PROYETO FIN DE CARRERA

Presentado a

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES

FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA BIOMÉDICA

Para obtener el título de

INGENIERA BOMÉDICA

Por

Ana María Cuéllar Urbano

DESARROLLO DE UN SENSOR INTERDIGITADO DIFERENCIAL PARA LA IDENTIFICACIÓN DE

CONTENIDO DE METANOL EN BEBIDAS ALCOHÓLICAS ADULTERADAS

Sustentado el 2 de Diciembre de 2014 frente al jurado:

Asesor: Mario Andres Valderrama Manrique PhD, Profesor Asistente, Universidad de los Andes

Coasesor: Fredy Enrique Segura-Quijano PhD, Profesor Asistente, Universidad de los Andes

Jurado:

Jeabum Son PhD, Profesor en Clasificación, Universidad de los Andes

Tabla de contenido Agradecimientos ....................................................................................................................... 6

Introducción ............................................................................................................................. 7

Objetivos .............................................................................................................................. 8

Objetivo General................................................................................................................ 8

Objetivos Específicos.......................................................................................................... 8

Marco Teórico........................................................................................................................... 9

Procesos de Fabricación ........................................................................................................11

Tecnología de Fabricación de MEMs ..................................................................................11

Tecnología de Fabricación de PCBs.....................................................................................12

Tecnología Escogida ..........................................................................................................12

Diseño del sensor .....................................................................................................................13

Parámetros del Sensor ..........................................................................................................13

Simulación por COMSOL Multiphysics ....................................................................................13

Fabricación del Sensor ..........................................................................................................16

Caracterización del Sensor ........................................................................................................17

Montaje Experimental ..........................................................................................................18

Resultados ...............................................................................................................................19

Caracterización 1 ..................................................................................................................21

Caracterización 2 ..................................................................................................................23

Conclusiones............................................................................................................................24

Bibliografía ..............................................................................................................................25

Índice de Figuras

FIGURA 1. ESQUEMA DE UN SENSOR LC Y MONTAJE PARA LECTURA. EL SENSOR ESTÁ COMPUESTO POR UNA CAPACITANCIA

INTERDIGITADA Y UNA INDUCTANCIA PLANAR. PARA LA LECTURA SE UTILIZA UN ANALIZADOR DE IMPEDANCIA Y UNA ANTENA

DE MEDICIÓN PARALELA AL SENSOR A UNA DISTANCIA D. .............................................................................................. 9

FIGURA 2. SECCIÓN TRANSVERSAL CAPACITANCIA. UNA CELDA UNITARIA ESTÁ FORMADA A LO LARGO DE B, COMO UNA SEPARACIÓN

ENTRE DÍGITOS DE A, CON UNA ALTURA ℎ𝑠. SE MUESTRAN LAS CAPACITANCIAS PARCIALES DE LA CELDA UNITARIA 𝐶𝑎, 𝐶𝑚,

𝐶𝑠, CON PERMEABILIDADES RELATIVAS 𝜖𝑟𝑎, 𝜖𝑟𝑚, 𝜖𝑟𝑠............................................................................................10

FIGURA 3. COMPARACIÓN DE TÉCNICAS DE FABRICACIÓN. W: ANCHO DE LAS PISTAS, H: ALTURA DE LAS PISTAS. FABRICACIÓN

CONVENCIONAL ES LA FABRICACIÓN POR PBC. TAMBIÉN SE MUESTRAS LAS TECNOLOGÍAS NECESARIAS PARA APLICAR CIERTAS

TÉCNICAS DEPENDIENDO DEL ANCHO DE LA PISTA: RAYOS X, LASER, PROYECCIÓN, PROXIMIDAD. ....................................12

FIGURA 4.DISEÑO DE SENSOR DIFERENCIAL. CONSTA DE DOS RESONADORES TIPO LC CADA UNO CON UNA FRECUENCIA DE

RESONANCIA QUE CAMBIARÁ DE FORMA DISTINTA DEPENDIENDO DE LAS PROPIEDADES DIELÉCTRICAS DE LA MUESTRA DE

ALCOHOL. ............................................................................................................................................................13

FIGURA 5. PARÁMETROS DEL SENSOR, PARA EL DISEÑO Y FABRICACIÓN. ................................................................................14

FIGURA 6. MODELAMIENTO DEL SENSOR EN COMSOL. A: SE MODELA UNA ESFERA DE AIRE Y DENTRO SE UBICA EL SENSOR Y LA

ANTENA. B: LA ANTENA EN VERDE, EL ELIPSOIDE SIMULA UN RECIPIENTE QUE CONTIENE LA SUSTANCIA DE INTERÉS DONDE SE

ENCUENTRA EL SENSOR. C: SENSOR Y ANTENA DE MEDICIÓN. .....................................................................................14

FIGURA 7. ESQUEMA DEL SENSOR. A: SENSOR DENTRO DE UN ELIPSOIDE QUE MODELA LA SUSTANCIA DE MUESTRA. B: VISTA

FRONTAL DEL SENSOR MODELADO. C: VISTA POSTERIOR DEL SENSOR, MUESTRA CONEXIÓN ENTRE CAPACITANCIA E

INDUCTANCIA PARA AMBOS RESONADORES. D: VISTA FRONTAL DE ANTENA. E: VISTA POSTERIOR ANTENA, PLANO A TIERRA.

..........................................................................................................................................................................15

FIGURA 8. RESULTADOS DE LA SIMULACIÓN. .....................................................................................................................16

FIGURA 9. SENSOR Y ANTENA FABRICADOS A: VISTA FRONTAL. B: VISTA POSTERIOR. .............................................................17

FIGURA 10. MONTAJE EXPERIMENTAL. A-B: SE MUESTRA LA ANTENA Y UN RECIPIENTE CON SOPORTES QUE PERMITEN QUE LA

ANTENA SIEMPRE QUEDE ALINEADA CON EL RECIPIENTE EN EL MISMO PUNTO. C: ANTENA CONECTADA AL VNA, EN

CONTACTO CON EL RECIPIENTE. D: POSICIÓN DEL SENSOR DENTRO EL RECIPIENTE, LAS MUESTRAS DEL SENSOR PERMITEN

COLOCARLO SIEMPRE EN LA MISMA DIRECCIÓN. ........................................................................................................19

FIGURA 11. MOLDE PARA CONSTRUIR LA CABRERA PARA UN RESONADOR. A LA IZQUIERDA SE ENCUENTRA EL MOLDE, A LA DERECHA

EL SENSOR CON LA BARRERA DE SILICONA PUESTA......................................................................................................19

FIGURA 12. RESULTADOS DE MEDICIÓN DEL VNA. SE MUESTRAN LAS SEÑALE OBTENIDAS PARA TRES CONCENTRACIONES DISTINTAS

DE METANOL........................................................................................................................................................20

FIGURA 13. SELECCIÓN DE PICOS DE RESONANCIA. SE OBTIENE LA UBICACIÓN DE LOS DOS PICOS IDENTIFICADOS CON LOS QUE SE

PUEDE OBTENER OTROS PARÁMETROS COMO MAGNITUD Y FASE. ..............................................................................21

