Protección medioambiental

Protección medioambiental
mediante supervisión
El ecosistema de la tierra es extremadamente
complejo y a la vez mucho menos estable de
cómo lo imaginamos. Desde el comienzo de la
era industrial, el ser humano influye cada vez
más en su entorno. Desde hace unas décadas,
somos cada vez más conscientes de las
consecuencias dramáticas que esto ha tenido y
sigue teniendo en nuestro habitat. El agujero en
la capa de ozono, la deforestación y el efecto
invernadero son sólo unos pocos ejemplos. A
nivel mundial, el uso sostenible de los recursos
naturales está en cierne. El monitoreo intensivo
de los parámetros, la interpretación de las
interacciones dentro del sistema global y la
compilación de reglamentos, así como su
rigurosa implementación y control, constituyen
los pilares de la protección medioambiental. El
análisis de gas de alta precisión, a veces en
rangos de concentración extremadamente bajos,
es una herramienta indispensable en este
contexto.
A mediados de los años 70, ya se indicó los
posibles efectos negativos de los clorofluorocarbonos (CFC) para la capa de ozono terrestre.
Sin embargo, su uso en sprays aerosoles o
como refrigerante en aires acondicionados
seguía cogiendo fuerza. Después del descubrimiento de los llamados agujeros en la capa de
ozono en las regiones polares y su continua
en 1987, que llevó a la prohibición total de las
emisiones de CFC en 1990. Desde mediados de
los 90, los agujeros en la capa de ozono han
empezado a cerrarse de nuevo. Sin embargo,
debido a la larga vida de los componentes de los
CFC en la atmósfera, este proceso durará varias
décadas más.
Monitoreo de la calidad de aire en altas montañas
Aunque la ciencia está aún lejos de entender con
detalle todos los procesos atmosféricos, se han
identificado varias sustancias, además de los
CFC, como causantes de tales efectos negativos.
Ahora ya no cabe duda de los efectos
perjudiciales que los llamados “gases
invernadero” están causando en el clima, gases
como por ejemplo el CO2, SF6, metano o los
hidrocarburos perfluorados. También tenemos
pruebas concluyentes de que la “lluvia ácida”,
generada por emisiones altas de dióxido de
sulfuro u óxidos de nitrógeno, es la causa
principal de la deforestación. El uso de
carburantes con bajo nivel de sulfuros para
vehículos y la instalación de unidades de
purificación de gas para centrales térmicas han
producido ya beneficios significativos en
términos medioambientales.
Monitoreo de emisiones de plantas
industriales
Como consecuencia, se han establecido y se
continúan estableciendo diversos tratados,
legislaciones y directivas a nivel mundial, europeo
y nacional. Los acuerdos prohíben o, por lo
menos, limitan la emisión de estas sustancias y
La química contribuye a nuestro bienestar;
desafortunadamente, las emisiones son inevitables.
Estas leyes y directivas también regulan el
monitoreo de emisiones, que puede extenderse
al monitoreo continuo de emisiones en plantas
eléctricas, refinerías, plantas de incineración de
residuos o en la industria química. Dependiendo
del proceso, requiere el monitoreo de valores de
CO, CO2, NOx, SO2 y de otros posibles componentes orgánicos.
Tráfico
Además de las plantas industriales, el tráfico es
una de las mayores fuentes de polución del aire.
Existen regulaciones especiales para esta área.
Para cada tipo de vehículo, a nivel europeo, se
deben cumplir algunos estándares de emisiones
cuyo cumplimiento deberá ser comprobado por el
productor de los vehículos antes de que se
apruebe su diseño oficialmente. Además, es
obligatorio que los vehículos registrados pasen
una prueba periódica de cumplimiento de los
límites de emisión (control de gas de emisión).
“Análisis medioambiental” – Mediciones de
inmisión
Determinar la concentración de agentes
contaminantes en el aire de la forma más posible
es un prerrequisito esencial para entender los
procesos atmosféricos y rastrear los efectos de
cualquier medida implementada. Las directivas
europeas correspondientes exigen que los países
europeos operen redes de mediciones. Las
mediciones relevantes se llevan a cabo y se
evalúan de manera casi continua, no solo donde
se encuentran las mayores concentraciones de
agentes contaminantes, sino también en “zonas
de aire limpio”.
