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4. CONTROLES

El nivel de concentración de un contaminante específico debe ser medido en diferentes períodos de tiempo y espacio, y es de particular importancia el conocimiento de la calidad de estas mediciones. No es posible que se tomen decisiones con base en datos no confiables, y es una pérdida de recursos hacer mediciones sin proporcionar los medios que aseguren que éstas cumplan con la calidad de datos que requieren los objetivos fijados.

El establecimiento del aseguramiento de calidad y del control de calidad de las mediciones llevadas a cabo, son prerrequisito para obtener información representativa en diferentes localidades y en diferentes tiempos, a pesar de que estas provengan de una red homogénea, que usa metodologías estandarizadas y que está siendo operada por el mismo operador. Procedimientos bien definidos de aseguramiento y control de calidad, que incluyan acuerdos en relación con los requerimientos y presentación de los datos, son la mejor forma de lograr comparabilidad y compatibilidad dentro de una red y entre redes a escala internacional118 . 4.1. TIPOS DE CONTROL: ASEGURAMIENTO DE CALIDAD Y

CONTROL DE CALIDAD El término aseguramiento de la calidad indica una garantía de calidad adecuada de los resultados de medición y análisis. El aseguramiento de esta calidad es un sistema de actividades que confirman que las mediciones o los datos obtenidos cumplen con los estándares de calidad definidos con un nivel de confianza establecido. Un programa de aseguramiento y con-trol de calidad incluye no sólo procedimientos estandarizados de control de calidad (ejemplo, los procedimientos bajo los cuales se asegura una cierta exactitud y precisión en las mediciones), sino que también cubre asuntos como la definición de los objetivos de monitoreo, diseño de redes,

118

Referencia 1, vol. 3, pág. 27.

130 CONTROLES

estructura administrativa, selección del equipo, programas de entrena-miento del personal y auditorías, entre otros, es decir, comprende todos los métodos de medición y los procedimientos o estrategias de monitoreo. Un adecuado programa de aseguramiento de calidad es la mejor forma de garantizar la armonía entre los datos dentro de una misma red y entre diferentes redes119 . El control de calidad incluye las actividades y técnicas operacionales que se usan para obtener una cierta precisión y exactitud en las mediciones. Para monitoreo atmosférico se incluyen en éstas, por ejemplo, los protocolos para la operación y mantenimiento del equipo, calibración del equipo, visitas y revisiones, inspección y validación de los datos. El aseguramiento/control de calidad es por lo tanto parte esencial para los sistemas de mediciones, y podemos decir que el aseguramiento se refiere al manejo completo de todo el proceso, conduciéndolo a una calidad definida del producto de datos, mientras que el control de calidad se refiere a las actividades dirigidas a obtener una cierta exactitud y precisión en las mediciones. El programa de aseguramiento de calidad cubrirá específicamente las fases del monitoreo previas a las mediciones, que van desde la definición de los objetivos de calidad de los datos, diseño del sistema y selección del sitio, hasta la evaluación del equipo, su selección e instalación y desarrollo de programas de entrenamiento de los operadores. Las funciones del control de calidad cubrirán las actividades directamente relacionadas con las mediciones, e incluirán como ya se mencionó la operación de la red, calibración, revisión y manejo de datos y entrenamientos. En el cuadro 4.1, se resumen los aspectos principales que debe de contemplar un plan de aseguramiento de calidad. 4.2. COMPONENTES DE UN PLAN DE ASEGURAMIENTO DE

CALIDAD El primer paso en la preparación de cualquier plan de monitoreo, es definir todos los objetivos de monitoreo, que como ya se mencionó en el capítulo 2 deberán ser claramente identificados, ya que objetivos difusos, restringidos o ambiciosos pueden traer como consecuencia un programa ineficiente, no costeable y con datos de pobre calidad. De estos objetivos

119

Referencia 1, vol. l, pág. 1.

MANUAL DE MONITOREO ATMOSFÉRICO

131

de monitoreo se derivarán los objetivos de calidad de los datos (OCD) que se requieran. Los OCDs, definen los requerimientos que deben de llenar las mediciones de manera que estas puedan ser usadas para resolver las preguntas formuladas en los objetivos de monitoreo, debiendo cumplir con características como exactitud, precisión, integridad, representatividad y compatibilidad120 . Los OCDs, son las especificaciones necesarias para diseñar el estudio, incluyendo un nivel de incertidumbre aceptable. Los objetivos de monitoreo y de calidad de los datos necesitan ser definidos claramente para optimar el diseño de la red, seleccionar los contaminantes apropiados y sus métodos de medición y determinar el nivel requerido de control de calidad y manejo de datos. En adelante, todas las decisiones que se tendrán que tomar en todas las fases que se requieren considerar para llevar a cabo la estrategia de monitoreo descrita en el capítulo 2, con una calidad de datos determinada, deberán basarse en los requerimientos de los OCDs120.