FIGURA 14. CAMBIO EN FRECUENCIA DE RESONANCIA DE CADA RESONADOR EN RESPUESTA A CONCNENTRACIÓN DE METANOL Y

ETANOL. FREC: FRECUENCIA DE RESONANCIA DEL RESONADOR 1 O 2. MET: METANOL. ET: ETANOL ...............................22

FIGURA 15. RESULTADOS OBTENIDOS A PARTIR DE LA DIFERENCIA EN FRECUENCIA DE RESONANCIA. LOS TRIÁNGULOS AZULES

CORRESPONDEN A LA CONCENTRACIÓN DE METANOL, LOS TRIÁNGULOS NARANJAS A LA CONCENTRACIÓN DE ETANOL, LOS

DIAMANTES NEGROS A LA CONCENTRACION DE AGUA DESTILADA Y LA LÍNEA GRIS SOLIDA CORRESPONDE AGUARDIENTE PURO

SIN NINGUN ADULTERANTE. ...................................................................................................................................22

FIGURA 16. DIFERENCIA EN MAGNITUD EN RESPUESTA DE CONCENTRACIÓN DE METANOL Y ETANOL. LOS TRIÁNGULOS AZULES

CORRESPONDEN A LA CONCENTRACIÓN DE METANOL, LOS TRIÁNGULOS NARANJAS A LA CONCENTRACIÓN DE ETANOL, LOS

DIAMANTES NEGROS A LA CONCENTRACION DE AGUA DESTILADA Y LA LÍNEA GRIS SOLIDA CORRESPONDE AGUARDIENTE PURO

SIN NINGUN ADULTERANTE. ...................................................................................................................................23

FIGURA 17. DIFERENCIA EN FASE EN RESPUESTA A LA CONCENTRACIÓN DE METANOL Y ETANOL. LOS TRIÁNGULOS AZULES

CORRESPONDEN A LA CONCENTRACIÓN DE METANOL, LOS TRIÁNGULOS NARANJAS A LA CONCENTRACIÓN DE ETANOL, LOS

DIAMANTES NEGROS A LA CONCENTRACION DE AGUA DESTILADA Y LA LÍNEA GRIS SOLIDA CORRESPONDE AGUARDIENTE PURO

SIN NINGUN ADULTERANTE. ...................................................................................................................................23

FIGURA 18. DIFERENCIA EN FRECUENCIA DE RESONANCIA UTILIZANDO EN DONDE LA MUESTRA SE APLICA A UN SOLO RESONADOR.

..........................................................................................................................................................................24

Índice de Tablas

TABLA 1. PARÁMETROS DE SIMULACIÓN Y FABRICACIÓN.....................................................................................................14

TABLA 2. RESTRICCIONES DE FABRICACIÓN........................................................................................................................15

TABLA 3. VOLÚMENES Y CONCENTRACIONES DE LAS MUESTRAS PARA CARACTERIZACIÓN 1. ....................................................18

TABLA 4. VOLÚMENES Y CONCENTRACIONES DE LAS MUESTRAS PARA CARACTERIZACIÓN 2. ....................................................18

Agradecimientos

Agradezco a mis asesores Fredy Segura y Mario Valderrama, por guiarme y brindarme la ayuda

necesaria para la realización de este proyecto. Agradezco a Diego Sanz y Alvaro Achury, por toda la

ayuda y tiempo brindado y por su asesoramiento. Agradezco a mi Familia por todo su apoyo fuera

de la Universidad.

Introducción La adulteración de bebidas alcohólicas es la alteración de licores de manera natural o artificial.

Ocurre de manera natural cuando el alcohol etílico se transforma en metanol ya que ha sido

sometido a altas temperaturas y luz solar. Ocurre de manera artificial cuando deliberadamente se

le agregan compuestos químicos de bajo costo perjudiciales para la salud, como el alcohol metílico.

Uno de los principales compuestos utilizados en la adulteración del licor es el metanol que tiene una

alta toxicidad en humanos. La mayor parte del metanol ingerido se oxida al formaldehido, luego a

ácido fórmico, el cual es excretado como dióxido de carbono [1] y sólo una pequeña parte del

metanol es excretado a través de la orina. La intoxicación por metanol ocurre cuando los niveles de

producción de ácido fórmico sobrepasan los niveles de eliminación del mismo, causando acidosis

metabólica [2].

Los efectos de consumir metanol son diversos y algunos más severos que otros dependiendo de la

cantidad ingerida. Los síntomas pueden incluir dificultad respiratoria, visión borrosa, baja presión

sanguínea, mareos, dolores de cabeza, dolor abdominal, diarrea, vomito, fatiga, calambres,

debilidad. En casos extremos puede llegar a la ceguera irreversible debido al daño en el nervio óptico

[3, 4, 5, 6, 7] y daño al sistema nervioso [7, 8]. Cantidades de 10ml de metanol puro ingerido puede

causar la ceguera mientras que 30 a 40ml pueden ser fatales [9].

En las bebidas alcohólicas hay una concentración de metanol debido a procesos de fabricación y

condiciones de almacenamiento, esto sin causar daño alguno. Se han medido concentraciones de

2-27mg/l en cerveza, 96-321mg/l en vinos, 10-220mg/l en bebidas alcohólicas destiladas [10].

Algunas bebidas adulteradas pueden contener una relación 5% metanol: 95% etanol que pueden

causar malestares severos como los mencionados anteriormente, mientras relaciones de 0.4% de

metanol en un bebida de 40% alcohol es tolerable [11].

La adulteración de licores es un problema de salud a nivel mundial en aumento. En Colombia para

1998 estudios llevados a cabo en la Universidad del Externado de Colombia y la ANDI la adulteración

del aguardiente de caña y ron fue del 21% de la oferta legal, para el 2010 un estudio de la

Universidad Javeriana se estimó que una de cada cuatro botellas comerciales es falsif icada o

adulterada [12]. El aguardiente es el licor con mayor número de ventas en Colombia después de la

cerveza y es el que mayor número de botellas adulteradas son fabricadas seguido por el ron, whisky,

vino, entre otros [12, 13, 14].

Actualmente existen medidas preventivas para identificar alcohol adulterado, que consisten en

campañas de identificación de botellas en mal estado, sellos de seguridad rotos o que se despegan

con facilidad, etiquetas incorrectas o en mal estado, incluso la búsqueda de sedimentos en el

líquido, sin embargo estos métodos pueden pasar desapercibidos y no ser demasiado confiables

puesto que hay falsificaciones muy difíciles de detectar con la simple observación. Para medir con

una mayor certeza la pureza de los licores se pueden realizar pruebas de cromatografía o

espectroscopia [15, 16], pruebas que son utilizadas para medir la concentración de compuestos

orgánicos en diferentes sustancias, sin embargo estas requieren de equipos especiales de uso en

laboratorios, y requieren de bastante tiempo para el análisis de una sola muestra [17, 18].

