, que permite que el electrodo se pueda regenerar mediante la señal eléctrica de limpieza, es decir eliminar los productos que hubieran quedado quimisorbidos o fisisorbidos sobre su According to another variant embodiment, the counter electrode also comprises a noble metal, which allows the electrode to be regenerated by means of the electrical cleaning signal, that is, to eliminate the products that would have remained chemisorbed or fisisorbed on its
25 superficie, sin necesidad de eliminarlos mecánicamente. Se ha comprobado que cuando dicho metal noble es Oro, Rodio, Iridio o Platino la regeneración del electrodo es óptima. 25 surface, without the need to remove them mechanically. It has been found that when said noble metal is Gold, Rhodium, Iridium or Platinum the regeneration of the electrode is optimal.
En una variante de interés, la cámara es metálica y actúa de contraelectrodo, evitando tener que emplazar un contraelectrodo dedicado. En este caso, la cámara metálica, que actuará a In a variant of interest, the chamber is metallic and acts as a counter electrode, avoiding having to place a dedicated counter electrode. In this case, the metal chamber, which will act at
30 modo de contraelectrodo, estará conectada a los medios de generación eléctricos. 30 counter electrode mode, will be connected to the electric generating means.
En otra variante de la invención, el contraelectrodo y el electrodo tienen forma cilíndrica, siendo uno de ellos hueco y estando el otro dispuesto en su interior de modo concéntrico; y estando el espacio de separación entre el electrodo y el contraelectrodo en el hueco relleno 35 con un material dieléctrico, quedando dichos contraelectrodo y electrodo integrados In another variant of the invention, the counter electrode and electrode are cylindrical in shape, one of them being hollow and the other being arranged in its interior concentrically; and the gap between the electrode and the counter electrode being in the hollow filled with a dielectric material, said counter electrode and electrode being integrated
formando un único paquete que puede ser manipulado con más facilidad. forming a single package that can be handled more easily.
En una variante de realización, los medios de generación eléctricos para aplicar la señal eléctrica de activación al contraelectrodo están formados por un procesador conectado a un In a variant embodiment, the electrical generation means for applying the electrical activation signal to the counter electrode is formed by a processor connected to a
5 amplificador, en los que la salida del amplificador está realimentada en el procesador para poder comprobar que el nivel de tensión eléctrica de la señal eléctrica de activación generada es el adecuado. En caso de que el nivel de tensión eléctrica generada no fuera el adecuado se debería calibrar el nivel de tensión eléctrica generada, por ejemplo incrementándolo hasta que llegara al nivel adecuado. 5 amplifier, in which the output of the amplifier is fed back into the processor to be able to verify that the level of electrical voltage of the generated electrical activation signal is adequate. If the level of electrical voltage generated is not adequate, the level of electrical voltage generated should be calibrated, for example, increasing it until it reaches the appropriate level.
10 En otra variante de interés, los medios para detectar una corriente eléctrica están formados por unos medios de conversión corriente-tensión conectados a un procesador, permitiendo ventajosamente poder proporcionar al procesador un valor de potencial que sea proporcional a la intensidad generada en el electrodo, pudiendo realizar esta conversión de In another variant of interest, the means for detecting an electric current are formed by means of current-voltage conversion connected to a processor, advantageously allowing the processor to be able to provide a potential value that is proportional to the intensity generated at the electrode, being able to perform this conversion of
15 manera independiente y evitando distorsiones. Naturalmente, si el procesador estuviera dotado de una entrada analógica de corriente que permitiera medir sin distorsión la corriente generada en el electrodo, se podría incluso conectar directamente el electrodo al procesador. 15 independently and avoiding distortions. Naturally, if the processor were equipped with an analog current input that allowed to measure without distortion the current generated in the electrode, the electrode could even be connected directly to the processor.
20 En otra variante de realización, el equipo comprende además una sonda de temperatura conectada al procesador para corregir errores debidos a la deriva térmica. De esta manera se evita que cambios en la temperatura del equipo influyan en los resultados obtenidos. In another variant embodiment, the equipment further comprises a temperature probe connected to the processor to correct errors due to thermal drift. This prevents changes in the temperature of the equipment to influence the results obtained.
En una variante de interés las conexiones con el procesador están provistas de unos medios In a variant of interest the connections with the processor are provided with means
25 de separación eléctricos que permiten separar eléctricamente los medios para detectar una corriente eléctrica del procesador, evitando que el valor de dicha corriente eléctrica pueda quedar afectada por el procesador y además evitar proporcionar valores excesivos. En una variante de interés, los medios de separación eléctricos pueden ser seguidores de tensión, que permiten de una manera sencilla separar eléctricamente el procesador. 25 of electrical separation that allow electrically separating the means for detecting an electrical current from the processor, preventing the value of said electrical current from being affected by the processor and also avoiding providing excessive values. In a variant of interest, the electrical separation means can be voltage followers, which allow the processor to be electrically separated.
30 Se da a conocer también una lavadora que comprende un equipo para la medida de detergentes según la presente invención en que los medios de llenado de la cámara están adaptados para llenar dicha cámara con una muestra de agua procedente del tambor de lavado de la lavadora y así poder realizar el procedimiento con detección amperométrica A washing machine is also disclosed which comprises a device for measuring detergents according to the present invention in which the filling means of the chamber are adapted to fill said chamber with a sample of water from the washing drum of the washing machine and so you can perform the procedure with amperometric detection
35 para aplicaciones de control de calidad de aguas aplicable a la medida de detergentes de la presente invención, estando los medios de vaciado adaptados para vaciar la muestra de agua de la cámara y devolverla al tambor o desecharla según se determine en el procedimiento. 35 for water quality control applications applicable to the detergent measurement of the present invention, the drainage means being adapted to empty the water sample from the chamber and return it to the drum or dispose of it as determined in the procedure.
5 Breve descripción de los dibujos Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de facilitar la comprensión de las características de la invención, se acompaña a la presente memoria descriptiva un juego de dibujos en los que, con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente: 5 Brief description of the drawings To complement the description that is being made and in order to facilitate the understanding of the features of the invention, a set of drawings is attached to the present specification in which, for illustrative and non-limiting purposes, The following has been represented:
10 La Fig. 1 muestra el equipo de la presente invención provisto de un electrodo y un contraelectrodo; la Fig. 2 muestra el equipo de la presente invención instalado en una lavadora; la Fig. 3 muestra el equipo de la presente invención durante la etapa de detección; la Fig. 4 muestra un ejemplo de la señal eléctrica de activación y la corriente eléctrica Fig. 1 shows the equipment of the present invention provided with an electrode and a counter electrode; Fig. 2 shows the equipment of the present invention installed in a washing machine; Fig. 3 shows the equipment of the present invention during the detection stage; Fig. 4 shows an example of the electrical activation signal and the electric current
15 detectada; la Fig. 5 muestra un detalle del conexionado del electrodo y contraelectrodo de la Fig. 3; la Fig. 6 muestra un esquema del procedimiento de detección de la presente invención; la Fig. 7 muestra el equipo de la presente invención durante la etapa de limpieza; la Fig. 8 muestra un ejemplo de la señal eléctrica de limpieza; 15 detected; Fig. 5 shows a detail of the connection of the electrode and counter electrode of Fig. 3; Fig. 6 shows a scheme of the detection method of the present invention; Fig. 7 shows the equipment of the present invention during the cleaning stage; Fig. 8 shows an example of the electrical cleaning signal;
20 la Fig. 9 muestra un ejemplo de la señal eléctrica de activación adecuada para la determinación la concentración de detergente; la Fig. 10 muestra una señal eléctrica de activación alternativa a la de la Fig. 9; la Fig. 11 muestra una señal eléctrica de activación adecuada para la determinación de la Demanda Química de Oxígeno, Concentración de Nitrógeno Total y Conductividad; Fig. 9 shows an example of the electrical activation signal suitable for determining the detergent concentration; Fig. 10 shows an electrical activation signal alternative to that of Fig. 9; Fig. 11 shows an electrical activation signal suitable for the determination of the Chemical Oxygen Demand, Total Nitrogen Concentration and Conductivity;
25 la Fig. 12 muestra una gráfica con valores estimados frente a valores reales del contenido de detergente medidos con el equipo de la presente invención; la Fig. 13 muestra un ejemplo de valores estimados frente a valores reales de Demanda Química de Oxígeno; la Fig. 14 muestra un ejemplo de valores estimados frente a valores reales de Concentración Fig. 12 shows a graph with estimated values versus actual detergent content values measured with the equipment of the present invention; Fig. 13 shows an example of estimated values versus actual values of Chemical Oxygen Demand; Fig. 14 shows an example of estimated values versus real Concentration values
30 de Nitrógeno Total; la Fig. 15 muestra un ejemplo de valores estimados frente a valores reales de la Conductividad. 30 Total Nitrogen; Fig. 15 shows an example of estimated values versus real values of Conductivity.
