ES2900900B2 - Dispositivo de detección pasiva de eventos - Google Patents

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Description

DESCRIPCI N
DISPOSITIVO DE DETECCIÓN PASIVA DE EVENTOS
OBJETO DE LA INVENCIÓN
El objeto de la invención es un dispositivo de detección pasiva de eventos, que pertenece al campo de los nodos de sensores inalámbricos, en el cual un parámetro físico/químico es monitorizado continuamente y comunicado a un receptor de manera remota. El dispositivo evita el actual consumo de energía para la monitorización continua de una magnitud física, tal como la temperatura, e implementa una estrategia de auto activación que no consume absolutamente ninguna energía hasta que se necesite una información relevante del ambiente para que sea almacenada y/o comunicada.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Resulta incuestionable que el desarrollo del panorama actual del Internet de las cosas (loT, Internet of Things), que es posible mediante múltiples sistemas autónomos de energía que son ampliamente capaces de detectar, diagnosticar, decidir y actuar de forma comunicativa y colaborativa, está conduciendo a la sociedad hacia una nueva era digitalizada.
Aunque el loT se encuentra todavía en las primeras etapas de crecimiento, las estimaciones actuales apuntan a más de nueve mil millones de dispositivos conectados alrededor del mundo. Se espera que esta cantidad se incremente exponencialmente, con estimaciones que oscilan de 25 mil millones a 50 mil millones de dispositivos en 2025.
La autonomía de los nodos de detección se ha identificado en gran medida como una característica de funcionalidad clave dentro del escenario digital y hasta ahora, durante la última década se han realizado esfuerzos financieros y tecnológicos significativos para obtener fuentes de energía sostenibles capaces de recoger energía del entorno (luz, calor y movimiento).
Sin embargo, los dispositivos de detección autónomos del estado del arte de la tecnología utilizan baterías, ya que son los únicos candidatos para proporcionar una energía eléctrica suficiente y de manera fiable, mientras que los elementos colectores de energía (células solares, generadores termoeléctricos, generadores piezoeléctricos, etc...) se utilizan para extender el tiempo de operación limitado de tales baterías. Sin embargo, no queda claro si las necesidades energéticas de miles de millones de dispositivos demandantes de energía eléctrica van a poder satisfacerse con las tecnologías de las baterías actuales, como ocurre en las previsiones de demanda en sectores en crecimiento como el transporte y la computación, lo que parece comprometer la disponibilidad de litio y otros materiales clave para las baterías.
En particular, el internet de las cosas (loT) puede definirse como una red de nodos capaz de monitorizar magnitudes físicas o químicas, proporcionar información relevante relacionada con la seguridad de individuos y objetos y si se requiere, realizar una acción. Esto implica una monitorización continua para evaluar que una magnitud relevante para la seguridad no haya alcanzado un valor umbral alarmante, y en consecuencia un continuo consumo de energía para monitorizar su entorno.
A pesar de todos los esfuerzos dirigidos a desarrollar dispositivos electrónicos de detección y comunicaciones de bajo consumo, la inminente implementación del escenario del Internet de las cosas (loT) implicará un dramático incremento en las necesidades energéticas que no se cumplirán únicamente con el uso de baterías portátiles. Más aún, muchos de los sistemas del loT están destinados a vigilar eventos únicos no deseados tales como inundaciones de agua, incendios, roturas de vacío, presencia de gas tóxico, etc., que tienen lugar rara vez a lo largo de la vida del dispositivo. Esto significa que la mayoría de estos sistemas hacen uso de la energía eléctrica para monitorizar de forma continua la ausencia de eventos relevantes.
Las fuentes de alimentación fiables y estables son factores clave para asegurar un escenario de monitorización de varios meses a años. Se han realizado esfuerzos significativos de aprovechamiento de energía del medio ambiente de forma continua en la última década. El aprovechamiento de energía solar, de sistemas de flujo (viento e hidrológicos), de energía térmica y mecánica ha evolucionado para proporcionar la suficiente energía eléctrica para permitir las comunicaciones inalámbricas bajo condiciones de ambiente controlado.