En este trabajo se presenta un sensor pasivo que permite detectar concentraciones de metanol en

el aguardiente, de manera rápida, cuantitativa y de bajo costo. El sensor está basado en

resonadores LC inalámbricos, estos tipos de sensores son excitados por un campo magnético

externo con una antena de acople, la cantidad de metanol afecta las propiedades dieléctricas de la

sustancia, lo que genera un cambio en la capacitancia, y se puedan detectar cambios en la frecuencia

de resonancia, magnitud o fase del sensor.

Objetivos

Objetivo General

Diseñar, fabricar y caracterizar un sensor diferencial interdigitado inalámbrico que permita mejorar

la calidad de la señal en la identificación de bebidas alcohólicas adulteradas.

Objetivos Específicos

Evaluar distintos procesos de fabricación de impresos de acuerdo a materiales a utilizar, tamaño

del sensor y costos.

Fabricar un prototipo de sensor diferencial en un arreglo de dos capacitores interdigitados.

Caracterizar el sensor con muestras de soluciones a diferentes concentraciones de etanol,

metanol y agua.

Diseñar un protocolo de medida del sensor que permita caracterizar el sensor y poder extraer

las señales del mismo para ser analizadas de manera reproducible.

Analizar los datos obtenidos de manera que se pueda correlacionar la respuesta del sensor

diferencial buscando una reducción de ruido debido a variables ambientales, ruido entre otros.

Marco Teórico En este trabajo se presenta el uso de sensores pasivos basados en resonadores LC, en los que se

mide principalmente su frecuencia de resonancia, es decir, son dispositivos de dos dimensiones que

cuentan con un inductor planar y una capacitancia interdigitada en un circuito cerrado, como se

muestra en la Figura 1. Cuando el medio en el que se encuentra la capacitancia cambia se evidencia

un cambio en la frecuencia de resonancia, debido a que las propiedades dieléctricas del medio están

cambiando. El sensor es interrogado por medio de una antena y un analizador de impedancia por

inducción mutua entre la inductancia del sensor y la antena. La principal ventaja de los sensores LC

es que son inalámbricos y no requieren de ningún tipo de conexión física para ser leído, de esta

manera pueden ser consultados de forma remota, incluso hasta una distancia de hasta 15cm

dependiendo del tamaño del sensor, el tamaño y la potencia de la antena lectora [19]. Tienen una

alta durabilidad, puesto que no requieren de alimentación y pueden ser usados en aplicaciones in

vivo [20].

Figura 1. Esquema de un Sensor LC y montaje para lectura. El sensor está compuesto por una capacitancia Interdigitada y

una Inductancia planar. Para la lectura se utiliza un analizador de impedancia y una antena de medición paralela al sensor a una distancia d.

El campo magnético generado por la antena de transmisión induce una fuerza electromotriz (emf)

en el inductor del sensor, cuando el sensor es excitado genera a su vez una emf en la antena. La emf

producida por el sensor será máxima en la frecuencia de resonancia 𝑓0 . Como resultado la fuerza

electromotriz sobre la antena es máxima en 𝑓0 . Con un montaje como el mostrado en la Figura 1, el

analizador de impedancia utiliza un voltaje para excitar la antena y se mide la impedancia total vista

desde los terminales de la antena que está dada por Ecuación (1), en donde 𝜔 es la frecuencia en

radianes, 𝑍𝐴 es la impedancia intrínseca de la antena, 𝑍𝑆 es la impedancia del sensor, y 𝑀 es la

inductancia mutua entre sensor y antena [19, 21]. La impedancia de la antena puede ser eliminada,

para obtener la respuesta debida al sensor, midiendo la impedancia de la antena en ausencia del

sensor [22].

𝑍𝑇 = 𝑍𝐴 +𝜔2𝑀2

𝑍𝑆 (1)

Por lo general el sensor se modela como un circuito RLC, la capacitancia y la resistencia en paralelo,

y la inductancia en serie de manera que la impedancia intrínseca del sensor 𝑍𝑠 está dada por la

Ecuación (2), en donde 𝐿 es la inductancia del sensor en Henrios (H), y 𝐶 es la capacitancia en

Faradios (F). Remplazando la Ecuación (2) en la Ecuación (1) y eliminando la impedancia de la antena

se obtiene la impedancia total en la Ecuación (3).

𝑍𝑆 = 𝑗𝜔𝐿 +𝑅

1+𝑗𝜔𝑅𝐶 (2)

𝑍𝑇 =𝜔2𝑀2𝑅

(𝑅−𝜔2𝑅𝐶𝐿)2+𝜔2𝐿2+ 𝑗

𝜔2𝑀2(𝜔𝑅𝐶(𝑅−𝜔2𝑅𝐶𝐿)−𝜔𝐿)

(𝑅−𝜔2𝑅𝐶𝐿)2+𝜔2𝐿2 (3)

A partir de la Ecuación (3) se obtiene la frecuencia de resonancia𝑓0 , derivando e igualando a cero la

parte. Otro parámetro que puede contribuir a otros análisis es hallar la frecuencia de reactancia 𝑓𝑧

igualando la parte imaginaria a cero. La frecuencia de resonancia está dada entonces por la Ecuación

(4) donde 𝜖𝑟𝑚 es la permitividad relativa de la muestra o sustancia que se está sensando.

𝑓0 (𝜖𝑟𝑚) =𝜔0

2𝜋=

1

2𝜋√

1

𝐿𝐶(𝜖𝑟𝑚) (4)

La inductancia se estima de acuerdo a los parámetros geométricos del sensor de acuerdo a [23, 24],

en donde se calcula la inductancia 𝐿 𝑖 del i-esimo segmento de la inductancia se calcula con la

Ecuación 5, en donde 𝑙𝑖 es la longitud del i-esimo segmento, 𝑤𝑠 es el grosor de la pista y ℎ𝑠 es la

altura de la pista. La inductancia total estará dada por la sumatoria de las inductancias de cada

segmento.

𝐿 𝑖 = 0.2𝑙𝑖 (ln (2𝑙𝑖

𝑤𝑠+ℎ𝑠) + 0.50049 +

𝑤𝑠+ℎ𝑠

3𝑙𝑖) (5)

𝐿 = ∑ 𝐿 𝑖𝑖 (6)

Figura 2. Sección transversal capacitancia. Una celda unitaria está formada a lo largo de b, con una separación entre

dígitos de a, con una altura ℎ𝑠. Se muestran las capacitancias parciales de la celda unitaria 𝐶𝑎, 𝐶𝑚, 𝐶𝑠, con permitividades relativas 𝜖𝑟𝑎, 𝜖𝑟𝑚, 𝜖𝑟𝑠.

La capacitancia se estima de acuerdo a [23, 25], en donde la capacitancia total se encuentra definida

por el número de dígitos 𝑁𝑑 en el capacitor interdigitado y la capacitancia de una celda unitaria. La

capacitancia de una celda unitaria 𝐶𝑢 está formada como se muestra en la Figura 2 por la

capacitancia del sustrato 𝐶𝑠, la capacitancia de aire 𝐶𝑎 y la capacitancia 𝐶𝑚 en paralelo, cada una

con una permitividades relativas de 𝜖𝑟𝑠 , 𝜖𝑟𝑎 , 𝜖𝑟𝑚 , respectivamente. 𝐶𝑚 se calcula como un capacitor

de placas paralelas, en donde al cambiar las propiedades dieléctricas de la muestra se verá un

cambio en la permitividad relativa 𝜖𝑚 .