Descripción detallada de los dibujos 35 Como se puede observar en la Fig. 1 el equipo 100 para la medida de detergentes basado Detailed description of the drawings 35 As can be seen in Fig. 1, the equipment 100 for the measurement of detergents based
en la detección amperométrica para aplicaciones de control de calidad de aguas aplicable a la medida de detergentes de la presente invención comprende una cámara 2 para recoger una muestra de agua 1; unos medios de llenado 7 de dicha cámara 2 que en la variante mostrada en la Fig. 1 están formados por una bomba impulsora 12 para introducir la muestra 5 de agua 1 en la cámara 2, tras su paso por un filtro de gruesos 13 para eliminar partes sólidas que pudiera contener la muestra de agua 1, a través de una primera válvula 14 mediante un primer conducto 15. La muestra de agua puede provenir por ejemplo del tambor de una lavadora que será analizada en la cámara 2 como se explicará más adelante. in the amperometric detection for water quality control applications applicable to the detergent measurement of the present invention it comprises a chamber 2 for collecting a water sample 1; filling means 7 of said chamber 2 which in the variant shown in Fig. 1 are formed by a booster pump 12 to introduce the water sample 5 into the chamber 2, after passing through a thickness filter 13 to eliminate solid parts that the water sample 1 could contain, through a first valve 14 by means of a first conduit 15. The water sample can, for example, come from the drum of a washing machine that will be analyzed in the chamber 2 as will be explained later.
10 Como se puede observar en la Fig. 1, el equipo 100 también comprende unos medios de llenado de agua de la red 16 que comprenden una segunda válvula 17 que comunica una toma de agua de la red 18 con un segundo conducto 19 para llenar la cámara 2 de agua de la red cuando convenga. El equipo 100 también comprende unos medios de vaciado 8 de dicha cámara 2, para permitir el desagüe de la cámara 2 mediante un tercer conducto 20 10 As can be seen in Fig. 1, the equipment 100 also comprises water filling means of the network 16 comprising a second valve 17 that communicates a water intake of the network 18 with a second conduit 19 to fill the Network water chamber 2 when appropriate. The equipment 100 also comprises means for emptying 8 of said chamber 2, to allow the drain of the chamber 2 through a third conduit 20
15 provisto de una tercera válvula 21. Dicha tercera válvula 21 permite que la muestra de agua 1 de la cámara 2, tras su uso en la cámara 2, pueda ser reciclada, por ejemplo retornándola al tambor de la lavadora o, si fuera necesario desecharla, dirigiéndola a un desagüe. 15 provided with a third valve 21. Said third valve 21 allows the water sample 1 of the chamber 2, after use in the chamber 2, to be recycled, for example by returning it to the drum of the washing machine or, if necessary discarding it , directing it to a drain.
En el interior de la cámara 2 mostrada en la Fig. 1 se puede observar un electrodo 3 que Inside the chamber 2 shown in Fig. 1 an electrode 3 can be observed that
20 comprende un metal noble 5, tal como Oro, Platino, Rodio o Iridio conectado a unos medios de detección amperométricos 4 para detectar la corriente eléctrica I generada en el metal noble 5 de dicho electrodo 3 al aplicar una señal eléctrica de activación S1, es decir, una tensión eléctrica, a un contraelectrodo 6 dispuesto en dicha cámara 2 en contacto con la muestra de agua 1, actuando en la variante mostrada en la Fig. 1 las mismas paredes 20 comprises a noble metal 5, such as Gold, Platinum, Rhodium or Iridium connected to amperometric detection means 4 to detect the electric current I generated in the noble metal 5 of said electrode 3 when applying an electrical activation signal S1, is that is, an electrical voltage, to a counter electrode 6 disposed in said chamber 2 in contact with the water sample 1, the same walls acting on the variant shown in Fig. 1
25 metálicas de la cámara 2 de contraelectrodo 6. El valor de dicha corriente eléctrica I se deberá a la presencia de tensión de polarización de un detergente u otros componentes disueltos en la muestra de agua por efecto de la oxidación o reducción de los iones disueltos de dicho detergente en el metal noble 5 del electrodo 3. En otras variantes de la invención el electrodo 3 podría ser simplemente metálico, de un metal no noble, aunque en este caso se 25 of the counter-electrode chamber 2 6. The value of said electric current I shall be due to the presence of polarization voltage of a detergent or other components dissolved in the water sample due to the oxidation or reduction of dissolved ions of said detergent in the noble metal 5 of the electrode 3. In other variants of the invention the electrode 3 could simply be metallic, of a non-noble metal, although in this case it
30 deberían tener en cuenta los inconvenientes que se describirán más adelante en relación a su uso en posteriores medidas. 30 should take into account the drawbacks that will be described later in relation to their use in subsequent measures.
Debido a que la corriente eléctrica I del electrodo 3 puede ser muy débil y fácilmente distorsionable por señales externas, es conveniente que la cámara 2 esté dispuesta en unos 35 medios de apantallamiento eléctrico 9, por ejemplo una resina o plástico aislante formando Because the electric current I of the electrode 3 can be very weak and easily distorted by external signals, it is convenient that the chamber 2 is arranged in about 35 electrical shielding means 9, for example an insulating resin or plastic forming
una superficie o cámara de apantallamiento conectada a tierra, para aislar eléctricamente el electrodo 3 y la cámara 2 del exterior, evitando distorsiones en la medida de la corriente eléctrica I. En esta variante de la invención, la cámara 2, que es metálica, puede ser utilizada como contraelectrodo 6. a grounded surface or shielding chamber, to electrically isolate the electrode 3 and the chamber 2 from the outside, avoiding distortions in the measurement of the electric current I. In this variant of the invention, the chamber 2, which is metallic, can be used as a counter electrode 6.
5 La Fig. 2 muestra una lavadora 200 que comprende un equipo 100 para la medida de detergentes como el anteriormente descrito en la Fig. 1. Se puede observar en este caso que los medios de llenado 7 de la cámara 2, en el interior de los medios de apantallamiento 9 utilizado de contraelectrodo 6, permiten llenar dicha cámara 2 con una muestra de agua 1 5 Fig. 2 shows a washing machine 200 comprising a device 100 for the measurement of detergents as described above in Fig. 1. It can be seen in this case that the filling means 7 of the chamber 2, inside the shielding means 9 used of counter electrode 6, allow said chamber 2 to be filled with a water sample 1
10 procedente del tambor 201 de la lavadora y los medios de vaciado 8 permiten vaciar la muestra de agua de la cámara 2 y devolverla al tambor 201 tras su análisis, a partir de la corriente eléctrica I generada en el electrodo 3 como se detallará más adelante. 10 from the drum 201 of the washing machine and the emptying means 8 allow the water sample to be emptied from the chamber 2 and returned to the drum 201 after its analysis, from the electric current I generated in the electrode 3 as will be detailed below. .
La Fig. 3 muestra el detalle de la cámara 2 de otra variante del equipo 100 en la que se 15 puede observar que comprende además un contraelectrodo 6 dispuesto dentro de la cámara Fig. 3 shows the detail of the chamber 2 of another variant of the equipment 100 in which it can be seen that it also comprises a counter electrode 6 disposed within the chamber
2. En la variante mostrada dicho contraelectrodo 6 comprende también un metal noble 5, aunque podría ser simplemente metálico, y está conectado a unos medios de generación eléctricos 10. Dichos medios de generación eléctricos 10 generarán una señal eléctrica de activación S1 que se transmitirá del contraelectrodo 6 al electrodo 3. De esta manera, 2. In the variant shown said counter electrode 6 also comprises a noble metal 5, although it could be simply metallic, and is connected to electric generating means 10. Said electric generating means 10 will generate an electric activation signal S1 that will be transmitted from the counter electrode 6 to electrode 3. In this way,
20 mediante dicha señal eléctrica S1 se consigue crear alternativamente en el electrodo 3 y en el contraelectrodo 6 reacciones de oxidación y reducción, que crearán una corriente eléctrica I en el electrodo 3 característica según sean los componentes disueltos en la muestra de agua 1. 20 by means of said electrical signal S1 it is possible to create alternatively in the electrode 3 and in the counter electrode 6 oxidation and reduction reactions, which will create an electric current I in the characteristic electrode 3 according to the components dissolved in the water sample 1.
25 Ventajosamente, cuando el contraelectrodo 6 y/o el electrodo 3 comprenden un metal noble 5, por ejemplo al estar el contraelectrodo 6 y/o el electrodo 3 formados de dicho metal noble 5 o recubiertos de dicho metal noble 5 total o parcialmente al menos en sus partes activas entre las que se transmite la señal eléctrica de activación S1 , es posible realizar un pulido electroquímico de dicho metal noble 5 para eliminar las substancias que puedan haber Advantageously, when the counter electrode 6 and / or the electrode 3 comprises a noble metal 5, for example when the counter electrode 6 and / or the electrode 3 is formed of said noble metal 5 or coated with said noble metal 5 totally or partially at least in its active parts between which the electrical activation signal S1 is transmitted, it is possible to perform an electrochemical polishing of said noble metal 5 to eliminate substances that may have
30 quedado fisisorbidas o quimisorbidas en su superficie durante las reacciones de oxidación y reducción, permitiendo restablecer el contraelectrodo 6 o electrodo 3 cuando comprenden un metal noble 5 al estado previo a la realización de la medida y por tanto permitiendo realizar medidas posteriores sin necesidad de manipularlos mecánicamente. 30 remains fisisorbidas or chemisorbed on its surface during oxidation and reduction reactions, allowing to restore the counter electrode 6 or electrode 3 when they comprise a noble metal 5 to the state prior to the measurement and therefore allowing subsequent measurements without the need to manipulate them mechanically.