No obstante, su dependencia en las condiciones medioambientales limita su aplicación en una gama de emplazamientos muy limitada. Esto convierte las baterías primarias en la fuente de energía eléctrica de mayor preferencia para las redes de sensores inalámbricos que en la actualidad permite extender la autonomía energética de los nodos inalámbricos hasta varios años con la optimización de módulos de bajo consumo.
Sin embargo, la actual predominancia de baterías primarias en el panorama del loT y la esperada fuerte penetración en el mercado de los módulos de detección, permiten prever una enorme producción, uso y desechabilidad de componentes de batería que representa un panorama bastante poco ecológico. Más aún, la necesidad de una fuente de alimentación supone una gran limitación en términos de autonomía para aquellos sensores situados en una localización remota.
Las tecnologías utilizadas para realizar la detección son diversas, así como las estrategias de comunicaciones utilizadas para enviar la señal registrada (dependiendo de la distancia al receptor). Además, todas ellas necesitan energía para funcionar de forma continua. Algunos de estos dispositivos se conectan a la red eléctrica mientras que otros necesitan una batería autónoma debido a su localización siendo la necesidad de una fuente de alimentación una característica común.
Como un ejemplo en particular, la detección y monitorización de incendios en bosques se realiza mediante tres métodos principales: utilizando cámaras ópticas; detectando la humedad, la composición y la temperatura del aire con redes de sensores inalámbricos; y analizando datos de imágenes de infrarrojo de satélites geoestacionarios cada 30 o 15 minutos con una resolución espacial de 3 km. La detección de incendios en edificios se realiza mediante sensores para la detección de humos y/o de temperaturas muy altas a través de sistemas activos de detección de incendios situados habitualmente en los techos en cada estancia.
Por lo tanto, se pierde una gran cantidad de energía, ya que todos estos dispositivos funcionan constantemente en el modo en espera. Además, cuando existe la necesidad de mediciones muy precisas, estos sistemas verifican su entorno de forma constante. Cuando los sistemas requieren mediciones menos precisas, dichos sistemas utilizan menos energía al realizar verificaciones muy separadas en el tiempo, y por lo tanto, pierden mediciones relevantes.
Existe la necesidad de un dispositivo que combine una pérdida nula de energía manteniendo una monitorización permanente, para evitar consumir constantemente energía eléctrica de una batería y perder cualquier medición relevante.
En este sentido, las baterías activadas por líquido son dispositivos que consisten en al menos dos electrodos electroactivos, al menos uno de ellos de oxidación (ánodo (12)) y al menos uno de ellos de reducción (cátodo (13)) conectados por un material (o un receptáculo/cavidad) (14) hidrófilo y/o poroso capaz de contener un fluido (11), tal como se representa en la Fig. 6. La batería comienza a funcionar tras la adición del fluido (11), ya que este fluido actúa como el electrolito de la batería. El líquido utilizado para activar la operación de la batería es generalmente un fluido a base de agua.
Estas baterías son baterías primarias que dejan de funcionar cuando uno de los electrodos se agota. Su limitado tiempo operativo y su simplicidad en términos de estructura y materiales utilizados, las hacen particularmente adecuadas para aplicaciones a corto plazo tal como dispositivos de diagnóstico o portátiles.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
El dispositivo de detección pasiva de eventos, objeto de la presente invención, comprende un material de cambio de fase (PCM, Phase Change Material) que responde a cambios físicos/químicos en el entorno que permiten el desarrollo de nodos de detección inalámbricos con consumo nulo de energía durante la detección. La energía eléctrica de una batería activada por líquido se utiliza únicamente cuando se produce un cambio detectable en el entorno.
