Into the Plume: El viaje de I+D detrás de la monitorización de volcanes en INFICON
INFICON convierte los retos de la investigación en innovaciones, impulsando la monitorización y predicción de gases volcánicos en todo el mundo.
En INFICON, la investigación y el desarrollo no solo se centran en el avance tecnológico, sino también en la resolución de problemas del mundo real. Desde rigurosas pruebas de productos hasta una estrecha colaboración con científicos en el campo, INFICON fabrica instrumentos que detectan gases para resolver los puntos débiles de los clientes y satisfacer sus necesidades reales. Un ejemplo claro de ello es un proyecto dirigido por el Dr. Andrés Díaz que utiliza sensores de gas, cromatografía de gases y espectrometría de masas para detectar, cuantificar y monitorizar gases con el fin de comprender mejor lo que ocurre justo antes de que los volcanes entren en erupción. Con esta información, los vulcanólogos pueden predecir mejor las erupciones volcánicas y, potencialmente, salvar vidas.
El Dr. Díaz es profesor universitario e investigador científico sénior en INFICON, donde se centra en las tecnologías emergentes y los nuevos mercados. Su trabajo tiende un puente entre la ciencia y la innovación, contribuyendo a proyectos de predicción de terremotos, exploración espacial y análisis de gases volcánicos. Su pasión por la investigación de los volcanes comenzó en la escuela de posgrado y, en la actualidad, utiliza la tecnología de INFICON para fabricar instrumentos que detectan señales de alerta antes de que se produzcan catástrofes medioambientales.
Su reciente trabajo en el monte Etna, en Italia, muestra cómo la I+D de INFICON está teniendo un impacto global. A continuación, repasamos algunos de los principales retos que nuestros investigadores trataron de superar en este proyecto.
El reto: tecnología limitada a los laboratorios
Tradicionalmente, el muestreo de gases volcánicos consistía en recoger muestras manualmente en el lugar y llevarlas a un laboratorio externo para su análisis. Esto no solo era peligroso, sino que el muestreo no era lo suficientemente frecuente como para tener un impacto significativo, no se obtenía información en tiempo real y el tiempo que se tardaba en transportar las muestras al laboratorio podía comprometer la integridad de los datos.
Los primeros espectrómetros de masas no eran ideales para esta investigación porque no eran portátiles, eran demasiado voluminosos para realizar análisis in situ y requerían fuentes de alimentación estables. Tampoco estaban bien equipados para entornos hostiles.
El avance: espectrometría de masas portátil
El desarrollo de sistemas de espectrometría de masas desplegables sobre el terreno supuso una transformación para esta investigación. Díaz trabajó con varios equipos para diseñar un espectrómetro de masas portátil lo suficientemente pequeño como para caber en una mochila. Este diseño, que utiliza el Transpector® MPH en una maleta Pelican®, permitió a los científicos e investigadores realizar mediciones in situ para obtener los mejores y más precisos resultados.
La elección del espectrómetro de masas para el modelo de mochila fue fundamental para lograr mediciones precisas en los volcanes. El Transpector MPH es el espectrómetro de masas cuadrupolo de barrido más rápido disponible en el mercado. Su capacidad para medir rápidamente múltiples gases y realizar análisis isotópicos en tiempo real proporcionó la capacidad crítica necesaria para comprender el comportamiento volcánico.
El reto: navegar por terrenos peligrosos
Incluso antes de que un volcán entre en erupción, el entorno es peligroso porque es accidentado, caluroso e impredecible. Cuando su actividad aumenta o entra en erupción, la amenaza se vuelve real y peligrosa, y se intensifica la necesidad de una supervisión continua. Los seres humanos no pueden arriesgar sus vidas entrando en un volcán en erupción, pero la ciencia no está completa sin los datos.
El avance: cargas útiles robóticas para entornos peligrosos
Para superar la posibilidad de un entorno peligroso y hostil, el equipo desarrolló la solución de montar la tecnología INFICON en robots con patas y drones.