35 En los casos en los que el electrodo 3 o el contraelectrodo 6 no están formados por un metal 35 In cases where electrode 3 or counter electrode 6 is not formed by a metal
noble 5, no es posible realizar dicho pulido electroquímico, por lo que necesariamente debe realizarse un pulido mecánico de las substancias que hayan quedado fisisorbidas o quimisorbidas en su superficie, para poder volverlos a utilizar en una medición posterior. Naturalmente, como que en el electrodo 3 es donde se realizarán las medidas de la 5 corriente eléctrica I, es recomendable que este esté formado por un metal noble 5, pasa así poder realizar el pulido electroquímico, pudiendo regenerar su superficie con facilidad. Aunque también es recomendable que el contraelectrodo 6 sea también de un metal noble 5, por motivos de coste puede utilizarse simplemente un contraelectrodo 6 metálico, aunque deberá verificarse que, a falta de poder realizar un pulido mecánico, la señal eléctrica S1 10 pueda transferirse correctamente del contraelectrodo 6 al electrodo 3. En el caso en que el contraelectrodo 6 sea las paredes metálicas de la cámara 2, la superficie del contraelectrodo 6 será mucho mayor que el electrodo 3, por lo que aunque vayan quedando elementos quimisorbidos o fisisorbidos en las paredes metálicas de la cámara 2 la señal eléctrica de activación S1 podrá transferirse correctamente al electrodo 3, pudiendo incluso ser el tiempo 15 útil del equipo 100 mucho mayor que el tiempo de vida de la lavadora en que puede estar noble 5, it is not possible to perform said electrochemical polishing, so a mechanical polishing of the substances that have been fisisorbed or chemisorbed on its surface must necessarily be performed, so that they can be reused for later measurement. Naturally, as in the electrode 3 is where the measurements of the electric current I will be carried out, it is recommended that this be formed by a noble metal 5, thus it is possible to perform the electrochemical polishing, being able to regenerate its surface with ease. Although it is also recommended that the counter electrode 6 is also of a noble metal 5, for reasons of cost, a metal counter electrode 6 can be used, although it should be verified that, in the absence of mechanical polishing, the electrical signal S1 10 can be transferred correctly from the counter electrode 6 to the electrode 3. In the case where the counter electrode 6 is the metal walls of the chamber 2, the surface of the counter electrode 6 will be much larger than the electrode 3, so that chemisorbed or fisisorbed elements remain in the walls The electrical activation signal S1 may be correctly transferred to the electrode 3, chamber even being able to be the useful time 15 of the equipment 100 much longer than the life of the washing machine in which it may be
instalado dicho equipo 100. installed said equipment 100.
Como se puede observar también en la Fig. 3, los medios de generación eléctricos 10 se As can also be seen in Fig. 3, the electric generating means 10 is
implementan mediante un procesador 22 con una salida analógica conectada a un seguidor 20 de tensión 23, para separar eléctricamente la salida analógica del procesador 22 del resto implemented by a processor 22 with an analog output connected to a voltage follower 20, to electrically separate the analog output of processor 22 from the rest
del circuito, que a su vez está conectado a unos medios de amplificación 24 para generar la of the circuit, which in turn is connected to amplification means 24 to generate the
señal eléctrica de activación S1 que se transmite al contraelectrodo 6. Para verificar el nivel electrical activation signal S1 that is transmitted to counter electrode 6. To verify the level
de dicha señal eléctrica de activación S1, el equipo 100 dispone de unos medios de of said electrical activation signal S1, the device 100 has means of
detección de la señal generada 27 por los medios de generación eléctricos 10 en el 25 contraelectrodo 6, implementados también en el procesador 22 con una entrada analógica detection of the signal generated 27 by the electric generation means 10 in the counter electrode 6, also implemented in the processor 22 with an analog input
para recibir el nivel de señal del contraelectrodo 6 a través de un seguidor de tensión 23. De to receive the signal level of the counter electrode 6 through a voltage follower 23. From
esta manera se consigue verificar que la señal eléctrica de activación S1 real corresponde a In this way, it is possible to verify that the actual electrical activation signal S1 corresponds to
la deseada. En caso de que la señal eléctrica de activación S1 no fuera la deseada, se The desired. If the electrical activation signal S1 is not the desired one, it is
activaría una alerta para intentar corregir dicha señal eléctrica de activación S1, por ejemplo 30 incrementando el nivel proporcionado por los medios de generación eléctricos 10 hasta it would activate an alert to try to correct said electric activation signal S1, for example 30 by increasing the level provided by the electric generating means 10 until
detectar en los medios de detección de la señal generada 27 el nivel deseado. detect the desired level in the detection means of the generated signal 27.
Al aplicar la señal eléctrica de activación S1, que por ejemplo comprende un tren de pulsos When applying the electrical activation signal S1, which for example comprises a pulse train
con amplitudes variables entre +2V y -2V a través del contraelectrodo 6, se favorece la 35 creación de reacciones de reducción y oxidación en el electrodo 3 que conllevan la with varying amplitudes between + 2V and -2V through counter electrode 6, the creation of reduction and oxidation reactions in electrode 3 that lead to the
generación de una corriente eléctrica I característica según sean los componentes disueltos en la muestra de agua 1. Para medir dicha corriente eléctrica I el electrodo 3 se conecta a unos medios de detección amperométricos 4, formados por un conversor analógico corriente-tensión 25 para trasladar, a través de un seguidor de tensión 23, un valor de 5 tensión obtenido en la conversión que será proporcional a la corriente eléctrica I a unos medios de detección de la corriente generada 27, que en la variante descrita son una entrada analógica del procesador 22, en el que se muestreará el valor de la corriente eléctrica I generada en respectivos instantes t1…tn para determinar un conjunto de valores instantáneos I1…In de dicha corriente eléctrica I. Para corregir errores debidos a la deriva generation of a characteristic electric current I according to the components dissolved in the water sample 1. To measure said electric current I the electrode 3 is connected to amperometric detection means 4, formed by an analog current-voltage converter 25 to transfer, through a voltage follower 23, a value of 5 voltage obtained in the conversion that will be proportional to the electric current I to means for detecting the generated current 27, which in the described variant are an analog input of the processor 22, in which the value of the electric current I generated in respective moments t1 ... tn will be sampled to determine a set of instantaneous values I1 ... In of said electric current I. To correct errors due to drift
10 térmica, el procesador 22 también comprende una sonda de temperatura 26 en contacto con la muestra de agua 1. 10 thermally, the processor 22 also comprises a temperature probe 26 in contact with the water sample 1.
Aunque en la variante del equipo 100 mostrada en la Fig. 3 el contraelectrodo 6 y el electrodo 3 tienen forma laminar y están alejados entre sí, es posible que el contraelectrodo Although in the variant of the equipment 100 shown in Fig. 3 the counter electrode 6 and electrode 3 are laminar in shape and are far apart from each other, it is possible that the counter electrode
15 6 y el electrodo 3 se presenten en una forma más compacta, por ejemplo formando un paquete en que el contraelectrodo 6 y el electrodo 3 tienen forma cilíndrica, siendo uno de ellos hueco y estando el otro dispuesto en su interior de modo concéntrico, estando el espacio de separación entre electrodo 3 y contraelectrodo 6 relleno con un material dieléctrico. 15 6 and the electrode 3 are presented in a more compact form, for example forming a package in which the counter electrode 6 and the electrode 3 are cylindrical in shape, one of them being hollow and the other being arranged therein concentrically, being the gap between electrode 3 and counter electrode 6 filled with a dielectric material.
20 En la Fig. 4 se muestra un ejemplo de la señal eléctrica de activación S1 aplicada al contraelectrodo 6, y la correspondiente corriente eléctrica I característica generada en el electrodo 3, se destaca que dichas corrientes eléctricas serán del orden de microamperios. Tras recibir el procesador 22 el valor de la corriente eléctrica I, este será convenientemente 20 An example of the electrical activation signal S1 applied to the counter electrode 6 is shown in Fig. 4, and the corresponding characteristic electrical current I generated in the electrode 3, it is noted that said electrical currents will be of the order of microamps. After receiving the processor 22 the value of the electric current I, this will be conveniently
25 muestreado en respectivos instantes t1…tn y convertido a valores digitales, obteniéndose un conjunto de valores instantáneos I1…In digitales de dicho valor de corriente eléctrica I, mostrados esquemáticamente en el detalle de la Fig. 4, para unos instantes t1 a t5 en que se obtienen un repectivo conjunto de valores instantáneos I1 a I5 que se procesarán en el procesador 22 para obtener el parámetro Y que se desea cuantificar en la muestra de agua 25 sampled in respective moments t1 ... tn and converted to digital values, obtaining a set of instantaneous values I1 ... In digital of said electric current value I, shown schematically in the detail of Fig. 4, for moments t1 to t5 in that a relative set of instantaneous values I1 to I5 are obtained that will be processed in the processor 22 to obtain the parameter Y that is to be quantified in the water sample
30 1 como se describirá más adelante. Se explica esquemáticamente este muestreo con una serie corta, ya que el número de instantes t1…tn y de valores instantáneos I1…In a procesar serán mucho mayores, como se describirá más adelante. 30 1 as will be described later. This sampling is explained schematically with a short series, since the number of instants t1 ... tn and instantaneous values I1 ... In to be processed will be much greater, as will be described later.
