Analizadores Automáticos de la Calidad del Aire

Docente: Ing. Juan Mimbela León

Curso: Control y contaminación Atmosférica.

Alumnos: • Castillos Ramos, Giancarlos.• Rojas Peña, Joel Anin.• López Roduiguez, Leslie Joycelin.• Vásquez Correa, Jorge Jhonatan.

Analizadores Automáticos de la Calidad del

Aire

Antecedentes• El “Gran Smog” de Londres: Fue un periodo de polución

ambiental, entre los días 5 de diciembre y 9 de diciembre que cubrió la ciudad de Londres. El fenómeno fue considerado uno de los peores impactos ambientales hasta entonces, siendo causado por el crecimiento incontrolado de la quema de combustibles fósiles en la industria y en los transportes. Se cree que el fenómeno causó la muerte de 12 mil londinenses, y dejó otros 100 mil enfermos.

• Donora, Pennsylvania: En 1948 una inversión térmica que conllevo a que la contaminación aérea quede atrapada cerca del suelo sobre Donora, Pennsylvania, produjo enfermedades respiratorias en más de 6.000 personas ocasionando la muerte de veinte de ellas. 

• La Oroya, Perú: El caso de Doe Run, en La Oroya, es mundialmente conocido. Es una de las ciudades más contaminada del mundo, según el Blacksmith Institute, el 99,1% de los niños oroínos tienen promedios altos de plomo en sangre, 33,6 ug/dl (microgramos por decilitro), lo que sobrepasa los límites máximos permisibles de la Organización Mundial de la Salud: 10 ug/dl.

Introducción

Contaminación del aire

PROBLEMA

Calidad de Vida

Salud Ambiente

Efectos sobre

Fuentes

•Estacionarias

•Móviles

•De interiores

“Reglamento de Estándares de Calidad Ambiental del Aire” (Objetivo: proteger la salud, además establece los estándares de calidad ambiental del aire y los lineamientos de estrategia para alcanzarlos progresivamente.)

Importancia del monitoreo de la calidad del

aire:• Informar al

público.

• Base para estudios.

• Evaluación de efectividad de medidas adoptadas.

• Respaldo científico de las decisiones políticas adoptada.

• Evaluación de la tendencia de los contaminantes.

Métodos de Monitoreo de la Calidad del Aire

Existen distintos métodos para el monitoreo de la calidad del aire:

Métodos Pasivos

Métodos Automáti

cos

Métodos Activos

Bioindicadores

• Métodos pasivos: capturan los contaminantes del aire mediante la difusión pasiva, en un material absorbente.

• Métodos activos: Capturan los contaminantes bombeando el aire a través de un medio de recolección física o química.

• Métodos automáticos: utilizan instrumentos con circuitos eléctricos complejos, transforman una propiedad física o química del gas monitoreado en impulsos eléctricos proporcionales a la concentración de dicho gas y a través de cálculos internos arroja un valor de concentración.

• Bioindicadores: (método complementario) uso de plantas u organismos para monitorear la calidad de aire las cuales bioacumulan contaminantes gaseosos.

Métodos Pasivos

Métodos Activos

Analizadores Automáticos

Todos los analizadores automáticos cuentan con tres sistemas internos e interdependientes: electrónico, neumático y óptico.

• El sistema electrónico contiene el software de operación, controla el funcionamiento del analizador y realiza automáticamente los cálculos para el reporte de los resultados.

• El sistema neumático consta principalmente de la bomba de succión y de las conexiones y tuberías por donde circula la muestra de gas.

• El sistema óptico es donde se aplica el método de medición del analizador, mediante procesos físicos y/o químicos, dependiendo del gas a analizar.

Métodos Automático

s

VENTAJAS

• La medición es continua e instantánea

• Almacenamiento y transmisión de datos automática

• Almacenamiento y transmisión de datos automática

DESVENTAJAS

• Costo de inversión inicial y de operación muy elevado

• Equipos requieren de personal técnico calificado para su mantenimiento

• Los equipos son frágiles

1) Analizador de O3 (Fotometría UV):

Consiste en medir la cantidad de luz ultravioleta, a una longitud de onda de 254 nm, absorbida por el ozono presente en una muestra.

Cuando la muestra pasa por el interior de las celdas, la molécula de ozono absorbe una cantidad de luz (I), la cual se compara con la cantidad de luz medida en la celda de referencia (I0) para calcular la concentración (C).

La concentración del gas se puede obtener mediante la siguiente ecuación:

Despejando la concentración de O3 (C) en ppm y tomando en cuenta las condiciones de temperatura y presión:

Donde:

I = La intensidad de la luz después de la absorción.

