16.a Edición | DICIEMBRE 2025 | ISSN 2618-1894 | Artículos Científicos
DISPOSITIVO DINÁMICO DE DETECCIÓN DE DIÓXIDO
DE CARBONO CON ALARMA VISUAL SONORA EN
TIEMPO REAL
VILLANUEVA, A.
1
GANIELE, M. J.
2
MONTENEGRO, S.
3
NICOLETTI, P.
4
QUINTEROS, L.
5
MELO, M.
6
PONZONI, L.
7
Villanueva, A., Ganiele, M. J., Montenegro, S., Nicoletti, P., Quinteros, L., Melo, M.,
Ponzoni, L. (2025). Dispositivo dinámico de detección de dióxido de carbono con alarma
visual sonora en tiempo real. Revista INNOVA, Revista argentina de Ciencia y Tecnología,
16.
1
Universidad Nacional de Tres de Febrero, Laboratorio Perfil Alar, Gerencia Materiales, GAEN,
Centro Atómico Constituyentes, Argentina
2
Universidad Nacional de Tres de Febrero, Laboratorio Perfil Alar, Gerencia Materiales, GAEN,
Centro Atómico Constituyentes, Argentina / ORCID: https://orcid.org/0000-0002-2702-3013
3
Universidad Nacional de Tres de Febrero, Laboratorio Perfil Alar, Gerencia Materiales, GAEN,
Centro Atómico Constituyentes.
4
Universidad Nacional de Tres de Febrero, Laboratorio Perfil Alar, Gerencia Materiales, GAEN,
Centro Atómico Constituyentes.
5
Universidad Nacional de Tres de Febrero, Laboratorio Perfil Alar, Gerencia Materiales, GAEN,
Centro Atómico Constituyentes.
6
Universidad Nacional de Tres de Febrero, Laboratorio Perfil Alar, Gerencia Materiales, GAEN,
Centro Atómico Constituyentes.
7
Universidad Nacional de Tres de Febrero, Laboratorio Perfil Alar, Gerencia Materiales, GAEN,
Centro Atómico Constituyentes, Argentina / investigacionaeromat@gmail.com /
lponzoni@untref.edu.ar
/ ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0414-1535
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RESUMEN
En los comienzos de la pandemia por el virus COVID-19 se creía que la principal vía
de contagio era solo a través de superficies contaminadas y de las gotitas
expulsadas al toser o estornudar, lo que condujo a pensar que la manera de evitar
contagios era mantener la distancia entre pares. Estudios recientes demuestran
que esto es falso e indican que la principal vía de contagio del virus COVID-19 se
produce al respirar el aire exhalado por una persona contagiada, en consecuencia
este riesgo se incrementa en espacios cerrados o poco ventilados. Frente a esta
situación es que se ha desarrollado un sistema de medición de calidad de aire con
una alarma visual sonora que permite indicar la calidad del aire en tiempo real. Este
sistema, permite conocer la calidad del aire circundante y determinar la necesidad
de tomar medidas para prevenir el riesgo de contagio, siendo la manera más
efectiva la ventilación de ambientes.
PALABRAS CLAVE
COVID-19, salud, ventilación, calidad de aire, dióxido de carbono
ABSTRACT
At the beginning of the COVID-19 virus pandemic, it was believed that the main route of
infection was only through contaminated surfaces and droplets expelled by coughing or
sneezing, this led to the belief that the way to avoid contagion was to maintain the
distance between pairs. Recent studies show that this is false and indicate that the main
route of contagion of the COVID-19 virus occurs when breathing the air exhaled by an
infected person, consequently this risk increases in closed or poorly ventilated spaces.
Faced with this situation, an air quality measurement system has been developed with
an audible visual alarm that allows the quality of the air to be indicated in real time. This
will allow knowing the quality of the surrounding air and the need to take measures to
prevent the risk of contagion, the most effective way being the ventilation of rooms.
KEY WORDS
COVID-19, health, ventilation, air quality, carbon dioxide
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INTRODUCCIÓN
Según la Organización Mundial de la Salud (OMS, 2020), la propagación del COVID-
19 ocurre con mayor frecuencia cuando una persona infectada está en contacto
estrecho o directo con otra persona. El riesgo de propagación del virus es más
elevado en espacios cerrados, de mucha concurrencia de personas y con una
ventilación deficiente, donde las personas pasan largos periodos muy cerca unas
de otras. Mejorar la ventilación de este tipo de espacios puede reducir el riesgo de
propagación del virus en los mismos, esto implica introducir aire limpio en un
espacio al tiempo que se elimina el aire viciado, a fin de mantener o mejorar la
calidad del aire.