La Fig. 5 muestra el detalle de una realización del circuito eléctrico de la Fig. 3. Para 35 simplificar el circuito, se han obviado los medios de alimentación de los amplificadores Fig. 5 shows the detail of an embodiment of the electrical circuit of Fig. 3. To simplify the circuit, the power supply means of the amplifiers have been omitted.
operacionales AO, que serán evidentes para un experto. Como se puede observar, los medios de generación eléctricos 10, medios de detección de la señal generada 27 y medios de detección de corriente eléctrica generada 11 están implementados en un procesador 22, las entradas y salidas analógicas del cual están conectadas a seguidores de tensión 23 5 formados por amplificadores operacionales AO en configuración de seguidor de tensión para separar las entradas/salidas del procesador 22 del resto del circuito. Los medios de amplificación 24 están formados por un amplificador operacional AO en configuración de inversor con una ganancia de 1, en el que las resistencias R1 y R2 son iguales. Si fuera necesario, para aumentar la estabilidad del sistema, los valores de las resistencias R1 y R2 podrían 10 reducirse. En el bucle de realimentación se coloca un condensador C1, que en la variante representada es de 22pF, que da estabilidad al sistema cuando la celda electroquímica tiene componentes capacitivas. Los medios de detección amperométricos 4 están formados por un conversor analógico corriente-tensión 25 también basado en un amplificador operacional AO y una resistencia R3. Dicha resistencia R3 fija la escala de corriente que puede aceptar AO operational, which will be apparent to an expert. As can be seen, the electric generation means 10, means for detecting the generated signal 27 and means for detecting generated electric current 11 are implemented in a processor 22, the analog inputs and outputs of which are connected to voltage followers 23 5 formed by AO operational amplifiers in voltage follower configuration to separate the inputs / outputs of the processor 22 from the rest of the circuit. The amplification means 24 are formed by an operational amplifier AO in inverter configuration with a gain of 1, in which the resistors R1 and R2 are equal. If necessary, to increase the stability of the system, the values of resistors R1 and R2 could be reduced. A capacitor C1 is placed in the feedback loop, which in the represented variant is 22pF, which gives stability to the system when the electrochemical cell has capacitive components. The amperometric detection means 4 are formed by a current-voltage analog converter 25 also based on an operational amplifier AO and a resistor R3. Said resistance R3 sets the current scale that it can accept
15 el conversor para dar una salida en el rango entre -2V y +2V, que es la adecuada para ser proporcionada en este caso a la entrada del procesador 22 siendo en este caso el rango de corrientes que puede recibir de entre -2/R3 A y +2/R3 A, que son las que se prevé pueda proporcionar el electrodo 3 durante las reacciones de oxidación y reducción. 15 the converter to give an output in the range between -2V and + 2V, which is adequate to be provided in this case to the input of the processor 22 being in this case the range of currents that can be received between -2 / R3 A and + 2 / R3 A, which are expected to provide electrode 3 during oxidation and reduction reactions.
20 Aunque en la variante descrita el circuito electrónico está formado por módulos electrónicos separados, el circuito electrónico se podría implementar en un único circuito integrado que podría ser conectado directamente al electrodo 3 y contraelectrodo 6. 20 Although in the described variant the electronic circuit is formed by separate electronic modules, the electronic circuit could be implemented in a single integrated circuit that could be connected directly to electrode 3 and counter electrode 6.
La Fig. 6 muestra un esquema de funcionamiento del procedimiento con detección Fig. 6 shows a scheme of operation of the procedure with detection
25 amperométrica para aplicaciones de control de calidad de aguas aplicable a la medida de detergentes, en el que se observa que tras recoger una muestra de agua en una cámara 2 y poner en contacto con dicha muestra de agua 1 un electrodo 3 conectado a unos medios de detección amperométricos 4, el procedimiento comprende el paso de detectar mediante dichos medios de detección amperométricos 4 una corriente eléctrica I generada en dicho 25 amperometric for water quality control applications applicable to detergent measurement, in which it is observed that after collecting a water sample in a chamber 2 and contacting said water sample 1 an electrode 3 connected to means of amperometric detection 4, the method comprises the step of detecting by means of said amperometric detection means 4 an electric current I generated in said
30 electrodo 3 debido a la presencia de un detergente u otros componentes disueltos en la muestra de agua al oxidar o reducir un metal noble 5 en dicho electrodo 3. Se destaca que son tanto procesos farádicos como no farádicos los que contribuyen a la generación de la corriente eléctrica I generada en el electrodo 3 al aplicar los diferentes pulsos de la señal eléctrica de activación S1 en el contraelectrodo 6. Como se puede observar, por cada pulso 30 electrode 3 due to the presence of a detergent or other components dissolved in the water sample by oxidizing or reducing a noble metal 5 in said electrode 3. It is emphasized that it is both faradic and non-faradic processes that contribute to the generation of the electric current I generated at electrode 3 when applying the different pulses of the electric activation signal S1 on the counter electrode 6. As can be seen, for each pulse
35 se obtiene una respuesta característica en la corriente eléctrica I generada que dependerá 35 a characteristic response is obtained in the generated electric current I which will depend
de los componentes disueltos en la muestra de agua 1 que determinarán los procesos farádicos y no farádicos que tendrán un decrecimiento exponencial a lo largo del tiempo. Concretamente, se entiende por procesos no farádicos los procesos de reestructuración de la doble capa eléctrica en los cuales no se produce transferencia de cargas entre el electrodo y la 5 disolución, y cuya contribución es significativa solamente durante los primeros instantes de aplicación del pulso, mientras que los farádicos son procesos con transferencia redox cuya duración se mantiene más alta y decrece más suavemente a lo largo del tiempo. Los procesos no farádicos responden más a propiedades como dureza del agua o a compuestos presentes en detergentes como tensoactivos disueltos, mientras que los farádicos of the components dissolved in the water sample 1 that will determine the faradic and non-faradic processes that will have an exponential decrease over time. Specifically, non-faradic processes are understood as the restructuring processes of the double electrical layer in which there is no transfer of charges between the electrode and the dissolution, and whose contribution is significant only during the first moments of application of the pulse, while that faradic are processes with redox transfer whose duration remains higher and decreases more smoothly over time. Non-faradic processes respond more to properties such as water hardness or to compounds present in detergents as dissolved surfactants, while faradic agents
10 responden más a cationes como hierro o manganeso, aniones y a otros compuestos presentes en detergentes como peróxidos y lejías. 10 respond more to cations such as iron or manganese, anions and other compounds present in detergents such as peroxides and bleach.
Para activar la corriente eléctrica I que se genera en el electrodo 3 debido a la presencia de un detergente u otra substancia que reaccione disuelta en la muestra de agua 1, que oxida o 15 reduce el metal noble 5 de dicho electrodo 3, se aplica una señal eléctrica de activación S1 a través del contraelectrodo 6, que en una variante de interés puede comprender también un metal noble 5. Tras detectar la corriente eléctrica I generada en el electrodo 3, el electrodo 3 se conecta a unos medios de detección amperométricos 4, formados en este caso por un conversor analógico corriente-tensión 25, para detectar y trasladar un valor de tensión 20 obtenido en la conversión y que será proporcional a la corriente eléctrica I al procesador 22 a través de un seguidor de tensión 23. Se almacenan en dicho procesador 22 un conjunto de valores I1…In de dicha corriente eléctrica I, a los que se aplica respectivamente unos valores de ponderación β1… βn de un modelo estadístico predeterminado para obtener el valor de un parámetro Y que se desea cuantificar. Naturalmente también es posible ir 25 aplicando el valores de ponderación β1… βn correspondiente a cada conjunto de valores I1…In de corriente eléctrica I a medida que se van muestreando e ir acumulando el resultado de su suma. También es posible aplicar varias señales eléctricas de activación S1 seguidas, por ejemplo cinco veces, y promediar los conjunto de valores I1…In de cada corriente eléctrica I generada en el electrodo 3 al aplicar cada señal de activación S1 para eliminar To activate the electric current I that is generated in the electrode 3 due to the presence of a detergent or other substance that reacts dissolved in the water sample 1, which oxidizes or reduces the noble metal 5 of said electrode 3, a electrical activation signal S1 through the counter electrode 6, which in a variant of interest can also comprise a noble metal 5. After detecting the electric current I generated in the electrode 3, the electrode 3 is connected to amperometric detection means 4, formed in this case by an analog current-voltage converter 25, to detect and transfer a voltage value 20 obtained in the conversion and which will be proportional to the electric current I to the processor 22 through a voltage follower 23. They are stored in said processor 22 a set of values I1 ... In of said electric current I, to which weights respectively β1 ... βn of a statistical model are applied default to obtain the value of a Y parameter that you want to quantify. Naturally, it is also possible to apply the weighting values β1 ... βn corresponding to each set of values I1 ... In of electric current I as they are sampled and accumulate the result of their sum. It is also possible to apply several electrical activation signals S1 in a row, for example five times, and to average the set of values I1 ... In of each electrical current I generated at electrode 3 by applying each activation signal S1 to eliminate
30 ruido. 30 noise
A este promedio se le puede también restar un conjunto de valores de corriente eléctrica obtenidas de una traza base, que es la propia del agua de red a igual temperatura. This average can also be subtracted from a set of electrical current values obtained from a base trace, which is that of the mains water at the same temperature.