Ya definidos los OCDs, las principales fases de la estrategia de monitoreo, con un programa de aseguramiento de calidad, se agrupan en121 :

• Diseño de la red • Selección del sitio • Evaluación y selección del equipo • Diseño del sistema de muestreo • Infraestructura del sitio • Operaciones de rutina • Mantenimiento y calibración del equipo • Acopio, revisión y validación de los datos.

120

Referencia 1, vol. l, pág. 3. 121


132 CONTROLES

CUADRO 4.1.

DESARROLLO DE UN PLAN DE ASEGURAMIENTO DE CALIDAD

Definición de los objetivos de Monitoreo Aseguramiento de Calidad Control de Calidad Estimación de la Calidad

Objetivos de Calidad de Datos (exactitud, precisión, integridad, representación, compatibilidad).

Diseño de la Red. Selección del Sitio. Selección del equipo. Diseño del Sistema de Muestreo. Desarrollo de Programas de Entrenamiento.

Elaborar protocolos (procedimientos y estándares de operación, archivos) para la operación y mantenimiento del equipo. Elaborar protocolos de calibración y certificación del equipo. Preparar programas para las visitas de los sitios de muestreo. Elaborar protocolos para el acopio, la inspección, revisión y validación de los datos.

Programas para reportes y auditorías.

Fuente: Basado en la referencia 1, vol. l, pág. 2.


133

Tanto el diseño de la red, selección del sitio, evaluación y selección del equipo, como el diseño del sistema de muestreo, que incluye la confi-guración de la estación y la línea de muestreo, los analizadores y la determinación de los tiempos de muestreo y la infraestructura del sitio, ya fueron descritos en los capítulos 2 y 3, sin embargo en este capítulo se incluirán algunas recomendaciones adicionales que pueden ser útiles en la determinación de estos factores122 :

• Para monitoreos de rutina entre ciudades, se recomienda localizar los sitios de medición en lugares representativos de acuerdo con la clasificación de medio ambiente urbano de WHO/UNEP GEMS/AIR: industrial, residencial, comercial, centro de la ciudad, etc. (WHO, 1976, 1977).

• Adicionalmente se debe considerar la selección de un sitio de muestreo,

viento arriba de la ciudad, con la finalidad de proporcionar medios para la estimación de fuentes de contaminantes fuera de la ciudad.

• Se recomiendan sitios de muestreo específicos destinados a medir los

impactos de calidad del aire de fuentes locales.

• Los procedimientos de selección del sitio deberán documentarse y clasificarse, y proveerse de fotografías de sus áreas aledañas junto con mapas detallados de su alcance. Esto permitirá que los sitios sean carac-terizados en términos de sus fuentes locales, topografía, etc. Los sitios deberán ser revisados regularmente, con documentación que incluya fotografías, para asegurar que permanezca válido el criterio de selección.

• Se deben seleccionar métodos apropiados de muestreo y análisis para

cumplir con los objetivos de monitoreo. No vale la pena tener sofisticados métodos de muestreo, si no se cuenta con las herramientas analíticas químicas y los métodos estadísticos de evaluación apropiados. Final-mente, el esqueleto de un programa completo de monitoreo debe provenir de un plan detallado de aseguramiento de calidad, para garantizar que los datos obtenidos tengan un claro significado. Un adecuado plan de aseguramiento y control de calidad, es la clave para lograr armonía entre los datos de una misma red y entre redes lo cual ratifica el alcance máximo en relación al esfuerzo de monitoreo.

En lo que se refiere a las operaciones de rutina, a las operaciones de mantenimiento y calibración del equipo y al acopio, revisión y validación de los datos, se describirán los principios generales que deben de considerarse. Se recomienda a aquellos lectores que requieran información más detallada, el uso de manuales oficiales como el Quality Assurance Handbook de la EPA (Ref. 4), o de guías y estándares

122

Referencia 1, vol. 3. pág. 28.