Procedimientos analíticos
La directiva EU 1996/62/EC estipula que la
calidad del aire ambiente debe ser monitorizada.
Para ello, se han instalado redes nacionales de
medición en todos los países de la Unión
Europea.
La directiva EU 1999/30/EC establece valores
límite para el dióxido de sulfuro, óxidos de
nitrógeno, particulas y plomo, y la directiva EU
2000/69/Ec establece valores límite para el
monóxido de carbono y el benceno. Estas
directivas estipulan también los procedimientos
e intervalos de medición (ver tabla).
Componente
Proced. de medición
Intervalos de medición
Dióxido de sulfuro
Fluorescencia UV
Cada media hora
Dióxido de sulfuro
Filtros de impregnación,
cromatografía de iones
Quimioluminiscencia
Diariamente
Filtros de impregnación
Diariamente
Ozono
Absorción UV
Cada media hora
Dióxido de carbono
Absorción IR
Cada media hora
Dióxido de carbono
Cromatografía de gas
Cada media hora
Monóxido de carbono
Absorción IR
Cada media hora
Metano
Cromatografía de gas
Cada media hora
Óxido nitroso (N2O)
Cromatografía de gas
Cada media hora
Hexafluoruro de sulfuro
(SF6)
Nitrato de peroxiacetilo
(PAN)
Mercurio
Cromatografía de gas
Cada media hora
Cromatografía de gas
Cada media hora
Fluorescencia atómica
Cada media hora
Hidrocarburos (VOC)
Cromatografía de gas
Hidrocarburos
Cromatografía de gas
2 veces/semana,
toma de muestras
Diariamente
Componente
Proced. de medición
Intervalo de medición
Iones en precipitación
Cromatografía de iones
Diariamente
Iones en precipitación
Absorción atómica
Semanalmente
Óxidos de nitrógeno:
NO, NO2, NOx
Dióxido de nitrógeno
Metales pesados en
precipitación
Sulfatos en polvo
ICP/MS; Fluorescencia
atómica
Filtros de impregnación,
cromatografía de iones
Σ NH3 + NH4 + en polvo Filtros de impregnación,
cromatografía de iones
Σ HNO3 + NO3- en polvo Filtros de impregnación,
cromatografía de iones
Metales pesados en
ICP/MS
polvo
El dióxido de sulfuro se vuelve fluorescente tras
irradiarlo con luz ultravioleta. La intensidad de la
radiación fluorescente es directamente proporcional a la concentración de dióxido de sulfuro.
Los óxidos de nitrógeno se detectan por medio
de la quimioluminiscencia. Con este método el
monóxido de nitrógeno se oxida con ozono para
formar dióxido de nitrógeno en un estado
excitado. La energía de excitación se libera en
forma de luz. Para medir el dióxido de nitrógeno,
primero debe ser reducido a monóxido de
nitrógeno en presencia de un catalizador. De esta
manera, la quimioluminiscencia puede usarse
para medir el monóxido de nitrógeno o ambos
óxidos de nitrógeno simultáneamente. La
concentración de dióxido de nitrógeno se
determina restando del total el valor del
Cada media hora
Semanalmente
Diariamente
Mensualmente
Mensualmente
Mensualmente
Calibración de instrumentos en el laboratorio
El monóxido de carbono y el dióxido de carbono
se pueden medir con precisión usando métodos
infrarrojos. Ambas sustancias absorben luz
infrarroja a diferentes longitudes de onda. Estas
sustancias pueden ser detectadas por medio de
la cromatografía de gas. Estas mediciones se
llevan a cabo junto con el registro de otros
agentes contaminantes del aire como el metano,
hexafluoruro de azufre, benceno y otros
hidrocarburos e hidrocarburos halogenados (CFC,
HFC). El uso de detectores, como los detectores
de ionización de llama (FID) o detectores de
captura de electrones (ECD) permiten
mediciones extremadamente exactas de estos
agentes contaminantes.
