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METODOLOGA Y EQUIPO DE MUESTREO: OZONOFotometra ultravioletaLos analizadores de ozono troposfrico se basan en el mtodo de fotometra UV, que consiste en medir la cantidad de luz ultravioleta, a una longitud de onda de 254 nm, absorbida por el ozono presente en una muestra, el principio de operacin se basa en la Ley de Beer-Lambert.

Esquema del principio de operacin de un analizador de ozono.Cuando la muestra pasa por el interior de las celdas, la molcula 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 concentracin (C). La concentracin obtenida se corrige a condiciones de temperatura y presin del interior de la celda de absorcin, los cuales son medidos de manera independiente. La concentracin del gas se puede obtener mediante la siguiente ecuacin: (a condiciones estndar de presin y temperatura)Donde:I = La intensidad de la luz despus de la absorcinI0 = La intensidad de la luz antes de la absorcin = Coeficiente de Absorcin del ozono a determinada longitud de ondaL = Longitud de la celda o tubo de absorcinC = concentracin del gas absorbente (ozono)

METODOLOGA Y EQUIPO DE MUESTREO: OZONOFotometra ultravioleta

Despejando la concentracin de O3 (C) en ppm:

Componentes bsicos de un analizador de ozono

METODOLOGA Y EQUIPO DE MUESTREO: OZONOFotometra ultravioletaMETODOLOGA Y EQUIPO DE MUESTREO: OZONOFotometra ultravioletaVentajasDesventajasMayor estabilidad de las seales de cero y de gas No requiere reactivos qumicos

Mediante esta tcnica es posible detectar concentraciones de hasta 1 ppb de ozono en la muestra

Requiere de mayor tiempo de respuesta (en torno a 30 segundos) Posible interferencia de compuestos carbonilicos o aromaticos que absorben en la misma region del UV y que pueden quedar retenidos al filtrar el ozono en el ciclo de referencia Es necesario efectuar una correccion por temperatura y presion del aire de muestra distintas a las de referencia (0C y 1 atm)

METODOLOGA Y EQUIPO DE MUESTREO: OZONOQuimioluminiscencia en fase gasEste mtodo permite la medicin continua de ozono en aire ambiente, y se basa en la deteccion de fotones producidos en la reaccion exotermica entre etileno y ozono:

La intensidad de la emision de luz quimioluminiscente (350 550 nm) es proporcional a la concentracion de ozono de la muestra en aire siempre que el etileno este en exceso. Otras olefinas alifaticas dan tambien quimioluminiscencia con ozono, a bajas presiones. Los flujos regulados de aire de muestra y etileno se mezclan en la camara de reaccion donde los fotones producidos son detectados por un tubo fotomultiplicador, cuya fotocorriente de salida es posteriormente amplificada y procesada electronicamente. (CIEMAT, 2002).

Componentes bsicos de un analizador de ozono METODOLOGA Y EQUIPO DE MUESTREO: OZONOQuimioluminiscencia en fase gasVentajasDesventajasEl sistema etileno-ozono, a presiones cercanas a la atmosferica, logra que la emision quimioluminiscente que se produce sea facilmente detectable, lo que permite simplificar el sistema de captacion de muestra. El metodo es adecuado para la medida de concentraciones de ozono en el rango de 0,001 a 100 ppm No existen interferencias conocidas El tiempo de respuesta es del orden de 1 segundo

La respuesta es lineal siempre que los flujos de muestra y de etileno se mantengan constantes. Lmite de deteccin de 50 ppb de ozono, menor al mtodo anterior

METODOLOGA Y EQUIPO DE MUESTREO: DIXIDO DE AZUFREFluorescencia pulsanteEl principio de fluorescencia pulsante se basa en el hecho de que las moleculas de SO2 absorben radiacion ultravioleta (UV) a una longitud de onda en el intervalo de 210 - 410 nm, entrando en un estado instantaneo de excitacion para posteriormente decaer a un estado de energia inferior, emitiendo un pulso de luz fluorescente de una longitud de onda mayor en el intervalo de 240 - 410 nm como se indica en la siguiente reaccion:La intensidad de la luz fluorescente emitida es proporcional a la concentracion de SO2. Para reducir las interferencias, los analizadores de SO2 tambien cuentan con lavadores o con dispositivos filtrantes para la remocion de hidrocarburos. (Jahnke, 1993).