134 CONTROLES

preparados por la ISO, por el CEN, o por la OECD, ya que este manual de Introducción al Monitoreo Atmosférico sólo describe los principios más difundidos. 4.2.1. Operaciones de Rutina Los procedimientos estándares de operación necesarios para la captura e integración de los datos, son las operaciones de rutina que tienen que llevarse a cabo durante las visitas periódicas a los sitios de muestreo. Estas operaciones de rutina deberán describirse de forma apropiada para el usuario, de manera que los procedimientos se realicen consistentemente en todo momento y por cualquier técnico. Para decidir si un procedimiento en particular es candidato a ser descrito, deberán contestarse afirmativamente las siguientes dos preguntas:

• ¿El procedimiento afecta significativamente la calidad de los datos? • ¿El procedimiento es repetitivo o rutinario?123

La preparación de un buen programa de operaciones de rutina que incluya los protocolos de cada una de ellas es una parte esencial del control de calidad. También es muy importante enfatizar que todos los procedimientos operacionales estén plenamente documentados y respaldados. Los pro-cedimientos de control de calidad deberán incluir informes entre otros de las metodologías de muestreo utilizadas (tipo de instrumento, papel filtro, etc.), procedimientos de control de flujo, métodos de análisis, proce-dimientos de calibración, de manejo de errores, de mantenimiento, de reporte de los datos y un reporte de las mediciones paralelas con el método de referencia escogido124 . De igual manera, las visitas periódicas a los sitios de muestreo, deberán estar documentadas, ya que son un componente importante de cualquier plan de aseguramiento y control de calidad, variando su frecuencia de una red a otra. A pesar de que los sistemas telemétricos proporcionan un método de recopilación de datos efectivo y eficiente para redes geográficamente muy extendidas con gran número de analizadores automáticos, se requerirán también visitas regulares de apoyo para la

123

Referencia 4, vol. l. 124

Referencia 55.


135

validación de los datos, las cuales se llevarán a cabo tan frecuentemente como la operación lo necesite y lo permitan las restricciones geográficas o de disponibilidad de personal. Para facilitar que todas las funciones, tanto de operaciones de rutina como de mantenimiento y calibración, se lleven a cabo de manera sistemática y eficiente, se recomienda redactar programas que estipulen todos los sitios de muestreo que deben de ser visitados y especifiquen la frecuencia de las visitas, las cuales varían desde semanal a mensualmente, determinando las funciones que se llevarán a cabo en cada visita. Después de cada visita se deberá de llenar un registro de calibración y una lista de chequeo de instrumentos la cual se utilizará para subsecuentes auditorías de control de calidad. Algunas de las funciones que se llevan a cabo durante las visitas a los sitios de muestreo son125 :

• Revisión de todos los datos obtenidos en la carta indicadora desde la última visita.

• Verificar el funcionamiento adecuado del equipo de acuerdo con los procedimientos operacionales estándar.

• Llevar a cabo la calibración de los instrumentos y los chequeos de diagnóstico.

• Anticipar problemas para minimizar el paro de los equipos. • Llevar a cabo operaciones de rutina como: cambio de filtros, recolección

de muestras o limpieza de “manifolds”. • Todas las muestras de campo deberán ser identificadas y etiquetadas

adecuadamente. • Ejecutar auditorías internas en los sistemas automáticos de calibración. • Instalación de equipo nuevo o reemplazo de unidades cuando se requiera. • Asegurar, por medio de chequeos de las condiciones externas del sitio, que

prevalezcan los criterios iniciales para la ubicación del mismo.

4.2.2. Mantenimiento y Calibración del Equipo Se define como mantenimiento a todos los procedimientos que se llevan a cabo para la conservación y el cuidado de todos los sistemas de muestreo y monitoreo, desde las líneas de toma de muestra hasta los instrumentos 125

Referencia 1, vol. l, págs. 16 y 17.

136 CONTROLES

de medición, incluyendo todo el equipo de muestreo, como bombas, medi-dores de flujo y analizadores. Son muy importantes estos procedimientos de mantenimiento, sobre todo para los analizadores de calidad del aire, ya que sólo a través de un adecuado soporte técnico que vigile el sistema de monitoreo, éste será confiable para operar satisfactoriamente y por períodos de tiempo prolongados. Todos los procedimientos de mantenimiento, como progra-mas de reemplazo de partes, chequeos de diagnóstico y acondicionamiento del equipo, deberán en todos los casos llevarse a cabo siguiendo las recomendaciones del fabricante. El soporte técnico que requieren los analizadores automáticos de contaminación atmosférica trae como resultado gastos significativos, tanto financieros como en requerimientos de personal calificado, por lo que su uso es inadmisible en países donde no existe la infraestructura adecuada y los recursos para llevarse a cabo estos procedimientos. Sería una pérdida de recursos, la instalación de una red automática de monitoreo en ciudades que no cuentan con esta infraes-tructura que provea el mantenimiento adecuado de la misma126 . Además, cuando se considera el uso de tecnologías de monitoreo de aire, es muy importante reconocer la necesidad de recursos más allá del capital inicial requerido para la inversión. Se requerirán gastos adicionales a lo largo de toda la vida útil del monitoreo que dependerán del tipo de metodología que se esté utilizando, tanto para el análisis de las muestras o para mantener el equipo operando, como para asegurar la recopilación de los datos y que estos sean significativos. Otra parte esencial para el control de calidad es una adecuada calibración del equipo de monitoreo, para obtener datos de calidad de aire precisos y reproducibles. Para efectuar esta calibración se utilizan los estándares de gases primarios, los cuales proveen los puntos de referencia para todas las mediciones que se realizan en cualquier programa de monitoreo. Los estándares primarios proporcionarán la base de la calibración de todas las mediciones en el programa de monitoreo atmosférico y serán el punto de referencia central para todas las mediciones de campo. Por lo que deben ser producidos de manera confiable y exacta, para que todos los datos obtenidos de las mediciones tengan sentido. Los métodos primarios

