Centro tecnológico Cartif

Proyecto VEAME 2009-2010: Viabilidad de un equipo de análisis de movilidad electrónico

• REFERENCIA: TSI-020100-2009-53
• TITULO: Viabilidad de un equipo de Análisis de movilidad (DMA) Electrónico
• ACRONIMO: VEAME
• INVESTIGADORES PRINCIPALES: Gonzalo Fernández de la Mora, Juan Fernández de la Mora, Guillermo Vidal, Pablo de Santiago Casado
• ORGANISMO: Fundación CARTIF
• COOPERANTE: SEADM
• CENTRO: Fundación CARTIF
• DIRECCION: Parque Tecnológico de Boecillo, parc. 205 (47151 Valladolid)
• TELEFONO: 983 546504
• CORREO E.: This e-mail address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it
• PAGINA WEB DEL PROYECTO: http://www.cartif.com
  /index.php/es/laboratorios/laboratorio-de-analisis-
  y-ensayos/veame.html

El Proyecto VEAME ha sido financiado parcialmente por el Ministerio de Industria, Turismo y Comercio, dentro del Plan Nacional de Investigación Científica, Desarrollo e Innovación Tecnológica 2008-2011.

1 OBJETIVO DEL PROYECTO

1.1 General

El objetivo del Proyecto VEAME es realizar la "proof of concept" de un sistema revolucionario de análisis de movilidad, implementado exclusivamente mediante tecnologías electrónicas.

Un segundo objetivo es determinar en primer lugar si la teoría que sustenta el DMA electrónico es correcta, o existe en la misma un error de base que la hace inviable; y en segundo lugar, analizar las prestaciones reales que dicho equipo pudiera llegar a alcanzar, teniendo en cuenta las limitaciones reales de los componentes mecánicos y electrónicos que lo conformarían.

El proyecto VEAME es un proyecto de Investigación Industrial que tiene por objeto adquirir conocimientos que permitan desarrollar un nuevo producto (el DMA electrónico), y no contempla el desarrollo de ningún prototipo. El proyecto si contempla el desarrollo de algunos componentes del DMA electrónico.

En términos generales diremos que un DMA es un equipo de analítica de laboratorio, cuyo objeto es detectar y separar moléculas presentes en gases (por ejemplo para análisis medio ambiental). El DMA utiliza como criterio de separación lo que se denomina "movilidad", que es la inversa de la resistencia aerodinámica de la molécula, o lo que es lo mismo, la capacidad de dicha molécula para atravesar un campo fluido sin desviarse al ser empujada por un campo eléctrico. Los DMA son equipos de coste elevado, dado que requieren la creación de túneles de viento con velocidades típicas de Mach 0,6 y flujo laminar. Por ello, la investigación sobre analizadores de movilidad se ha concentrado en los últimos años en la obtención de equipos exclusivamente electrónicos, pero hasta el momento sin éxito. La tecnología más relevante obtenida hasta la fecha es la denominada Field Asymmetric waveform Ion Mobility Spectrometry (acrónimo FAIMS), que cumple el objetivo de ser exclusivamente electrónica, pero a costa de unas prestaciones claramente inferiores a las obtenidas con los DMAs convencionales, lo que no le ha permitido penetrar en el mercado.

El nuevo concepto de DMA electrónico se basa en forzar a las moléculas analizadas a girar a gran velocidad en un compartimento estanco, lo que les hace alcanzar velocidades, respecto al aire, similares o incluso mayores a las que alcanzarían en un túnel de viento. De esta forma, las moléculas pueden separarse unas de otras en función de su movilidad. La aceleración de las moléculas se consigue mediante un proceso inicial de ionización, seguido de la combinación de dos campos eléctricos, uno de los cuales es axial y arrastra las moléculas desde la entrada hasta la salida del equipo, y el segundo es giratorio, forzando a las moléculas a realizar una trayectoria helicoidal. La combinación de estos dos campos hace que únicamente una pequeña fracción de las moléculas (aquellas que tienen la movilidad seleccionada) alcance la salida, en tanto que las restantes chocan con las paredes del equipo y se pierden.

1.2 Objetivos específicos

Los objetivos específicos de VEAME son los siguientes:

1. Preparación de una simulación detallada del funcionamiento del DMA electrónico,
2. Desarrollo de un primer Demostrador tecnológico, denominado Demostrador nº 1:
3. Refinamiento de la teoría:
4. Desarrollo de un segundo Demostrador tecnológico, denominado Demostrador nº 2:
5. Corrección de la aberración:
6. Extracción de conclusiones:

2 ANTECEDENTES

El mercado de los equipos de análisis de movilidad ha seguido una curva de crecimiento muy marcada en la última década, de la mano de un conjunto de sectores que incluyen la analítica de laboratorio, pero muy especialmente de las aplicaciones de seguridad. En efecto, los detectores de movilidad ofrecen una relación prestaciones / precio muy favorable, y de hecho sin competencia en estos momentos, en el área de la detección de explosivos, y de forma más general, la detección de productos químicos en bajas concentraciones a coste moderado.

Sin embargo, pese a la ampliación del mercado y a las inversiones considerables que se le han dedicado, la detección por movilidad está tecnológicamente estancada desde hace más de una década, lo que promete un campo espectacular para la empresa que consiguiera un producto con una mejora técnica que pudiera considerarse cualitativa.