capitulo6 muestreo de nieblas de liquidos gases y vapores

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Muestreo de contaminantes químicos en forma niebla, gases y vapores

Introducción

•Nieblas (mist): Suspensión en el aire de partículas líquidas originadas por condensación del estado gaseoso o por dispersión por atomización, pulverización.,ebullición, etc, de una sustancia líquida en condiciones normales ( 25°C y 760mm Hg). Ej nieblas de aceite mineral, ácido sulfúrico,

•Vapores: fase gaseosa de una sustancia volátil cuyo estado físico habitual en condiciones normales de trabajo es líquido o sólido. Ejemplo vapores disolventes, orgánicos,( xileno tolueno, cetonas)

•Gases: mezcla con aire de sustancia cuyo estado físico habitual en condiciones usuales de trabajo( 25°C y 760mm Hg) . ejemplo monóxido de carbono, óxido de nitrógeno, óxido de azufre, cloro, ozono, etc



EL muestreo/medición de contaminantes químicos que se presentan en el ambiente de trabajo en forma de nieblas, gases y vapores puede realizarse mediante diferentes medios, entre los cuales destacan:

•Retención en adsorbentes de naturaleza sólida

•Detección y cuantificación mediante tubos colorimétricos de lectura directa

•Retención sobre soluciones absorbentes contenidas en frascos borboteadores (impingers)

•Equipos de lectura directa con detectores específicos.

Introducción



Son sólidos granulosos y porosos de tamaño pequeño de grano, que rellenen parcialmente un tubo de vidrio. Debido a su elevada actividad superficial, retienen el contaminante por adsorción. La adsorciónhace referencia a la adhesión de moléculas de gases o líquidos a la superficie de sólidos porosos.

Retención en adsorbentes sólidos



La adsorción es un fenómeno de superficie. En los sólidos porosos o finamente divididos la adsorción es mayor debido al aumento de la superficie expuesta. De forma similar, la superficie adsorbente de una cantidad de líquido se incrementa si el líquido está dividido en gotas finas. En algunos casos, los átomos del adsorbato comparten electrones con los átomos de la superficie adsorbente, formando una capa fina de compuesto químico





Los rellenos sólidos más usuales son el carbón activo y gel de

sílice. También pueden utilizarse a veces impregnados en un

líquido para mejorar la adsorción.

Su aplicación fundamental es el muestreo de vapores de

disolventes orgánicos, aunque también son empleados por otros

compuestos como el mercurio, vapores nitrosos, aminas, etc.

Ejemplos de contaminantes que son captados por este sistema y

sus tipos de tubos son:




Tubos Contaminante

Carbón activo Vapores orgánicos

Gel de sílice Aminas, fenol, metanol

Hopcalita Vapores de mercurio

Trietanol amina Óxidos de nitrógeno (Nox)

TenaxTrinitrotoleuno, dinitrotolueno, nitroglicol




Una variación de los sistemas de muestreo mediante sólidos

asdorbentes para gases y vapores es cuando el sólido

adsorbente se encuentra dentro de una cápsula o dispositivo

provisto de una cubierta porosa, en el que el paso de aire a su

través se produce por simple difusión, sin la necesidad de que

exista bomba de aspiración. Estos son los Monitores Pasivos y

su principio de funcionamiento se explica a continuación, así

como sus ventajas e inconvenientes.




Dado que el proceso de difusión molecular determina la cantidad de sustancia recogida por el monitor, la primera ley de Fick establece la base teórica para todos los cálculos.

Donde:

M= masa transferida total (ng)

D= Coeficiente de difusión específico

Para cada sustancia (cm2/min)

A= superficie de difusión, cm2

L= longitud de difusión, cm

C= Concentración ambiental, ng/cm3 o mg/m3

T= tiempo de muestreo, minutos

TCL

ADM




Ventajas:

• Evita la utilización de bombas personales, con sus consecuencias de costo material, mantenimiento de equipos y calibración

•Son sistemas mucho más reducidos de tamaño y de peso que los convencionales, por lo que el grado de aceptación por parte de los operarios es mayor.

•No precisan una especial vigilancia durante el muestreo, en cuanto a el control del funcionamiento del equipo.

• La duración del muestreo puede verse aumentada, al eliminarse los tiempos de preparación del equipo.