126



137

comúnmente usados para la preparación y generación de gases de concentración conocida y el control de mezclas de gases estándar para la calibración de analizadores de calidad del aire se resumen en el cuadro 4.2 y son127 :

• Cilindros de gas comprimido • Tubos Permeables • Dilución Estática • Dilución Dinámica • Titulación en Fase Gaseosa • Fotometría Ultravioleta (UV).

Cilindros de gas. Contienen mezclas de gases comprimidos a concen-traciones muy cercanas a las del medio ambiente y están disponibles por medio de numerosos distribuidores comerciales. Estos cilindros general-mente son estables y pueden ser muy útiles como fuentes de gases de calibración sobre todo en el sitio de muestreo. La concentración de la mezcla de gases en el cilindro se recomienda verificarla en el laboratorio, previo su uso, por medio de su comparación con un gas estándar primario preparado con alguna de las técnicas que se describen a continuación. Verificar estas concentraciones es muy importante ya que la mayor parte de los errores se deben a los cambios que sufren las concentraciones de los gases durante su almacenaje128 . Tubos permeables. Son pequeños envases cubiertos con un tapón permeable. La especie del contaminante requerido se coloca dentro del tubo, como un líquido puro, el cual establece un equilibrio con su fase de vapor dentro del tubo. El vapor se difundirá a través del tapón permeable (comúnmente de teflón) a una tasa constante, siempre y cuando se mantenga el tubo a una temperatura y presión constantes. Este método se describe en ISO 6349 (1979) 129 , en donde se utiliza un baño de agua para el control de la temperatura. Comercialmente se cuenta con hornos para el control de temperatura, que también proveen un flujo de aire lavado, que sirve para diluir el gas permeado hasta concentraciones cercanas a las ambientales. Los tubos permeables sólo se encuentran disponibles para un número limitado de especies contaminantes, (aquellas cuyo punto de ebullición se

127

Referencia 1, vol. 2, págs. 2 a 11. 128


Referencia 56, Part 7: Permeation Method 5pp.

138 CONTROLES

encuentra dentro de los rangos apropiados). Los más usados son para NO2 y SO2. Sin embargo, no se recomienda porque es un método muy inestable. El sistema de dilución estática. Es otro de los métodos comúnmente usado para la preparación de un gas estándar primario que consiste en mezclar en un contenedor de volumen fijo, un pequeño volumen de contaminante puro medido, con un gas diluyente, para obtener un gas expandido de concentración conocida (ISO 6144, 1981)130 . Esta técnica es muy flexible y puede ser utilizada para un gran número de especies contaminantes y casi para cualquier gas diluyente. Se usa principalmente para preparar estándares para NO, NO2, CO y SO2. La dilución dinámica involucra. Como su nombre lo indica, la dilución de una corriente de gases proveniente de cilindros con mezclas de alta concentración con aire o nitrógeno, para producir gases de calibración con concentraciones semejantes a las ambientales (ISO 6145/1, 1986)131 . Una ventaja de este método es que los cilindros de alta concentración son generalmente más estables que los del tipo de baja concentración que se usan rutinariamente para la calibración de los instrumentos en el campo. Esta técnica permite que las calibraciones de varios puntos se lleven a cabo simplemente alterando uno de los flujos. Lo cual nos proporciona una medida para saber qué tan lineal es la respuesta del analizador. Es ideal también para producir gas de calibración por un período de tiempo de 2 - 3 días y puede ser usada también para probar muestreadores pasivos y activos. Se usa para preparar estándares para NO, NO2, CO y SO2

132 .

La titulación en fase gaseosa. Usa una reacción estequiométrica entre NO y el ozono, produciendo NO2 : NO + O3 → NO2 + O2 Esta técnica puede ser utilizada para la calibración de cualquier NOX ( NO + NO2 ) u ozono, con las especies a determinar tituladas contra un

130

Referencia 56. ISO 6144: Methods for preparation of Calibration of Gas Mixtures. Part 3: Static Volumetric Methods 13pp.

131 Referencia 56. ISO 6145/1: Preparation of Calibration Gas Mixtures - Dynamic Volumetric Methods. Part 1: Methods of Calibration. 12pp.