𝐶𝑠(𝑙) = 𝜖0𝜖𝑟𝑠𝑙𝐾(√1−(𝑎/𝑏)2)

2𝐾(𝑎/𝑏) (7)

𝐶𝑎(𝑙) = 𝜖0𝜖𝑟𝑎𝑙𝐾(√1−(𝑎/𝑏)2)

2𝐾(𝑎/𝑏) (8)

𝐶𝑚(𝑙) = 𝜖0𝜖𝑟𝑚𝑙ℎ𝑠

𝑎 (9)

𝐶𝑢(𝑙) = 𝐶𝑠(𝑙) + 𝐶𝑎(𝑙) + 𝐶𝑚(𝑙) (10)

𝐶 = 𝐶𝑢(𝑁𝑑𝑤𝑠) + 𝐶𝑢((𝑁𝑑 − 1)𝑙𝑐) (11)

Las Ecuaciones (7-8) describen la capacitancia del sustrato y del aire de acuerdo a la curvatura de

los campos eléctricos generados entre ambos dígitos, donde 𝐾(𝑥) es la integral elíptica completa

de primera especie sobre 𝑥. La Ecuación (11) describe finalmente la capacitancia total del capacitor

interdigitado de 𝑁𝑑 dígitos con una longitud de 𝑙𝑐

Procesos de Fabricación Los sensores interdigitados por lo general son fabricados con tecnologías de MEMS o PCB. La

tecnología de PCB tiene una ventaja sobre los MEMS debido a una mayor facilidad en la

fabricación y un menor costo por unidad.

Tecnología de Fabricación de MEMs

MEMs son sistemas microelectromecánicos fabricados mediante técnicas de micromecanizado. Son

sistemas que son diseñados para trabajar en uno o más dominios de energía como mecánica,

eléctrica, fluídica, entre otros, y por lo general constan de una unidad mecánica. Los MEMs se

fabrican en obleas de silicio, es un material económico, disponible un una alta pureza, compatible

con la microelectrónica, y puede ser trabajado para aumentar su resistividad o para obtener capas

de dióxido de silicio.

En el micromecanizado de superficie, la fabricación de los MEMs se utiliza una capa delgada de

polisilicio que se cultiva sobre la superficie de una oblea de silicio de cristal, por lo general se hace

sobre una capa delgada de dióxido de silicio [26]. Se utiliza el grabado húmedo o seco. El grabado

húmedo consiste en el uso de químicos líquidos mientras que el grabado seco utiliza plasma o gases

químicos. [27]

También se puede hacer una deposición de capas delgadas sobre las obleas de silicio, que sirven

como aislamientos capas estructurales, caminos eléctricos, electrodos, entre otros. Algunas técnicas

de deposición son evaporación, pulverización catódica, recubrimiento por spining y deposición de

vapor. Se hace uso de la serigrafía cuando se requieren capas más gruesas. Para diseños en 3D se

unen varias obleas de silicio por unión por fusión, unión anódica, o unión adhesiva. Otro método

altamente utilizado es la fotolitografía [27]. Dentro de la fabricación de MEMs también se utilizan

dos polímeros: el polimetilmetacrilato PMMA y el polidimetilsiloxano PDMS, se utilizan con moldes

y después de un tiempo de curado presentan buenas propiedades estructurales, el uso de estos

polímeros es mayormente en microfluídica [28].

El procesamiento de silico está ampliamente desarrollado en la industria, por lo que la fabricación

se hace económica siempre y cuando la producción sea en grandes cuantidades. En cuanto a los

polímeros se utilizan más en el prototipo y en una producción de escala más pequeña, y también

son de bajo costo. [27]

Tecnología de Fabricación de PCBs

Los PCBs son circuitos impresos, constan de un sustrato y una capa de cobre. Uno de los sustratos

mayormente usados es el FR4, que es una resina de fibra de vidrio retardante de llamas (FR: Flame

Retardant). El grosor del sustrato puede variar desde los 0.3mm hasta 1.6mm aproximadamente,

esto dependiendo de si es de una o dos capas de cobre. La capa de cobre puede tener una altura de

17.78, 35.56, 71.12µm, y se somete a diferentes tipos de ataques químicos para obtener las pistas

o caminos deseados, el ancho de la pista puede tener un mínimo de 100µm [29]. Si se realiza un PCB

de dos capas por lo general se tienen sustratos con una capa de cobre por encima y por debajo. Para

realizar la conexión eléctrica entre capas se utiliza el trough hole de cobre-plata. La tecnología de

PCBs está ampliamente comercializada y e incluso el montaje de los diferentes componentes

electrónicos sobre un PCBs puede ser automatizado, de manera que la producción en grandes

cantidades, es económica y confiable.

Tecnología Escogida

Para la aplicación de identificación de alcohol adulterado, no se cuenta con requerimientos de

tamaño, es decir no hace falta que el sensor sea demasiado pequeño, ni tampoco se requiere de un

sistema en 3D, ni se cuenta con restricciones de biocompatibilidad, la elección de tecnología se

reduce a la facilidad de proceso de fabricación y la tecnología disponible. En la Universidad de los

Andes, se cuenta con un laboratorio de circuitos impresos, lo que facilita la fabricación del mismo.

Por otro lado, dado que no existen restricciones específicas frente al tamaño del sensor, ni el tamaño

de las pistas se puede considerar en la Figura 3 que una fabricación convencional satisface estas

condiciones y no requiere de tecnologías demasiado sofisticadas.

Figura 3. Comparación de técnicas de fabricación. w: ancho de las pistas, h: altura de las pistas. Fabricación convencional

es la fabricación por PBC. También se muestras las tecnologías necesarias para aplicar ciertas técnicas dependiendo del ancho de la pista: Rayos X, Laser, Proyección, Proximidad.

Diseño del sensor El diseño del sensor toma en consideración lo expuesto en el marco teórico para el cálculo de las

capacitancias interdigitados y las inductancias. Un principal requerimiento es diseñar un señor

diferencial, de manera que lo que primero se plantea es diseñar un sensor que contenga dos

resonadores como se muestra en la Figura 4. Los resonadores LC serán diferentes, con capacitancias

e inductancias diferentes, de manera la el Resonador 1 resuene a una frecuencia 𝑓0 1 mientras el

Resonador 2 resuene a una frecuencia 𝑓0 2. Al ser distintos los resonadores la frecuencia de

resonancia en la Ecuación (4) seguirá siendo inversamente proporcional a los cambios dieléctricos,

pero la proporcionalidad en cada uno de los resonadores será distinta. Para hacer la medida

diferencial, se propone restar la frecuencia de resonancia 𝑓01 con 𝑓02. Se utilizan dos resonadores

diferentes para que los picos de frecuencia de resonancia no se sobrepongan y puedan ser

identificados fácilmente.