I0 = La intensidad de la luz antes de la absorción.

α = Coeficiente de Absorción del O3 a determinada longitud de onda.

L = Longitud de la celda o tubo de absorción.

C = concentración del gas absorbente (O3).

2) Analizador de CO (Fotometría Infrarroja, IR)

Se basa en la capacidad que tiene este gas para absorber energía en determinadas longitudes de onda (Luz infrarroja).

3) Analizador de Nox (Quimiluminiscencia)

Técnica analítica basada en la medición de la cantidad de luz generada por una reacción química.

Los analizadores de Óxidos de Nitrógeno, NOx utilizan este principio a partir de la reacción que tiene lugar entre el óxido nítrico (NO) contenido en la muestra de aire y el ozono (O3) que genera, en exceso, un dispositivo que es parte de los componentes del instrumento.

La concentración de NOx se determina en dos

etapas de medición:

a)Cuando la muestra llega directamente a la celda de reacción sin pasar por el convertidor la concentración detectada corresponde a la concentración del NO existente y la lectura es guardada por el microprocesador.

b)Cuando la muestra pasa por el convertidor y llega hasta la celda de reacción el NO2 se

convierte en NO y la concentración detectada se suma a la del NO de la etapa anterior y se reporta como NOx total.

La concentración de NO2 corresponde a la

diferencia entre las lecturas registradas de NO y NOX.

4)Analizador de H2S y SO2 (Fluorescencia pulsante)

Funciona con el H2S que se puede oxidar hasta convertir en SO2

Principio de fluorescencia : las moléculas de SO2 absorben radiación ultravioleta (UV) a una λ en el intervalo 210-410 nm, entrando en un estado instantáneo de excitación para posteriormente decaer a un estado de energía inferior, emitiendo un pulso de luz fluorescente de mayor λ en el intervalo de 240-410 nm

5)Monitores de partículas suspendidas.

Determinan la concentración de partículas aprovechando las propiedades físicas de las mismas.

Estos equipos son utilizados para monitorear partículas suspendidas en aire ambiente, de diámetros menores a 10 y 2.5 micrómetros.

Los principios de operación comúnmente utilizados para el monitoreo de partículas son: el de Microbalanza de Elemento Oscilante y el de Atenuación de Radiación Beta. El tamaño de partículas a monitorear depende de los fraccionadores de cada equipo, que son colocados en la entrada de muestra

Microbalanza de elemento oscilante

• El muestreador TEOM (Tapered Element Oscillating Microbalance) mide la cantidad de masa recolectada de una muestra de aire a una velocidad casi continua. Las partículas se recolectan en un filtro colocado en el extremo de un elemento puntiagudo oscilante.

• La frecuencia de oscilación del elemento cambia en proporción directa a la masa, a medida que esta se acumula en el filtro. La cantidad de masa en la muestra recolectada se calcula a partir del cambio en la frecuencia del elemento en un período de tiempo fijo.

Muestreador TEOM, ampolla oscilante y Cabezal.

Atenuación de radiación beta

Se hace pasar radiación beta de bajo nivel a través de la cinta y las partículas depositadas. La capa de partículas, que va en aumento, reduce la intensidad del haz de radiación beta en la sección, la cual es medida por una cámara de ionización como detector. La señal eléctrica de salida es proporcional a la masa real muestreada.

6) Muestreadores de partículas suspendidas.

• El método de referencia para la determinación de la concentración de partículas en aire ambiente es el de muestreo de alto volumen, combinado con el método gravimétrico en laboratorio.

• Sin embargo, en muchas ocasiones el filtro con la muestra también es aprovechado para determinar la concentración de otros elementos como: metales pesados, nitratos, sulfatos, entre otros, por medio de análisis en laboratorio.

DETERMINACIÓN DE MERCURIO EN AIRE

• Analizador automático de mercurio ( LUMEX RA 915):

La utilidad de este equipo es para determinar las concentraciones de mercurio en zonas o fuentes fijas donde se espera tener altas concentraciones de mercurio en aire. El equipo se ha empleado para la determinación de mercurio en sitio mineros y plantas industriales de cloro-sosa.

De diseño ergonómico y ligero, la línea Lighthouse HANDHELD de contadores de partículas que cuenta con el 2016, 3016 y 5016 son los contadores de partículas portátiles más avanzados en el mercado.

3,8 "(9,65 cm) de pantalla táctil. Una batería extraíble maximiza el tiempo de actividad de la computadora de mano. Los datos se pueden descargar fácilmente usando el software Faro de transferencia de datos.

