(CO) en

INSTITUTO DE HIDROLOGIA, METEOROLOGIA Y ESTUDIOS
AMBIENTALES
Subdirección de Estudios Ambientales
PRINCIPIO DE MEDICIÓN Y PROCEDIMIENTO DE CALIBRACIÓN PARA LA
MEDICIÓN DE MONÓXIDO DE CARBONO (CO) EN LA ATMÓSFERA (FOTOMETRÍA
INFRARROJA NO DISPERSIVA)
VERSIÓN No. 1.0
Fecha: Noviembre de 2010
CORRESPONDENCIA: Este método es equivalente al Código Federal de Regulación (Code Federal of
Regulations) CFR titulo 40 parte 50 Anexo C de los Estados Unidos de América.
Preparó: Viviana Bohórquez – IDEAM
Revisó: Oscar Ducuara - IDEAM
Sergio Hernández – MAVDT
Aprobó: Margarita Gutiérrez - IDEAM
CONTENIDO
1. PRINCIPIO DE MEDICIÓN .............................................................. 3
2. CONSIDERACIONES DE LA TOMA DE MUESTRA ................................... 3
3. PROCEDIMIENTO DE CALIBRACIÓN ................................................. 3
4. REFERENCIAS. ......................................................................... 7
2
1. PRINCIPIO DE MEDICIÓN
Las mediciones se basan en la absorción de la radiación infrarroja del monóxido de
carbono (CO) en un fotómetro no dispersivo. La energía infrarroja de una fuente se
pasa a través de una celda que contiene la muestra de gas a ser analizada, y la
cuantificación de la absorción de energía del CO en la celda de muestreo es medida
por un detector apropiado. El fotómetro es sensibilizado para el CO empleando gas
de CO, ya sea en el detector o en una celda filtro en el camino óptico, limitando así
la absorción medida en una o más longitudes de onda características en la que se
absorbe CO fuertemente. Filtros ópticos u otros medios también pueden ser
utilizados para limitar la sensibilidad del fotómetro a una banda estrecha de interés.
Diversos esquemas pueden utilizarse para proporcionar un adecuado cero de
referencia en el fotómetro. La absorción medida es convertida a una señal eléctrica
de salida, que está relacionada con la concentración de CO en la celda de medición.
2. CONSIDERACIONES DE LA TOMA DE MUESTRA
La utilización de un filtro de partículas en la línea de entrada de la muestra de un
analizador de CO NDIR es opcional y se deja a criterio del usuario o del fabricante. El
uso del filtro debe depender de la susceptibilidad del analizador a la interferencia,
mal funcionamiento o daño debido a las partículas.
3. PROCEDIMIENTO DE CALIBRACIÓN
3.1 Principio
Cualquiera de los dos métodos se puede utilizar para la calibración dinámica
multipunto de los analizadores de CO:
 Un método utiliza un único cilindro estándar de CO certificado, diluido con
aire cero en caso de ser necesario, para obtener las diferentes
concentraciones de calibración necesarias.
 El otro método utiliza cilindros estándar individuales de CO certificados para
cada concentración necesitada.
Información adicional sobre calibración puede encontrarse en el numeral 2.0.9
del documento de la USEPA, Manual de Aseguramiento de la Calidad para
Sistemas de Medición de Contaminación Atmosférica Volumen II, Metodos
Especificos para Aireambiente1.
1
Titulo original: Quality Assurance Handbook for Air Pollution Measurement Systems. Volume II. Ambient Air
Specific Methods, disponible en la página web del IDEAM
(http://institucional.ideam.gov.co/jsp/loader.jsf?lServicio=Publicaciones&lTipo=publicaciones&lFuncion=loa
dContenidoPublicacion&id=700)
3
3.2 Equipos
Los principales componentes y configuraciones típicas de los sistemas de
calibración para los dos métodos de calibración se muestran en la figuras 1 y 2.
3.2.1 Controlador de flujo. Dispositivo capaz de ajustar y regular el flujo. Los
flujos para el método de dilución (Figura 1) deben ser regulados a ± 1%.
3.2.2 Medidores de flujo. Medidor de flujo calibrado capaz de medir y
monitorear flujos. Los flujos para el método de dilución (Figura 1) deberán
medirse con una precisión de ± 2% del valor medido.