La antena de medición, puede ser diseñada de manera similar que la de los resonadores, de manera

que la frecuencia de resonancia de la antena sea mucho mayor a la de cualquier resonador dentro

del sensor, para que no interfiera con los parámetros que se quieren identificar.

Figura 4.Diseño de Sensor diferencial. Consta de dos resonadores tipo LC cada uno con una frecuencia de resonancia que

cambiará de forma distinta dependiendo de las propiedades dieléctricas de la muestra de alcohol.

Parámetros del Sensor En la Figura 5 se muestra un diagrama de cada resonador diseñado, con los parámetros asociados a

cada uno. En la Tabla 1 se encuentran los valores para cada parámetro. El resonador 1 consta de

una inductancia de una vuelta y un capacitor de 7 dígitos, mientras que el resonador 2 tiene una

inductancia de dos vueltas y un capacitor de 5 dígitos. Estos mismos parámetros fueron utilizados

para realizar el diseño en COMSOL con el módulo de radiofrecuencia variando la constante

dieléctrica del sensor.

Simulación por COMSOL Multiphysics Para evaluar y conocer el comportamiento del sensor se realizó una simulación en COMSOL

Multiphysics en las que se tuvieron en cuenta los tamaños especificados en la Tabla 1, Se utilizaron

los materiales de la base de Comsol para Aire, FR4, y cobre, para simular el efecto del alcohol se

creó un material con una permeabilidad relativa de 𝜇𝑟 = 1, una conductividad eléctrica de 𝜎 = 1 ×

10−3 [S/m] y por último una permitividad relativa 𝜖𝑟𝑚 = 30 + 𝑑𝑒𝑟𝑒, en donde 𝑑𝑒𝑟𝑒 es un

parámetro que se introduce para hacer un barrido paramétrico de la variable.

Figura 5. Parámetros del sensor, para el diseño y fabricación.

Tabla 1. Parámetros de Simulación y Fabricación.

Parámetro Valor [µm]

𝑎 250𝜇𝑚 𝑏 500𝜇𝑚 ℎ𝑠 40𝜇𝑚 𝑙𝑐1 6.75𝑚𝑚 𝑙𝑐2 5.75𝑚𝑚 𝑤𝑑 250𝜇𝑚 𝑤 250𝜇𝑚 𝐿𝑝𝑎𝑑 1𝑚𝑚 𝑤𝑝𝑎𝑑 1𝑚𝑚

𝑤𝑟1 5𝑚𝑚 𝑤𝑟2 5𝑚𝑚 𝑤𝑠𝑒𝑝 2.5𝑚𝑚

Figura 6. Modelamiento del sensor en COMSOL. A: Se modela una esfera de aire y dentro se ubica el sensor y la antena.

B: La antena en verde, el elipsoide simula un recipiente que contiene la sustancia de interés donde se encuentra el sens or. C: Sensor y antena de medición.

El módulo de radio frecuencia de COMSOL Multiphysics permite simular el acoplamiento entre el

sensor y la antena de medición. Este módulo utiliza las ecuaciones de Maxwell para simular la

interacción de las ondas electromagnéticas de la antena y el sensor asumiendo un estado

estacionario.

Para la simulación, el sensor y la antena de medición se encierran en una esfera de aire como se

muestra en la Figura 6, para describir el campo eléctrico se utilizan las ecuaciones (12 y 13) para

materiales conductores y no conductores, respectivamente.

√𝜇0𝜇𝑟

𝜖0𝜖𝑟−𝑗𝜎/𝜔n × H+ E − (n ∙ E)n = (n ∙ Es)n − Es (12)

∇ × 𝜇𝑟−1(∇ × E) − 𝑘0

2 (𝜖𝑟 −𝑗𝜎

𝜔𝜖0)E = 0 (13)

En donde 𝜖0 es la permitividad en el vacío, 𝜖𝑟 es la permitividad relativa, 𝜇𝑜 es la permeabilidad en

el vacío, Es es el campo eléctrico de la fuente, 𝜇𝑟 es la permeabilidad relativa, 𝜎 la conductividad

eléctrica, 𝜔 la frecuencia angular y 𝑘0 el número de onda en el vacío. Se definió un puerto de

parámetros concentrados (Lumped Port) con el que se puede aplicar una corriente a la antena de

medición y en el cual se mide la parte real de la impedancia, en este caso se utilizó una corriente de

1A.

Figura 7. Esquema del sensor. A: Sensor dentro de un elipsoide que modela la sustancia de muestra. B: vista frontal del

sensor modelado. C: vista posterior del sensor, muestra conexión entre capacitancia e inductancia para ambos resonadores. D: vista frontal de antena. E: vista posterior antena, plano a tierra.

Tabla 2. Restricciones de Fabricación.

Parámetro Valor [µm]

Ancho mínimo de pistas 80 − 100𝜇𝑚 Altura máximo de sustrato 1.62𝑚𝑚 Altura cobre 40𝜇𝑚

En la Figura 7 se puede ver el sensor que se encierra en un elipsoide que se modela con el material

de la sustancia de muestra, de manera que esté completamente sumergido. La antena está ubicada

en la parte inferior, lo más próxima posible al sensor. El diseño se realizó teniendo en cuenta

restricciones de fabricación del laboratorio de circuitos impresos de la Universidad de los Andes.

Para la antena de medición como para el sensor se tomaron valores de referencia de circuitos de

doble capa en la Tabla 2.

Los resultados obtenidos para dos constantes dieléctricas diferentes en el la sustancia muestra

𝜖𝑟𝑚 = 30 y 𝜖𝑟𝑚 = 31 se presentan en la Figura 8. Se puede ver por cada medición se obtienen dos

picos en la parte real de la impedancia, cada uno correspondiente a un resonador. El pico de menor

amplitud y una frecuencia más baja corresponde al pico del resonador 2, mientras el pico de mayor

amplitud y frecuencia más alta corresponde al resonador 1. Cuando la constante dieléctrica de la

sustancia aumenta, hay un corrimiento de ambos picos. Para el primer caso cuando la permitividad

relativa es 𝜖𝑟𝑚 = 30 las frecuencias obtenidas son 𝑓01 = 301MHz, 𝑓02 = 247MHz . Para el caso en

que 𝜖𝑟𝑚 = 31 las frecuencias obtenidas son 𝑓01 = 292MHz, 𝑓02 = 242MHz . De manera que la

diferencia para cada caso respectivamente es 54MHz y 52MHz.

Figura 8. Resultados de la simulación.

En el análisis de las señales se toma la diferencia debido a que se ha observado que variables como

la temperatura o la humedad afectan el comportamiento de un sensor LC, y las curvas de calibración

se ven afectadas por las condiciones ambientales. Si se tienen dos resonadores que están expuestos

a las mismas condiciones, ambos serán afectados con un corrimiento igual en frecuencia haciendo

que la diferencia entre frecuencias de resonancia permanezca invariante frente a las condiciones

ambientales. Según lo obtenido en la simulación a medida que se disminuye la permitividad relativa

de la sustancia, mayor será la diferencia.

