NOTA DE APLICACIÓN. PID s PARA LA MONITORIZACIÓN EN CONTINUO DE VOC S

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1 1 / 12 LOS DETECTORES DE CUATRO GASES NO DETECTAN LA MAYORÍA DE VAPORES Y GASES TÓXICOS MÁS COMUNES Estos detectores multigases constituyen la mayoría de los detectores utilizados actualmente en la industria para la detección de gases. Sin embargo, debido a que solamente detectan 4 gases: oxígeno (O 2 ), inflamables (LEL), monóxido de carbono (CO) y sulfhídrico (H 2 S), muchos de los vapores y gases tóxicos, que son el mayor constituente o subproducto de muchos de los procesos industriales, no son detectados. Y es po ello que, frecuentemente, los trabajadores se encuentran desprotegidos. Esta falta de protección puede tener efectos sobre el trabajador, tanto en su rendimiento como sobre su salud. Aunque ha sido descrito específicamente para entrar a las alcantarillas, la OSHA reconoce este hecho en la detección de gases (ver , apéndice E). "son preferibles una amplia gama de sensores allí donde el trabajador no ha sido capaz de identificar los peligros presentes o potencialmente presentes en atmósferas específicas del alcantarillado, ya que éstos indican que el umbral peligroso de una clase (o las clases) de contaminante (por ejemplo: hidrocarburos) se ha sobrepasado." PID s: SENSORES PRECISOS PARA UNA AMPLIA GAMA DE COMPUESTOS Los Detectores de Foto Ionización (PID's) detectan bajas concentraciones de Compuestos Orgánicos Volátiles ( ppm de VOC s) y otros gases tóxicos. Los PID s permiten hacer mediciones de gases precisas, fiables y en tiempo real, siendo una alternativa para detectar muchos de los vapores y gases tóxicos más comunes en la industria, tales como los Compuestos Orgánicos Volátiles (VOC s) que, con los detectores multigases no son posibles de detectar. CUÁLES SON los VOC s MÁS COMUNES? Los VOC s son compuestos químicos que se utilizan o generan en muchos procesos industriales tales como: Fuels, Aceites, desengrasadores, fluidos de transferencia de calor/refrigerantes. Disolventes, pinturas. Plásticos, resinas y sus precursores Los VOC s se encuentran en todo tipo de industrias, desde las aplicaciones obvias en las petroquímicas hasta las no tan obvias como en la industria alimentaria ( fabricación de salchichas). niveles de toxicidad ya que no tienen suficiente sensibilidad. 1) Los sensores catalíticos miden explosividad y no toxicidad Estos sensores miden el tanto por ciento de LIE. Por ejemplo, la gasolina tiene un LIE de 1,4%. Por lo tanto, el 100% de LIE son ppm de gasolina, el 10% de LEL son ppm y 1% de LIE son 140 ppm de gasolina. Las 140 ppm de gasolina es la concentración más baja de este vapor que el sensor catalítico puede detectar. Por otro lado el TWA de la gasolina es de 300 ppm y el STEL de 500 ppm; esto hace que los sensores catalíticos no sean los más indicados para medir vapores de gasolina porqué simplemente no tienen una resolución adecuada. Los sensores catalíticos miden explosividad y no toxicidad. Muchos Compuestos Orgánicos Volátiles (VOC s) son potencialmente tóxicos a niveles más bajos que sus niveles de explosividad y, por tanto, por debajo de la sensibilidad del sensor catalítico. 2) Los sensores catalíticos están diseñados para medir metano Originalmente los sensores catalíticos se diseñaron para resolver el problema del metano presente en las minas de carbón. La mayoría de estos senores utilizan un puente de Wheatstone para medir el calor producido en la oxidación o combustión catalítica. El aumento de temperatura del filamento de platinio provoca un aumento de su resistencia. Dicho aumento desequilibra la señal de salida del puente de Wheatstone, cuya indicación es proporcional a la concentración del gas, que se mide y convierte a % del LIE. 3) Limitaciones de los sensores de LIE Existen dos mecanismos afectan la respuesta del puente de Wheatstone y que reducen su eficacia cuando el gas es otro distinto al metano: (+) 4.25 V (-) 1 kω 1 kω Compensador Detector POR QUÉ NO USAR UN DETECTOR DE GASES INFLAMABLES? Mucho de los VOC's son inflamables y pueden ser detectados con sensores catalíticos, midiendo el LIE (Límite Inferior de Explosividad). Estos son los sesnores que se utilizan en detectores multigases. Sin embargo, estos sensores no son capaces de detectar A) Los gases tienen calor de combustión diferentes (cantidad de calor desprendida). B) Los vapores de hidrocarburos pesados" presentan mayor dificultad de difusión a través Salida

2 2 / 12 del sensor, viéndose reducido su rendimiento. A) Los gases tienen temperaturas de combustión diferentes. Esta característica física limita el uso de los sensores catalíticos. Por ejemplo, el calor de combustión del 100% del LIE de metano (5% de metano en volumen) es el doble que el del 100% del LIE de propano (2% de propano en volumen). B) Algunos vapores de hidrocarburos "pesados" tienen dificultad para difundir a través del filtro de metal sinterizado del sensor catalítico. Este filtro es necesario para impedir la autoignición del sensor, permitiendo a la vez, que los gases como el metano, propano y etano alcancen el puente de Wheatstone. Sin embargo, otros hidrocarburos como la gasolina, diesel, disolventes, etc, difunden más lentamente a través del filtro, con lo que llega menor la cantidad de vapor al puente de Wheatstone, siendo menor el rendimiento del sensor. 