Medidor de Oxígeno y Control de la Hipoxia Artificial

Un medidor de O2 es un dispositivo que mide la concentración de O2 en un fluido y en el caso que nos ocupa se trata específicamente de aparatos que miden la concentración de O2 en una mezcla de gases, habitualmente aire. Por tanto el medidor de O2 nos va a permitir comprobar la evolución del contenido de O2 del aire en función de la altitud natural, así como de las modificaciones en el contenido de O2 del aire inspirado-espirado (en relación con el consumo de oxígeno), de las modificaciones de la composición del aire con el uso de diferente aparataje,…

En el ámbito del uso de la hipoxia artificial o altitud simulada, el medidor de O2 nos objetiva de forma fehaciente la concentración de O2 del aire, o mejor dicho la presión parcial de O2 del aire, bien sea el aire que emite un generador de hipoxia, el aire que se encuentra en una tienda o cámara de hipoxia, en una habitación o entorno adaptado a la hipoxia,…

Existen diferentes tipos de medidores de oxígeno en función de la tecnología empleada, pudiendo encontrar analizadores de zirconio, electroquímicos, paramagnéticos,… tal y como podemos ver en la entrada de nuestro Blog de Hipoxia titulado Analizadores de Oxígeno: Métodos de Análisis y de entre ellos, los medidores más utilizados y difundidos en el ámbito del control de la hipoxia artificial son aquellos que utilizan el método electroquímico. richard mille réplica

Es por ello que en adelante nos vamos a referir a los medidores de oxígeno que utilizan el método electroquímico, aunque no lo citemos expresamente.

¿Cómo Funcionan?

Los medidores de oxígeno que utilizan el método electroquímico están basados en la tecnología de la celda de combustible de oxígeno, también conocida como sensor de oxígeno electroquímico.

El funcionamiento del medidor de oxígeno tiene las siguientes bases:

1. Celda de combustible: El analizador consta de una celda de combustible que tiene dos electrodos, un ánodo y un cátodo, separados por un electrolito. Habitualmente el cátodo suele ser de oro o platino, mientras que el ánodo suele ser de plomo.
2. Reacción electroquímica: Cuando las moléculas de oxígeno entran en la celda, se produce una reacción electroquímica en el cátodo de forma que el oxígeno se reduce a iones hidroxilo, conforme a la siguiente reacción:
   O ₂ + 2 H ₂ O + 4 e– → 4 OH
   Los iones hidroxilo migran a través del electrolito para alcanzar el ánodo donde reaccionan con el plomo, oxidándose y liberando electrones según la reacción:
   2 Pb + 4 OH — → 2 PbO + 4 e– + 2 H ₂ O
   Los electrones formados generan una corriente eléctrica.
3. Medición de la corriente: La corriente generada es directamente proporcional a la cantidad de oxígeno que entra en la celda de combustible. El analizador mide esta corriente y en función del algoritmo que tiene incluido, son capaces de traducir la corriente eléctrica generada en concentración de oxígeno de la muestra de gas. Lógicamente a mayor cantidad de oxígeno que entra en la celda de combustible, mayor es la corriente eléctrica generada y se interpreta como una mayor concentración de O2.

Vida Media de un Medidor de Oxígeno

Un medidor de oxígeno no funciona por tiempo indefinido sino que tiene una vida limitada en el tiempo, y esa limitación no está relacionada con la obsolescencia programada o similar, sino que tiene su razón de ser y la razón principal estriba en el agotamiento de uno de sus elementos.

Los medidores de oxígeno tienen una limitación de su vida media, lo que supone que una vez pasado un tiempo el medidor de oxígeno indefectiblemente deja de funcionar. Y nosotros apenas podemos modificar esa evolución del medidor de oxígeno hacia su ‘muerte’. La vida media de la mayoría de los medidores de oxígeno (puede variar ligeramente en relación a la marca y modelo) oscila entre los 2 o 3 años.

La limitación principal de la vida funcional de un medidor de oxígeno es el agotamiento del plomo de uno de los electrodos (ánodo). Como ya hemos visto en las reacciones que tienen lugar en la celda de combustible, en el ánodo se produce una reacción entre el plomo y los grupos hidroxilo, donde se generan los electrones que son los responsables de la generación de una corriente eléctrica mensurable, y ello supone el uso y desgaste progresivo del plomo del ánodo. Una vez que se agota el plomo del ánodo, no se puede producir la reacción anterior, no se genera una corriente eléctrica y por tanto el medidor de oxígeno cuando empieza a agotarse comienza a mostrarnos unos valores más bajos de la habitual para terminar agotándose y mostrarnos un valor de 0 o un mensaje de error.

¿Podemos aumentar de alguna forma la vida media del medidor de O2?

Ya hemos comentado que el principal motivo de la limitación de la vida del medidor de O2 es el agotamiento del plomo del ánodo, que se ha oxidado completamente.

Por ello, si el medidor de oxígeno está expuesto a un aire pobre en oxígeno (por ejemplo en altitud), va a disminuir la intensidad de la reacción entre el plomo y el oxígeno con lo que cabe esperar que la vida del medidor de oxígeno se alargue, aunque no sabemos en qué medida.

Otra posibilidad de alargar la vida media de un medidor de oxígeno es reducir su exposición al aire cuando vamos a tener el analizador sin ser utilizado durante un tiempo prolongado. Para ello lo que podemos hacer es impedir la entrada de aire en el sensor, por ejemplo mediante una cinta adhesiva que impida el intercambio de aire con el exterior, tal y como apreciamos en la imagen inferior. Tenemos un sensor de oxígeno a la izquierda y cuando vamos a pasar un cierto tiempo sin utilizarlo podemos cubrir con una cinta adhesiva la entrada de aire al sensor (imagen central), con lo que vamos a limitar el desgaste del electrodo de plomo alargando su vida útil. La imagen de la derecha corresponde a un analizador de oxígeno Handi nuevo y ya apreciamos un adhesivo de color rosa que cubre la entrada de aire del sensor con el objetivo de que no haya un desgaste continuo del sensor de plomo desde su fabricación hasta comenzar a utilizarse.

En otras ocasiones podemos conseguir lo mismo y con más garantía de estanqueidad impermeabilizando una especie de capuchón que utilizan muchos sensores de oxígeno y evitando de esta forma el contacto con el aire exterior. De esta forma el oxígeno del aire que ya se encuentra en el interior del sensor-medidor de oxígeno va a continuar reaccionando con el plomo, pero una vez que se ‘agote’ dicho oxígeno ya no va a seguir oxidándose el plomo del ánodo con lo que va a aumentar el tiempo de funcionalidad; en este caso tampoco vamos a saber de forma objetiva en cuánto se alarga la vida del medidor de oxígeno.