El dispositivo utiliza los cambios de fase de sólido a líquido del material PCM para convertir un cambio en un parámetro físico/químico del entorno circundante en energía eléctrica, utilizando preferiblemente la fase líquida originada para activar una batería activada por líquido. La activación de la batería permite generar un pulso de energía eléctrica que puede utilizarse para alimentar un módulo electrónico.
El módulo electrónico puede detectar, actuar y/o informar sobre el estado del dispositivo y su entorno circundante. Por ejemplo, el módulo electrónico puede generar y opcionalmente enviar, una señal de alarma a un receptor remoto por radio frecuencia, luz, sonido o cualquier otro modo de transmisión de datos. Alternativamente, la energía eléctrica generada en la batería puede ser utilizada para iluminar un visualizador informativo o geolocalizar el dispositivo.
De esta manera, la combinación de batería-PCM permanece inactiva hasta que el material PCM recoge energía suficiente del entorno para realizar la transición de fase (es decir, para volverse líquido). Al contrario que el actual paradigma del loT, este dispositivo no consumiría energía a menos que tuviera lugar un evento significativo, utilizando de este modo la energía electroquímica almacenada en la batería activada por líquido únicamente cuando el sistema reúna información relevante que reportar.
El dispositivo propuesto podría ser adaptado y utilizado en múltiples aplicaciones dependiendo del parámetro responsable de la transición de cambio de fase del PCM, que se extiende desde los parámetros físicos tales como temperatura, esfuerzo mecánico, presión hidrostática, campo electromagnético, campo eléctrico, radiación y radioactividad hasta parámetros químicos tales como composición de gases, absorción de agua, pH, etc.
Los materiales de cambio de fase de este tipo podrían generar sistemas pasivos de alarmas para la detección de los parámetros físicos/químicos asociados en edificios, áreas de aparcamiento, instalaciones para la investigación, fábricas, transporte, y bosques entre los más relevantes. Podría también utilizarse, por ejemplo, para la monitorización de paquetes (temperatura, localización, y humedad), monitorización de la cadena de frío en el sector minorista (farmacia, químicos, alimentación), detección de incendios en edificios de uso privado o público o en espacios abiertos (bosques) o detección de gases en entornos profesionales (laboratorios, salas blancas), monitorización en la equipación de individuos de temperatura, niveles de radiación, concentración de gases por razones de seguridad (bomberos u otros trabajadores bajo esfuerzo térmico, de radiación o químico severo), entre otros.
El dispositivo tiene las ventajas de ser de bajo coste, respetuoso con el medio ambiente, y aun así inteligente, ya que simplifica la fabricación y minimiza la cantidad y la diversidad de los materiales y los componentes eléctricos que se requieren para permitir la monitorización ubicua de grandes espacios durante periodos de tiempo extensos.
Particularmente, el dispositivo comprende una batería activada por líquido y un material PCM situado en contacto con la batería activada por líquido. El dispositivo también comprende un módulo electrónico, conectado con la batería activada por líquido. De esta manera, cuando el material PCM cambia de sólido a líquido, la batería activada por líquido se activa y el módulo electrónico se enciende.
El módulo electrónico puede entonces almacenar información en una memoria interna o externa, detectar el entorno (temperatura, humedad, etc.), activar un actuador (válvula, motor, etc.) o generar una señal, que puede ser percibida desde el exterior, o que puede ser enviada a un dispositivo externo. La información provista por el módulo electrónico puede ser transmitida por cualquier medio en forma de ondas de radiofrecuencia, luz, sonido, vibración, o puede ser almacenada en una memoria contenida en el módulo electrónico, por ejemplo.
En la batería activada por líquido, el material PCM y el módulo electrónico pueden situarse sobre un sustrato de soporte que puede ser rígido o flexible. El dispositivo puede fabricarse en forma de una etiqueta, que después puede adherirse a cualquier superficie.