3.2.3 Reguladores de presión para cilindros estándar de CO. El regulador debe
tener un diafragma y partes internas no reactivos, asi como una presión de
entrega adecuada.
3.2.4 Cámara de mezcla. Una cámara diseñada para proporcionar una minuciosa
homogeneización de la mezcla de CO y el aire de dilución para el método de
dilución.
3.2.5 Manifold de salida. El manifold de salida debe tener un diámetro
suficiente para asegurar una caída de presión insignificante en la conexión
del analizador. El sistema debe tener un orificio de ventilación, diseñado
para asegurar presión atmosférica en el manifold y prevenir la entrada de
aire ambiente al manifold.
Figura 1. Método de Dilución para calibración de analizadores de CO.
Fuente: Code of Federal Regulations –CFR 40 part 50 appendix C, edición 2009.
4
Figura 2. Método de cilindros múltiple para calibración de analizadores de CO.
Fuente: Code of Federal Regulations –CFR 40 part 50 appendix C, edición 2009.
3.3 Reactivos


Concentración estándar de CO: cilindro(s) de CO en aire con concentraciones
adecuadas de CO para el rango de operación seleccionado en el analizador en
calibración; los estándares de CO para el método de dilución pueden estar
contenidos en una matriz de nitrógeno si la proporción del aire cero de
dilución no es menor de 100:1. La prueba del cilindro debe ser trazable ya sea
a un Material de Referencia Estándar (SRM) de CO en aire de la Oficina
Nacional de Estándares (NBS) o a un Material de Referencia Certificado (CRM)
comercialmente disponible aprobado por la EPA o NBS. Los cilindros de gas CO
deben volver a certificarse en forma periódica según lo determine el programa
control de la calidad del laboratorio. Los materiales de referencia certificados
y la lista de estos materiales están descritos en el documento de la USEPA
Procedimiento para Establecer la Trazabilidad de Mezclas de Gases a la Oficina
Nacional de Estandares – Material Estandar de Referencia2. Adicionalmente, un
protocolo recomendado para la certificación de cilindros de gas CO contra CO
SRM o CRM, es proporcionado en el Manual de Aseguramiento de la Calidad
para Sistemas de Medición de Contaminación Atmosférica Volumen II, Metodos
Especificos para Aireambiente3 de la USEPA.
Los cilindros de CO deben ser certificados nuevamente por el programa de
calidad del laboratorio, con las disposiciones ordinarias que el mismo
determine.
Gas de dilución (aire cero): Aire, libre de contaminantes que cause una
respuesta detectable en el analizador de CO. El aire cero debe contener < 0.1
2
Titulo original: A Procedure for Establishing Traceability of Gas Mixtures to Certain National Bureau of
Standards Standard Reference Materials, disponible en la página del IDEAM
(http://institucional.ideam.gov.co/jsp/loader.jsf?lServicio=Publicaciones&lTipo=publicaciones&lFuncion=loa
dContenidoPublicacion&id=700)
3
Titulo original: Quality Assurance Handbook for Air Pollution Measurement Systems. Volume II. Ambient Air
Specific Methods, disponible en la página web del IDEAM
(http://institucional.ideam.gov.co/jsp/loader.jsf?lServicio=Publicaciones&lTipo=publicaciones&lFuncion=loa
dContenidoPublicacion&id=700)
5
ppm de CO. En la guía Quality Assurance Handbook for Air Pollution
Measurement Systems, Volume II—Ambient Air Specific Methods se brinda un
procedimiento para la generación de aire cero.
3.4 Procedimiento utilizando el método de dilución dinámica
3.4.1 Ensamble un sistema dinámico de calibración como el que se muestra en
la figura 1. Todos los gases de calibración, incluido el aire cero, deben ser
introducidos en la entrada de la muestra del analizador. Para instrucciones
específicas de funcionamiento se debe referir al manual del fabricante.
3.4.2 Asegúrese que todos los flujómetros estén debidamente calibrados, de
acuerdo con las condiciones de uso, o si es adecuado contra un estándar
primario como un medidor de burbuja de jabón o un medidor de prueba
húmeda. Todos los flujos volumétricos deben ser corregidos a 25 ºC y 760 mm
Hg (101 kPa). Para mayor información sobre la calibración de flujómetros
consulte Quality Assurance Handbook for Air Pollution Measurement Systems,
Volume II—Ambient Air Specific Methods.