4) Sensibilidad relativa del sensor catalítico con puente Wheatstone al metano Según la tabla siguiente, la combustión de la gasolina en el puente de Wheatstone desprende, aproximadamente, la mitad de calor que el metano. Gas/Vapor LIE Sensibilidad (%vol) (%) Acetona Benceno Diesel Metano MEK Propano Tolueno Como vemos, la señal de salida en el display del detector será la mitad. Si un detector de LIE se calibra con metano y después se usa para detectar vapores de gasolinas, la lectura del detector será la mitad de la concentración real. Por ejemplo: Si un detector de gases inflamables con sensor catalítico se ha calibrado con metano, cuando el dispaly muestre una lectura del 50% del LIE en una mezcla de gasolina y aire, el LIE real será aproximadamente del 100%, debido a que la sensibilidad del sensor de metano respecto la gasolina es la mitad. Las lecturas del LIE pueden corregirse calibrando el sensor con el gas patrón más apropiado para el gas a detectar. Por ejemplo: La tabla anterior muestra que para los VOC s más comunes, la respuesta del LIE del propano es mucho más buena que la del metano. Por eso, algunos fabricantes calibran sus sensores de gases inflamables con propano. Todo y con eso, son necesarios aplicar los factores de corrección (factores de respuesta) bien sea durante la calibración o bien aplicarlos electrónicamente, de forma que al calibra el sensor con el metano, la lectura del detector ya sea la real del gas concreto. Es preferible calibrar los sensores con metano ya que difunde mejor hacia el sensor. Sin embargo e incluso aplicando el factor de de corrección apropiado, los sensores catalíticos carecen de la sensibilidad necesaria para medir concentraciones de ppm, niveles necesario cuando se trata de proteger a los trabajadores frente a los niveles de toxicidad de los VOC s. MEDICONES EN ppm: Evolución de los detectores de gases Los primeros detectores multigases ("Cuatro Gases") que aparecieron en el mercado fueron para prevenir la muerte de los trabajadores debido a los efectos agudos (inmediatos) que les producían los gases tóxicos o inflamables acumulados en el espacio cerrado al que entraban. Simplemente era dotarlos con un sensor de gases inflamables que asegurase que los trabajadores regresarían a sus hogares. Igual que evolucionan los detectores de gases, también lo hacen los profesionales encargados de la seguridad, higiene y materiales peligrosos, preocupándose que cada vez más por los efectos crónicos (a largo plazo) que producen muchos gases y vapores a concentraciones muy bajas. Para ello son necesarios detectores capaces de detectar concentraciones de gas en partes por millón (ppm). Así, midiendo en ppm dejaremos que los trabajadores disfruten de su jubilación! Se pueden usar los siguientes métodos para detectar VOC s (Compuestos Orgánicos Volátiles) a niveles de ppm: Tubos colorimétricos: Poca exactitud y otras deficiencias. Sensores Óxido Metal (MOS): Poca exactitud y sensibilidad. Muestreo en medios adsorbentes y análisis en laboratorio por cromatografía de gas o espectrometría de masas: Preciso, pero carecer de retroalimentación en tiempo real. Cromatógrafos de gases o espectrómetros de masa (CG/EM) portátiles: Selectivos y muy preciso, pero no miden en continuo y muy caros. FID (Detectores de ionización de llama):

3 3 / 12 limitaciones: gran tamaño, peso y la necesidad de llevar hidrógeno. PID (Detectores de Foto Ionización): Usado adecuadamente, un PID es la mejor elección para proteger a los trabajadores en muchos ambientes industriales. POR QUÉ NO USAR LOS TUBOS COLORIMÉTRICOS? Los tubos colorimétricos (frecuentemente denominados como tubos "Drager") fue la primera técnica utilizada en la detección de gases. Son unos medios aceptados y probados para medir muchos vapores y gases tóxicos a niveles ppm. Los tubos colorimétricos son baratos pero tienen bastantes limitaciones: Los tubos únicamente proporcionan una instantánea, como una cámara "Polaroid". No proporcionan un análisis cualitativo o una detección continua con alarmas. No son adecuados como equipo de protección personal, ya que no pueden dar la alarma cuando las condiciones llegan a ser peligrosas. La naturaleza comprobación en el acto/reconocimiento rápido - spot check de los tubos los predisponen a errores de muestreo. Por el contrario, los detectores de medición en continuo toman muestras de cm 3 /min, con lo que las lecturas falsas, altas o bajas debidas al bajo volumen muestreado, corrientes de aire o errores en la técnica de muestreo, son menos probables. El tiempo de respuesta de los tubos es largo (minutos, no segundos). La exactitud del tubo es de ±25%, con lo que si la concentración real de un gas es 100 ppm, la lectura del tubo puede estar entre 75 y 125 ppm. Las lecturas son sujetivas. Los tubos generan residuos (vidrio y sustancias químicas). El stock de tubos genera un coste económico. Los tubos tienen fecha de caducidad. La química de los tubos es limitada, por lo que no son tan específicos como muchos desearían creer. POR QUÉ NO USAR UN SENSOR MOS? Los sensores semiconductores o de Óxido de Metal (MOS) son unos de los sensores con una tecnología más antigua y cara utilizada en los detectores portátiles. Todo y que los MOS pueden detectar una gama muy amplia de contaminants, presentan numerosas deficiencias que limitan su efectividad. En general su sensibilidad es limitada, con límites de detección del orden de decenas ppm. La señal de salida no es lineal por lo que no son particularmente precisos. Los sensores semiconductores son como mucho un indicador para vapores y gases tóxicos. Tomar decisiones sobre estar o no en un ambiente potencialmente peligroso, según sea la señal de salida puede ser peligroso porque esta señal no es lineal (es como tratar de medir papel con una regla de goma). Su tiempo de reacción es lento (comparado con los PID) Presentan respuesta positiva frente la humedad y la temperatura Pueden envenenarse y ensuciarse y su limpieza no es fácil. Los sensores MOS fueron los primeros capaces de detectar una amplia gama de sustancias y por ello responden a una gran variedad de compuestos. MUESTREO EN MEDIOS ADSORBENTES Y POSTERIOR ANÁLISIS EN LABORATORIO POR CROMATOGRAFÍA DE GAS O ESPECTROMETRÍA DE MASAS: Para hacer pasar el gas a través del tubo adsorbente y así obtener una muestra en contínuo del ambiente que se da a lo largo de la jornada laboral, se utilizan bombas de muestreo de poco caudal. Después, los tubos adsorbentes se envían al laboratorio donde son desorbidos para posterior análisis de la muestra con el cromatógrafo de gas o el espectrómetro de masa (GC/MS). Así se puede determinar exactamente cuál ha