Principio de operacion y componentes basicos de un analizador de este tipo METODOLOGA Y EQUIPO DE MUESTREO: OZONOFluorescencia pulsanteVentajasDesventajasNo requiere de reactivos qumicosNo necesita transporte de muestras ni equipo de laboratorio adicional

El proceso se ve afectado por otras sustancias que fluorescen de manera similar al SO2Algunos compuestos orgnicos poliaromticos como el naftaleno y el xido de nitrgeno tienen un intervalo espectral similar al del dixido de azufre Requieren de material filtrante o lavadores adicionales para la remocin de hidrocarburos que podran interferir en el procesoMETODOLOGA Y EQUIPO DE MUESTREO: PARTCULAS SUSPENDIDASMtodos de medida en continuoReportan resultados en tiempo real. Sin embargo, no llevan a cabo un analisis de la muestra, unicamente determinan la concentracion de particulas aprovechando las propiedades fisicas de las mismas. Microbalanza de elemento oscilante.El muestreador TEOM (por sus siglas en ingles, Tapered-Element Oscillating Microbalance) mide la cantidad de masa recolectada de una muestra de aire a una velocidad casi continua. Las particulas se recolectan en un filtro colocado en el extremo de un elemento puntiagudo oscilante, que tiene su otro extremo fijo. La frecuencia de oscilacion del elemento cambia en proporcion 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 periodo de tiempo fijo. El control de la tasa de flujo se hace mediante dos controladores de flujo masico: uno para el flujo de la muestra, desde uno a tres litros estandar por minuto y el otro para un flujo auxiliar para cumplir con las especificaciones de diseno de la entrada de muestra. La concentracion de particulas se determina a partir de la masa recolectada, la tasa de flujo de la muestra y el tiempo de recoleccion de muestra. Esta se expresa como concentracion a las condiciones estandar de 25C y 760 mmHg. La tecnologia de microbalanza de elemento oscilante permite hacer determinaciones de masa muy precisas, con mayor resolucion que las microbalanzas convencionales.

METODOLOGA Y EQUIPO DE MUESTREO: PARTCULAS SUSPENDIDASMtodos de medida en continuoAtenuacion de radiacion betaEn este tipo de equipos el aire ambiente se introduce al sistema mediante una bomba de succion, depositando las particulas en el filtro (una cinta carrete de fibra de vidrio) de manera intermitente esto es, que el impacto de la masa de particulas en el medio filtrante se realiza en periodos de tiempo previamente establecidos por el usuario y que pueden ir desde una hasta veinticuatro horas o inclusive cuando el filtro se sature.Se hace pasar radiacion beta de bajo nivel a traves de la cinta y las particulas depositadas. La capa de particulas, que va en aumento, reduce la intensidad del haz de radiacion beta en la seccion, la cual es medida por una camara de ionizacion como detector. La senal electrica de salida es proporcional a la masa real muestreada. La concentracion se calcula a partir del aumento temporal de la masa de particulas.Algunos de estos monitores usan ciclos de medicion, en los cuales el filtro con la muestra se transporta automaticamente para ser medida. Cada ciclo empieza cuando se coloca una seccion limpia de cinta en la posicion de muestreo.Otros son capaces de medir la masa y la concentracion de las particulas en el filtro de manera continua, ya que la recoleccion y la medicion se hacen simultaneamente en el mismo segmento del filtro.

METODOLOGA Y EQUIPO DE MUESTREO: PARTCULAS SUSPENDIDASMtodos de medida en continuoVentajasDesventajasDatos horarios y fiablesInformacion en tiempo real Determina maximos, minimos, ciclos diarios y situaciones de alerta No hay transporte de muestras, ni necesidad de equipo de laboratorio adicionalAltas prestaciones

Complejos tecnicamente Costosos en inversion y en mantenimiento Requieren personal tecnico calificado Son equipos pesados Necesitan electricidad Poco versatiles en el emplazamiento

