Manual de tecnologías de medición de concentración de gases y material particulado en chimeneas y atmósfera – Parte 3

5. MÉTODOS DE MEDICIÓN Y ANÁLISIS. INSTRUMENTACIÓN.

5.1 Introducción

En el presente Capítulo se resumen los métodos de medición de concentración de gases contaminantes tanto en atmósfera, como en chimenea de una fuente fija de emisión. Se presenta en forma muy sucinta la aplicación del método y las posibles interferencias, el principio en el cual se basa el mismo y los límites de concentración para los cuales es válido.

En la Sección 5.4 se describen los métodos de medición de calidad de aire atmosférico y en la Sección 5.5 los correspondientes a las mediciones en chimenea. Dado que muchos de los principios de medición son similares para diferentes elementos, tanto sea para mediciones en atmósfera como en chimenea, como por ejemplo ionización de llama, absorción ultravioleta, etc., el detalle del funcionamiento de los mismos se dan en la Sección 5.6

5.2 Clasificación de los métodos de medición

Los métodos de medición de calidad de aire ambiente y de concentración en chimenea se pueden clasificar de diferentes maneras. Cada una de ellas destacan las características fundamentales que los diferencia.

5.3 Criterios de selección de equipos de medición

Cuando se seleccionan monitores para un estudio de calidad de aire se debe tener en cuenta el objetivo del programa a fin de evaluar la economía relativa de los distintos sistemas considerados. Por ejemplo, si el estudio es realizado para determinar tendencias de contaminantes de aire en intervalos de tiempos largos, no hay razón de seleccionar monitores que den salidas continuas si hay otros disponibles. Para ese fin, con los monitores de salida continua, se debe seleccionar algún método para promediar los resultados obtenidos y esto aumenta los costos. Debe ponerse especial atención a las rutinas de calibración y mantenimiento de todos los equipos para asegurar una operación continua tan extensa como sea posible.

En términos generales hay ciertos parámetros técnicos y operacionales que deben ser considerados al evaluar la aptitud y utilidad de una técnica analítica o un equipo de medición.

Parámetros técnicos

• Selectividad, indica el grado de independencia de interferencias del método.
• Especificidad: indica el grado de interferencias en la determinación.
• Límite de detección,
• Sensibilidad: Tasa o amplitud del cambio de la lectura del instrumento con respecto a los cambios de los valores característicos de la calidad del aire.
• Exactitud: Grado de acuerdo o semejanza entre el valor real o verdadero y el valor medio o medido. Depende tanto de la especificidad del método como de la exactitud de la calibración; esta última dependen de la disponibilidad de estándares primarios y de la forma como es calibrado el equipo. Denota en que manera están ausentes errores por predisposición o sesgo o por azar.
• Precisión, o reproducibilidad de las medidas: grado de acuerdo o semejanza entre los resultados una serie de mediciones aplicando un método bajo condiciones predescriptas y el valor medio de las observaciones.
• Facilidad de calibración del instrumento: Está asociada a la disponibilidad de gases de calibración en el mercado (estándares primarios) y a su aplicación en el sistema de muestreo, así como a la necesidad de la frecuencia de su empleo.
• Disponibilidad de gases de calibración. Gases primarios o secundarios.
• Volumen de gas necesario para la determinación: Depende del comportamiento de las concentraciones de sustancias a medir.
• Tiempo de respuesta del instrumento: Corresponde al tiempo necesario para que el monitor responda a una señal dada, o sea el período transcurrido desde la entrada del contaminante al instrumento de medición hasta la emisión del valor de la medición. Se suele distinguir dos partes: a) tiempo de retraso, aquel en que se alcanza el 10 % del cambio final en el instrumento de lectura, b) tiempo de crecimiento o caída, durante el cual se pasa del 10 % al 90 % del cambio final en el instrumento de lectura.

Parámetros operacionales

• Disponibilidad de los sensores.
• Resolución espacial.
• Mantenimiento.
• Porcentaje de intervalo de tiempo fuera de operación.
• Equipamiento adicional necesario.
• Mano de obra especializada requerida para operación y mantenimiento.

5.4 MEDICIONES DE CALIDAD DE AIRE EN ATMOSFERA

5.4.1 Sistema de toma de muestra

El sistema de toma de muestra consiste del equipamiento entre el punto de entrada del aire de muestreo hasta el punto de entrada al instrumento de medición.

Componentes del sistema de toma de muestra

• Cabeza de toma de muestra
• Tubo de entrada
• Tubo de distribución de muestra (múltiple) desde el tubo de entrada a los instrumentos de medición individuales.
• Bomba o ventilador.

Dado que dentro de la casilla de medición se tiene una temperatura controlada, normalmente existe un gradiente de temperatura con el exterior y en ambientes altamente húmedo existe condensaciones. Por ello las condiciones de transporte por el tubo de entrada y el múltiple debe representar las mismas que tiene el aire en el exterior. Para ello ambos van recubierto con aislante térmico, para evitar transferencia de calor, y elementos de precalentamiento. Por lo general se eleva la temperatura de la muestra entre 25 y 35 °C.

El material del tubo de toma de muestra y el múltiple puede ser vidrio, acero inoxidable oteflón para que no haya reacción de los contaminantes con las paredes de estos. Por economía se construyen comúnmente de vidrio. Se incluye una bomba para la toma de muestra.

5.4.1.1 Cabeza de toma de muestra

La cabeza de toma de muestra difiere según se midan gases o material particulado. Para cada caso se discuten los diseños más empleados.

i) Contaminantes gaseosos

La cabeza del sistema de toma de muestra debe ser diseñada como un pre-separador de partículas grandes, por ejemplo mayores de 50 mm, basado en un sistema inercial de cambio brusco de dirección (las partículas más pesadas tienden a seguir en la dirección original), como se indica en la Figura 5.4.1 -1.

Figura 5.4.1–1: Cabeza muestreador para toma de muestra de contaminantes gaseosos

ii) Material Particulado

Hay diferentes tipos de cabeza del sistemas de toma de muestra según se quiera sólo permitir el paso de material particulado de un tamaño máximo (por ejemplo PM1; PM2,5; PM10) o si se quiere hacer toma de muestra de todo el material particulado en suspensión.

Toma de muestra de material particulado total

Tabla 5.4.1 –I : Dimensionamiento del dispositivo de entrada al sistema de muestreo

Figura 5.4.1 -2: Cabeza del muestreador para toma de muestra de material particulado

1.2 Separación ciclónica

Por: Dr. Jaime A. Moragues
Fuente: blogaustral.org