sido la concentración promedio de los alrededores de la bomba, a la que el trabajador ha estado expuesto. Para obtener la información de la concentración respecto al tiempo de exposición, se deben disponer, durante todo el día, múltiples tubos a lo largo de la linea de toma de muestras de la bomba. Esto genera mayores complicaciones y un coste más elevado. Los tubos adsorbentes son reactivos más bien que proactivos. Recibir los resultados del laboratorio puede ser cuestión de días o semanas, tiempo durante el cual los trabajadores podrían no recordar exactamente algún hecho relevante para poder contrastar con los resultados y, por otro lado, dificulta a los trabajadores a la hora de actuar de inmediato para reducir o eliminar exposiciones cuando se sobrepasa algún nivel, ya que los datos de exposición los recibe e interpreta generalmente, algún responsable de seguridad, quién los comunicará al trabajador. Lo que realmente es necesario es que los datos los reciba directamente y en tiempo real el personal que está expuesto a tales ambientes, de forma que directamente puedan emprender las acciones necesarias con las que se les habrán formado previamente. Así, si los tubos colorimétricos son una "Polaroid instantánea", los medios adsorbentes son una cámara de 35 mm. Los medios adsorbentes

4 4 / 12 proporcionan unos resultados óptimos, pero se debe esperar el revelado de la película! Además, el análisis de laboratorio es caro. GC/MS PORTÁTILES La cromatografía de gases y/o espectrometría de masa (GC/MS) tiene la gran ventaja de ser un método selectivo pero las desventajas siguientes: no ser un sistema de análisis en continuo, no poder dar alarmas y la posibilidad de cometer errores fácimente. El caudal de la toma de muestras de los detectores en continuos es de cm 3 /min,, con lo que las lecturas falsas, altas o bajas, debidas al bajo volumen muestreado, corrientes de aire o errores en la técnica de muestreo son menos probables. Ningún GC/MS portátil es suficientemente manejable y robusto para ser llevado constantemente por un trabajador. Por lo tanto, un GC/MS son también más reactivos que proactivos; se obtiene un informe intermitentemente sobre lo que sucedió. Además los GC/MS portátiles tienden a ser económicamente casi prohibitivos. DETECTORES DE IONIZACION DE LLAMA (FID s) Los detectores de ionización de llama (Flame Ionization Detectors) responden a una amplia gama de compuestos orgánicos pero no son selectivos. Mientras que su linearidad es óptima, su uso se ve limitado por su gran peso y tamaño, siendo necesario, además, llevar una botellas de hidrógeno para su calibración por lo que difícilmente pueden ser equipos intrínsecamente seguros con los que poder trabajar en ambientes potencialmente explosivos. Los FID s son relativamente caros y necesitan un continuo mantenimiento, hechos que limitan su uso en la mayoría de las industrias. mayoría de los métodos anteriores también ven limitada su selectividad, incluso los tubos colorimétricos, MOS y FID s. La ventaja de los PID s es que aunque no sean selectivos, es que detectan en continuo, son monitores de reducido tamaño y proporcionan información y avisos instantáneos a los trabajadores. Esto les permite tener iniciativa para tomar decisiones y actuar en el momento que sea necesario y evitar estar expuestos a sustancias químicas peligrosas. Como un VCR, el PID mide en continuo y los datos pueden ser almacenados para ser consultados y tratados, tanto en tiempo real como a posteriori. POR QUE NO ES MÁS COMÚN EL PID? En el 1970 los PID s pasaron de ser exclusivamente una tecnología aplicada en el laboratorio a poderse utilizar en el campo para inspeccionar ambientes contaminados con sustancias químicas. La capacidad de los PID s para identificar la presencia de hidrocarburos, eliminando los costos económicos y de tiempo que las pruebas de laboratorio suponían, hicieron de los PID s un instrumento indispensable para muchas compañías que apostaban por las tecnologías limpias. Debido a su capacidad de detectar niveles muy bajos de contaminantes, los responsables de seguridad e higiene industrial encontraron con los PID s la forma de controlar el ambiente en continuo y en tiempo real así como un sistema para reducir los costos económicos en temas de seguridad y los derivados de los análisis de laboratorio. Pero los primeros inconvenientes de los PID s, tales como el elevado precio de compra y mantenimiento, la falta de estabilidad, gran tamaño y peso, sensibilidad a las interferencias de radio y humedad (RFI), limitaron su aplicación en la industria. Genéricamente se utiliza el término OVA s: Analizadores de Vapores Orgánicos (Organic Vapor Analyzer) tanto para los FID s como para los PID s. Mucha gente quiere saber la diferencia entre las dos de técnicas y realmente la única diferencia es la preferencia del usuario. Sirviéndonos de una analogía, la diferencia entre un FID y un PID es la de utilizar una regla milimetrada o una rueda métrica para medir longitudes; depende de las dimensiones de lo que se necesite medir. Sin embargo, como que el PID s es más pequeño, más fácil de usar y significativamente más barato, su utilidad en la industria es potencialmente mayor que la de los FID s. DETECTORES DE FOTO IONIZACION (PID s) Un PID es esencialmente un cromatógrafo de gases, sin la columna de separación, por lo que proporciona una exactitud óptima. Algunos dicen que mientras el PID es claramente sensible y preciso a muchos vapores y gases tóxicos a niveles de ppm, su falta de selectividad reduce su utilidad. Sin embargo, la PID s COMO UNA HERRAMIENTA PODEROSA/INDISPENSABLE! Los rangos de medida de los PID s son de ppm con una resolución de 0.1 ppm. Por ello, son muy adecuados para las mediciones de aquellos VOC s y otros vapores y gases tóxicos que a bajas concentracion tienen efectos sobre la salud humana. Los PID s proporcionan una protección óptima contra la toxicidad crónica. Los adelantos en la tecnología de los PID s ha eliminado los inconvenientes que tenían y ahora son un instrumento indispensable para garantizar la seguridad e higiene de las personas en las industrias, proporcionando unos resultados muy buenos con un monitor de tamaño y peso muy reducido. La capacidad de detección de los PID s los hacen muy útiles para las siguientes aplicaciones: Elección de los equipos de protección personal a utilizar Detección de fugas Vertidos accidentales