35 Se ha observado que dicho parámetro Y de la muestra de agua que puede cuantificarse 35 It has been observed that said parameter Y of the water sample that can be quantified
mediante este procedimiento puede ser, entre otros, la conductividad, turbidez, pH, dureza, contenido de carbono orgánico total (COT), concentración de nitrógeno total (NT), la demanda química de oxígeno (DQO) o la concentración de detergente disuelto. This procedure can include, among others, conductivity, turbidity, pH, hardness, total organic carbon content (TOC), total nitrogen concentration (NT), chemical oxygen demand (COD) or dissolved detergent concentration.
Para determinar los valores de ponderación β1… βn para el cálculo de un parámetro Y de la muestra de agua inicialmente se deberán obtener en laboratorio las ponderaciones correspondientes al modelo estadístico de cada parámetro para poderlos aplicar al conjunto de valores I1…In de la corriente eléctrica I para así obtener el valor del parámetro Y de interés de la muestra de agua, según una ecuación que para un modelo de regresión lineal que es de la forma siguiente: To determine the weighting values β1… βn for the calculation of a parameter Y of the water sample, weights must initially be obtained in the laboratory corresponding to the statistical model of each parameter in order to apply them to the set of values I1… In of the electric current I in order to obtain the value of the Y parameter of interest of the water sample, according to an equation that for a linear regression model that is as follows:
N N
Y = ∑ βi ⋅ Ii Y = ∑ βi ⋅ Ii
i=1 i = 1
La determinación de los parámetros Y de interés puede realizarse periódicamente para así poder monitorizar dichos parámetros Y de interés a lo largo del tiempo, por ejemplo para monitorizar la calidad del agua de lavado del tambor 201 de una lavadora 200, como se había mostrado anteriormente en la Fig. 2, durante el ciclo de lavado, y así controlar el proceso de lavado y así poder llevar a cabo la adición controlada de detergente, suavizante, desinfectante o blanqueante requerido, teniendo en cuenta también las características del tejido y la cantidad de ropa a lavar. Este control supone un ahorro importante de consumo de productos químicos que posteriormente deben ser eliminados mediante tratamiento en estaciones de depuración de aguas residuales, al poderse monitorizar el estado de la muestra de agua mediante la determinación de los parámetros Y de interés en las diferentes muestras de agua. The determination of the parameters Y of interest can be carried out periodically in order to be able to monitor said parameters Y of interest over time, for example to monitor the quality of the washing water of the drum 201 of a washing machine 200, as previously shown in Fig. 2, during the washing cycle, and thus controlling the washing process and thus being able to carry out the controlled addition of detergent, softener, disinfectant or bleach required, also taking into account the characteristics of the fabric and the amount of clothing wash. This control means a significant saving in the consumption of chemical products that must subsequently be eliminated by treatment in wastewater treatment stations, since the state of the water sample can be monitored by determining the Y parameters of interest in the different samples of water Water.
La determinación de los parámetros Y de interés también sirve para valorar por ejemplo si el agua del enjuagado de la lavadora 200, que normalmente es del orden de 20 a 40 litros, puede aprovecharse para el prelavado de la siguiente tanda de ropa si los requisitos químicos son adecuados. The determination of the parameters Y of interest also serves to assess, for example, if the rinse water of the washing machine 200, which is normally of the order of 20 to 40 liters, can be used to prewash the next batch of clothes if the chemical requirements They are suitable.
Al poder reutilizar el agua entre lavados a la vez que controlar la cantidad de detergentes de lavado, suavizantes, desinfectantes o blanqueantes requeridos en función de las características del tejido y de la cantidad de ropa tratada, se consigue un ahorro importante de consumo de productos químicos que posteriormente deben ser eliminados mediante tratamiento en estaciones de depuración de aguas residuales. Esta racionalización supone por tanto un doble ahorro, la del tratamiento del exceso de producto añadido para realizar el lavado y el de los costos de fabricación del mismo. By being able to reuse water between washes while controlling the amount of washing detergents, softeners, disinfectants or bleaches required depending on the characteristics of the fabric and the amount of clothing treated, a significant saving in chemical consumption is achieved which must subsequently be eliminated by treatment in wastewater treatment stations. This rationalization therefore supposes a double saving, that of the treatment of the excess of added product to carry out the washing and that of the manufacturing costs thereof.
5 Entre ciclo y ciclo de determinación de los parámetros Y es necesario que el electrodo 3 y contraelectrodo 6 sean limpiados y regenerados para poderlos volver a usar. Esta etapa se realiza con posterioridad al paso de detectar la corriente eléctrica I generada en el electrodo 3, realizando una etapa de regeneración del electrodo 3 y opcionalmente del contraelectrodo 6 para eliminar los productos que hubieran quedado quimisorbidos o fisisorbidos sobre su 5 Between cycle and cycle of determination of parameters Y it is necessary that electrode 3 and counter electrode 6 be cleaned and regenerated in order to be able to use them again. This stage is carried out after the step of detecting the electric current I generated in the electrode 3, performing a regeneration stage of the electrode 3 and optionally of the counter electrode 6 to eliminate the products that would have remained chemisorbed or fisisorbed on their
10 superficie como se ha comentado anteriormente. Aunque este paso se puede realizar mediante el pulido mecánico de dichos electrodo 3 y contraelectrodo 6, es más recomendable y simple que la etapa de regeneración del electrodo 3 y contraelectrodo 6 se realice electroquímicamente, comprendiendo dicha etapa de regeneración los pasos de remplazar la muestra de agua por agua limpia a través de los medios de llenado de agua de 10 surface as discussed above. Although this step can be performed by mechanical polishing of said electrode 3 and counter electrode 6, it is more advisable and simple that the regeneration stage of electrode 3 and counter electrode 6 be performed electrochemically, said regeneration step comprising the steps of replacing the sample of water by clean water through the water filling means of
15 la red 16, haciendo circular agua limpia durante cierto tiempo a través de la cámara 2 para eliminar el agua de la muestra de agua 1 que se utilizó anteriormente. El agua utilizada para la limpieza de la cámara 2 puede ser reaprovechada, por ejemplo siendo dirigida al tambor 201 de lavado de la lavadora 200. Tras la sustitución del agua de la muestra de agua 1 por agua de red, en el caso que el electrodo 3 comprenda un metal noble 5, se inicia una 15 the network 16, circulating clean water for some time through the chamber 2 to remove the water from the water sample 1 that was previously used. The water used for cleaning the chamber 2 can be reused, for example, being directed to the washing drum 201 of the washing machine 200. After replacing the water in the water sample 1 with mains water, in the event that the electrode 3 comprise a noble metal 5, a
20 limpieza electroquímica del electrodo 3, mostrado en la Fig. 7, cuya finalidad es potenciar la eliminación de los productos que se hubiesen quedado fisisorbidos o quimisorbidos en la etapa anterior de medida sobre su superficie. La limpieza electroquímica, que puede considerarse un pulido electroquímico se realiza mediante una serie de procesos de oxidación y reducción secuenciales a potenciales moderados o elevados donde se oxida si 20 electrochemical cleaning of electrode 3, shown in Fig. 7, whose purpose is to enhance the elimination of products that have remained physisorbed or chemisorbed in the previous stage of measurement on their surface. Electrochemical cleaning, which can be considered electrochemical polishing, is carried out through a series of sequential oxidation and reduction processes at moderate or high potentials where it oxidizes if
25 es posible la materia adsorbida y que esta se desprenda gracias a la ayuda de la formación de gas naciente, oxígeno e hidrógeno, sobre la superficie del electrodo 3. Se destaca que a diferencia del pulido mecánico esta limpieza electroquímica requiere tan sólo el uso de agua de red, exenta de detergentes, por lo que además se puede reaprovechar posteriormente el agua. Durante la limpieza electroquímica se aplicará una señal eléctrica de limpieza S2 al 25 the adsorbed matter is possible and that it is released thanks to the formation of nascent gas, oxygen and hydrogen, on the surface of the electrode 3. It is emphasized that unlike mechanical polishing this electrochemical cleaning requires only the use of mains water, free of detergents, so the water can be reused later. During the electrochemical cleaning an electrical cleaning signal S2 will be applied to the
30 contraelectrodo 6 que generará una corriente eléctrica de limpieza S3 en el electrodo 3. En la variante mostrada en la Fig. 8 se observa que dicha señal eléctrica de limpieza S2 comprende un pulso de tensión positiva y un pulso de tensión negativa para así causar alternativamente tanto oxidación como reducción, siendo el primer pulso de 1,6V de duración entre 2 a 3 segundos seguido de un segundo pulso invertido al primer pulso, es 30 counter electrode 6 which will generate an electric cleaning current S3 at electrode 3. In the variant shown in Fig. 8 it is observed that said electric cleaning signal S2 comprises a positive voltage pulse and a negative voltage pulse to alternatively cause both oxidation and reduction, the first pulse of 1.6V lasting between 2 to 3 seconds followed by a second pulse inverted to the first pulse, is
35 decir de -1,6V, y de igual duración que el primer pulso que genera una corriente eléctrica de 35 say -1.6V, and of the same duration as the first pulse that generates an electric current of
limpieza S3 en el electrodo 3. Preferiblemente los valores absolutos de tensión de dicha señal eléctrica de limpieza S2 serán superiores a los valores absolutos de tensión de la señal eléctrica de activación S1 para generar procesos de oxidación y reducción más agresivos, es decir, la señal eléctrica de limpieza S2 será mayor que la señal eléctrica de 5 activación S1. También se prevé que la duración de los pulsos de la señal eléctrica de limpieza S2 tengan una duración sensiblemente mayor que los pulsos de la señal eléctrica de activación S1, por ejemplo entre 2 y 3 segundos, puesto que se desea que además de los procesos agresivos de oxidación y reducción, que van más allá de la duración de los procesos farádicos y no farádicos, se realice un proceso de hidrólisis que permita cleaning S3 at electrode 3. Preferably the absolute voltage values of said electric cleaning signal S2 will be higher than the absolute voltage values of the electric activation signal S1 to generate more aggressive oxidation and reduction processes, ie the signal Electrical cleaning S2 will be greater than the electrical signal of 5 activation S1. It is also expected that the duration of the pulses of the electrical cleaning signal S2 will last significantly longer than the pulses of the electrical activation signal S1, for example between 2 and 3 seconds, since it is desired that in addition to the aggressive processes of oxidation and reduction, which go beyond the duration of the faradic and non-faradic processes, a hydrolysis process is carried out that allows
10 desprender la materia adsorbida en el electrodo 3 mecánicamente por la generación de gas naciente, hidrógeno y oxígeno. 10 detach the matter adsorbed on the electrode 3 mechanically by generating nascent gas, hydrogen and oxygen.