Fabricación del Sensor Tanto el sensor como la antena de medición fueron fabricado en PCBs de doble capa, el sustrato

utilizada fue FR4. Para cerrar el circuito y realizar la conexión entre inductor y capacitor se realizaron

dos huecos sin trough hole debido a que si se utilizaba el aire dentro del hueco generaría una

resistencia indeseada, de manera que se soldaron cables de cobre disminuyendo la resistencia. La

antena utiliza el plano a tierra del circuito de doble capa y utiliza un conector sma. Se tomaron en

consideración los parámetros de la Tabla 1 y la Tabla 2. En la Figura 9 se puede observar el sensor

por ambos lados con las respectivas conexiones y la antena de medición.

Figura 9. Sensor y Antena fabricados A: Vista frontal. B: Vista posterior.

Caracterización del Sensor Se estimó el efecto que tiene el metanol en el aguardiente. Se escogió el aguardiente debido a que

es el licor más vendido y su vez el más adulterado. El protocolo de pruebas consiste en realizar

mezclas con distintas concentraciones de Metanol en el aguardiente, manteniendo siempre

constante el volumen de la mezcla en el recipiente con el fin de mantener la misma altura sobre el

capacitor. Mantener la misma altura garantiza que el campo eléctrico permanezca dentro de la

muestra y no haya inconsistencia entre medidas.

Para lograr obtener las diferentes concentraciones, se utiliza el factor de dilución (ver Ecuación 14)

para calcular el volumen de cada sustancia en la muestra (Vi), teniendo en cuenta las

concentraciones iniciales (Ci) del metanol y etanol (96%) y el volumen final (Vf) de las mezclas.

𝑉𝑖 =𝑉𝑓𝐶𝑓

𝐶𝑖 (14)

Se realizó una primera caracterización de la adulteración del aguardiente con metanol, etanol y

Agua destilada, en un rango de concentraciones de 10-100%, para lo cual se prepararon las mezclas

de la Tabla 3. Se prepararon 4ml de cada una de las mezclas en diferentes recipientes debidamente

etiquetados. Se utilizaron 4 jeringas con una resolución de ±0.02ml, una para cada sustancia

(aguardiente, metanol, etanol, agua) y marcadas. Se prepararon las muestras siempre en el mismo

orden: primero el aguardiente, después el adulterante (etanol, metanol, agua). Posteriormente, se

hizo una caracterización únicamente con metanol, ya que es el principal compuesto químico para

adulterar el alcohol, colocando la muestra en sólo resonador en un rango de 4-40% de concentración

de metanol, como se muestra en la Tabla 4.

Tabla 3. Volúmenes y concentraciones de las muestras para Caracterización 1.

Muestra Aguardiente [ml] Adulterante [ml] Volumen Final [ml] C. Aguardiente C. Etanol Nombre archivo

1 4.00 - 4.0 100% 0.0% S1p00p100AA_C1

2 3.60 0.40 4.0 90% 10.0% S1p01p90AA10x_Cx

3 3.20 0.80 4.0 80% 20.0% S1p02p80AA20x_Cx

4 2.80 1.20 4.0 70% 30.0% S1p03p70AA30x_Cx

5 2.40 1.60 4.0 60% 40.0% S1p04p60AA40x_Cx

6 2.00 2.00 4.0 50% 50.0% S1p05p50AA50x_Cx

7 1.60 2.40 4.0 40% 60.0% S1p76p40AA60x_Cx

8 1.20 2.80 4.0 30% 70.0% S1p07p30AA70x_Cx

9 0.80 3.20 4.0 20% 80.0% S1p08p20AA80x_Cx

10 0.40 3.60 4.0 10% 90.0% S1p09p10AA90x_Cx

11 - 4.00 4.0 0% 100.0% S1p10p100x_Cx

Tabla 4. Volúmenes y concentraciones de las muestras para Caracterización 2.

Muestra Aguardiente [ml] Adulterante [ml] Volumen Final [ml] C. Aguardiente C. Etanol Nombre archivo

1 4.00 - 4.0 100% 0.0% S1p0p100AA_Cx

2 3.83 0.17 4.0 96% 4.0% S1p01p96AA04x_Cx

3 3.67 0.33 4.0 92% 8.0% S1p02p92AA08x_Cx

4 3.50 0.50 4.0 88% 12.0% S1p03p88AA12x_Cx

5 3.33 0.67 4.0 84% 16.0% S1p04p84AA16x_Cx

6 3.17 0.83 4.0 80% 20.0% S1p05p80AA20x_Cx

7 3.00 1.00 4.0 76% 24.0% S1p76p76AA24x_Cx

8 2.83 1.17 4.0 72% 28.0% S1p07p72AA28x_Cx

9 2.67 1.33 4.0 68% 32.0% S1p08p68AA32x_Cx

10 2.50 1.50 4.0 64% 36.0% S1p09p64AA36x_Cx

11 2.33 1.67 4.0 60% 40.0% S1p10p60AA40x_Cx

Montaje Experimental Para medir la impedancia del sistema se utiliza un Analizador de redes vectoriales (VNA) Master

(Anritsu, Japón). El VNA debe ser precalentado a una temperatura de mínima 48˚, esta es la

temperatura a la cual el equipo trabaja de manera óptima y se reduce el error debido a la

temperatura en la medición. Se realizaron medidas en dos calibraciones, ambas con una resolución

máxima de 4001 puntos, la primera en una ventana de frecuencia de 5kHz-300MHz, la segunda en

una ventana de 5kHz-1GHz.

Para la primera caracterización se utilizó un recipiente por cada muestra para sostener el sensor. La

antena de medición se sitúa directamente en contacto con el recipiente como se muestra en la

Figura 10. Por cada muestra fueron usados 2ml, después de cada medición, el sensor fue lavado con

agua destilada y secado manualmente. En la Figura 9 las esquinas recortadas del sensor sirven para

que siempre estuviera ubicado en la misma posición con respecto a la antena y bien centrado en la

misma. Se realizó una segunda caracterización en un rango más corto de concentración de metanol,

de 0-40%, pero se dejó un resonador al descubierto, mientras el otro se cubrió con 0.2ml de la

muestra. Para esto se realizó un molde (ver Figura 11) y construir una barrera que permitiera retener

el líquido manteniendo siempre la misma altura en uno de los resonadores.

Figura 10. Montaje Experimental. A-B: Se muestra la antena y un recipiente con soportes que permiten que la antena

siempre quede alineada con el recipiente en el mismo punto. C: Antena conectada al VNA, en contacto con el recipiente. D: Posición del sensor dentro el recipiente, las muestras del sensor permiten colocarlo siempre en la misma dirección.

Figura 11. Molde para construir la cabrera para un resonador. A la izquierda se encuentra el molde, a la derecha el

sensor con la barrera de silicona puesta.