El personal encargado de los muestreos no precisa ningún tipo de entrenamiento especial




Desventajas

• Riesgo de saturación del lecho por el contaminante, sobre todo se se encuentra a altas concentraciones y el tiempo de muestreo es excesivo

•Sensibilidad es en general buena, pero muy inferior a los tubos de carbón activo, por lo que es aconsejable no usarlos en perídos cortos (1 a 2 horas), para compuestos con valores de exposición pequeños.

•Son inespecíficos para COV, (excepción: Formaldehído y óxido de etileno)

Es necesario prestar atención a factores físicos y químicos ambientales, ya que influyen de forma decisiva en la sensibilidad de los sistemas pasivos.



Tubos colorimétricos de lectura directa

Son tubos de vidrio rellenos de un material poroso impregnado de una sustancia química reactiva. Se hace pasar aire a su a través mediante una bomba de aspiración, de tal forma que el contaminante contenido en el aire entra en contacto con la sustancia reactiva, dando una reacción coloreada. La concentración se determina midiendo la longitud que alcanza la coloración en escala impresa en el propio tubo.




Su utilidad es para valoraciones semicuantitativas de una manera rápida y económica, para contaminantes en forma de gas de vapor. No obstante, debido a la poca precisión de los resultados y de las posibles interferencias que se pueden presentar, no se recomienda para estudios higiénico de precisión. Su utilidad es para operaciones de screening, en las que se pretende identificar la presencia de la sustancia contaminante y obtener un orden de magnitudorden de magnitud de su concentración.



Retención sobre soluciones absorbentes (impingers)

Son soluciones de composición específica y determinada, contenida en un frasco borboteador (impingers). Al paso de aire, el contaminante queda retenido por disolución o reacción con la solución absorbente. El sistema de muestreo suele estar compuesto por tres borboteadores en serie, el primero de ellos con solución absorbentes actúa como captador principal del contaminante, el segundo también con solución absorbente actúa como testigo, de cara a recoger contaminante que no se haya podido recoger en el primer borboteador por saturación de la solución absorbente.




el tercero esta vacío y actúa como trampa fría para condensar y recoger vapores que arrastre el aire y que no pasen así al sistema de aspiración y pudiera dañarlo. El principal inconveniente es la posibilidad de que se produzcan derrames de la solución absorbente cuando se realizan muestreos personales, debido a los propios movimientos del trabajador




Este es el medio de retención es de aplicación en el muestreo de nieblas, aerosoles, líquidos, gases, vapores orgánicos y algunos tipos de aerosoles sólidos. Ejemplo de contaminante que son captados por esta sistema y sus soluciones absorbentes son:

Contaminantes Soluciones Absorbentes

Dióxido de Azufre Peroxido de hidrógeno 0,3 N

Ácido clorhídrico Acetato sódico 0.5M

Formaldehído Agua destilada

Ácido fluorhídrico Hidróxido sódico 0,1N

Hidracina Ac. Clorhídrico 0.1M

Amoníaco Ac. Sulfúrico 0,1N



Medición del contaminante mediante equipos con detectores específicos.

Se utilizan para análisis cuantitativos, detectando y dando directamente resultados analíticos. De forma general su funcionamiento puede explicarse como sigue: Un sensor de entrada genera una señal eléctrica de acuerdo con el principio físico – químico de detección ( eléctrico, térmico, electromagnético, quimioelectromagnetico, magnético) , que es proporcional a la cantidad de contaminante detectada; dicha señal queda registrada en un dial, impresa o almacenada en un datalogger y puede venir reflejada en unidades de concentración o en unidades eléctricas susceptibles a ser traducidas a concentraciones.




Hoy en día estos equipos se utiliza específicamente para la medición de gases de naturaleza inorgánica: dióxido de azufre, sulfhídrico, cloro amoniaco, monóxido de carbono gases nitrosos( dióxido de nitrógeno y óxido nítrico) etc., aunque también existen equipos que miden vapores de naturaleza orgánica.




Los datos de la medición se puede presentar bien en forma puntual o bien como valor medio ponderado de un determinado bien de forma puntual o bien como valor medio ponderado de un determinado tiempo de medición, permitiendo también la posibilidad de ajustar en el equipo determinados niveles de alarma ( valor TWA, valor STEL, etc). Permiten la realización de mediciones zonales o la realización de muestreos personales, cuando el equipo es portado por el trabajador.



Normas de muestreo para nieblas, gases y vapores

Las principales normas y métodos de muestreo y análisis de nieblas, gases y vapores, se encuentran recogidos en:

•Procedimiento del ISP

• Métodos desarrollados por entidades de reconocidos prestigio :

NIOSH, OSHA

•Otras (UNE, españolas)


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