5 5 / 12 Estrategias y planes de actuación Evaluaciones de higiene industrial ELECCIÓN DE LOS EQUIPOS DE PROTECCIÓN PERSONAL A UTILIZAR Cuando los trabajadores tienen que entrar en un reactor químico para realizar tareas de mantenimiento o actuar cuando se ha producido un incidente con materiales peligrosos, deben tomar decisiones. En algunas actividades los equipos de protección personal no son necesarios, pero en otras que al parecer que no presentan ningún riesgo de contaminación suficiente para requerir estos niveles de protección, sí. Ningún monitor proporcionará todas las respuestas, pero los PID s son unos excelentes equipos que ayudan en el proceso de toma de decisiones. En el interior de un reactor puede que no haya presencia de tolueno y poder entrar sin la protección respiratoria. Sin embargo, tradicionalmente en mucho estudios de higiene industrial se ha definido que dicho espacio puede POTENCIALMENTE contener vapores de tolueno, con lo que se obliga a los trabajadores a entrar en él con la protección respiratoria que no solamente es cara, sinó que además limita y reduce el rendimiento de los trabajadores. Si el personal del mantenimiento lleva un PID, este detector les puede avisar de la existencia de alguna situación inusual que necesite de algún otro equipo de protección personal adicional. Por ejemplo: Una fábrica fibra de vidrio para barcos, típicamente tienen la ventilación suficiente para que los trabajadores puedan operar sin protección respiratoria. Sin embargo, cuando el sistema de ventilación falla, el PID es capaz de dar inmediatamente la alarma para avisar a los trabajadores que es necesario proveerse del equipo de protección respiratorio. Si durante una incidencias con materiales peligrosos y pese a no ser necesario se utilizan los equipos de sobreprotección del Nivel A, no solamente se está soportando un costo económico innecesario, sinó que además el operario está soportando una gran tensión debido, entre otras, al tipo de vestimenta. En muchas situaciones el PID da respuesta a la presencia o ausencia de posibles vapores o gases tóxicos, y por lo tanto al tipo de equipo de protección personal necesario. Los PID S ahorran dinero! mantenimiento tuvo que revisar el tanque con el equipo de protección del nivel A. Las características del vestido y el elevado calor hicieron que el personal tuviera que trabajar bajo condiciones de estres. Durante la evaluación del tanque se encontró que el charco no era debido a pérdidas por goteo del tanque sino que era agua generada por la condensación del vapor de agua ambiental. Lo que se daba era que, la cisterna se había cargado a 65ºF que con la diferencia de la alta temperatura ambiental combinada con una elevada humedad relativa (95%), dieron lugar a la condensación. Así que el charco era de agua y no de benceno. Si el conductor o el personal de mantenimiento hubiera llevado un PID se haría podido determinar si había presente algún vapor ionizable, descar- tando la presencia de los vapores de benceno. Además de evitar la tensión e incomodidad de vestir un equipo del nivel A, se habría minimizado el costo de la respuesta de actuación. DETECCION DE FUGAS CON UN PID Frecuentemente una fuga no es evidente a simple vista y primero debe localizarse antes de poder ser subsanada. En el momento que un gas o vapor se libera en el aire, rápidamente se dispersa desde la fuente emisora. Así el gas o vapor se diluye en el ambiente hasta un punto en que ya no es detectable. Este proceso establece un gradiente de concentración con mayor concentración del gas o vapor en la fuente donde se produce la fuga y disminuyendo a medida que nos alejamos del punto emisor, hasta llegar a una concentración cero cuando el gas o vapor se ha dispersado totalmente. Por ejemplo: El conductor de un camión cistern avisó que debía revisarse su camión, cuyo tanque estaba cargado con benceno, porque había aparecido un charco debajo de él. Se dio la casualidad que era un caluroso día de verano (95 ºF y 95%). Debido a la naturaleza carcinógena del benceno (PEL de 1 ppm), el personal de

6 6 / 12 Ver Gradiente de Concentración ppm Percloretileno (PERK) El PID permite medir y conocer los gradientes de concentración para muchos gases y vapores que de otra manera seríamos incapaces de detectar. Podemos usar el PID como un "Detector Geiger" para conocer el gradiente de concentración y seguir la concentración creciente de gas o vapor hasta su fuente. La capacidad de detección de fugas del PID ahorra tiempo y recursos, permitiendo localizar las fugas rápidamente. Los PID s son compatibles para la detección de fuga según el reglamento de EPA Método 21. PID s PARA LOS VERTIDOS ACCIDENTALES Durante el proceso productivo, puede existir vertidos de sustancias químicas. El PID es un instrumento óptimo para localizar los vertidos químicos, ahorrando tiempo, absorbente y agua. El PID dará respuesta positiva a muchos compuestos químicos, mintras que no lo hará si el pavimento está mojado con agua. Esto le permite delimitar rápidamente el área del vertido, minimizando los gasto económico del uso de absorvente. PIDs diferencia el agua del aceite El absorbente se usará sólo sobre el vertidos de diesel 0 ppm PERK contaminado. En el caso de contaminación con combustibles, el nivel al que deben emprenderse acción concretas es de 100 ppm HTP (Hidrocarburos Totales de Petróleo). Si los muestreos del suelo indican una concentración de 10 ppm, no será necesaria ninguna acción de descontaminación de este suelo, pero si la concentración es de 200 ppm, sí. El PID es uno de las mejores equipos para los técnicos y responsables del medio