132 Referencia 1, vol. 2, págs. 2 a 11.


139

exceso del otro reactante. Se utiliza principalmente para comparar las calibra-ciones primarias de NO y ozono y puede permitir verificar la eficiencia de los analizadores quimiluminiscentes de NOX

133. Método de fotometría ultravioleta. Los estándares primarios de ozono se basan en este método usando un fotómetro para medir las concentraciones de ozono y un generador de ozono de estabilidad conocida. Para verificar el fotómetro, éste debe ser comparado contra otro analizador utilizando el mismo generador de ozono. Para calibrar un analizador de ozono, el generador de ozono se coloca para producir una concentración conocida y estable y el analizador y fotómetro se colocan en paralelo para medir el gas de concentración conocida. Detalles del equipo y metodologías usadas para este propósito se describen en Sweeney and Stacey, 1991134 . Estos métodos han sido desarrollados por un tiempo considerable y son utilizados rutinariamente por muchos laboratorios alrededor del mundo. Mucho del equipo especializado requerido se encuentra disponible comercialmente o puede ser construido por el usuario cumpliendo con los criterios de funcionamiento especificados. La lista presentada en este manual no es exhaustiva, pero se concentraron en ella las técnicas más aceptadas, las más ampliamente usadas y las más efectivas en cuanto al costo.

133


Referencia 57.

140 CONTROLES

Cuadro 4.2.

MÉTODOS COMÚNMENTE USADOS PARA LA PREPARACIÓN DE GASES ESTÁNDARES PRIMARIOS

CONTAMINANTE MÉTODO

Oxido de Nitrógeno

Dilución Estática Dilución Dinámica Titulación Fase Gaseosa.

Bióxido de Nitrógeno

Tubos Permeables* Dilución Estática Dilución Dinámica Titulación Fase Gaseosa.

Bióxido de Azufre

Tubos Permeables* Dilución Estática Dilución Dinámica.

Monóxido de Carbono

Cilindros Comerciales Dilución Estática Dilución Dinámica.

Ozono

Fotometría UV Titulación Fase Gaseosa.

*Nota: Es un método muy inestable por lo tanto no es confiable. Fuente: Basado en la referencia 1, vol. 2, pág. 3.

La adecuada calibración del equipo de monitoreo, como ya se mencionó, es esencial para obtener datos de calidad de aire precisos y reproducibles. Para los contaminantes de aire gaseosos más comunes, esto involucra el uso de cilindros de gases de transferencia o tubos permeables para generar puntos expandidos, que determinan la respuesta del sistema a concentraciones predeterminadas del contaminante atmosférico en análisis. Adicionalmente se tendrá que fijar el “punto cero”, es decir la respuesta del sistema cuando no ésta presente el contaminante analizado, con lo cual se tienen dos puntos para llevar a cabo la calibración. Las calibraciones multipunto involucran el uso de diferentes concentraciones y son utilizadas durante los procesos de operación continua con la finalidad de observar el comportamiento de cada uno de los equipos que

INTRODUCCIÓN AL MONITOREO ATMOSFÉRICO 141

conforman los sistemas de monitoreo, o después de un servicio o reparación del equipo o cuando se sospechan problemas de linealidad. Para la preparación del gas cero, el cual es esencial en el proceso de calibración, tanto para la determinación del “punto cero” de los analizadores, como para la dilución de los gases estándar, se utilizan cilindros comerciales que usualmente contienen aire sintético (solamente O2 y N2 ) o aire lavado, el cual es aire ambiente con el contaminante de interés removido. Idealmente, el gas cero debería de ser idéntico al aire ambiente del lugar donde se llevan a cabo las mediciones de calidad de aire, pero con el contaminante que se está midiendo removido. Para determinar la precisión de un gas estándar preparado es necesario calibrar todas las mediciones físicas como flujo, presión y temperatura, contra un estándar primario. Para asegurar que esta precisión se mantiene se tendrán que repetir estas calibraciones regularmente. Durante la calibración de analizadores en la práctica, frecuentemente se llevan a cabo dos o más de las metodologías descritas para minimizar errores sistemáticos. La frecuencia y el tipo de calibraciones de campo requeridas por cualquier analizador deben definirse en el plan de control de calidad para toda la red. Un esquema típico incluye la calibración automática cada 24 horas usando hornos con tubos permeables en el sitio, cilindros de gas de concentración conocida, acoplados a válvulas de activación vía remota o a controladores de tiempo, o calibradores dinámicos de flujos másicos y una calibración manual que se lleva a cabo durante cada visita al sitio de muestreo. Adicionalmente, deberá existir una calibración interna regular de toda la red realizada por un equipo de auditores135 , que puede ser cada 6 ó 12 meses, dependiendo del tipo de equipamiento y tamaño del sistema. Hay ocasiones en que se llegan a requerir períodos más cortos. Existen auditorías de funcionamiento que son evaluaciones cuantitativas de los sistemas de medición que incluyen la adquisición de los datos y auditorías de sistemas técnicos que son evaluaciones cualitativas del sistema de medición, en el sitio. Estas últimas permiten estimar y documentar todas las facilidades del equipo, sistemas, operaciones, mantenimiento, procedimientos de calibración, etc., reportar requerimien-

135

Referencia 1, vol. l, págs. 17 a 20.