En relación a la colocación y las características del material PCM en referencia a la batería activada por líquido, existen diversas realizaciones. En primer lugar, el material PCM puede ser un material conductor de iones (electrolítico) en su fase líquida (no conductor de iones en su estado sólido) y en contacto directo con la batería activada por líquido, ya sea en el exterior de la batería activada por líquido, o en el interior de la batería activada por líquido, y actuaría como el electrolito de la batería tras el evento de cambio de fase en el que cambia de sólido a líquido.
En segundo lugar, el material PCM puede ser un material PCM no conductor de iones, y en este caso el dispositivo comprende adicionalmente un líquido conductor de iones, destinado a ser el que active la batería activada por líquido. En este caso, el material PCM no conductor de iones actúa como una barrera entre el líquido conductor de iones y la batería activada por líquido, permitiendo su activación cuando el material PCM no conductor de iones cambia de sólido a líquido y el líquido conductor de iones entra en contacto con la batería activada por líquido.
En este caso, también existen dos posibles realizaciones. El líquido conductor de iones y el material PCM no conductor de iones se encuentran en el exterior de la batería activada por líquido, estando, por ejemplo, el líquido conductor de iones almacenado en un depósito, y el material PCM no conductor de iones situado como una barrera que separa el material conductor de iones de la batería activada por líquido.
En otra realización, el material PCM no conductor de iones puede formar microcápsulas que contienen el líquido conductor de iones, y las microcápsulas estar situadas en contacto con la batería activada por líquido (en el exterior) y/o introducidas en la batería activada por líquido. De esta manera, cuando el material PCM no conductor de iones cambia de sólido a líquido, el líquido conductor de iones se libera y activa la batería activada por líquido.
Alternativamente, el material PCM no conductor de iones puede ser un sustrato de un material poroso, en donde el líquido conductor de iones se sitúa en los poros del material PCM no conductor de iones. El material PCM no conductor de iones puede situarse en el exterior y en contacto con la batería activada por líquido, o puede introducirse en la batería activada por líquido.
La información que va a ser detectada del entorno está codificada en las propiedades del material PCM, que pueden ajustarse y diseñarse para activar la transición de fase del material. El volumen, la geometría y las propiedades intrínsecas físicas y/o químicas del material PCM son variables que permiten el ajuste de la energía ambiental requerida para que el material PCM realice la transición de fase. Esto puede utilizarse para ajustar las características del material PCM para que se adapten a una intensidad y/o duración en particular del parámetro ambiental de manera que el material PCM realice la transición de fase cuando se completan las condiciones pre-establecidas.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para complementar la descripción que se está realizando y para ayudar hacia una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se adjunta un conjunto de dibujos como parte integral de dicha descripción en donde, con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
Figura 1.- Muestra una vista del depósito que contiene el líquido conductor de iones, separado de la batería activada por líquido mediante el material PCM no conductor de iones.
Figura 2.- Muestra una vista general del dispositivo, en una realización de la invención.
Figura 3.- Muestra el voltaje eléctrico de salida de los conjuntos de batería-PCM sensible a la temperatura con diferentes materiales PCM que son activados a diferentes temperaturas.
Figura 4.- Muestra un diagrama de los diferentes componentes del módulo electrónico integrado en una realización del dispositivo.
Figura 5.- Muestra la validación experimental de la activación del dispositivo tras una subida significativa de la temperatura ambiente.
Figura 6.- Muestra un diagrama de la batería activada por líquido del estado de la técnica.
Figura 7.- Muestra un diagrama de los diferentes componentes del módulo electrónico del dispositivo que se muestra en la Figura 2.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
Con la ayuda de las figuras 1 a 7, se describe una realización preferente del dispositivo pasivo de detección de eventos.
El dispositivo de detección pasiva de eventos, objeto de la presente invención, comprende una batería activada por líquido (1) y un material PCM (2), situado en contacto con la batería activada por líquido (1). La batería activada por líquido (1) es una batería en formato papel de un solo uso. El dispositivo también comprende un módulo electrónico (4), conectado a la batería activada por líquido (1).
