Analizadores
O3
Fundamento de la medida:
Cuando un haz de luz ultravioleta atraviesa un cierto volumen de gas que contiene moléculas de ozono, se produce una absorción de la radiación ultravioleta por las mismas, que será máxima para longitudes de onda de alrededor 250 nm.
El principio físico se basa en la Ley de Lambert-Beer.
Figura 1. Esquema de un analizador de ozono.
SH2/SO2
Fundamento de la medida:
Cuando sobre moléculas de SO2 incide una radiación ultravioleta de longitud de onda específica (214 nm) se produce una excitación electrónica en las moléculas del gas. Al volver las moléculas a su estado normal, se produce una emisión de radiación fluorescente característica (350 nm).
La radiación ultravioleta emitida por una lámpara de Xenón (Xe), Cinc (Zn) o similar, pasa a través de un monocromador por filtro interferencial de una anchura de banda de ±10 nm, centrado a 214 nm, a una cámara de reacción donde las moléculas de SO2 absorben la radiación ultravioleta, excitando sus capas de electrones. Las moléculas excitadas permanecen en este estado entre 10-8 y 10-4 segundos, disipando parte de la energía absorbida internamente por vibración y rotación.
Cuando las moléculas regresan a su estado normal, emiten una radiación luminosa característica fluorescente, de 350 nm de longitud de onda. Esta luz fluorescente es detectada por un tubo fotomultiplicador con filtro interferencial de banda ancha centrado a 350 nm.
La señal eléctrica que se produce en el detector de fluorescencia se procesa electrónicamente para producir una corriente eléctrica proporcional al número de moléculas de SO2 excitadas que, a su vez, es proporcional a la concentración de SO2 en la cámara de reacción durante un tiempo determinado.
En el caso del SH2 el método que se utiliza es el mismo que para el caso del SO2, una vez oxidado el SH2 a SO2 mediante un convertidor que transforma el SH2 a SO2.
Para realizar la calibración, se introduce gas de calibración con el mismo flujo que se utilizará para el análisis con varias concentraciones conocidas [Okabe et al., 1973; Peduto et al., 1981].
Figura 2. Esquema de un analizador de dióxido de azufre.
NOx Y NO2
Fundamento de la medida:
Se basa en la reacción del monóxido de nitrógeno con el ozono, para formar dióxido de nitrógeno, mediante la reacción:
NO + O3 -> NO2* + O2 -> NO2 + h_
En esta reacción se produce una quimioluminiscencia, es decir, al reaccionar dos especies forman un compuesto excitado (NO2*), que al volver a su estado fundamental emite una radiación característica.
La muestra de aire a analizar se filtra previamente para eliminar impurezas y se hace pasar por un conducto que se bifurca en dos líneas. Por la primera pasa el aire a un convertidor catalítico, donde se produce la reducción del NO2 a NO y, posteriormente, pasa a la cámara de reacción de NOx. Por la segunda, la muestra de aire tal y como fue captada se conduce a la cámara de reacción de NO. En algunos equipos comerciales sólo aparece una cámara que alternativamente opera como cámara de NO y de NOx.
Figura 3. Esquema de un analizador de óxidos de nitrógeno.
PM10
Fundamento de la medida:
Se succiona el aire ambiente a través de un cabezal de toma de muestras, el cual, además del filtro para impedir el paso de materia de tamaño mayor a las 10 micras, incorpora otro filtro en el cual quedarán retenidas las partículas a determinar. Este filtro que se lleva posteriormente a laboratorio para la cuantificación gravimétrica de la masa de partículas capturadas.
Fundamento utilizado:
En nuestro caso el método utilizado es el de atenuación de radiación beta, frente al método gravimétrico de referencia, ya que da la posibilidad de realizar las mediciones de forma automática y tener datos horarios. En cambio, el método de referencia es un método manual y obtenemos concentraciones promedio de 24 horas.
Figura 4. Esquema de un analizador de partículas mediante atenuación de la radiación ß
CO
Este método se basa en la absorción de radiación infrarroja por las moléculas de CO existentes en la muestra de aire a analizar.
Un filamento calentado produce la radiación infrarroja que incide de forma alternativa sobre la celda de referencia (rellena con un gas inerte que no absorbe radiación infrarroja) y la celda de muestra (por donde se hace pasar un flujo de aire que se quiere analizar y que contiene CO). La absorción de radiación produce calor de forma proporcional al número de moléculas de CO presentes, lo que origina diferencias de presión que se traducen en señales eléctricas, pudiendo determinarse la concentración de CO en la muestra analizada [Bryan, 1966; Chaney et al., 1977].
Figura 5. Esquema de un analizador de monóxido de carbono.
C6H6
Fundamento de la medida de referencia:
En este método, la toma de muestras se realiza por adsorción en sólidos seguida por una recuperación por desorción térmica. La técnica analítica utilizada es la cromatografía de gases en continuo con detector de ionización óptico (PID), que precisa de un proceso de condensación una vez realizada la desorción térmica y antes de hacer el análisis. Otros equipos comerciales utilizan detectores de ionización por llama (FID).
La muestra de aire se hace pasar por un filtro de material adsorbente (tenax o carbón activo, entre otros) situado en el interior del tubo de preconcentración, donde se produce una adsorción de la muestra.
El siguiente paso la desorción de la muestra contenida en el tubo de preconcentración, mediante un rápido calentamiento del mismo en las columnas de separación (la primera es de fraccionamiento y la segunda de análisis). Los compuestos pasan de la columna de fraccionamiento a la de análisis y de ésta al detector.
La detección puede realizarse mediante un detector de foto-ionización (PID). La foto-ionización es el proceso por el cual un electrón es capaz de escapar de la atracción atómica o molecular al absorber energía y excitarse, cuando es irradiado. La fuente del detector es una lámpara de descarga de baja presión, rellena de un gas noble, la cual suministra una fuente continua y estable de fotones de alta energía capaces de ionizar los distintos compuestos en la cromatografía de gases.
Figura 6. Esquema de un analizador de benceno.