Una vez efectuada la limpieza, una nueva muestra de agua 1 se emplaza en la cámara 2 y el equipo 100 se encuentra nuevamente en condiciones de efectuar una nueva medida. Este After cleaning, a new water sample 1 is placed in chamber 2 and the equipment 100 is again in a position to perform a new measurement. This
15 funcionamiento puede automatizarse de forma que cada pocos minutos tengamos información sobre la muestra de agua 1 mediante el procesador 22, por ejemplo la carga de tensoactivo útil y de la carga contaminante extraída por el agua de lavado mediante la determinación de uno o varios parámetros Y de interés de la muestra de agua 1. The operation can be automated so that every few minutes we have information about the water sample 1 by the processor 22, for example the useful surfactant load and the contaminant load extracted by the wash water by determining one or more parameters Y of interest of the water sample 1.
20 Para el correcto funcionamiento operacional del equipo 100 es necesario configurar una serie de parámetros tales como los intervalos de medida que permiten configurar los tiempos entre medida y medida, el patrón de pulsos que determinan la señal eléctrica de activación S1, la escala de corriente, y el número de repeticiones sucesivas de aplicación de la señal eléctrica de activación S1. También es posible configurar el tratamiento de datos, es 20 For the correct operational operation of the equipment 100, it is necessary to configure a series of parameters such as the measurement intervals that allow setting the times between measurement and measurement, the pulse pattern that determines the electrical activation signal S1, the current scale, and the number of successive repetitions of application of the electrical activation signal S1. It is also possible to configure the data processing, it is
25 decir, si la evaluación del estado del sistema se evalúa mediante una de dos técnicas diferentes de tratamiento de datos: si las trazas de corriente obtenidas por repetición de la señal eléctrica de activación S1 en un momento determinado del lavado pueden ser promediadas para la eliminación de ruido y posteriormente restadas de la intensidad obtenida de una traza base que es la propia del agua de red a igual temperatura (medida o 25 to say, if the evaluation of the state of the system is evaluated by one of two different data processing techniques: if the current traces obtained by repetition of the electrical activation signal S1 at a given time of the washing can be averaged for elimination of noise and subsequently subtracted from the intensity obtained from a base trace that is that of mains water at the same temperature (measured or
30 estimada mediante un algoritmo adecuado) o si a la primera traza de corriente se le resta una traza posterior para estimar la composición del sistema en base a las diferencias encontradas, utilizando un algoritmo matemático adecuado. 30 estimated by a suitable algorithm) or if a subsequent trace is subtracted from the first current trace to estimate the composition of the system based on the differences found, using a suitable mathematical algorithm.
A continuación se presentan en las Figs. 9 a 11 ejemplos de diferentes señales eléctricas de 35 activación S1 que comprenden trenes de pulsos diseñado a medida para la determinación de cada parámetro de interés Y, y en las Figs. 12 a 15 ejemplos de la determinación de los respectivos parámetros Y de interés utilizando dichas señales eléctricas de activación S1. They are presented in Figs. 9 to 11 examples of different electrical signals of activation S1 comprising pulse trains designed to measure for each parameter of interest Y, and in Figs. 12 to 15 examples of the determination of the respective parameters Y of interest using said electrical activation signals S1.
Se destaca que los valores de cada parámetro Y de interés fueron obtenidos a través de un modelo de regresión lineal obtenido por PLS, después de aplicar una de las dos técnicas diferentes de tratamiento de datos. It is noted that the values of each parameter Y of interest were obtained through a linear regression model obtained by PLS, after applying one of the two different data processing techniques.
A modo de ejemplo, se describe a continuación el procedimiento para la obtención de los valores de ponderación β1…βn para la determinación de los parámetros de interés “Concentración de detergente” y “Dureza”. Un procedimiento análogo sería aplicable para la obtención de los valores de ponderación β1…βn de otros parámetros de interés, tales como “pH”, “Demanda Química de Oxígeno” (DQO), “Concentración de Nitrógeno Total” (NT) y “Conductividad”. As an example, the procedure for obtaining the weighting values β1 ... βn for the determination of the parameters of interest "Detergent concentration" and "Hardness" is described below. An analogous procedure would be applicable to obtain the weighting values β1… βn of other parameters of interest, such as “pH”, “Chemical Oxygen Demand” (COD), “Total Nitrogen Concentration” (NT) and “Conductivity "
En la Fig. 9 se muestra un ejemplo de la señal eléctrica de activación S1 para la determinación de parámetros Y de interés como Dureza o Concentración de Detergente. Se trata de un tren de 25 pulsos de 20ms de duración cada uno y amplitud variable entre ±1.2V, por una duración total de 500ms. An example of the electrical activation signal S1 for the determination of parameters Y of interest such as Hardness or Detergent Concentration is shown in Fig. 9. It is a train of 25 pulses of 20ms duration each and variable amplitude between ± 1.2V, for a total duration of 500ms.
En la Fig. 10 se muestra un ejemplo alternativo de la señal eléctrica de activación S1 para la determinación de parámetros Y de interés como Dureza o Concentración de Detergente. Se trata de un tren de 25 pulsos de tensión de 200ms de duración cada pulso y amplitud variable entre ±1.2V, por una duración total de 5s. An alternative example of the electrical activation signal S1 for the determination of parameters Y of interest such as Hardness or Detergent Concentration is shown in Fig. 10. It is a train of 25 pulses of tension of 200ms of duration each pulse and amplitude variable between ± 1.2V, for a total duration of 5s.
En Fig. 11 se muestra un ejemplo de la señal eléctrica de activación S1 para la determinación de parámetros Y de interés como Demanda Química de Oxígeno (DQO), Concentración de Nitrógeno Total (NT) o Conductividad. Se trata de un tren de 10 pulsos de tensión de 20ms de duración de cada pulso y amplitud variable entre ±750mV, por una duración total de 200ms. An example of the electrical activation signal S1 for the determination of Y parameters of interest such as Chemical Oxygen Demand (COD), Total Nitrogen Concentration (NT) or Conductivity is shown in Fig. 11. It is a train of 10 pulses of tension of 20ms of duration of each pulse and variable amplitude between ± 750mV, for a total duration of 200ms.
En la Fig. 12 se muestran valores estimados frente a valores reales del contenido de detergente en agua de dureza media. Se prepararon 25 muestras de agua con detergente líquido añadido a 5 concentraciones diferentes entre 5 y 90ml por 20L de agua, más 5 muestras de la misma agua sin detergente. Estimated values are shown in Fig. 12 versus actual values of the detergent content in medium hard water. 25 water samples were prepared with liquid detergent added at 5 different concentrations between 5 and 90ml per 20L of water, plus 5 samples of the same water without detergent.