Resultados Los parámetros medidos por el VNA fueron la parte real de la impedancia 𝑅𝑒(𝑍(𝑓)), la parte

imaginaria 𝐼𝑚(𝑍(𝑓)), la fase y el logaritmo de la magnitud. Los datos son analizados en MATLAB.

En la Figura 12, se muestra los resultados obtenidos, así mismo se puede observar el cambio en las

señales para diferentes concentraciones de metanol.

Figura 12. Resultados de medición del VNA. Se muestran las señale obtenidas para tres concentraciones distintas de

metanol.

Para hallar la diferencia en frecuencias de resonancias, se suaviza la señal obtenida con un filtro

Savitzky-Golay tomando una ventana de 31 puntos adyacentes y un polinomio de orden 8, luego se

utiliza la función findpeaks(∙) de MATLAB para hallar los picos con una amplitud mayor a 3.5Ω y con

una separación mínima entre picos de 22.5MHz. En la Figura 13 se muestra señalados los picos en

las frecuencias de resonancia, una vez se obtienen estos picos, se obtiene la posición dentro del

vector con la que se puede saber los demás parámetros del sistema, como magnitud de la

impedancia y fase.

Figura 13. Selección de picos de resonancia. Se obtiene la ubicación de los dos picos identificados con los que se puede

obtener otros parámetros como Magnitud y Fase.

Caracterización 1 Al realizar la primera la primera caracterización se determinó la distancia entre ambos picos es decir

la diferencia entre 𝑓02 − 𝑓01. En esta caracterización todo el sensor se encontraba sumergido, es

decir que ambos resonadores estaban en contacto con la sustancia. En la Figura 14 se observan los

resultados con concentraciones de metanol y etanol de las frecuencias por separado de cada

resonador. En la Figura 15 se muestra la diferencia de frecuencia, que es la variable de interés. La

diferencia de frecuencia, incrementa a medida que la concentración de metanol o etanol en la

muestra aumenta, es decir que entre más adulterado esté el licor, se evidenciara una mayor

diferencia en frecuencia. El sensor resulta más sensible al etanol que al metanol y la diferencia se

hace más evidente en concentraciones altas de estas sustancias. El comportamiento de la frecuencia

de resonancia en respuesta a la concentración de metanol y etanol puede aproximarse linealmente

con un 𝑅2 = 0.9542 y 𝑅2 = 0.9578 respectivamente. Estos resultados sugieren que el sensor

diseñado puede efectivamente detectar concentraciones de metanol dentro del Aguardiente. Al

analizar el efecto del agua destilada se puede observar que hay mucha variación en los datos, lo que

implicaría que no las variaciones con agua destilada no pueden ser detectadas.

Un aspecto importante que debe ser resaltado es que a partir de la Figura 14 se puede observar que

la sensibilidad de cada resonador es muy similar, lo que hace al hacer la diferencia se amplifique la

respuesta para concentraciones altas de metanol y etanol. Sin embargo, lo que se desea es tener

una mayor sensibilidad a bajas concentraciones de metanol, debido a que pequeñas cantidades

pueden ser letales.

0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35

0

1

2

3

4

5

6

Medición Parte Real Impedancia

Frecuencia [GHz]

Part

e R

eal Im

pedancia

[O

hm

]

Señal Obtenida

Picos de Resonancia

Figura 14. Cambio en frecuencia de resonancia de cada resonador en respuesta a concnentración de Metanol y Etanol.

Frec: Frecuencia de resonancia del resonador 1 o 2. Met: Metanol. Et: Etanol

Figura 15. Resultados obtenidos a partir de la diferencia en frecuencia de resonancia. Los triángulos azules corresponden

a la concentración de metanol, los triángulos naranjas a la concentración de etanol, los diamantes negros a la concentracion de agua destilada y la línea gris solida corresponde aguardiente puro sin ningun adulterante.

Otras variables que se analizaron fueron la diferencia en magnitud y la diferencia en fase, con el

propósito de examinar si alguna proporcionaba una mejor sensibilidad. Los resultados se muestran

en la Figura 16 y en la Figura 17. Observando la magnitud, se obtienen buenos resultados, sin

embargo no resultan mejores que la diferencia en frecuencia, la respuesta en el rango de 0-20% en

concentraciones de metanol y etanol, no puede distinguirse. Por otro lado, la respuesta de la

diferencia de fase no arroja buenos resultados, ya que los datos se encuentras muy dispersos y no

muestran ningún tipo de tendencia.

Figura 16. Diferencia en Magnitud en respuesta de concentración de metanol y etanol. Los triángulos azules

corresponden a la concentración de metanol, los triángulos naranjas a la concentración de etanol, los diamantes negros a la concentracion de agua destilada y la línea gris solida corresponde aguardiente puro sin ningun adulterante.

Figura 17. Diferencia en Fase en respuesta a la concentración de metanol y etanol. Los triángulos azules corresponden a

la concentración de metanol, los triángulos naranjas a la concentración de etanol, los diamantes negros a la concentracion de agua destilada y la línea gris solida corresponde aguardiente puro sin ningun adulterante.

Caracterización 2 La segunda caracterización se realizó con el propósito de obtener una mayor sensibilidad del sensor

en concentraciones pequeñas de metanol. La sensibilidad debe mejorar ya que se incrementa la

diferencia entre picos debido únicamente la frecuencia de un resonador responde ya que está

expuesto a la muestra, mientras el otro siempre tendrá la misma frecuencia de resonancia. En la

Figura 18 se muestra la respuesta del sensor, junto con la referencia del alcohol puro. La respuesta

del sensor mejora significativamente, manteniendo la linealidad con un 𝑅2 = 0.9773. Además de

esto se comprueba que la linealidad aumenta y es posible identificar concentraciones de hasta 4%

metanol.

Figura 18. Diferencia en Frecuencia de Resonancia utilizando la caracterización 2 en donde la muestra se aplica a un solo

resonador.

Conclusiones Se realizó la simulación de un sensor pasivo inalámbrico diferencial de bajo costo, implementando

dos resonadores LC, que permite identificar la adulteración del Aguardiente, uno de los licores más

vendidos y más adulterado en Colombia.

Dos de las tecnologías más utilizadas para la elaboración de sensores basados en capacitores

interdigitados es la tecnología de MEMs y la tecnología de PCBs. Ambas resultan ser de bajo costo

mientras la producción se haga en gran escala. Sin embargo, la tecnología de MEMs requiere de

equipos más sofisticados que la tecnología de PCBs que es altamente utilizada en Colombia. Debido

a que no se tienen restricciones de tamaño ni de geometrías específicas, la mejor tecnología en

cuanto costos, acceso a equipos y laboratorios para la fabricación del sensor resulta ser la tecnología

de PCBs. Se realizó una simulación en COMSOL Multiphysis validando la respuesta del sensor frente

a cambios de concentración de una sustancia. Los parámetros de diseño utilizados en la simulación

fueron utilizados en la fabricación del mismo.