ambiente para tales determinaciones. Con los PID s ahora la industria tiene una potente herramienta para tomar decisiones sobre si seá necesario avisar las empresas especializadas en trabajos de descontaminación para acciones adicionales. HIGIENE INDUSTRIAL: PID s CON DATALOGGING El PID con datalogging posibilita a los profesionales de la seguridad e higiene industrial identificar la concentración de compuestos respecto al tiempo. Esto proporciona más beneficios que las pruebas de adsorción. Mucha gente única almacena los resultados cuando estos indican niveles positivos. Esto hace que se pierdan más de mitad de los valores. Muchas veces el disponer de un resultado negativo es más beneficioso que uno de positivo. Memorizar una lectura de "no detecta" puede ayudar a localizar rápidamente el vertido de un compuesto ionizable, de forma adecuada y oportuna. Esto ahorrar tiempo y dinero si el vertido precisa algún tipo de acción especial. 1) El PID con datalogging permite la recuperación y análisis inmediata de datos El PID con el sistema de almacenamiento y tratamiento de datos, proporciona los datos el mismo día eliminando la espera de semanas o días de los resultados del laboratorio. Los trabajadores pueden ser consultados a cerca de los sucesos del día mientras los hechos son todavía recientes. ESTRATEGIAS Y PLANES DE ACTUACIÓN Muchos organismos oficiales (UE, estados, comunidades, municipios) definen para determinadas sustancias químicas las concentraciones a las que que debe responderse con acciones inmediatas según unas estrategias y planes de actuacion concretos. Si se ha producido un vertido químico que se ha controlado y eliminado completamente, puede ser que no sea necesario llevar a cabo ninguna otra acción adicional. Sin embargo, si no se ha podido controlar la sustancia química pese a todos los esfuerzos, el suelo o aguas de los alrededores pueden haberse

7 7 / 12 2) El PID con datalogging relaciona la concentración y el tiempo de exposición Las pruebas por adsorción pueden mostrar que los trabajadores han estado dentro de los niveles de seguridad en el promedio de las 8 horas del día, aunque en un momento puntual haya existido una atmósfera peligrosamente tóxica. Estas pruebas pierden parte de los datos debido a que el resultado es un promedio de la concentración durante el tiempo de muestreo. Por ejemplo: Supongamos que un trabajador de una fábrica de fibra de vidrio decidió a media tarde apagar la ventilación porque empezó a hacer frío. Si se ulilizan las pruebas por adsorción, la baja exposición a estireno durante la mañana y la alta exposición durante la tarde, darían unos resultados promediados con unos niveles de exposición aceptables. Sin embargo, la concentración a lo largo del tiempo almacenada en el datalogging del PID, podría mostrar que mientras durante la mañana no había habido presencia de VOC s, durante la tarde se dieron niveles peligrosamente altos. Debido a la suma de las bajas concentraciones de la mañana con las altas concentraciones de tarde las técnicas por adsorción pierden los datos referidos a las situaciones potencialmente peligrosas. Si quisiéramos obtener las concentraciones de exposición a lo largo del tiempo con técnicas de adsorción, deberíamos tener un sistema de toma de muestras en línea durante las 8 horas de la jornada laboral! 3) El PID responde instantaneamente a exposiciones transitorias Los tubos adsorbentes responden lentamente a cambios de la concentración. Esto significa que pueden perder o subestimar algunas exposiciones. Por ejemplo, supongamos un trabajador que por su tarea deba estar periódicamente inclinando sobre una máquina de desengrasado. Mientras está inclinado en la máquina, el trabajador puede estar expuesto a 300 ppm de percloroetelino durante 10 segundos. Ciertamente esta corta exposición tiene efectos tóxicos sobre el trabajador. La lenta respuesta de las técnicas de muestreo por adsorción, juntamente con el valor promedio que es el resultado, omitie completamente este hecho. Mientras un PID puede registrar estas exposiciones cortas a altas concentraciones, además puede dar la alarmas para avisar al operador que se encuentra en un ambiente inseguro :00 a.m. 10:00 a.m. Exposición durante 8 horas a estireno 11:00 a.m. 12:00 p.m. 1:00 p.m. 2:00 p.m. 3:00 p.m. 4:00 p.m. 5:00 p.m. 4) El PID dota a los trabajadores de alarmas Los PID s no solamente facilitan la información almacenada en el datalogging de si ha existido una situación potencialmente peligrosa, sinó que ademá,s dotan a los trabajadores de alarmas instantáneas que les permiten actuar de inmediato. Las técnicas de adsorción son más bien reactivas que proactivas; mientras los datos no están disponibles, el trabajador ya ha estado expuesto nuevamente. QUE ES UN PID? Un Detector de Foto Ionización mide VOC s y otros gases tóxicos en concentraciones muy bajas del orden de 0.1 a 2000 ppm. Un PID es un detector de espectro muy sensible y no como los detectores de LIE. Por analogía, si los vapores y gases tóxicos los considerásemos caimanes y los detectores fueran los guardianes, el detector de LIE no avisaría del peligro hasta que el bañista nadase con ellos, mientras que el PID ya lo habría avisado tan sólo cuando pusiera su pie en el agua! 1) Principio de funcionamiento de un PID? El PID (Photo Ionization Detector) utiliza una fuente de luz ultravioleta (UV) (Foto=luz) para ionizar una muestra o corriente de gas y detectar su concentración. La ionización ocurre cuando las moléculas de gas, al pasar por delante de la lámpara, absorben la alta energía de la luz UV, excitan las moléculas y se forman iones con carga negativa y iones con carga positiva. Estas partículas cargadas eléctricamente producen una corriente, fácilmente medible. Después de la medida, al descargarse los electrodos, los iones se recombinan para volver a formar la molécula original. Por ello, el PID es un sistema de detección no destructivo (no "queman" o altera el gas) y las muestras pueden guardarse para hacer otros análisis.