A cada muestra de agua se aplicó la señal eléctrica de activación S1 de Fig. 10 cinco veces en sucesión, para generar una corriente eléctrica I en el electrodo 3, promediando las cinco trazas de corriente así obtenidas para reducir la variabilidad de las medidas. Con un tiempo de muestreo de 5ms, correspondiente al espacio entre los instante t1…tn en que se 5 muestrea el valor de la corriente eléctrica I generada en el electrodo 3, se obtienen 40 puntos de medida por pulso, por un total de 1000 puntos de medida por cada traza de corriente. La matriz X de datos promediados tiene por tanto unas dimensiones de 40x1000 y contiene mucha información redundante, prestándose a unas técnicas estadísticas de reducción y compresión de la información entre las cuales se encuentra PLS, que se 10 caracteriza por realizar una descomposición simultánea de X e Y en términos de un número reducido de componentes principales o variables latentes que explican lo más posible la covarianza entre X e Y, seguida de una regresión lineal que utiliza estas variables latentes para obtener 1000 coeficientes de regresión β1… β1000 que minimizan el error entre valores reales y estimados de Y y que serán a los coeficientes de ponderación β1…βn que se To each water sample the electric activation signal S1 of Fig. 10 was applied five times in succession, to generate an electric current I at electrode 3, averaging the five current traces thus obtained to reduce the variability of the measurements. With a sampling time of 5ms, corresponding to the space between the moments t1 ... tn in which the value of the electric current I generated at electrode 3 is sampled, 40 measurement points per pulse are obtained, for a total of 1000 points of measurement for each current trace. The matrix X of averaged data therefore has dimensions of 40x1000 and contains a lot of redundant information, lending itself to statistical techniques of reduction and compression of the information among which is PLS, which is characterized by performing a simultaneous decomposition of X and And in terms of a small number of main components or latent variables that explain as much as possible the covariance between X and Y, followed by a linear regression that uses these latent variables to obtain 1000 regression coefficients β1 ... β1000 that minimize the error between values real and estimated Y and that will be the weighting coefficients β1… βn that
15 utilizarán para la medida del parámetro Y que se desea cuantificar. 15 will be used to measure the parameter Y that you want to quantify.
Se ha observado sorprendentemente la alta correlación entre valores reales y estimados, que queda demostrada como se puede ver en la Fig. 12 por la casi-superposición de la línea de mejor ajuste L1 a la línea que representa los valores reales, que por el alto valor del Surprisingly, the high correlation between real and estimated values has been observed, which is demonstrated as can be seen in Fig. 12 by the almost-superposition of the line of best fit L1 to the line representing the real values, than by the high value of
20 coeficiente de determinación (R2) que es de 0,924. No se detallan los valores de ponderación β1… β1000, que serán a los coeficientes de ponderación β1…βn, debido a la longitud de la serie, no obstante, un experto en la materia podría obtenerlos siguiendo el procedimiento anteriormente descrito. 20 coefficient of determination (R2) which is 0.924. The weighting values β1 ... β1000, which will be the weighting coefficients β1 ... βn, are not detailed, due to the length of the series, however, a person skilled in the art could obtain them following the procedure described above.
25 Debe tenerse en cuenta que dichos coeficientes de ponderación β1…βn dependerán de los valores del mismo parámetro Y de interés a medir, el tipo de metal para electrodo 3 y contraelectrodo 6, la forma y amplitud de la señal eléctrica de activación S1, el intervalo de muestreo -que afecta directamente al número total de ponderaciones-, el número de variables latentes elegidas para el modelo PLS, así como también la forma, el tamaño y la 25 It should be borne in mind that said weighting coefficients β1… βn will depend on the values of the same parameter Y of interest to be measured, the type of metal for electrode 3 and counter electrode 6, the shape and amplitude of the electrical activation signal S1, the sampling interval - which directly affects the total number of weights - the number of latent variables chosen for the PLS model, as well as the shape, size and
30 disposición relativa de electrodo 3 y contraelectrodo 6 , el volumen de la cámara 2, el volumen de la muestra de agua 1 en la cámara 2, la profundidad de inmersión del electrodo 3 y contraelectrodo 6 etc., factores esto que se pueden denominar globalmente bajo el término ‘geometría de la celda de medida’ y que inciden directamente sobre las líneas del campo eléctrico generadas durante la fase de detección y por lo tanto sobre la corriente en 30 relative arrangement of electrode 3 and counter electrode 6, the volume of the chamber 2, the volume of the water sample 1 in the chamber 2, the immersion depth of the electrode 3 and counter electrode 6 etc., factors that can be termed globally under the term 'measurement cell geometry' and which directly affect the electric field lines generated during the detection phase and therefore on the current in
35 el electrodo 3 y de consecuencia sobre la matriz X de datos. Por tanto, los coeficientes de ponderación β1…βn precisos para la medida de un parámetro Y de interés deberán obtenerse para cada una de las configuraciones del equipo 100. 35 the electrode 3 and of consequence on the data matrix X. Therefore, the weighting coefficients β1… βn required for the measurement of a parameter Y of interest must be obtained for each of the configurations of the equipment 100.
A continuación se describen los resultados obtenidos tras aplicar un procedimiento análogo The results obtained after applying an analogous procedure are described below.
5 para obtener los coeficientes de ponderación β1…βn aplicable cuando el parámetro de interés a medir es Demanda Química de Oxígeno (DQO), Concentración de Nitrógeno Total (NT) o Conductividad. 5 to obtain the weighting coefficients β1… βn applicable when the parameter of interest to be measured is Chemical Oxygen Demand (COD), Total Nitrogen Concentration (NT) or Conductivity.
Para estos parámetro de interés se ha utilizado la señal eléctrica de activación S1, tanto For these parameter of interest the electric activation signal S1 has been used, both
10 para la obtención de los coeficientes de ponderación β1…βn como para las medidas, mostrada en la Fig. 11. Se trata de un tren de 10 pulsos de tensión de 20ms de duración cada uno y amplitud variable entre ±750mV, por una duración total de 200ms. 10 for obtaining the weighting coefficients β1… βn as for the measurements, shown in Fig. 11. It is a train with 10 voltage pulses of 20ms duration each and variable amplitude between ± 750mV, for a duration total of 200ms.
Las Figs. 13 a 15 muestran valores estimados frente a valores experimentales medidos en Figs. 13 to 15 show estimated values versus experimental values measured in
15 laboratorio de los parámetros Y DQO, NT, y Conductividad, respectivamente, en 19 muestras de agua recogidas durante diferentes fases de lavados realizados en una lavadora doméstica con una carga estándar de 7Kg de ropa, a diferentes niveles de suciedad y contenido de detergente. A cada muestra de agua se aplicó la señal eléctrica de activación S1 de la Fig. 11 cinco veces en sucesión, restando la última traza de corriente a la primera 15 laboratory of parameters Y COD, NT, and Conductivity, respectively, in 19 water samples collected during different washing phases performed in a domestic washing machine with a standard load of 7Kg of clothes, at different levels of dirt and detergent content. To each water sample, the electrical activation signal S1 of Fig. 11 was applied five times in succession, subtracting the last current trace from the first
20 para estimar la acumulación de compuestos de interés sobre la superficie del electrodo 3. Con un tiempo de muestreo de 200μs se obtienen 100 puntos de medida por pulso, por un total de 1000 puntos de medida por cada traza de corriente. La matriz X de datos promediados tiene unas dimensiones de 19x1000. 20 to estimate the accumulation of compounds of interest on the surface of the electrode 3. With a sampling time of 200μs, 100 measuring points per pulse are obtained, for a total of 1000 measuring points for each current trace. The X matrix of averaged data has dimensions of 19x1000.
25 En todos los casos se observa una alta correlación entre valores experimentales y valores estimados, tal y como se desprende de sus respectivas líneas de regresión L2, L3, L4. 25 In all cases, a high correlation between experimental and estimated values is observed, as can be seen from their respective regression lines L2, L3, L4.
Dado el principio de medida del equipo 100, que comprende la generación de una señal eléctrica de activación S1 en el contraelectrodo 6 y medida de la intensidad de corriente 30 eléctrica I en el electrodo 3, se hace necesario calibrar adecuadamente el equipo 100 electrónico de medida. Tanto en el proceso de conversión digital-analógico como en el posterior tratamiento de la señal generada hasta que es aplicada al potenciostato del equipo 100 electrónico de medida se producen ciertas inexactitudes en el valor analógico. Esto es debido al error cometido al tener que aproximar los valores de resistencias. Dichas 35 inexactitudes pueden verse acentuadas por las tolerancias de las resistencias utilizadas Given the measuring principle of the equipment 100, which comprises the generation of an electrical activation signal S1 on the counter electrode 6 and measurement of the electric current intensity 30 on the electrode 3, it is necessary to properly calibrate the electronic measuring equipment 100 . Both in the digital-analog conversion process and in the subsequent treatment of the generated signal until it is applied to the potentiostat of the electronic measuring equipment 100 certain inaccuracies in the analog value occur. This is due to the error made by having to approximate the resistance values. Said 35 inaccuracies can be accentuated by the tolerances of the resistors used
(1%) y por el offset de los amplificadores operacionales. Con el fin de compensar el efecto de estas desviaciones en el valor de la señal aplicada al electrodo de trabajo es necesario un proceso de calibración del proceso de conversión digital-analógico. (1%) and for the offset of the operational amplifiers. In order to compensate for the effect of these deviations on the value of the signal applied to the working electrode, a calibration process of the digital-analog conversion process is necessary.