Teniendo esto en cuenta nos preguntamos qué nivel de calidad de aire se debe
procurar mantener en estas situaciones, como lo es un aula de una universidad,
para que el riesgo de contagio sea menor. La OMS recomienda que los niveles de
concentración de CO2 en interiores no excedan las 1,000 ppm (partes por millón).
Por otra parte, un estudio realizado en la Universidad de Taipei (Chun-Ru Du, 2019),
sobre la incidencia de contagios de tuberculosis en universidades, descubrió que al
aumentar la ventilación de los ambientes, disminuía la concentración de dióxido de
carbono a niveles entre 600-1000 ppm y en consecuencia se reducía el riesgo de
contagio en un 97%.
El fenómeno que explica esta relación es que el ser humano al exhalar emite
concentraciones de dióxido de carbono que, si se encuentra en un lugar cerrado,
se acumulan. Si en este espacio hay muchas personas el nivel de emisión se
multiplica y por ende la concentración de dióxido de carbono aumenta. A medida
que la concentración de este gas aumenta también lo hace el porcentaje de veces
que este aire ya ha sido inhalado y expirado por otras personas-aire viciado-.
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Figura 1: Relación entre la concentración de dióxido de carbono y porcentaje de
aire ya respirado. Fuente: Harvard y guías de recomendaciones IDAEA-CSIC-
LIFTEC.
En un contexto de pandemia donde esta enfermedad se transmite al respirar las
partículas virales de una persona contagiada, es primordial garantizar una
ventilación constante de los espacios cerrados con el fin de mantener bajo el riesgo
de contagio y poder continuar con nuestras actividades normalmente.
OBJETIVOS
El objetivo principal del presente trabajo de investigación es el desarrollo de un
sensor de calidad de aire económico y accesible para todas las personas,
específicamente para la detección de dióxido de carbono, a utilizar en espacios
cerrados con el fin de disminuir el riesgo de contagio por COVID-19.
METODOLOGÍA
El sistema se encuentra provisto de un sensor de CO2 que tiene adosado un
procesador y un sistema de alarmas en función de la concentración de CO2. En caso
de medir concentraciones en el ambiente menores o iguales a 600ppm de CO2, se
prende una luz verde, en caso de medir más de 600 y hasta 800 ppm se prende una
luz amarilla y más de 800 ppm una luz roja combinado con una alarma sonora. Este
criterio se basa en las publicaciones del CSIC y el límite que determina la OMS para
ambientes saludables, que garantiza una minimización de riesgo de contagio de
personas ante el COVID en ambientes cerrados.
El dispositivo cuenta con un detector de CO2 de alta sensibilidad acoplado a un
sistema Venturi de geometría no simétrica y de flujo forzado. El flujo ingresa en
forma forzada por la tobera de admisión (mayor diámetro) por medio de un filtro
dispersor y egresa por una tobera divergente con filtro de egreso para generar una
depresión en la contracción, donde se ubica el sensor de CO2. En la contracción del
Venturi, se dispone de dos ingresos radiales de flujo de baja velocidad, que permite
incrementar la sensibilidad del sensor y reducir los tiempos de medición de CO2
del ambiente.
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Entre los componentes específicos de este dispositivo podemos nombrar el sensor
de aire MQ135 y el sistema de sensor visual/sonora empleado.
Sensor MQ135
La serie de sensores de gas MQ utiliza un pequeño calentador en su interior con un
sensor electroquímico. Son sensibles para una gama de gases y se utilizan en
interiores a temperatura ambiente. La salida es una señal analógica y se puede leer
con una entrada analógica del Arduino.
El sensor a utilizar en el presente trabajo es el MQ-135 (Figura 2). El mismo se utiliza
para la medición de la calidad del aire y la detección de polución y gases nocivos en
ambientes domésticos e industriales tales como Amoníaco (NH3), Óxidos de
nitrógeno (NOx), Alcohol, Sulfuros, Benceno (C6H6), Dióxido de Carbono (CO2),
Monóxido de carbono (CO), humo y otros gases nocivos.
Figura 2: Sensor de calidad de aire MQ-135. Fuente: Ficha técnica.
Conexiones
El primer paso es la conexión del sensor. El mismo dispone de cuatro pines de
conexión:
● VCC: Alimentación de 5 Voltios.
● GND: Tierra.
● AO: Salida analógica.
● DO: Salida digital.