Se realizaron dos caracterizaciones diferentes del sensor que permitieron conocer la respuesta del

mismo frente a distintas concentraciones de Metanol y Etanol. La mejor respuesta se logró cuando

sólo uno de los resonadores era expuesto a la muestra mientras el otro queda al aire. Al hacer la

medida diferencial de la frecuencia de resonancia para esta configuración, se obtuvo la mayor

linealidad y la mayor sensibilidad. Se pudo identificar una concentración de 4% de metanol en

aguardiente, lo que indica que es una muy buena aproximación para detectar licores adulterados

que pueden ejercer daños severos en el sistema nervioso de ser ingerido. Como trabajo futuro es

necesario estudiar la reproducibilidad de las caracterizaciones expuestas en el presente trabajo,

siguiendo los mismos protocolos de medición.

Bibliografía

[1] Committee on Toxicity, "COMMITTEE ON TOXICITY OF CHEMICALS IN FOOD CONSUMER

PRODUCTS AND THE ENVIRONMENT," [Online]. Available:

http://cot.food.gov.uk/pdfs/cotstatementmethanol201102revjuly.pdf. [Accessed 25 April

25].

[2] K. E. McMartin, J. J. Ambre and T. R. Tephly, "Methanol poisoning in human subjects: Role for

formic acid accumulation in the metabolic acidosis," The American Journal of Medicine, vol.

68, no. 3, pp. 414-18, 1980.

[3] "Methanol poisoning: two case studies of blindness in Indonesia," Int. Ophthalmol, vol. 31,

pp. 517-24, 2011.

[4] G. Martin-Amat, K. E. McMartin, S. S. Hayreh, M. S. Hayreh and T. R. Tephly, "Methanol

poisoning: Ocular toxicity produced by formate," Toxicology and Applied Pharmacology, vol.

45, no. 1, pp. 201-08, 1978.

[5] A. Kesler, "Late treatment of methanol blindness," Br J Ophthalmol, vol. 81, p. 415, 1997.

[6] F. Önder, S. Ilker, T. Kansu, T. Tatar and G. Kural, "Acute bindness and putaminal necrosis in

methanol intoxication," International Ophtalmology, vol. 22, pp. 81-84, 1999.

[7] E. Perez, "Methanol poisoning," MedlinePlus, 30 Jan 2013. [Online]. Available:

http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/ency/article/002680.htm. [Accessed 25 Apr 2014].

[8] T. Patankar, L. Bichile, D. Karnad, S. Prasad and K. Rathod, "Methanol poisoning: Brain

computed tomography scan findings in four patients," Australasian Radiology, vol. 43, no. 4,

pp. 526-28, 1999.

[9] A. Vale, "Methanol," Medicine, vol. 35, no. 12, pp. 633-34, 2007.

[10] World Health Organization, Environmental Health Criteria 196: Methanol, Geneva, 1997.

[11] A. Paine and A. D. Davan, "Defining a tolerable concentration of methanol in alcoholic

drinks.," Hum. Exp. Toxicol., vol. 20, no. 11, pp. 563-68, 2001.

[12] J. G. Zapata, A. Sabogal, A. C. Montes, G. Rodríguez and J. Castillo, "Una estimación de la

adulteración y falsificacion de bebidas alcohólicas en Colombia," La Imprenta Editores S.A.,

Bogotá, 2012.

[13] El Tiempo, "Conozca la realidad detrás del licor adulterado," El tiempo, 2011. [Online].

Available: http://www.eltiempo.com/Multimedia/infografia/licoradulterado/. [Accessed 25

April 2014].

[14] Redacción Bogotá, "Cada vez es más difícil detectar el licor adulterado en Bogotá," El

Tiempo, 18 Mar 2014.

[15] A. C. Silva, L. F. Pontes, M. F. Pimentel and M. J. Pontes, "Detection of adulteration in

hydrated ethyl alcohol fuel using infrared spectroscopy and supervised pattern recognition

methods.," Talanta, vol. 93, pp. 129-34, 2012.

[16] R. N. Rao, P. Parimala, S. Khalid and S. N. Alvi, "Detection of the adulteration of traditional

alcoholic beverages by the separation and determination of alprazolam, chloralhydrate and

diazepam using reversed-phase high-performance liquid chromatography," Anal Sci, vol. 20,

no. 2, pp. 383-6, 2004.

[17] P. S. Kalsi, Spectroscopy of Organic Compounds, India: New Age International, 2004.

[18] E. C. Y. Li-Chan, P. R. Griffiths and J. M. Chalmers, Applications of Vibrational Spectroscopy in

Food Science, United Kingdom: John Wiley & Sons, Ltd, 2010.

[19] K. G. Ong, C. A. Grimes, C. L. Robbins and R. S. Singh, "Design and application of a wireless

passive, resonant-circuit environmental monitoring sensor," Sensors and Actuators, vol. 93,

pp. 33-43, 2001.

[20] K. G. Ong, J. Wang, R. S. Singh, L. G. Bachas and C. A. Grimes, "Monitoring of bacteria growth

using a wireless, remote query resonant-circuit sensor: application to enviromental sensing,"

Biosensors and Bioelectronics, vol. 16, no. 4-5, pp. 305-312, 2001.

[21] T. Harpster, S. Hauvespre, M. Dokmeci, B. Stark, A. Vosoughi and K. Najafi, "A Passive

Humidity Monitoring System for In Situ Remote Wireless Testing of Micropacakages,"

Proceedings of the MEMS 2000 Conference, pp. 335-340, 2000.

[22] K. G. Ong, J. S. Biltler, C. A. Grimes, L. G. Puckett and L. G. Bachas, "Remote Query Resonant-

Circuit Sensors for Monitoring of Bacteria Growth: Application to Food Qualty," Sensors, vol.

2, pp. 219-232, 2002.

[23] D. A. Sanz, Desarrollo de Microsensores Pasivos, Basados en Resonadores LC Para Control de

Calidad de Sustancias, Bogotá: Universidad de los Andes, 2012.

[24] H. Greenhouse, "Design of planar rectangular microelectronic inductors," Ports, Hybrids and

Packaging, vol. 10, no. 2, pp. 101-109, 1974.

[25] K. G. Ong and C. A. Grimes, "A resonant printed-circuit sensor for remote query monitoring

of enviromental parameters," Smart Materials and Structures, vol. 9, no. 4, p. 421, 2000.

[26] K. E. Petersen, "Silicon as a mechanical material," Proc. IEEE, vol. 70, no. 5, pp. 420-457,

1982.

[27] R. N. Dean and A. Luque, "Application of Microelectromechanical Systems in Industrial

Processes and Services," IEEE Transaction Ondustrial Electronics, vol. 56, no. 4, pp. 913-925,

2009.

[28] A. B. Frazier, "Recent applications of polyimide to micromachining," IEEE Trans. Ind.

Electron., vol. 42, no. 5, pp. 442-448, 1995.

[29] R. N. Dean, A. K. Rane, M. E. Baginski, J. Richard, Z. Hartzog and D. J. Elton, "A Capacitive

Fringing Field Sensor Design for Moisture Measurement Based on Printed Circuit Board

Technology," IEEE Transaction on Instrumentation And Measurement, vol. 61, no. 4, pp.

1105-1112, 2012.