8 8 / 12 Gas enters the instrument 2) Potential de Ionización (PI) Todos los elementos o compuestos químicos pueden ser ionizados, pero se diferencian por la cantidad de energía necesaria para ello. Esta enegía necesaria para desplazar un electrón e ionizar el compuesto se le denomina Potencial de Ionizacion (PI), medido en electrovolts(ev). La energía de la luz emitida por la lámpara de UV también se mide en ev. Si el PI de la muestra de gas es menor que la emisión ev de la lámpara de UV, entonces la muestra de gas será ionizada. 3) Funcionamiento simplificado de un PID Mientras todo esto suena muy complicado, es muy fácil de explicar. Un PID usa una lámpara para descomponer gases y vapores. Si el "vataje" de un gas o vapor es menor que el "vataje" de la lámpara de PID, entonces el PID puede detectar el gas o vapor. Si el "vataje" del gas o vapor es mayor que el de la lámpara PID, el PID no puede detectar el vapor. Por lo tanto, un PID con una lámpara de "75 vatios" podría detectar un gas de "50 vatios" pero no uno de "85 vatios". El vataje" para los PID s se expresa en "electrovoltios" o ev y es conocido como el Potencial de Ionización (PI) de un vapor o gas particular. El Potencial de Ionización es una medida de la fuerza de enlace de un gas o de cómo está enlazado. El benceno tiene un PI de 9.24 ev y puede ser detectado por una lámpara estándar de 10.6 ev. El cloruro de metileno tiene un PI de ev y únicamente puede ser detectado con una lámpara de 11.7 ev. El PI del monóxido de carbono es de ev por lo que no puded ser ionizado por una lámpara UV y por lo tanto detectado con un Ionization Potential (ev) An optical system using Ultraviolet lamp to breakdown vapors and gases for measurement It passes by the UV lamp It is now ionized ppm Charged gas ions flow to charged plates in the sensor and current is produced Current is measured and concentration is displayed on the meter. Some Ionization Potentials (IPs) for Common Chemicals Detector de Foto Ionización (PID). Los PI pueden encontrarse en la Guía de bolsillo del NIOSH, pueden ser editados por los fabricantes de PID s o en textos químicos. RAE Systems usa los datos del NIST ( National Institute of Science & Technology), cuya base de datos contiene unos compuestos para determinar los PI s de los nuevos compuestos a ser medidos. 4) Qué detecta un PID? El grupo más grande de compuestos medido por un PID son los Orgánicos - compuestos que contienen átomos de carbono (C) - incluyendo los siguientes: Aromáticos - compuestos que contienen anillo de benceno tales como: benceno, tolueno, etilo de benceno y xileno. Cetonas & Aldehidos - compuesto con un enlace C=O tales como: acetona, etilmetil cetona (MEK) y acetaldehido. Aminas & Amidas - compuestos de carbono que contienen nitrógeno, como dietilamina. Hidrocarburos Clorados tricloroetileno (TCE), percloroetileno (PERC). Compuesto de Sulfuro - mercaptanos, sulfatos. Hidrocarburos no saturados - butadieno y isobutileno. Alcoholes - isopropanol (IPA) y etanol. Hidrocarburos saturados - butano y octano. Además de los compuestos orgánicos, los PID s puede usarse para medir algunos inorgánicos. Son compuestos que no contienen carbono tales como: Amoníaco Gases semiconductores: arsina, fosfina. Sulfhídrico. Oxido nítrico. Bromo y yodo. 5) Qué no detecta el PID? Radiación. Aire (N 2, O 2, CO 2, H 2 O). Tóxicos comunes (CO, HCN, SO 2 ). Gas natural (Metano, Etano). Gases ácidos (HCl, HF, HNO 3 ). Otros - Freones, ozono (O 3 ), peróxido de hidrógeno. No volátiles: PCB s, grasas. RAE Spain, S.L. - Av. 8 Remolar, EL PRAT DE LLOBREGAT - Tel: Fax: info@raespain.com - Styrene 9.8 ev Lamp Benzene MEK Vinyl Chloride 10.6 ev Lamp IPA Ethylene 11.7 ev Lamp Acetic Acid Methylene chloride Carbon Tet. Not Ionizable Oxygen Carbon Monoxide

9 9 / 12 QUÉ ES EL FACTOR DE CORRECCIÓN (CF)? Los Factores de Corrección (CF), también conocidos como Factores de Respuesta, son una herramienta importante en el uso de PIDS. Son una medida de la sensibilidad del PID a un gas determinado. Los CF s permiten que aunque la calibración se haya realizado con un gas, la lectura sea directamente la concentración de otro, eliminando la necesidad de múltiples gases de calibración. 1) Los Factores de Corrección miden la sensibilidad Cuanto menor sea el Factor de Corrección (CF) mayor será la sensibilidad del PID. En general los compuestos aromáticos se ionizan más eficientemente que los hidrocarburos saturados tales como los alifáticos. Las cetonas se ionizan más eficientemente que los aldehídosy éstos mejor que los alcoholes. En el gráfico anterior, el benceno tiene un CF de El PID es 18 veces más sensibles al benceno que al etileno que tiene un CF de 9.9. En general es aceptable usar los PID s para medir gases con CF'S de hasta 10. Los fabricantes de PID s publican y enumeran los CF de algunos gases y vapores, y algunos incluso integran esta información en el microprocesador del PID. 2) El CF ajusta la sensibilidad para medir compuestos puros Los Factores de Corrección escalados se utilizan para ajustar la sensibilidad de un PID para medir directamente un gas concreto, comparándolo con el gas de calibración. Por ejemplo: Un PID es aproximadamente unas dos veces más sensible al benceno (CF=0.53) si está calibrado para isobutileno (CF=1.00). Por ello si estamos midiendo 1 ppm de benceno después de haber calibrado con isobutileno, tenemos las siguientes opciones: Leeremos aproximadamente 2 ppm en el display del PID. Si multiplicamos esta lectura por 0.53 tendremos la lectura correcta del benceno. Podemos aplicar el CF de 0.53 durante la calibración con lo que el display mostrará directamente la concentración de benceno