Podríamos utilizar la salida digital para fijar un valor determinado y programar un
circuito que nos indique si se supera o no este valor pero como requerimos un valor
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más exacto de concentración de dióxido de carbono utilizaremos la salida digital y
realizaremos la conexión de sensor como se ve en la siguiente Figura.
Figura 3: Conexión del sensor MQ-135 al Arduino. Fuente: Elaboración Propia.
Calibración
El sensor requiere de una calibración previa para garantizar que la medición
obtenida se corresponda con la concentración real en la habitación.
Utilizaremos la hoja de datos del sensor para obtener la curva de sensibilidad
característica del mismo mediante la cual podemos convertir la salida analógica del
sensor a la concentración en ppm del gas bajo estudio. En la Figura 4 se observan
las distintas líneas, de escala logarítmica, para cada gas que puede detectar el
sensor.
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Figura 4: Curva de sensibilidad característica. Fuente: Ficha técnica del sensor
proveída por el fabricante.
Donde:
Ro: Resistencia del sensor en aire limpio.
Rs: Resistencia del sensor a varias concentraciones de gases.
Calcular el valor en ppm del gas medido
Para obtener la concentración del gas de interés, en este caso el dióxido de
carbono, debemos recurrir a la curva característica del sensor y obtener la ecuación
de la curva.
Al observar la Figura 4 podemos ver que la ecuación seguirá una forma logarítmica.
𝑦𝑦𝑦𝑦
𝑦𝑦
𝑦𝑦 𝑦𝑦𝑦𝑦𝑦 (1)
Para obtener la ecuación en función de la concentración del gas y encontrar la
forma de la ecuación (1), invertimos los ejes del gráfico y obtenemos:
𝑦𝑦𝑦 𝑦𝑦𝑦
𝑦𝑦𝑦 (2)
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Luego, con el fin de determinar la ecuación de la curva característica utilizamos el
programa GetData graph digitizer, mediante el cual graficamos la curva deseada y
obtenemos una serie de puntos exactos que nos permitirán obtener la línea de
tendencia en un programa de parametrización, obteniendo finalmente la ecuación
de la curva (3) de la Figura 5. Cabe mencionar que, si bien en la hoja de datos la
curva característica alcanza un máximo de 200 ppm, se extendió este rango hasta
los 1000 ppm por lo que la curva obtenida no es exactamente la de la ficha técnica
sino una que abarca un rango de valores mayores a fin de adaptarla a nuestro
dispositivo de medición.
𝑦𝑦𝑦 10917𝑦𝑦
𝑦𝑦2842 (3)
Figura 5: Curva de sensibilidad característica y línea de tendencia. Fuente:
Elaboración propia mediante el Software Excel.
Cálculo del valor de Ro en aire limpio
Como se observa en la Figura 4, la relación entre la resistencia del sensor en aire
limpio (Ro) y la resistencia del sensor según la concentración del gas presente (Rs)
da como resultado un valor en el eje de las abscisas de la curva mediante el cual
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podemos obtener el valor de concentración en ppm presente en el ambiente.
Partiendo de esta base es posible calcular el valor de Ro, si obtenemos valores de
Rs y ppm que podemos relacionar.
𝑦𝑦
𝑦𝑦 𝑦𝑦𝑦𝑦𝑦𝑦𝑦𝑦𝑦𝑦𝑦𝑦𝑦𝑦𝑦𝑦 (4)
A su vez,
𝑦𝑦 𝑦𝑦
𝑦𝑦𝑦 1𝑦𝑦 (5)
Donde:
Vc= Voltaje de entrada = 5.0 V
VRL= Voltaje analógico de salida.
RL= Resistencia interna de sensor = 1 k Ω
Utilizando la ecuación (5) en el programa de Arduino podemos calcular los distintos
valores de Rs según la concentración del gas presente en el ambiente, la cual será
medida con un equipo de detección de dióxido de carbono otorgado por la
universidad de muy alta precisión y cuya calibración se encuentra vigente. Este
equipo es de la marca SIEFA modelo SKY2000 y mide un máximo de 50000 ppm.
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Figura 6: Equipo SIEFA SKY 2000. Fuente: Elaboración propia.
Como se detalló anteriormente, escribimos el código en el entorno de desarrollo
de Arduino mediante el cual obtendremos los valores de voltaje y resistencia
detectados.
Figura 7: Código para la obtención de Rs. Fuente: Elaboración propia mediante el
Software Arduino.
Para obtener los parámetros de calibración en aire limpio se debe colocar el sensor
de dióxido de carbono y el equipo SIEFA detector de gases en un sitio al aire libre,
de esta manera aseguramos que la calidad del aire no se encuentre perturbada.