Desarrollo de una e-nose para la identificación de materiales energéticos y sus precursores

Abstract

El presente TFM se desarrolla con la finalidad de evaluar las diferentes metodologías de tratamiento de datos utilizadas durante el proceso de entrenamiento de una e-nose, diseñada para su utilización como generador de alarmas de peligro frente a la presencia de materiales energéticos y como método de identificación rápido de estos compuestos. Siendo la finalidad última, la de crear un dispositivo electrónico con la capacidad operativa de detectar e identificar materiales energéticos para su utilización en el ámbito de la seguridad. En este trabajo, se presentan las diferentes situaciones experimentales realizadas con una e-nose, de construcción propia, que abarcan desde la evaluación del comportamiento básico de su funcionamiento, hasta los eventos que nos permiten la toma de datos de interés para la generación de patrones de identificación de algunos compuestos. Para ello, se expondrá a la e-nose a gases de naturaleza conocida y a vapores desprendidos por diferentes materiales energéticos que se han sido seleccionados por ser materiales que habitualmente forman parte, como cargas, en artefactos explosivos/incendiarios utilizados con el fin de atentar contra la seguridad. Los tratamientos quimiométricos de los datos adquiridos durante la etapa experimental nos permiten obtener una biblioteca de huellas olfativas para la identificación de dichos materiales. Para llevar a cabo el presente estudio se diseñó y construyó una e-nose, realizando un estudio y selección previa de los sensores, los cuales condicionan la sensibilidad y selectividad a los diferentes materiales energéticos. Y con respecto a la arquitectura de la e-nose, se diseñó a un equipo portátil que permitiera su funcionamiento en remoto mediante el uso de tecnología inalámbrica. A lo largo del trabajo se diseñan y realizan ensayos de laboratorio que permiten diferenciar situaciones ambientales de aire limpio y las correspondientes a la presencia de vapores desprendidos por los materiales seleccionados: cuatro pólvoras de base nitrocelulósicas (pólvoras A-B-C-D), una pólvora pirotécnica de base percloratada (pólvora E), nitrato de amonio, dinamita, PENT, TNT, explosivo plástico C-3, isobutano, acetona, etanol e isopropanol.

This master’s degree paper, is developed with the purpose of evaluating the different data processing methodologies used during the training process of an e-nose, designed for its use as a generator of danger alarms in the presence of energetic materials and as a method of rapid identification of these compounds. Being the ultimate purpose to create an electronic device with the operational capacity to detect and identify energy materials for use in the field of security. This paper presents the different experimental situations carried out with an e-nose, of own design and construction, that allow the evaluation of the basic behavior of its operation and the data collection process for the generation of patterns of identification of some compounds. For this purpose, the e-nose will be exposed to gases and vapor from energetic materials that have been selected like materials that usually take part like charges in explosive or incendiary devices used against public security. The chemometric treatments of the data acquired during the experimental stage allow us to obtain a library of olfactory fingerprints for the identification of said materials. To carry out this study, it was necessary to carry out the design and construction of our own e-nose, carrying out a study and prior selection of the sensors, which condition the sensitivity and selectivity to the different energetic materials. During the work, laboratory tests are designed and carried out, to allow us to differentiate environmental situations of clean air and those corresponding to the presence of vapors given off by the selected materials: four nitrocellulose-based powders, one perchlorate-based pyrotechnic powder, ammonium nitrate, dynamite, PENT, TNT, C-3 plastic explosive, isobutane, acetone, ethanol and isopropanol.