en ppm. El microprocesador de los PID s puede almacenar y aplicar muchos CF de forma automática. Al utilizar el CF de 0.53 podemos recalibrar la escala interna del PID para leer 1 ppm de benceno, aunque hayamos calibrado con isobutileno. Los fabricantes de PID s determinan los CF determinando la respuesta del PID a una concentración conocida de gas patrón. Los Factores de Corrección tienden a ser específicos para el instrumento y/o fabricante, así que lo mejor es usar el CFs facilitado por el fabricante. Por ello, es mejor escoger el PID de un fabricante con una amplia lista de CFs. 3) Determinación de si un PID puede medir un gas particular A) El PI del gas es menor que la salida en ev de la lámpara? Sí: pasar al punto B. No: Seleccione una lámpara con mayor energía. Si no está disponible, entonces el PID no puede detectar dicho gas. No sabe: contactar con SENSOTRAN B) Su CF es inferior a 10? Sí: el PID es un método apropiado para medir este gas. No: el PID no es un sistema preciso de medida del gas, pero podría ser un buen sistema para detectar fugas. No sabe: contactar con SENSOTRAN. LAMPARAS PARA LOS PID: 9.8 y 10.6 ev FRENTE 11.7 ev A primera vista, se puede pensar que la lámpara de 11.7 ev, debido a que produce una mayor energía de fotones y es capaz de ionizar un rango más amplio de compuestos químicos,es más adecuada que una de 10.6eV. Sin embargo, debe considerarse lo siguiente: Las de 9.8 ev y 10.6 ev son más específicas. La duración de las lámparas de 9.8 ev y 10.6 ev duran meses (lo mismo que un sensor de CO). Las de 9.8 ev y 10.6 ev tienen un precio parecido al sensor de CO. Las lámparas de 9.8 ev y 10.6 ev son más precisas. La lámpara de 11.7 ev tiene una vida más corta (2-3 meses) que las otras dos debido a que las lámparas de 11.7 ev tienen una ventana de Fluoruro de litio para transmitir mayor energía de luz UV. El fluoruro de litio es higroscópico y absorbe humedad del aire, incluso cuando no se utiliza, lo cual produce una disminución de la cantidad de luz emitida a través de la ventana. Asimismo, el fluoruro de litio también es degradado por la luz UV emitida, por lo que cuanto más se usa el detector, mayor es el deterioro de la lámpara. Estos factores contribuyen a reducir la vida de la lámpara. Las lámparas de 11.7 ev se deben utilizar únicamente para detectar compuestos con un PI superior a 10.6 ev (por ej: cloruro de metilo, cloroformo, formaldehído, etc.). La lámpara de 11.7 ev es más cara.

10 10 / 12 Como solución al problema de la corta vida de las lámparas de 11.7eV, RAE las suministra envasadas en unas ampollas de vidrio selladas. El gas interior de la ampolla es el mismo que el de la lámpara, con lo que podemos decir que se envasa una lámpara en el interior de otra. Cuando sea necesario el uso de la lámpara de 11.7 ev, se rompe la ampolla y se saca la lámpara, colocándola en el monitorde PID. SELECTIVIDAD Y SENSIBILIDAD El PID es un instrumento muy sensible que puede detectar gases y vapores en concentraciones muy bajas (ppm y ppb). Sin embargo, el PID no es selectivo; tiene poca capacidad para diferenciar entre compuestos químicos. Para entender esto, usaremos la comparativa del PID con una regla. Una regla es una buena herramiena para medir las dimensiones de una hoja de papel, pero no puede diferenciar si el papel es gris o blanco. Por lo tanto, si uno quiere saber las dimensiones de una hoja de papel gris, primero debe haber seleccionado una hoja gris antes de tomar las medidas con la regla. Haremos servir nuestros sentidos para determinar que la hoja de papel es gris. El PID es parecido a la regla. Nos puede decir que cantidad de un gas o vapor está presente, pero debemos usar nuestros sentidos para saber qué vapor o gases pueden haber. El PID está calibrado con isobutileno. Cuando sabemos el compuesto químico que queremos detectar, se ajusta la sensibilidad del PID (selección del CF) para tener la escala precisa y obtener las lecturas de dicha sustancia. Por ejemplo: Si calibramos el detector con isobutileno y estamos detectando una fuga de benceno de 1 ppm, en el display del PID se leerá 2 ppm ya que el PID calibrado con isobutileno es dos veces más sensible al benceno. Una vez hayamos identificado que la fuga es de benceno lo que debemos hacer es ajustar la escala del PID, seleccionando el Factor de Corrección (CF) correspondiente al benceno, con lo que la lectura en el display del detectorserá precisamente de 1 ppm (si la fuga es de 1 ppm de benceno). Recuerde que nos servimos de nuestros sentidos para ajustar la "selectividad" y "sensibilidad" del PID. No debe utilizarse ningún Factor de Corrección hasta que el compuesto haya sido identificado. DETERMINACIÓN DE LAS ALARMAS EN EL PID Hay tres situaciones para determinar las alarmas del PID: Un gas o vapor puro. Mezcla de gases o vapores de composición constante Mezcla de gases o vapor de composición variable Alarmas del PID para un gas o vapor puro Los compuestos químicos puros son fáciles: Identificar el compuesto químico. Seleccionar en el listado facilitado por el fabricante, el Factor de Corrección para esa sustancia. Conocer el Límite(s) de Exposición del compuesto (ref ACGIH/NIOHS/OSHA). Introducir los niveles en el PID según los límites de exposición. Alarmas del PID para una mezcla de gases o vapores de composición constante. Frecuentemente los procesos industriales no involucran sólo un único producto químico sino que se sirven de una mezcla de sustancias tóxicas. Estas mezclas tóxicas precisan un mayor cuidado para determinar los niveles de alarma. Si la mezcla es conocida, entonces cada uno de los productos químicos que la componen y sus concentraciones pueden determinarse fácilmente. Generalmente los niveles de alarma se basan según la concentración del compuesto más tóxico. Muchas veces esta determinación es tan simple como leer en la hoja de MSDS, por ejemplo que un compuesto como la pintura contiene cantidades importantes de disolventes como el xileno y tolueno (ambos con un TWA de 100 ppm). Conocer la composición promedio de la mezcla. Identificar el VOC más tóxico. Determinar los niveles del VOC más tóxico. Determinar los niveles del que es normal. Por ejemplo: Mientras que el TWA de la gasolina es de 300 ppm y el STEL de 500 ppm, nosotros podemos determinar las alarmas en función de la concentración relativa de las sustancias químicas de la gasolina. La gasolina es una mezcla de hidrocarburos: benceno, etilbenceno, tolueno y xileno. Todos ellos son compuestos fácilmente