El primer dron equipado con el HAPSITE Scout, un prototipo de carga útil con sensores multigás diseñado para integrarse en vehículos aéreos no tripulados (UAV) con el fin de detectar gases volcánicos clave como CO2, H2S, SO2 y H20 en tiempo real, se desplegó con éxito en el volcán Stromboli y la isla de Vulcano en 2022 y 2023. Desarrollado originalmente como accesorio del HAPSITE® CDT, el cromatógrafo de gases-espectrómetro de masas de INFICON, el HAPSITE Scout también utiliza colectores de muestras integrados para recoger muestras de gas in situ mientras se mide la columna de humo, que luego pueden trasladarse a otra ubicación para un análisis GC/MS más profundo. Aprovechando las capacidades de HAPSITE, como la portabilidad y el análisis in situ en tiempo real en entornos extremos, HAPSITE Scout permite realizar mediciones mediante drones directamente en el lugar de origen, sin exponer al investigador.
En 2025, el equipo realizó su primer despliegue volcánico del sistema ARAMMIS (Robots autónomos para el mapeo, monitoreo y detección in situ de áreas), en colaboración con el Laboratorio de Sistemas Robóticos de la ETH Zurich. Con el INFICON Transpector MPH montado en los robots con patas de la ETH Zurich, el equipo pudo enviar un sistema capaz de caminar directamente hasta el borde de un cráter activo y caracterizar los gases emitidos, lo que permitió realizar análisis in situ en tiempo real en zonas inaccesibles o demasiado peligrosas para los seres humanos.
Reto: Maquinaria en un entorno hostil
Los volcanes crean un entorno especialmente hostil para la tecnología. Las intensas vibraciones pueden desestabilizar o dañar los equipos, el terreno accidentado dificulta la movilidad y la estabilidad de las cargas útiles robóticas, y los gases corrosivos como el dióxido de azufre, el sulfuro de hidrógeno, el HF y el HCl amenazan con degradar los componentes electrónicos expuestos de los drones y los robots. Es necesario tener en cuenta todas estas condiciones para diseñar sistemas que puedan soportar entornos tan hostiles.
El avance: ingeniería para condiciones extremas
Para garantizar la fiabilidad en condiciones tan duras, el equipo desarrolló y probó múltiples iteraciones del sistema, cada una de ellas diseñada para soportar condiciones más extremas que las que se encuentran en el campo. Entre ellas se incluyen:
- Diseñar puntos de apoyo amortiguados para las bombas de vacío, a fin de que las cargas útiles sean más estables y robustas con los movimientos.
- El diseño de la conexión de los cables y las vías para que los posibles movimientos no provoquen cortocircuitos en los cables.
- La adición de filtros para que las partículas del terreno volcánico no entren en el espectrómetro de masas y cierren la entrada.
- La creación de una carcasa protectora en el diseño de la mochila, el robot y el dron para reforzar su resistencia y evitar daños por movimientos, sacudidas, agua y vibraciones.
- La creación de recubrimientos especiales para los componentes electrónicos con el fin de evitar la corrosión por gases.
De una idea audaz a herramientas revolucionarias
Nuestra investigación sobre volcanes está lejos de haber terminado. Cada despliegue sobre el terreno descubre nuevas variables, y cada reto inspira nuevas innovaciones. Esa es la verdadera naturaleza de la I+D en INFICON y su colaboración con instituciones de investigación y organismos gubernamentales: no se trata solo de ofrecer soluciones, sino de perfeccionarlas continuamente para satisfacer las demandas del mundo real. Desde instrumentos de laboratorio hasta sistemas resistentes preparados para el campo, el proyecto sobre volcanes representa el futuro de la detección en entornos hostiles, haciéndola más segura, más inteligente y más predictiva.
El uso de la tecnología de detección de gases permite llevar a cabo investigaciones clave en instituciones académicas y gubernamentales para comprender mejor lo que nos dice la naturaleza.
El espectrómetro de masas cuadrupolo INFICON Transpector® MPH aterrizó con éxito y funcionó en la superficie lunar.
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