De esta manera, cuando el material PCM (2) cambia de sólido a líquido, la batería activada por líquido (1) se activa y el módulo electrónico (4) se enciende. El módulo electrónico (4) puede comprender una memoria, un emisor (6), y un actuador o uno o más sensores que se activan cuando el módulo electrónico (4) se enciende.
De esta manera, el módulo electrónico (4) puede almacenar información en la memoria, puede realizar una acción con el actuador (abrir una válvula, arrancar un motor), puede detectar el entorno (la temperatura, humedad, etc.) o puede enviar una señal que puede ser visible desde el exterior, o que puede ser enviada a un dispositivo externo.
La señal emitida por el módulo electrónico (4) puede ser una señal de radiofrecuencia, una luz, un sonido, una vibración, o puede ser almacenada en una memoria contenida en el módulo electrónico (4), por ejemplo.
El evento que produjo el cambio del material PCM (2) de sólido a líquido puede ser un cambio en la temperatura, la luz, la presión, la concentración de gas, radiactividad, etc. En este caso, un cambio de temperatura va a ser estudiado como el activador del material PCM (2).
La batería activada por líquido (1), el material PCM (2) y el módulo electrónico (4) pueden situarse en un sustrato (5) de soporte.
En relación a la colocación del material PCM (2) con respecto a la batería activada por líquido (1), existen diversas posibles realizaciones. En primer lugar, si el material PCM (2) es un material PCM (2) conductor de iones (siendo únicamente conductor de iones en su fase líquida y no conductor de iones en su fase sólida), se sitúa en contacto directo con la batería activada por líquido (1), ya sea en el exterior de la batería activada por líquido (1), o en el interior de la batería activada por líquido (1), en forma de, por ejemplo, microcápsulas introducidas en la batería activada por líquido (1). En este caso, el material PCM (2) es un material conductor de iones, para poder activar la batería activada por líquido (1) cuando se funda.
Un ejemplo de esta realización puede verse en la figura 2, en donde el dispositivo comprende un sustrato (5) flexible, en el que la batería activada por líquido (1) y el material PCM (2) no conductor de iones se encuentra en contacto directo con la batería activada por líquido (1). El dispositivo también comprende un módulo electrónico (4) conectado a la batería activada por líquido (1), y una antena (6) para enviar una señal a un dispositivo externo cuando se activa la batería (1).
En segundo lugar, si el material PCM (2) es un material PCM (2) no conductor de iones, el dispositivo comprende adicionalmente un líquido conductor de iones, destinado a ser el que active la batería activada por líquido (1). En este caso, el material PCM (2) actúa como una barrera entre el líquido conductor de iones y la batería activada por líquido (1), permitiendo su activación cuando el material PCM (2) no conductor de iones se funde y el líquido conductor de iones entra en contacto con la batería activada por líquido (1).
En este caso, existen también dos posibles realizaciones. La primera, que se muestra en la figura 1, es cuando el líquido conductor de iones y el material PCM (2) no conductor de iones están en el exterior de la batería activada por líquido (1), estando, por ejemplo, el líquido conductor de iones almacenado en un depósito (3), una cápsula en este caso, con el material PCM (2) no conductor de iones colocado como una capa fina que sella el depósito (3), separando el líquido conductor de iones de la batería activada por líquido (1). Cuando la temperatura ambiente traspasa la temperatura de transición de fase del material PCM (2) no conductor de iones, el depósito (3) libera el líquido conductor de iones y activa la batería activada por líquido (1), activando el módulo (4) electrónico.
En la segunda realización, el material PCM (2) no conductor de iones forma microcápsulas, las cuales contienen el líquido conductor de iones, y las microcápsulas se sitúan en el exterior y en contacto con la batería activada por líquido (1) y/o se introducen en la batería activada por líquido (1). De esta manera, cuando el material PCM (2) no conductor de iones se funde, el líquido conductor de iones activa la batería activada por líquido (1).
