MÉTODOS DE MEDICIÓN Y ANÁLISIS. INSTRUMENTACIÓN.

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 destaca las características fundamentales que los diferencia.

Según su forma de operación

Métodos discontinuos

Son, en términos generales, métodos manuales paralos cuales la toma de muestra en el lugar y el análisis

en el laboratorio son dos pasos separados. Puede habermediciones discontinuas que pueden realizarse con

equipos automáticos tanto en la toma de muestra comoen el análisis de laboratorio.

Métodoscontinuos oautomáticos

Típicamente involucran equipamientos automáticos enun lugar fijo que realiza ambos procesos, toma de

muestra y análisis. Estos métodos son fundamentalescuando existen regulaciones que determinan niveles

de pre-alerta y diferentes grados de alerta.

Según el método utilizado

Químicos-físicosEl contaminante sufre una transformación química y elproducto de la reacción se determina por una técnica

analítica apropiada.

Físicos

Se mide una propiedad física, o su variación, paracada contaminante en forma selectiva, sin que se

produzcan cambios en la composición de la muestrade aire.

Según el volumen espacial sobre el que se promedia la medición

Métodospuntuales

La muestra de aire se toma en forma continua en unpunto determinado y se hace pasar esta por el detector.

La mayoría de los equipos actualmente disponibles sebasan en este concepto. Los sensores necesitan una

cantidad finita de aire contaminado antes que puedanresponder y un intervalo de tiempo finito antes quepueda ser observado un valor de la concentración. Se

necesita un equipo para cada contaminante.

Métodos zonales

Miden la concentración promedio de loscontaminantes directamente en una sección de la

atmósfera, a través de la perdida de intensidad de unhaz de luz por absorción molecular de los

contaminantes. Se pueden medir simultáneamentetodos los gases que tengan valores suficientemente

diferentes de longitud de onda de absorción. Mide a lolargo de una zona relativamente grande, mínimo de100 m por problema de sensibilidad, y el método esaplicable hasta espesores de atmósfera, o lo que esequivalente distancia entre emisor y receptor, de1.500 metros. No sirve para material particulado.

Según sean considerados métodos de referencia o equivalentes

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 qué 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 pre descripto 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.

MEDICIONES DE CALIDAD DE AIRE EN ATMOSFERA

SISTEMA DE TOMA DE MUESTRAEl 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

Componentesdel sistemade 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 deben 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 o teflón 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.

Cabeza de toma de muestraLa cabeza de toma de muestra difiere según se midan gases o material particulado. ParaCada caso se discuten los diseños más empleados.

Material ParticuladoHay diferentes tipos de cabeza de los sistemas de toma de muestra según se quiera sóloPermitir 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 con < 10 mmHay dos tipos de equipos de toma de muestra para la medición de material particulado con diámetro menor de 10 mm: a) el denominado muestreador de gran volumen, b) el muestreador dicotómico (10) o Dichot.

Tubo de entrada y de distribución de muestra (múltiple)

Se destacan algunas características que deben ser consideradas para los tubos de entrada yDistribución de muestra hasta los instrumentos de medición individuales.

La entrada de toma de muestra debe estar protegida de la lluvia y de los insectos. Si se utiliza un prefiltrado, deberá elegirse y mantenerse (limpieza regular) de forma que su influencia sobre la concentración de los gases a medir sea mínima.

La línea de toma de muestra entre el punto de muestreo y el instrumento debería ser lo más corta posible. El tiempo de tránsito de las muestras de volúmenes de gas en la línea de toma de muestra no debería pasar de 10 segundos.

El tubo de entrada y la línea de toma de muestra o múltiple (tubería y conexiones) deberá estar realizada a partir de materiales inertes (por ejemplo, vidrio, teflón o acero inoxidable) que no modifiquen la concentración de los gases a medir.

La línea de toma de muestra debe ser hermética y el flujo controlarse regularmente. Debe evitarse la condensación en la línea de toma de muestra para lo cual,

eventualmente, debe ser calefaccionado. La línea de toma de muestra deberá limpiarse regularmente teniendo en cuenta las

condiciones locales Las emisiones de gases de los instrumentos de medición y las emisiones procedentes del

sistema de calibración no deberá afectar a la toma de muestra Las instalaciones anexas (acondicionador del aire y dispositivos de transmisión de datos)

no deberán afectar al muestreo en la cabeza de toma de muestra.

METODOS DE REFERENCIA

Se describen los métodos de referencia para los contaminantes normalmente considerados en el análisis de calidad de aire, dióxido de azufre, óxidos de nitrógeno, monóxido de carbono, ozono, hidrocarburos totales no metano (CH4), material particulado en suspensión y plomo (Pb). Se indica en cada caso la norma ISO - International Organization for Standardization, y/o EPA - Environmental Protection Agency; US, basadas en el principio descripto

Método de gran volumen. Material particulado en suspensión total(MPT)EPA 40 CFR Pt. 50 App.BHasta que se desarrollaron suficiente datos de base para medir material particulado con f<10 mm (MP10), la mayor información disponible para indicar la naturaleza de la concentración de material particulado estaba basada en mediciones de material particulado en suspensión total (MPT) realizadas con monitores de gran volumen (hi-vol). Actualmente se siguen empleando estos equipos en muchas mediciones por lo que describiremos su principio de funcionamiento.

Métodos equivalentes de medición

Existen diferentes clasificación de los equipo de medición automática o continua, según lasnormas del país que los certifica. Se ha seguido la normativa (13) de la Agencia de Protección Ambiental (EPA) de los EE. UU. de Norteamérica como guía. La norma EPA 40 CFR, Part 53 - Subpart B (14), especifica los parámetros que deben medirse y los valores a lo que deben responder para ser considerados métodos automáticos equivalentes. Establece las condiciones de prueba, el procedimiento y la interferencia admitida con otros componentes. Hay equipos que se basan en los métodos de referencia antes descriptos. Otros emplean diferentes principios de medición, denominados equivalente. Se resumen los principios de funcionamiento de los métodos equivalente de equipos automáticos de medición de concentraciones de gases y material particulado en aire ambiente.

MEDICIONES DE CONCENTRACIÓN DE GASES Y MATERIALPARTICULADO EN CHIMENEA

MATERIAL PARTICULADOMétodo gravimétrico manual.

METODOS DE MEDICION AUTOMATICA