142 CONTROLES

tos y procedimientos de control de calidad como fueron definidos en el plan de aseguramiento de calidad de toda la red136 . Todo este sistema de calibración de redes no siempre está disponible o es adecuado para países que no cuentan con laboratorios equipados para la preparación de gases estándar primarios o metrología. De cualquier manera es muy importante que cuando se utilicen sistemas de monitoreo avanzados, se establezcan sistemas sofisticados de calibración para asegurar la integridad de los datos. En general el uso de gases estándares de laboratorios equipados o de compañías, junto con las auditorías internas y externas de funcionamiento y sistemas técnicos usando materiales de referencia y estándares de laboratorios nacionales como NIST y NPL137 asegurarán una adecuada huella y armonía de las mediciones. 4.2.2.1. Tipos de pruebas de calibración Existen diferentes pruebas de calibración que utilizan las metodologías descritas en el punto 4.2.2. que se refiere al mantenimiento y calibración del equipo, desde las líneas de muestreo y sus componentes como medidores de flujo y bombas hasta pruebas que se llevan a cabo en instrumentos individuales, entre instrumentos de una misma red, entre redes y hasta entre laboratorios. En este punto mencionaremos este tipo de pruebas y su importancia y daremos un ejemplo de prueba de control (“Ring Test”) que se realiza en Alemania. 4.2.2.1.1. Comparación de equipos Para llevar a cabo la calibración individual de diferentes métodos de medición, según el tipo de muestreador y poder realizar comparaciones entre un equipo y otro aunque sean métodos diferentes se recomiendan los procedimientos siguientes138 : 136


NIST: US National Institute of Science and Technology. NPL: UK National Physical Laboratory. 138



Muestreadores Pasivos:

• Comparación contra otros métodos de mues-

treo y llevar a cabo calibraciones entre otros laboratorios analíticos.

• No se pueden realizar calibraciones de campo con gases estandarizados.

Muestreadores Activos:

• Calibraciones entre otros laboratorios

analíticos usando soluciones estándar. • Calibración dentro y entre redes con gases de

referencia. • Comparaciones de campo contra monitores

automáticos y auditorías de procedimientos operacionales, son de gran utilidad.

Monitores Automáticos:

• Calibraciones entre estándares de referencia

usados por otros laboratorios. • Los sitios deben ser calibrados dentro y entre

redes usando sistemas o fuentes de gases de referencia.

• Llevar a cabo auditorías rutinarias de proce-dimientos operacionales de campo.

Existen dos técnicas diferentes de intercalibración. Calibración entre laboratorios de estándares primarios y secundarios para gases, los cuales son laboratorios equipados con instrumentos sofisticados y generalmente caros que se establecen a nivel regional o nacional y que juegan un papel muy importante en el control de la calidad de las mediciones del monitoreo atmosférico, y calibración entre sitios de monitoreo en el campo, dentro de una misma red, que se definen en los párrafos siguientes139 . La calibración entre laboratorios que preparan estándares primarios permite la armonización de los gases de referencia usados en las redes de monitoreo. Esta técnica no pretende interrelacionar las mediciones de la red si no los estándares de referencia en los cuales se basan estas mediciones. De los estándares primarios se preparan estándares que serán usados en el campo para comparar el funcionamiento individual de las unidades de

139


144 CONTROLES

monitoreo, a este procedimiento se le denomina Intercalibración de sitios de monitoreo y nos permite que se mantenga la consistencia de mediciones dentro de una misma red por medio de la corrección del funcionamiento de cada uno de los monitores en el campo. La calibración entre los sitios de monitoreo asegura que todos los sitios estén relacionados a un determinado estándar primario y que todas las mediciones sean consistentes y armónicas a lo largo de toda la red. Además proporciona un marco de referencia para auditar la infraestructura y operación de los sitios dentro de la red y un contacto entre la administración central de la red y los operadores locales de los sitios140 . También existe la técnica de intercalibración de redes que es una herramienta muy útil para asegurar gran calidad de datos, integridad e intercomparabilidad entre sistemas de monitoreo de contaminantes que operan a escalas nacionales o internacionales. Esta técnica permite la correlación de conjuntos de datos individuales con estándares comunes facilitando la consistencia de las mediciones en varias redes, lo que asegura la representatividad y utilidad de estas mediciones. La combinación de intercalibraciones de estándares primarios a un nivel internacional y de los sitios de monitoreo dentro de las redes, puede utilizarse para fomentar la armonía de las mediciones ambientales a nivel internacional, lo cual facilitaría la transferencia de datos, colaboración y cooperación para manejar la calidad de aire a un nivel global.