Alternativamente, el material PCM (2) no conductor de iones puede ser un sustrato de un material poroso, en donde el líquido conductor de iones se sitúa en los poros del material PCM (2) no conductor de iones. El material PCM (2) no conductor de iones puede situarse en el exterior y en contacto con la batería activada por líquido (1), o puede introducirse en la batería activada por líquido (1).
El material PCM (2) puede elegirse para operar a diferentes rangos de temperatura, con diferentes temperaturas de transición de fase, tal como se muestra en la figura 3. La figura presenta la operación de las baterías sensibles a la temperatura diseñadas para activarse a tres temperaturas diferentes. Tal como puede verse, la tensión medida de la batería en cada dispositivo se eleva cuando la temperatura circundante alcanza la transición de fase del material PCM (2). La capacidad para definir la temperatura de activación en base a la selección del material PCM (2) convierte esta aproximación en una solución versátil para diferentes aplicaciones en las que la temperatura es un factor clave.
En particular, en la figura 3, las líneas continuas representan la evolución del voltaje eléctrico de la batería; las líneas de puntos representan la temperatura medida cerca de la batería. Los valores de temperatura representados con puntos grandes indican la temperatura ambiente a la que las baterías con diferentes PCM se activan.
El módulo electrónico (4), que se muestra en la figura 4, realiza tres funciones principales: primero, la regulación del voltaje eléctrico producido por la batería (1) y su elevación a 3,3 V para alimentar los componentes comerciales comprendidos en el módulo; segundo, la monitorización de la temperatura y la humedad del dispositivo; y tercero, la conexión a una estación maestra (dispositivo externo) utilizando un protocolo de comunicaciones punto-a­ punto dedicado.
La sección de gestión de la batería (1) comprende, tal como se muestra en la figura 4, un nivel de batería con latencia que permite que un conmutador se ajuste para la dinámica de activación de la batería (1) y proporcione una fuente de alimentación a toda la electrónica de forma sincronizada. Un microcontrolador (7) gestiona la operación del módulo electrónico (4) al completo. Cada dos segundos, lee las mediciones de un sensor (8) de temperatura y humedad situado en el sustrato (5) y envía la lectura a un transceptor (10) de RF (radiofrecuencia) que se comunica con un maestro en la banda ISM (del inglés “Industrial, Scientific and Medical") de 2,4 GHz.
El sustrato (5) del dispositivo puede ser en formato de etiqueta, tal como se muestra en la figura 2, con una superficie flexible. Puede estar compuesto de un material biodegradable. De esta manera, en caso de que el dispositivo se utilice para monitorizar fuegos en los bosques, no los contaminará. Más aún, si el dispositivo se utiliza para monitorizar envases de papel, estos aún serán reciclables, evitando material de plástico que podría alterar el proceso de reciclaje establecido.
Todos los componentes del dispositivo pueden ser fabricados con un proceso de fabricación impresa y de rollo a rollo incluyendo la hibridación del módulo electrónico (4), que será integrado en un único chip microelectrónico para reducir coste, área, consumo, complejidad e impacto medioambiental tras su eliminación, tal como se muestra en la figura 7.
En la realización en la que el dispositivo es biodegradable, la batería (1) activada por líquido es una batería a base de papel, el sustrato (5) está compuesto de un material biodegradable, y el módulo (4) electrónico comprende, tal como se muestra en la figura 7, una o varias antenas (6) de película fina (con nanotubos de carbono o similar) impresas sobre el sustrato (5) biodegradable, y un circuito integrado de aplicación específica (ASIC por sus siglas en inglés Application Specific Integrated Circuit) sin encapsulación conectado a las antenas (6) y la batería activada por líquido (1).
El ASIC comprende una unidad de gestión de la batería, un controlador digital dedicado con bancos de memoria, circuitos sensores físicos y químicos, un chip ID, un transceptor UHF (Ultra High Frecuency, frecuencia ultra alta) sin cristales de cuarzo y una unidad con un amplificador de potencia para la transmisión y un amplificador de bajo ruido para la recepción.