Calibración
Todos los valores medidos se generan en primer
lugar como señales, cuya intensidad es
proporcional a la concentración de la sustancia
correspondiente. Para determinar el valor de la
concentración, el aparato de medición debe estar
calibrado. Se toma una muestra, con valor de
concentración conocido y se determina la
intensidad de la señal. El mismo procedimiento
se lleva a cabo con el llamado “gas cero”, que no
contiene el componente a medir. Este se usa
para determinar el punto cero de la curva de
calibración. En un caso ideal, el gráfico de
calibración es una línea recta que transcurre a
través del punto cero y del punto de medición de
referencia.
considerablemente más fáciles de usar al realizar
mediciones de campo.
Las estaciones de medición automatizadas están
expuestas a las condiciones meteorológicas, por
lo que las fluctuaciones de presión barométrica y
de temperatura son inevitables, pero pueden
reducirse al mínimo con sofisticados sistemas de
aire acondicionado.
Gases de calibración de alta precisión
Conectando gases de calibración a la estación de medida
Gases de calibración
Las medidads de aseguramiento de calidad están
especializadas en las directivas de la EU (e.g.
Directiva EU 1996/62/LEC). Cada medición
medioambiental cuenta con comparación
internacional y la posibilidad de determinar el
origen de los materiales de la libración usados
hasta estándares de referencia primarios.
Como estándares de referencia para contaminantes del aire en forma gaseosa se usan sobre
todo mezclas de gases de calibración confeccionadas especialmente. En el caso de componentes menos volátiles, con la correspondiente
presión de vapor, se usan también sistemas de
permeación. Aquí el vapor del componente en
cuestión se añade al flujo del gas portador. Se
puede conseguir una concentración específica
manteniendo el flujo, la presión y la temperatura
a niveles constantes y precisos.
La ventaja de las mezclas de gases de calibración
preparados, en comparación con los sistemas de
permeación, es su independencia en cuanto a las
fluctuaciones de presión y temperatura. Se pueden suministrar directamente desde la botella de
gas presurizada al instrumento, por lo que son
Los gases de calibración para medición de emisiones son producidos normalmente en rango de
ppm. Con funciones de calibración y/o análisis
lineal la magnitud de la concentración requerida
debe ser de aproximadamente un 80 % del valor
máximo del rango de medición del instrumento.
Los métodos de producción están descritos en el
folleto “Gases especiales de Messer”.
Función de calibración
Señal
de la
muestra
Intervalo de
confianza del 95%
Gases de calibración
Gas cero
Material de
referencia
certificado, e.g. VSL
Concentración
de la muestra
Concentración
Para mediciones de inmisión, los valores medidos son generalmente por un factor de 1000
más bajos; en este caso las mediciones deben
hacerse en rangos de ppb. Esto requiere las más
altas exigencias en la calibración de los
instrumentos. Facilitar los estándares de referencia necesarios requiere mucho esfuerzo. Las mezclas de
gas de calibración de alta precisión en rangos de
ppb se pueden producir sólo gracias a los métodos de llenado en “cascada”. Para ello, se producen primero mezclas de gas de alta precisión
con altas concentraciones del componente
deseado. Estas mezclas sirven después como
gases básicos para la producción de gases de
En principio, esto también es posible para mediciones in situ, donde las mezclas de gas de
calibración a mayor concentración pueden ser
diluidas mediante controladores de flujo de masa
o placas de orificio. La ventaja de este método es
que ofrece flexibilidad en cuanto a las concentraciones. La precisión de estos métodos de dilución depende tanto de la precisión de las mezclas
de gas de calibración de mayor
concentración como de la precisión de la
calibración del flujo, además de las variaciones de
temperatura y presión.