5 De igual modo y por motivos análogos, en el procesado de las señales analógicas provenientes de los circuitos de control de tensión y de medida de corriente del potenciostato y en la posterior conversión digital-analógico de las señales se pueden producir desviaciones. Como consecuencia los valores digitales correspondientes a las muestras de las señales de tensión y corriente en el electrodo de trabajo pueden presentar 5 In the same way and for similar reasons, in the processing of the analog signals from the voltage control and current measurement circuits of the potentiostat and in the subsequent digital-analog conversion of the signals, deviations can occur. As a consequence, the digital values corresponding to the samples of the voltage and current signals in the working electrode may present
10 errores o desviaciones. Por lo tanto, también es necesaria la implementación de un sistema de calibración para el proceso de conversión digital-analógico. 10 errors or deviations. Therefore, the implementation of a calibration system for the digital-analog conversion process is also necessary.
Claims (21)
- --
- alojar una muestra de agua (1) con compuestos disueltos en una cámara (2); housing a water sample (1) with compounds dissolved in a chamber (2);
- --
- aplicar una señal eléctrica de activación (S1) a un contraelectrodo (6) dispuesto en dicha applying an electrical activation signal (S1) to a counter electrode (6) arranged in said
- --
- detectar una corriente eléctrica (I) generada en un electrodo (3) que comprende un metal noble (5) al oxidarse o reducirse los compuestos disueltos en la muestra de agua en dicho electrodo, estando dispuesto dicho electrodo también en dicha cámara y en contacto con la muestra de agua; detecting an electric current (I) generated in an electrode (3) comprising a noble metal (5) by oxidizing or reducing the compounds dissolved in the water sample in said electrode, said electrode being also arranged in said chamber and in contact with the water sample;
- --
- muestrear la corriente eléctrica generada en respectivos instantes (t1…tn) para determinar un conjunto de valores instantáneos (I1…In) de dicha corriente eléctrica; sampling the electric current generated in respective instants (t1… tn) to determine a set of instantaneous values (I1… In) of said electric current;
- --
- ponderar cada valor instantáneo de dicha corriente con un respectivo valor de ponderación (β1… βn) previamente determinados de modo estadístico a partir de muestras de referencia; y weighting each instantaneous value of said current with a respective weighting value (β1… βn) previously determined statistically from reference samples; Y
- --
- obtener una predicción del valor de un parámetro (Y) relacionado con un parámetro físico de los compuestos disueltos en la muestra de agua que se desea cuantificar mediante la fórmula: Obtain a prediction of the value of a parameter (Y) related to a physical parameter of the compounds dissolved in the water sample that you want to quantify using the formula:
- --
- remplazar la muestra de agua (1) por agua limpia en la cámara (2); y replace the water sample (1) with clean water in the chamber (2); Y
- --
- aplicar una señal eléctrica de limpieza (S2) entre el electrodo (3) y el contraelectrodo (6) apply an electrical cleaning signal (S2) between the electrode (3) and the counter electrode (6)
- --
- una cámara (2) dispuesta en el interior de unos medios de apantallamiento eléctrico (9) para albergar una muestra de agua (1); a chamber (2) arranged inside electrical shielding means (9) to house a water sample (1);
- --
- unos medios de llenado (7) y unos medios de vaciado (8) de la muestra de agua en dicha 10 cámara; filling means (7) and emptying means (8) of the water sample in said chamber;
- --
- un contraelectrodo (6) dispuesto en dicha cámara y conectado a unos medios medios de generación eléctricos (10), en contacto con la muestra de agua cuando la cámara alberga una muestra de agua; a counter electrode (6) disposed in said chamber and connected to electric generating means (10), in contact with the water sample when the chamber houses a water sample;
- --
- un electrodo (3) dispuesto también en dicha cámara y conectado a unos medios para an electrode (3) also arranged in said chamber and connected to means for
- --
- 20 twenty
- Categoría Category
- 56 Documentos citados Reivindicaciones afectadas 56 Documents cited Claims Affected
- X X
- WO 0244460 A1 (ASKO CYLINDA AB) 06.06.2002, resumen; página 4, línea 3 – página 8, línea 17; página 10, línea 9 – página 11, línea 31; figuras 1-2. 1-5,9-26 WO 0244460 A1 (ASKO CYLINDA AB) 06.06.2002, summary; page 4, line 3 - page 8, line 17; page 10, line 9 - page 11, line 31; figures 1-2. 1-5.9-26
- Y Y
- 6-8 6-8
- A TO
- IVARSSON, P. et al. Supervision of rinses in a washing machine by a voltammetric electronic tongue. Sensors and Actuators B. 22.07.2005 Vol. 108, No. 1-2, páginas 851-857 <DOI:10.1016/j.snb.2004.12.088> 1,4,5 IVARSSON, P. et al. Supervision of rinses in a washing machine by a voltammetric electronic tongue. Sensors and Actuators B. 22.07.2005 Vol. 108, No. 1-2, pages 851-857 <DOI: 10.1016 / j.snb.2004.12.088> 1,4,5
- Y Y
- ES 2305594 T3 (Dr-A. KUNTZE GmbH) 01.11.2008, columna 1, línea 6 – columna 2, línea 66; figura 1. 6-8 ES 2305594 T3 (Dr-A. KUNTZE GmbH) 01.11.2008, column 1, line 6 - column 2, line 66; Figure 1. 6-8
- A TO
- CAMPOS, I et al. A voltammetric electronic tongue as tool for water quality monitoring in wastewater treatment plants. Water Research, 11.02.2012, Vol. 46, No. 8, páginas 2605-2614, <DOI:10.1016/j.watres.2012.02.029> 9 CAMPOS, I et al. A voltammetric electronic tongue as tool for water quality monitoring in wastewater treatment plants. Water Research, 11.02.2012, Vol. 46, No. 8, pages 2605-2614, <DOI: 10.1016 / j.watres.2012.02.029> 9
- Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud Category of the documents cited X: of particular relevance Y: of particular relevance combined with other / s of the same category A: reflects the state of the art O: refers to unwritten disclosure P: published between the priority date and the date of priority submission of the application E: previous document, but published after the date of submission of the application
- El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones nº: This report has been prepared • for all claims • for claims no:
- Fecha de realización del informe 28.06.2013 Date of realization of the report 28.06.2013
- Examinador A. Figuera González Página 1/6 Examiner A. Figuera González Page 1/6
- Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986) Novelty (Art. 6.1 LP 11/1986)
- Reivindicaciones Reivindicaciones 4-12, 14, 16-26 1-3, 13, 15 SI NO Claims Claims 4-12, 14, 16-26 1-3, 13, 15 IF NOT
- Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986) Inventive activity (Art. 8.1 LP11 / 1986)
- Reivindicaciones Reivindicaciones 1-26 SI NO Claims Claims 1-26 IF NOT
- Documento Document
- Número Publicación o Identificación Fecha Publicación Publication or Identification Number publication date
- D01 D01
- WO 0244460 A1 (ASKO CYLINDA AB) 06.06.2002 WO 0244460 A1 (ASKO CYLINDA AB) 06.06.2002
- D02 D02
- IVARSSON, P. et al. Supervision of rinses in a washing machine by a voltammetric electronic tongue. Sensors and Actuators B. 22.07.2005 IVARSSON, P. et al. Supervision of rinses in a washing machine by a voltammetric electronic tongue. Sensors and Actuators B. 07/22/2005
- D03 D03
- ES 2305594 T3 (Dr-A. KUNTZE GmbH) 01.11.2008 ES 2305594 T3 (Dr-A. KUNTZE GmbH) 01.11.2008
- D04 D04
- CAMPOS, I et al. A voltammetric electronic tongue as tool for water quality monitoring in wastewater treatment plants. Water Research. 11.02.2012 CAMPOS, I et al. A voltammetric electronic tongue as tool for water quality monitoring in wastewater treatment plants. Water Research 11.02.2012
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- Encontrar una relación entre X e Y Find a relationship between X and Y
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- Predecir un nuevo Y Predict a new Y
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- Crear un modelo para una o más variables Create a model for one or more variables
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- Cámara (2) que alberga muestra de agua con medios de llenado (7) y medios de vaciado (8) Chamber (2) housing water sample with filling means (7) and emptying means (8)
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- Un contraelectrodo (6) y un electrodo (3) dispuestos en dicha cámara (2) y conectados respectivamente con medios de generación eléctricos (10) y con medios para detectar la corriente eléctrica generada (11) A counter electrode (6) and an electrode (3) arranged in said chamber (2) and connected respectively with electric generating means (10) and with means to detect the generated electric current (11)
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ES201231986A ES2412960B1 (en) | 2012-12-21 | 2012-12-21 | Equipment and procedure with amperometric detection for water quality control applications applicable to detergent measurement |
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