La validación de la operación del dispositivo se muestra en la Figura 5. El dispositivo de detección pasiva de eventos se situó en el interior de un horno que se ajustó para aumentar su temperatura de 25°C a 70°C (la temperatura del horno está indicada como “ambiente con termopar”). Por razones de prueba, se midió el voltaje eléctrico de la batería (1) y se introdujo un termopar externo en el interior del dispositivo para registrar la evolución de la temperatura (línea continua más suave indicada como “Termopar en el interior del prototipo”).
El dispositivo fue diseñado para ser activado cuando la temperatura en el interior del mismo excede los 550C. Tal como puede verse, el voltaje eléctrico de la batería (1) se eleva cuando el dispositivo alcanza la temperatura establecida. Una vez activados, los sensores (8) incorporados en el módulo electrónico (4) comienzan a registrar la temperatura, procesar la información y enviar los datos de forma inalámbrica. Un receptor de datos compatible procesa la información enviada por el dispositivo.
La línea de puntos (indicada como “sensor de T del módulo del prototipo”) representa los datos de temperatura recibidos, que coinciden con la temperatura registrada con el termopar externo. Los recuadros de la figura muestran las fluctuaciones de la tensión de la batería (1) debido al consumo de energía eléctrica del circuito durante el tiempo en espera, la adquisición de datos y la transmisión de datos.
El dispositivo puede aplicarse en diversos campos, y algunos de ellos se explican a continuación. En un escenario de detección de incendios, el dispositivo únicamente utilizaría la energía eléctrica de la batería (1) cuando el evento alarmante (un aumento repentino de la temperatura) provoca el cambio de estado del material PCM (2) de sólido a líquido. La activación de la batería (1) permitiría enviar una señal desde el módulo electrónico (4) a un receptor situado a larga distancia del evento. Por ejemplo, en un incendio forestal de medianas a grandes dimensiones, un conjunto de dispositivos distribuidos en los bosques puede proporcionar información precisa sobre la dinámica del incendio durante la noche cuando no se permite que la brigada anti-incendios utilice equipo aéreo para evaluar la dirección e intensidad del fuego. Dicha información es crucial para planear las acciones de extinción de fuego con mejores oportunidades de éxito.
En el caso de detección de incendios en edificios, la disponibilidad del dispositivo situado en lugares estratégicos con mayores probabilidades de inflamabilidad permitiría detectar el incendio en una etapa muy inicial. El dispositivo puede situarse cerca de las fuentes de fuego más probables, tales como cubos de basura o paneles eléctricos, que se activarán mucho más rápido que los detectores de humo o incendio en los techos.
Cuando se aplica a paquetes, el dispositivo puede activarse si el paquete ha sido sometido a condiciones térmicas no deseadas. Por ejemplo, temperaturas por encima de 0o en el caso de productos congelados o temperaturas por encima de 30o en el caso de reactivos químicos perecederos.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. - Dispositivo de detección pasiva de eventos, que comprende:
- un sustrato (5) de soporte,
- una batería activada por líquido (1), unida al sustrato (5) de soporte, siendo la batería activada por líquido (1) una batería de papel,
- un líquido conductor de iones,
- un material PCM (2) (material de cambio de fase, Phase Change Material) no conductor de iones, situado como una barrera física entre el líquido conductor de iones y la batería activada por líquido (1), que cambia de sólido a líquido cuando una magnitud ambiental física o química excede un umbral en intensidad y/o duración, y
- un módulo electrónico (4), conectado a la batería activada por líquido (1), que se enciende cuando se activa la batería activada por líquido (1).
2. - El dispositivo según la reivindicación 1, en donde el dispositivo comprende adicionalmente un depósito (3) unido al sustrato (5) de soporte, para contener el líquido conductor de iones, estando el material PCM (2) no conductor de iones situado como una barrera que separa el líquido conductor de iones de la batería activada por líquido (1).