3.4.3 Seleccione el rango de funcionamiento del analizador de CO a ser
calibrado.
3.4.4 Conecte la señal de salida del analizador de CO a la entrada del
registrador gráfico u otro dispositivo de recolección de datos. Todos los
ajustes realizados al analizador deben basarse en las lecturas registradas por
el registrador gráfico o el dispositivo de lectura de datos. Las referencias a
las respuestas del analizador en el procedimiento que se detalla a
continuación se refieren a las respuestas del registrador o dispositivo de
datos.
3.4.5 Ajuste el sistema de calibración para entregar aire cero en el manifold de
salida. El flujo total de aire debe ser superior a la demanda total del
analizador conectado al manifold de salida para asegurar que no ingresa aire
ambiente al venteo del colector. Permita al analizador muestrear aire cero
hasta que se obtenga una respuesta estable. Después de que la respuesta se
haya estabilizado, ajuste el control cero del analizador. Se recomienda
adecuar los ajustes del cero a +5% para facilitar la observación de la
desviación negativa del cero. Registre la respuesta estable del aire cero
como ZCO.
3.4.6 Ajuste el flujo de aire cero y el flujo de CO a partir del cilindro estándar
de CO para proporcionar una concentración de CO diluida aproximadamente
del 80% del límite superior del rango (URL) de operación del analizador. El
flujo total de aire debe ser superior a la demanda total del analizador
conectado al manifold de salida para asegurar que no ingresa aire ambiente
al venteo del colector. La concentración de CO exacta se calcula a partir de:
COOUT  COSTD * FCO
FD  FCO
Donde:
[CO]OUT: Concentración de CO diluida en el colector de salida, ppm.
[CO]STD: Concentración del estándar de CO sin diluir, ppm.
FCO: Flujo del estándar de CO corregido a 25 °C y 760 mm Hg, (101 kPa),
l/min.
6
FD: Flujo del aire de dilución corregido a 25 °C y 760 mm Hg, (101 kPa),
l/min.
Muestree esta concentración de CO hasta que se obtenga una respuesta
estable. Ajuste el control de span del analizador para obtener una respuesta
registrada como se indica a continuación:
Respuesta registrada (% de la escala) 
COOUT *100  Z
URL
CO
Donde:
URL:
Límite superior del rango nominal del rango de operación del
analizador
ZCO:
Respuesta del analizador al aire cero, % de la escala
Si se requiere el ajuste del control de span del analizador, es necesario
volver a revisar los ajustes de cero y span repitiendo los pasos 3.4.5 y 3.4.6.
Registre la concentración de CO y la respuesta del analizador.
3.4.7 Genere varias concentraciones adicionales (se recomiendan por lo menos
tres puntos espaciados de manera uniforme a través de la escala restante
para verificar la linealidad) disminuyendo FCO o aumentando FD. Asegúrese de
que el flujo total es superior a la demanda total de flujo del analizador. Para
cada concentración generada, calcule la concentración de CO exacta usando
la ecuación a partir de la cual se determina la concentración exacta de CO.
Registre la concentración y la respuesta del analizador para cada
concentración. Grafique la respuesta del analizador contra las
correspondientes concentraciones de CO y grafique o calcule la curva de
calibración.
3.5 Procedimiento utilizando el método de cilindros múltiples.
Utilice el procedimiento para el método de dilución dinámica con los siguientes
cambios:



Utilice un sistema de varios cilindros como el que se muestra en la figura 2.
El flujómetro no necesita ser calibrado con exactitud, siempre y cuando el
flujo en el manifold de salida exceda la demanda de flujo del analizador.
Las diversas concentraciones de calibración de CO requeridas en los pasos
3.4.6 y 3.4.7 se obtienen sin dilución, seleccionando el cilindro estándar
apropiado.
4. REFERENCIAS
1. Quality Assurance Handbook for Air Pollution Measurement Systems, Volume II—
Ambient Air Specific Methods, EPA–600/4–77–027a, U.S. Environmental Protection
Agency, Environmental Monitoring Systems Laboratory, Research Triangle Park, NC
27711, 1977.
7
2. A procedure for Establishing Traceability of Gas Mixtures to Certain National
Bureau of Standards Standard Reference Materials. EPA–600/7–81–010, U.S.
Environmental Protection Agency, Environmental Monitoring Systems Laboratory (MD–
77), Research Triangle Park, NC 27711, January 1981.
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