METODOLOGA Y EQUIPO DE MUESTREO: PARTCULAS SUSPENDIDASMuestreo de alto volumen

El metodo de referencia para la determinacion de la concentracion de particulas en aire ambiente es el de muestreo de alto volumen, combinado con el metodo gravimetrico en laboratorio.El muestreo de particulas es utilizado, en un principio, para la determinacion de la concentracion de particulas suspendidas totales en aire ambiente. Sin embargo, en muchas ocasiones el filtro con la muestra tambien es aprovechado para determinar la concentracion de otros elementos como: metales pesados, nitratos, sulfatos, entre otros, por medio de analisis en laboratorio.El metodo consiste en hacer pasar aire ambiente a una tasa de flujo de aproximadamente 1 metro cubico por minuto a traves de un filtro de fibra de vidrio montado bajo una cubierta protectora que evita que se deposite material directamente sobre el filtro. El muestreo se lleva a cabo de manera continua durante 24 + 1 horas. El filtro sin muestra tiene que ser previamente acondicionado a las mismas condiciones de temperatura y humedad a las que se acondicionara ya con la muestra, despues de haber sido expuesto.Con este metodo se retienen particulas suspendidas de diametro inferior a unos 50 mm.El peso de la muestra se obtiene de la diferencia de pesos del filtro con muestra y delfiltro sin muestra, previamente acondicionados como se menciono. La concentracion de PST en el aire ambiente se calcula dividiendo la masa de las particulas recolectadas entre el volumen total de aire muestreado y se expresa en microgramos por metro cubico de aire (DOF, 1993).La frecuencia tipica de muestreo empleando este metodo es de cada seis dias pero en casos especiales se hace un muestreo cada tercer dia.Los equipos muestreadores de alto volumen han sido modificados para llevar a cabo muestreo de particulas menores a 10 y 2.5 micrometros. Estas adaptaciones consistieron en la instalacion de un cabezal que fracciona las particulas para permitir unicamente el paso de aquellas con diametros menores. La separacion se tiene que llevar a cabo a una tasa constante de flujo durante todo el muestreo, ya que las variaciones afectan su eficiencia de separacion. METODOLOGA Y EQUIPO DE MUESTREO: PARTCULAS SUSPENDIDASMuestreo de alto volumenVentajasDesventajasMuy bajo coste de adquisicion y analitico. Muy sencillos en la manipulacion Utiles para estudios de baseEstudio de efectos a largo plazo Estudio de amplias zonas de muestreo Versatilidad del emplazamiento Realizacion de estudios de base

Medidas semanales, quincenales o mensuales Requieren de transporte de muestras y analisis en el laboratorio Determinan promedio del tiempo de muestreo Datos con incertidumbre

CONCLUSIONESPara concentraciones de ozono tan bajas como 50 ppb es necesario utilizar el mtodo de fotometra ultravioleta, ya que el mtodo de quimioluminiscencia no alcanza a detectar estas pequeas cantidadesSi se requiere de informacin de concentraciones de ozono en tiempo real se debe elegir el mtodo de quimioluminiscencia ya que tiene un tiempo de respuesta mucho menor al mtodo de fotometra ultravioletaSi se tienen muchas interferencias a la hora de medir ozono se debe elegir el mtodo de quimioluminiscencia que es menos susceptible a este fenmeno

En el caso del anlisis de dixido de azufre, resulta necesario la adicin de un sistema que evite el ingreso de sustancias que interfieran en el proceso, por ejemplo los hidrocarburos, se podran instalar lavadores o dispositivos de filtracin

Se recomienda el uso de un sistema de monitoreo continuo de partculas suspendidas, ya sea la microbalanza de elemento oscilante o la atenuacin de radiacin beta, si se requiere de informacin en tiempo real y de manera continua, esto puede ser especialmente necesario si se desea conocer el comportamiento de las partculas a lo largo del tiempo, conocer los ciclos, mximos y mnimos, as como tambin para establecer niveles de alertaEn el caso de requerir informacin sobre partculas suspendidas de manera general y en perodos largos solamente se requiere de un sistema de muestreo de alto volumen, este tipo de muestreo tambin resulta til si el factor econmico es limitante ya que requieren de menos inversin y costos de operacin y mantenimiento; sin embargo tomar en cuenta que las muestras requieren de transporte adecuado y de un posterior anlisis en un laboratorio adecuado