3. - El dispositivo, según la reivindicación 1, en donde el material PCM (2) no conductor de iones toma la forma de microcápsulas, que contienen el líquido conductor de iones, y donde las microcápsulas están en contacto con la batería activada por líquido (1) y/o están insertadas en la batería activada por líquido (1).
4. - El dispositivo según la reivindicación 1, en donde el material PCM (2) no conductor de iones toma forma de un sustrato poroso, en donde el líquido conductor de iones se introduce en unos poros del material PCM (2) no conductor de iones, y donde el material PCM (2) no conductor de iones se sitúa en contacto con la batería activada por líquido (1) y/o se introduce en la batería activada por líquido (1).
5. - Un dispositivo pasivo de detección de eventos, que comprende:
- un sustrato (5) de soporte,
- una batería activada por líquido (1), unida al sustrato (5) de soporte, siendo la batería activada por líquido (1) una batería de papel,
- un material PCM (2) (material de cambio de fase, Phase Change Material) no conductor de iones, que es conductor de iones en su fase líquida y no conductor de iones en su fase sólida, situado en contacto con la batería activada por líquido (1), cambiando dicho material PCM (2) no conductor de iones de sólido a líquido cuando una magnitud ambiental física o química excede un umbral en intensidad y/o duración, activando la batería activada por líquido (1), y
- un módulo electrónico (4), conectado a la batería activada por líquido (1), que se enciende cuando se activa la batería (1) activada por líquido.
6. - El dispositivo según la reivindicación 5, en donde el material PCM (2) no conductor de iones se sitúa en el exterior de la batería activada por líquido (1) y en contacto directo con la batería activada por líquido (1).
7. - El dispositivo según la reivindicación 5, en donde el material PCM (2) no conductor de iones se sitúa en el interior de la batería activada por líquido (1) y/o en contacto directo con la batería activada por líquido (1).
8. - El dispositivo según las reivindicaciones 1 o 5, en donde el módulo electrónico (4) comprende adicionalmente un emisor (6) que genera una señal cuando el módulo electrónico se enciende (4).
9. - El dispositivo según la reivindicación 8, en donde el emisor (6) produce una señal seleccionada entre una señal de radiofrecuencia, una luz, un sonido y una vibración.
10. - El dispositivo según las reivindicaciones 1 o 5, en donde el módulo electrónico (4) comprende adicionalmente uno o más sensores (8) que registran una magnitud ambiental física o química cuando el módulo electrónico (4) se enciende.
11. - El dispositivo según las reivindicaciones 1 a 5, en donde el módulo electrónico (4) comprende adicionalmente una memoria que registra información cuando el módulo electrónico (4) se enciende.
12. - El dispositivo según las reivindicaciones 1 o 5, en donde el módulo electrónico (4) comprende adicionalmente uno o más actuadores que se activan cuando el módulo electrónico (4) se enciende.
13. - El dispositivo según las reivindicaciones 1 o 5, en donde el sustrato (5) está compuesto de material biodegradable, y el módulo electrónico (4) comprende una antena (6) impresa en el sustrato (5), y un chip no encapsulado conectado a la antena (6) y la batería activada por líquido (1).
14. - El dispositivo según las reivindicaciones 1 o 5, en donde el material PCM (2) es un material que cambia de sólido a líquido cuando una magnitud seleccionada desde parámetros físicos tales como temperatura, esfuerzo mecánico, presión hidrostática, campo electromagnético, campo eléctrico, radiación, y radiactividad, hasta parámetros químicos tales como composición de gases, absorción de agua, y pH, excede un umbral en intensidad y/o duración.
15. - El dispositivo según las reivindicaciones 1 o 5, en donde el módulo electrónico (4) comprende adicionalmente un geolocalizador que geolocaliza el dispositivo cuando el módulo electrónico (4) se activa.
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