Phantom Membrane Microfluidic Cross-Flow Filtration Device for the Direct Optical Detection of Water Pollutants

The diffusion of autonomous sensing platforms capable of a remote large-scale surveillance of environmental water basins is currently limited by the cost and complexity of standard analytical methods. In order to create a new generation of water analysis systems suitable for continuous monitoring of a large number of sites, novel technical solutions for fluid handling and detection are needed. Here we present a microfluidic device hosting a perfluorinated microporous membrane with refractive index similar to that of water, which enables the combination of filtration and label-free sensing of adsorbing substances, mainly pollutants, in environmental water samples. The cross-flow design of the microfluidic device avoids the clogging of the membrane due to particulate, whereas molecules with some hydrophobic moiety contained in the crossing flow are partially retained and their adhesion on the inner surface of the membrane yields an increase of light scattering intensity, which can be easily measured using a simple instrument based on Light Emitting Diode illumination. By cycling sample water and pure water as a reference, we demonstrate the detection of 0.5 microM of a model cationic surfactant and regeneration of the sensing surface. The optical response of the membrane sensor was characterized using a simple theoretical model that enables to quantify the concentration of target molecules from the amplitude and kinetics of the measured binding curves. The device was tested with real water samples containing large amount of environmental particles, without showing clogging of the membrane, and enabling nonspecific quantification of adsorbing substances in a few minutes.This project has received funding from the European Union’s Seventh Framework Programme (FP7) for Research, Technological Development and Demonstration through the NAPES project(grant agreement no. 604241). FBL acknowledges the Ramón y CajalProgramme (Ministerio de Economía y Competitividad), Spain. FBL personally acknowledges to Elkartek (KK-2015/00088) Grant from the Gobierno Vasco and funding support from Gobierno de España, Ministerio de Economia y Competitividad, with Grant No. BIO2016-80417-P and to Marian M. De Pancorbo for letting him to use her laboratory facilities at UPV/EHU. PSA was generously provided byAdhesive Research, Ireland. We thank Aurora Giavazzi for helping in the collection of river water samples

Arquitectura de Control Cognitivo Artificial usando una plataforma computacional de bajo coste.

Hoy en día, las principales líneas de investigación tanto en Europa como de EEUU a nivel industrial, abordan aspectos como la interacción hombre-robot y dotar de inteligencia a las máquinas, y por tanto tienen un papel fundamental a la hora de desarrollar cualquier propuesta. Una manera de dotar a las máquinas de conocimiento de la operación que realizan y su interacción con el resto del flujo productivo es la utilización de arquitecturas de control inteligente artificial. A pesar que dichas arquitecturas están dentro de las áreas de investigación priorizadas, aún existen muchas restricciones para su aplicación en la industria de manera general. En este trabajo se propone la emulación de las experiencias socio-cognitivas del ser humano para la toma de decisiones a escala industrial. Las técnicas basadas en Lógica Borrosa, la optimización heurística y las técnicas de auto-aprendizaje desempeñan cada día un papel más importante a la hora de crear los diferentes niveles o capas dentro del sistema. En este trabajo se implementa una arquitectura de control cognitiva artificial enfocada en cuatro aspectos fundamentales: capacidades de auto-aprendizaje y auto-optimización para la estimación; portabilidad y escalabilidad basada en plataformas computacionales de bajo coste; conectividad basada en middleware y enfoque basado en modelos para la estimación y predicción de estados. Finalmente se muestran algunos ensayos de validación en un proceso de microtaladrado que muestran una buena respuesta transitoria y un error de estado estacionario aceptable. Sin lugar a dudas, con la arquitectura de control cognitivo artificial propuesta se sientan las bases para su futura aplicación en una instalación industrial

Inteligencia computacional embebida para la supervisión de procesos de microfabricación

En este artículo se presenta el desarrollo e implementación de una estrategia de supervisión de un proceso de microfabricación. El método propuesto está basado en técnicas de Inteligencia Artificial, embebidas en una plataforma de tiempo real para la monitorización inteligente de procesos. La contribución se centra fundamentalmente en dos modelos para la estimación en proceso (on-line) de la rugosidad superficial (Ra), a partir de la mínima información sensorial posible. El primero de estos modelos está basado en un algoritmo para el modelado híbrido incremental (HIM), cuyos parámetros óptimos se obtienen a partir de un método estocástico, representado por el temple simulado. El segundo está basado en un algoritmo de agrupamiento borroso generalizado (GFCM), incorporado en un sistema de inferencia de una estructura neuroborrosa. Esta estrategia se embebe en una plataforma para una ejecución en tiempo real y en paralelo junto con el resto de estrategias y métodos. Finalmente, se hace una validación en una plataforma experimental, utilizada como soporte tecnológico, lo cual permite el aprovechamiento mutuo de las experiencias alcanzadas y la mejora de los resultados obtenidos. Este resultado científico y técnico, supone un salto cualitativo importante sin precedentes en la investigación industrial en el campo de la microfabricación