11 11 / 12 ionizables por un PID, por lo que detectaremos el total de todos. Pero el benceno es de largo el más tóxico de todos y por eso nos fijaremos en él. La mayoría de las gasolina (y otros de sus derivados) contiene aproximadamente 1% de benceno. El límite permitido de benceno es de 1 ppm debido a sus propiedades potencialmente carcinógenas. Por lo tanto, en el peor de los casos en que la gasolina contenga un 1% de benceno, si se detectan 100 ppm significa que se está expuesto como mucho a 1 ppm de benceno. Así 50 ppm de gasolina contienen aproximadamente 0.5 ppm de benceno, nivel al que sería apropiado utilizar el equipo personal de protección respiratoria. Mientras este ejemplo omite las presiones de los diferentes vapor, es de lógica que cuando la detección se realice en plantas de petróleo es necesario conocerlas para poder definir con precisión los equipos de protección respiratorios necesarios para los trabajadores. Fijar este valor en el PID y así estará dentro los niveles de seguridad para todos los otros compuestos de la mezcla. Producto químico PI (ev) Límite de Exposición Etanol Tolueno Acetona El etanol se presenta como el compuesto más seguro. El toluene se presenta como el compuesto más tóxico. Producto químico 10.6 ev CF IP (ev) Límite de Exposición Lámpara RAE 10.6 Etanol Tolueno Acetona El gas contiene como mucha como 1% de benceno. El benceno es carcinógeno (PEL = 1ppm). 100 ppm de gasolina contienen como mucho 1 ppm de benceno. Fijar la alarma alta a 100 ppm de gas < 1.0 ppm de benceno. Fijar la alarma bajo a 50 ppm de gas < 0.5 ppm de benceno. Una versión más rigurosa de esta técnica se describe en las notas técnicas TN-106 y TN-130 (interesados consultar con SENSOTRAN). Alarmas del PID para una mezcla de gases o vapores de composición variable.el compuesto de referencia. La deteminación de las alarmas en una mezcla variable significa que simultáneamente se tiene que interpretar a la vez la toxicidad de los gases y/o vapores sobre las personas y su sensibilidad relativa en el PID (Factor de Corrección). Afortunadamente esto es más fácil de lo que parece. Cada mezcla tiene un compuesto que es el más tóxico y que por tanto, determinará el nivel de alarma para la mezcla. Determinando cuál es esta sustancia se podrá determinar de una manera conservadora los niveles para esa mezcla. Expresar todos los Límites de Exposición en las mismas unidades equivalentes Identificar el compuesto con el Límite de Exposición más baja en las unidades equivalentes. Pero la baja sensibilidad del PID convierte al etanol como el compuesto de referencia cuando los Límites de Exposición se expresan en las mismas unidades equivalentes a la unidades de isobutileno. Las unidades de isobutlileno se han determinado dividiendo el Límite de Exposición por el Factor de Corrección (CF) suministrando así un número que relaciona la toxicidad sobre las personas con la sensibilidad del detector de PID. Así, en el PID se fija una alarma de 83 ppm para proteger a los trabajadores frente a los tres compuestos químicos, sin tener en cuenta las concentraciones relativas de cada compuesto. A Magnifying glass lets a detective see fingerprints; a PID lets us see VOCs Ammonia Carbon Disulfide Benzene Styrene PERC Jet Fuel Xylene Identify then Quantify! Dicho de otra forma, si en el PID se fijan los niveles de alarma y el Factor de Corrección para el etanol, se estará seguro para los otros compuestos químicos. Para más referencias sobre como fijar las alarmas dirigirse a SENSOTRAN. En algunos casos los cálculos obtenidos mediante el procedimiento anterior dan unos resultados excesivamente restrictivo. Si se conoce la relación

12 12 / 12 aproximada de sustancias químicas que componen la mezcla, pueden usarse las Notas Técnicas TN- 106 y TN-130 para obtener unos niveles preciso y menos restrictivos. Destacar que el comentario anterior se aplica únicamente si son detectables todos los compuestos químicos potencialmente tóxicos. Si algunos de ellos estan presentes en proporciones bastante constantes, el PID puede usarse para proteger a los trabajadores también de sustancias químicas no detectables siguiendo los procedimientos según las Notas Técnicas TN-106 y TN-130. Referencias del autor Christopher Wrenn, graduado en la Universidad de Cornell, es Gerente Ventas en Oriente de RAE Systems. Anteriormente, había sido Gerente Regional para CairnsAir, división de Cairns & Brothers y Product Manager de Biomarine (fabricante de BioPak SCBAs). El autor también ha sido responsable de formar al personal militar responsable del desmantellamiento de armas química en el uso de circuito de larga duración SCBAS (respiradores). Su experiencia en la deección de gases comenzó como Director de Marketing en la empresa Neutronics, Inc., fabricante de detectores fijos de gases para procesos industriales.