4.2.2.1.2. “Ring Test” “Ring Test”, es un programa alemán de mediciones consecutivas que se lleva a cabo circulando una o más muestras de material de referencia. Se usa para la evaluación de las metodologías de medición y de los institutos de muestreo. La muestra puede ser aire atmosférico o una mezcla de gases de calibración que contenga una concentración conocida de algún contaminante, el cual es medido por medio del equipo a evaluar que estará operando en paralelo junto con otros equipos en un circuito cerrado.

140



La mayoría de estas pruebas se llevan a cabo en un solo laboratorio que se conoce como “Laboratorio equipado para asegurar la calidad de las mediciones de calidad de aire”, el cual fue montado por el Centro de Control de Calidad de Aire, Ruido y Vibraciones del Estado de North - Rhine - Westphalia en Essen y es subsidiado por la UBA. En él se evalúan características de calidad como la precisión y exactitud de los métodos de medición, definiéndose como precisión a la mejor concordancia entre los resultados obtenidos de aplicaciones repetidas de cualquier método de medición, siendo indicativa de esta concordancia una baja desviación estándar dentro de los valores medios y como exactitud, a la correspondencia entre la determinación del valor verdadero y el valor medido, se mide tomando la diferencia entre el promedio aritmético de las mediciones y la concentración del gas de calibración141 . Este tipo de pruebas de comparación y su subsecuente calibración de instrumentos y de metodologías han sido utilizadas en el trabajo de investigación que se lleva a cabo para la elaboración de guías de la VDI (Comisión para la Prevención de Contaminación Atmosférica de la Asociación de Ingenieros Alemanes), que junto con las normas del DIN (Instituto Alemán para la Estandarización) proporcionan la estandarización completa de los métodos de medición y análisis; también han sido utilizadas para la comparación de mediciones de equipo automático de institutos de muestreo controlados por el estado. 4.2.3. Acopio, Revisión y Validación de los Datos A pesar de que se implante satisfactoriamente una red de acuerdo a los criterios anteriores, es necesario establecer también un sistema de acopio y revisión de datos adecuado, para validarlos y así poder maximizar su integración. Comercialmente existen sistemas que ayudan al análisis de la información como son los graficadores, las bitácoras electrónicas (data-loggers) y sistemas de monitoreo y telemetría de datos que permiten la identificación de datos sospechosos o fuera de rango. Sin embargo, todos estos sistemas no garantizan necesariamente la calidad de los datos, ya que invalidan mediciones extremas de contaminantes simplemente por caer fuera de los valores límites preestablecidos142 .

141

Referencia 2, pág. 45. 142


146 CONTROLES

El acopio de la información consiste en la captura, colección y manejo de los datos que generalmente la lleva a cabo una persona diferente a la que realiza la validación, por lo que se necesitan fijar procedimientos y reportes que especifiquen QUIÉN está a cargo, de QUÉ parte del proyecto y CÓMO llevó a cabo su trabajo. Además deberá incluirse el DÓNDE, es decir la localización geográfica, el CUÁNDO, en el cual se reportarán no sólo las horas específicas, días, meses o años, sino también tópicos importantes como variaciones diurnas y estacionales, y el PORQUÉ, que consiste en establecer el propósito de la colección de los datos143 . En muchas ocasiones (monitoreos con muestreadores pasivos, activos o con bioindicadores) el acopio de datos implica la previa colección de las muestras, la cual no debe ser subestimada porque de su adecuada colección dependerá la veracidad de los datos que se obtengan. La examinación de los datos por medio de personal calificado proporciona la manera más flexible de lograr una validación de los datos. Este proceso de revisión es un componente importante de cualquier programa de control de confianza/calidad de una red. Sirve tanto para rechazar datos erróneos o inválidos e informar a los operadores de campo de fallas o problemas del equipo que requieran atención, como para identificar datos extremos de concentración de contaminantes que se salgan de los límites prestablecidos. Todos los reportes y resúmenes de datos diarios, las compilaciones mensuales y estacionales, como las gráficas de datos y cartas de control de calibración, pueden utilizarse para la revisión de los datos. En general las consideraciones que se tienen que tomar en cuenta para la revisión de los datos son144 :

• Características e historia de los instrumentos. • Factores de calibración y tendencias. • Datos fuera de rango o negativos. • Picos o aumentos repentinos. • Características del sitio de monitoreo. • Efectos de la meteorología. • Época del año y hora del día. • Niveles de otros contaminantes. • Observaciones desde otros sitios • Eventos especiales (marchas, manifestaciones, incendios, días festivos,

etcétera.)