Sistema inteligente de monitorización para la auscultación de tuberías mediante un robot

En este artículo se presenta el diseño, desarrollo e implementación de un sistema de monitorización para un robot de auscultación de tuberías en agujeros profundos. El cometido de estas tuberías es actuar como canalizaciones a la hora de inyectar materiales endurecedores del terreno, como paso previo a la realización de obras en infraestructuras subterráneas, como son los túneles. El diseño y la implementación de un sistema de monitorización tienen una serie de restricciones debido a su pequeño tamaño, condiciones de alta humedad y baja luminosidad. La tarea principal del sistema de monitorización es mejorar el seguimiento y localización del robot en el interior de tuberías de hasta 36 mm y realizar la monitorización mediante imágenes de modo que permita la trazabilidad de las labores realizadas en las infraestructuras. Para ello, en este trabajo se presenta el desarrollo de un sistema inteligente de visión e iluminación compuesto por una cámara de alta definición y un sistema de iluminación LED, el cual permite monitorizar el estado de la tubería y el recorrido llevado a cabo por el robot en el interior de la misma. Como corroboración experimental, los resultados serán comparados con los obtenidos mediante las mediciones realizadas con otro tipo de sensores, tales como inclinómetros, acelerómetros, etc. El robot ha sido probado en condiciones extremas realizando tareas de vigilancia y localización, obteniéndose unos resultados muy prometedores. El desarrollo de este robot pretende generar unas bases científicas y técnicas que ayuden a mejorar, e incluso sustituir, los sistemas comerciales existentes para la comprobación de la calidad y el cumplimiento de tolerancias en agujeros profundos para tuberías de poco diámetro llevados a cabo en obras para infraestructuras subterráneas, como son los túneles

Nuevos datos sobre la estratigrafía de subsuelo del acuífero de Torrevieja (Alicante): implicaciones en el modelo conceptual de funcionamiento.

El análisis estratigráfico de sondeos de investigación realizados en el acuifera de Torrevieja pone de manifiesto la coincidencia de las unidades hidrogeológicas con las estratigráficas y permite una mayor precisión en la definición de las primeras al poder constatar que las variaciones internas dentro de las unidades estratigráficas tienen reflejo en la geometria de los acuiferos y los parámetros hidrogeológicos. Asi mismo, la interpretación genética de los sedimentos y la caracterización de las discontinuidades que los limitan permiten realizar una extrapolación predictiva de las caracteristicas geológicas de subsuelo que pueden ser aplicadas a la modelización de las unidades hidrogeológicas

Monitorización inteligente en tiempo real del acabado superficial de micro-piezas basado en el modelado híbrido incremental

Este trabajo propone la aplicación de una estrategia de modelado híbrido incremental (HIM) para la estimación en tiempo real de la rugosidad superficial en procesos de micromecanizado. Esta estrategia comprende fundamentalmente dos pasos. En primer lugar, se obtiene un modelo híbrido incremental representativo del proceso de micromecanizado. El resultado final de este modelo es una función de dos entradas (avance por diente cuadrático y vibración media cuadrática (rms) en el eje Z) y una salida (rugosidad superficial). En segundo lugar, se evalúa el modelo híbrido incremental en tiempo real para obtener la rugosidad superficial. El modelo se corrobora experimentalmente mediante su integración en un sistema embebido de monitorización en tiempo real del acabo superficial. La evaluación del prototipo demuestra una tasa de éxito en la estimación de la rugosidad superficial del 83%. Estos resultados son la base para el desarrollo de sistemas embebidos en la monitorización del acabo superficial de micro-piezas en tiempo real y el posterior desarrollo de una herramienta a nivel industria

El Control de sistemas ciberfísicos industriales. Revisión y primera aproximación.

Los sistemas ciberfísicos industriales (ICPS) abarcan las cuestiones de diseño, modelado y análisis de los sistemas ciberfísicos con especial énfasis en las aplicaciones industriales. El paradigma de la Industria 4.0 y las cuestiones asociadas a la transformación digital de la industria se pueden considerar un caso especial de ICPS. Uno de los pilares científico-técnicos para tratar el modelado y control de los ICPS es la inteligencia computacional y todos los métodos y técnicas agrupados dentro del control inteligente. En este trabajo se tratan algunos conceptos básicos de los ICPS, se presenta una aproximación a las principales estrategias de control utilizadas y algunas aplicaciones reportadas en la literatura

Acción del 2,2-Dimetox¡propano sobre algunos nitratos de metales de transición

En la reacción del 2,2-dimetoxipropano con los nitratos de níquel (II) y cinc hexahidratados se forman los correspondientes nitratos hexametanólicos; en el caso del nitrato de hierro (III) se obtiene nitrato dimetóxido de hierro (III). Se estudian los productos obtenidos por espectrofotometría de absorción en el infrarrojo y por análisis térmico