La HANDHELD se puede utilizar como un monitor de partículas móvil o puede convertirse en una parte de una instalación más grande de supervisión / gestión del sistema.

CONTADORES DE PARTÍCULAS (HANDHELD):

Características:

• CFM (2,83 lpm) Caudal• Cumple con las normas JIS• 3,8 "(9,25 cm) de pantalla táctil de interfaz• Extraíble / recargable de Li-Ion• Amplia memoria de Almacenamiento de datos (3.000

muestras)• Límite de Concentración - 4.000.000 / ft3• Fácilmente Configurable Interface con capacidad de

zoom• Alarma Audible Interna• Diseñado ergonómicamente• ligero• Los datos se pueden descargar fácilmente a un

ordenador...

Beneficios:

• Soporte internacional• Bajos costos,• 2 años de garantia

Condiciones ambientales:

• Operación; 50 ° F a 104 ° F (10 ° C a 40 ° C) / 20% a 95% sin condensación

• Almacenamiento; 14 ° F a 122 ° F (-10 ° C a 50 ° C) / Hasta 98 % sin condensación

MUESTREO DE EMISIONES:

• Muestreo isocinético en chimenea:

• Es un sistema digital automático para el muestreo isocinetico de emisiones en chimeneas de; polvo, metales pesados, dioxinas, acidos, compuestos orgánicos volatiles, PM 10 y PM 2.5

• La solución inalámbrica formada por isospeed, y el isodust, bomba de muestreo a caudal constante o en condiciones isocinéticas.

• La modularidad del sistema permite dejar a nivel del suelo la bomba de muestreo Isodust y subir hasta el punto de muestro únicamente el medidor manual Isospeed

MONITORIZACIÓN DE CALIDAD DE AIRE / INMISIONES:

1. Analizadores automáticos de partículas en tiempo real

El analizador automático de partículas en tiempo real, está diseñado para medidas en continuo de partículas en suspensión, PM 10, PM 2.5, por nefelometría ortogonal. 

Una bomba a caudal constante, 38.3 l/min, aspira aire a través del cabezal seleccionado y lo introduce en la cámara de medida.

Este analizador se puede completar, opcionalmente, con un captador secuencial gravimétrico, formando un sistema integrado que comparte cabezal, tubo de muestro y bomba

 2. cabinas de monitorización de

partículas en suspensión

• Las cabinas de monitorización de partículas Airgenius combinan la medida en tiempo real de PM 10 y PM 2.5 por nefelometría ortogonal  y la medida gravimétrica a través de un muestreador secuencial con filtros de 47 mm.

• se convierte en un muestreador a volumen constante, archivando la hora de muestreo, el volumen total muestreado, la presión y temperatura promedio durante el muestreo.

3. monitores de calidad de aire multiparámetro

• Los monitores de calidad de aire multiparámetro ETL de la firma Unitec S.R.L proporcionan una medida de alta precisión a un precio asequible.

• El medidor ETL 3000 es un monitor de gases  en tiempo real (CO, NO2, O3, NOx, CH4, NH3, H2S, SO2, benceno y COVs) que utiliza la innovadora tecnología de sensores en estado sólido, que aporta precisión.

• Su precisión en partes por billón (ppb) junto a su bajo consumo y mínimo mantenimiento,  lo convierten en una solución óptima para medidas de inmisiones en aplicaciones industriales

D. CONTADOR DE PARTÍCULAS PORTÁTIL LÁSER MODELO P311

• La pantalla a color del Airy Technology P311 muestra los valores acumulativos y el conteo de partículas diferencial de 3 tamaños simultáneamente. Los rangos pequeños y medianos pueden ser

fácilmente cambiados por el usuario.• El P311 puede manejar una

concentración máxima de 4.000..... y guardar hasta 8.000 registros de datos, siendo actualmente el de mayor capacidad en el mercado.

• Las mediciones pueden verse en el display y /o se pueden descargar al PC mediante cable USB.

APLICACIONES:

• ISO Certificación de áreas limpias (ISO Class 4>)

• Punto de medición en salas limpias

• Detecta fuentes de partículas• Medición de filtros• Medición de la calidad del aire

en interiores• Control de calidad

CARACTERISTÍCAS:

• Tres canales para conteo de partículas

• Canal 1: 0,3/0,5 μm (seleccionable)

• Canal 2: 0,5/1,0/2,0/2,5 μm (seleccionable)

• Canal 3: 5,0 μm• Gran pantalla a color• Conteo acumulativo y diferencial• Máxima concentración

4.000.000 de partículas / ft3• Software incluido (para

descarga de datos a PC)• Memoria buffer hasta 8.000

registros