143

Referencia 4, vols. l y ll. 144



Además existen algunos criterios que se utilizan para estimar la calidad de los datos eliminando a los sospechosos y tomando en cuenta las consideraciones anteriores. Estos son:

• Las lecturas que caigan fuera del rango de detección del instrumento deberán ser eliminadas de la base de datos final, después de haber verificado la calibración del equipo.

• Datos que presenten cambios muy rápidos con respecto al tiempo, deberán

tomarse con precaución verificando las condiciones atmosféricas o la presencia de alguna fuente de contaminación.

• Un importante indicador de la calidad de los datos pueden ser las

características específicas de una estación de monitoreo, sus alrededores, fuentes locales y sumideros, pueden influenciar las mediciones. Por ejemplo, altas concentraciones de NO no se esperarán en un sitio rural a horas tempranas de la mañana, mientras que en un sitio urbano se pueden justificar debido a las emisiones vehiculares.

• Existe una fuerte relación entre la concentración de los contaminantes y las

condiciones meteorológicas como dispersión atmosférica, velocidad y dirección del viento, precipitación y radiación solar; las cuales tendrán que tomarse en cuenta cuando existan datos dudosos. Por ejemplo, se espera que episodios de altas concentraciones de ozono se asocien a condiciones anticiclónicas con días soleados, pero podrían tenerse incursiones de la estratosfera asociadas con una actividad frontal. De igual manera la hora del día, aunada a las condiciones meteorológicas, tendrá influencia en los patrones de emisión.

Otras claves para revisar los datos, se pueden dar por las relaciones que existen entre algunos contaminantes, por ejemplo, en general no se esperarán altos niveles de ozono cuando los niveles de NOX sean elevados. La continuidad espacial y temporal de los niveles de contaminación es otro factor que se tiene que considerar en la revisión de los datos. Los resultados obtenidos en global de toda la red dan un patrón de si una observación en un punto es excepcional o cuestionable. Ya revisados los datos se procederá a la validación de los mismos para crear una base de datos confiable y que pueda ser utilizada para cumplir con los objetivos de monitoreo que se fijaron. Para llevar a cabo esta validación se recomienda145 :

145


148 CONTROLES

• Revisar todos los datos. • Hacerlo rápidamente. • Usar listados y Gráficas. • Usar el sentido común y la experiencia.

Por último, aunque existen algunas técnicas para determinar datos sospechosos, todavía no se cuenta con un sistema experto que considere el conocimiento del comportamiento global de los contaminantes, caracterís-ticas de los instrumentos, experiencia y que juzgue la validez de un dato. Por lo cual se recomienda la revisión de datos manual, apoyada en técnicas algorítmicas, con un equipo de técnicos con experiencia, iniciativa y sentido común, evitando la dependencia en la evaluación y aceptación de datos automática. Información adicional respecto a la validación de datos se presenta publicada por la EPA en el documento Validation of Air Monitoring Data146 . 4.3. OBJETIVOS DEL PROGRAMA DE ASEGURAMIENTO Y

CONTROL DE CALIDAD Un programa de aseguramiento y control de calidad deberá garantizar que147 :

• Los datos obtenidos del sistema de medición sean representativos de las concentraciones ambientales existentes en cualquiera de las áreas bajo investigación. Esto implica que:

• La variación en los resultados medidos por diferentes instrumentos

se mantenga dentro de un rango permitido. • Se minimicen las variaciones interlaboratorios. • La o las mismas variables sean medidas con la misma exactitud y

precisión a través de toda la red.

• Las mediciones deberán tener la suficiente precisión y calidad para cumplir con los objetivos de monitoreo establecidos.

• Los datos deberán ser comparables y reproducibles. Los resultados dentro de una misma red deberán ser consistentes y comparables con estándares internacionales.

• Los resultados deberán ser consistentes en el tiempo y seguir patrones rastreables por medio de estándares metrológicos sobre todo si se realizan análisis a largo plazo.

146

Referencia 58. 147



• Generalmente se requiere que el rango de captura de datos anual sea de por lo menos 75 - 80 % y que la pérdida de datos esté distribuida, en lo posible, a lo largo de todo el año calendario.

El éxito de un buen programa de monitoreo dependerá en gran medida de la adecuada aplicación de un programa de aseguramiento y control de la calidad tomando en cuenta todos los factores que se expusieron en este capítulo.

4. controles - bvsde.ops-oms.org · se usan para obtener una cierta precisión y exactitud en las...

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