Acreditación
Para asegurar la máxima calidad posible de los
gases de calibración fabricados, es esencial
disponer de un sistema riguroso de gestión de
calidad. Además del sistema general de gestión
de calidad según la ISO/EN 9001 y subsiguientes,
se debería aplicar también un sistema más
exhaustivo según la norma ISO/IEC 17025. Éste
último estándar incluye los requerimientos
específicos de laboratorios de ensayo y
calibración.
La precisión de las mezclas de gas de calibración
estándares en rango de ppb, producidas
mediante métodos gravimétricos, depende sobre
todo de la precisión de la báscula. Los valores de
concentración de estas mezclas también pueden
ser rastreados al patrón estándar, ya que las
básculas se calibran con pesos certificados.
Además, estas mezclas se comparan también
con mezclas estándares internacionales de los
institutos de metrología (e.g. NIST, VSL, Metas,
NPL, BAM, etc.).
Hay que tener especial cuidado al usar mezclas
ppb. Para los sistemas de suministro de gas
deberían usarse solo materiales químicamente
inertes, como el acero inoxidable. Es esencial
realizar un purgado riguroso con un gas portador
seco, ya que mínimos trazas de humedad extraen
las pocas moléculas de una sustancia activa
como el dióxido de sulfuro o los óxidos de
nitrógeno, y los eliminan del flujo de gas. Esto
hace difícil o incluso imposible llegar al valor de
calibración. Se debería comprobar la
compatibilidad de las tuberías de plástico con
otros materiales. No todos los plásticos sirven
igualmente para todos los gases; algunos
plásticos pueden ser vulnerables a los
componentes corrosivos. Además, muchos
plásticos muestran índices altos de permeación
para humedad u otras sustancias, por lo que el
uso de estos materiales debería evitarse si es
posible.
Los instrumentos analíticos recogen automáticamente
todos los datos de medición requeridos las 24 horas al día.
La acreditación de un laboratorio se define como
la confirmación de una tercera parte, que establece que un laboratorio acreditado tiene las
competencias necesarias para realizar tareas de
evaluación de conformidad, de acuerdo con la
norma ISO/IEC 17025. Tales evaluaciones de
conformidad pueden llevarse a cabo mediante
calibración o pruebas. La diferencia es que un
laboratorio de ensayo está autorizado sólo para
probar materiales y dispositivos de medición,
mientras que a un laboratorio de calibración
también se le autoriza a producir y certificar
gases de calibración globalmente reconocidos,
que pueden ser trazables a estándares
internacionales.
Acreditación significa reconocimiento de las
competencias técnicas y organizativas de un
organismo para realizar tareas de evaluación de
competencias incluidas dentro del área homologada.
La competencia es la clave para la transparencia,
fiabilidad y comparación. Messer ha obtenido la
acreditación para varios laboratorios por toda
Europa:
• Messer Schweiz AG, Lenzburg, Suiza
(laboratorio de calibración)
• Messer France, Mitry-Mory, Francia (laboratorio
de calibración)
• Messer Hungarogáz, Budapest, Hungría
(laboratorio de calibración)
• Messer Benelux, Machelen, Bélgica (laboratorio
de calibración)
• Messer Tehnogas, Belgrado, Serbia (laboratorio
de ensayos)
Machelen, Bélgica
Laboratorio de calibración
Mitry-Mory, Francia
Laboratorio de calibración
Budapest, Hungría
Laboratorio de calibración
Lenzburg, Suiza Laboratorio
de calibración
Belgrado, Serbia
Laboratorio de
pruebas
En algunos países europeos es obligatorio el uso
de gases de calibración de un laboratorio
acreditado. Esto surge de los requisitos básicos
para materiales de ensayo usados para la
calibración de instrumentos, de acuerdo con las
directivas europeas más relevantes. Con
laboratorios acreditados ubicados por toda
Europa, Messer siempre es capaz de
suministrarle de forma rápida y fiable.
¡Estaremos encantados de ayudarle!
Messer Ibérica de Gases, S.A.
Autovía Tarragona-Salou, km.3,8
E-43480 Vilaseca (Tarragona)
Tel. +34 977 309 500
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