muestreo en gases

MONOGRAFÍA

TEMA: 

MUESTREO DE LOS GASES

JUSTIFICACIÓN:
Es de mucha importancia que el Ingeniero Químico tenga fundamentos o conocimientos claros sobre el tema ya antes mencionada, ya que con ello podrá presentar un mejor desempeño al momento de realizar prácticas o experimentos.

OBJETIVO:
Obtener un entendimiento claro y preciso sobre el Muestreo de los gases, mediante la explicación teórica, para luego ponerla en práctica en el momento que este amerite.

CUERPO DEL TRABAJO:

Muestreo de gases y sustancias volátiles

Para poder conocer mejor el tema, es necesario fundamentar un poco sobre el muestreo. El estudiante novato rara vez tropieza con el problema del muestreo, ya que la muestra que se le proporciona es homogénea. Sin embargo, debe de estar enterado de la importancia del muestro y saber donde encontrar las instrucciones adecuadas cuando se encuentre con un problema que no le sea familiar.

En cualquier procedimiento que utiliza, el análisis trata de obtener una muestra que sea representativa de todos los componentes y sus cantidades que contiene la muestra de mayor tamaño. El procedimiento implica razonamiento estadístico en el que se sacarán las conclusiones sobre la composición global de la muestra a partir del análisis de una porción muy pequeña del material-

Hoy en día se tiene mucho interés en el muestreo de la atmósfera, debido a los intentos de mejorar la calidad de aire que respiramos. Por supuesto, el aire es una mezcla compleja que contiene partículas del material, así como numerosos compuestos gaseosos. Su composición depende de un numero de factores como el lugar, la temperatura, el viento y la lluvia.
En la recolección de una muestra atmosférica para análisis, son factores importantes el volumen tomado y la velocidad y duración del muestreo. El aire se pasa a través de una serie de filtros finos para aislar las partículas de material y a través de una columna llena de solución en donde ocurre una reacción química que atrapa el componente deseado. Después que las partículas del material se han recolectado en el filtro, pueden determinarse por análisis químicos o por pesadas.

Los gases incluyen sustancias volátiles en estado vapor y aquellas de menor punto de ebullición como el CO, o el oxígeno. En otras palabras, por gases queremos decir aquellas sustancias que son gaseosas a la temperatura y presión a las cuales se toma la muestra.

Un muestreo de gases puede ser tan simple como abrir y llenar una bolsa de plástico con aire del ambiente, sellar la bolsa y enviarla al laboratorio para el análisis e introducirlo directamente en un espectrómetro de masas. Sin embargo, es más común recoger las sustancias gaseosas en un pequeño volumen y condensarlas mediante enfriamiento al estado líquido, para posteriormente atrapar el líquido mediante reacciones químicas como

C02(g) + 2 NaOH -» Na2CO3 + H2O

o mediante su adsorción (no absorción) en la superficie de sólidos. Hay un gran número de métodos posibles: la elección de cada uno de ellos depende del analito, la matriz de la muestra y del método de análisis utilizado.

A menudo se realiza en el muestreo una preconcentración, mediante la cual conseguimos que la materia de interés se transforme en una muestra más pequeña y concentrada. Las sustancias se extraen de una enorme cantidad de matriz durante este proceso. La matriz de muestra es un término para referirnos a la materia que no es de nuestro interés en el análisis. Por ejemplo, la matriz de aire se elimina cuando la materia en suspensión (por ejemplo, humo) se recoge en un filtro; de manera simultánea, el proceso concentra las partículas.

La preconcentración se utiliza generalmente cuando es necesario analizar sustancias de la muestra en cantidades de trazas o microtrazas. donde la sustancia se encuentra en una concentración alrededor de 10 ppm.

En el Anexo #1 se muestra un equipo para fijar un gas en un líquido. El gas se introduce en el equipo mediante una bomba con un caudal de 11/min, la lana de vidrio atrapa las partículas (ceniza). El dibujo adjunto realiza tres procesos simultáneamente: 1) el gas atrapado se concentra; el SO,, presente en 20 litros de emisión de humos se recogen en 100 mL de solución en menos de una hora; 2) el gas se convierte en una especie química que no se pierda durante el almacenamiento; el SO, se convierte mediante su oxidación con peróxido de hidrógeno a sulfato soluble en agua; 3) los demás gases se eliminan; los gases como el O, y el N, no siguen la misma reacción, y así el SO, queda retenido, mientras que los demás gases pasan de largo. El gas se seca en el cuarto burbujea-dor, que contiene gel de sílice, al igual que un segundo tubo de secado en la parte superior derecha. El volumen de gas seco se mide en un medidor de «gas seco». El termómetro permite relacionar el volumen de gas a la temperatura estándar.

Métodos para calcular el Muestreo en Gases

1.- Muestreo en Tren 1: El tren de muestreo de Clean Air es lo mas avanzado en la industria es apropiado para realizar pruebas isocineticas de partículas.  Tomando come referencia las normas, EPA ( Agencia Protectora de el Medio Ambiente) CFR60, Apéndice “A”, determinación de partículas en Fuentes fijas por  método 5.  Otros agente contaminantes pueden ser recogidos en el sistema de impactadores (borboteadores) cuando e agente apropiado es usado.  El tren de muestreo d Clean Air es el equipo básico para varios métodos con referencia EPA

2.- Muestreo en Tren 2: El tren de muestreo del método 5 Cateco es similar al tren del método 5 excepto este reemplaza el horno de pruebas por una unidad mas versátiles.  La unidad Cateco en si es un horno para calendar el filtro la separación de la sonda y el filtro calentado de la cristalería hace a este tren ideal para pruebas verticales y de localidades de difícil acceso.  El tren de muestre método 5  Cateco de Clean Air es apropiado para realizar pruebas isocineticas de partículas en Fuentes fijas tomando como referencia las normas EPA (Agencia Protectora del Medo Ambiente) CFR60, Apéndice “A” otros agente contaminantes pueden ser recogidos en el sistema de impactadores (borboteadores) cuando el agente adecuado es usado.  El tren de muestreo Cateco es el equipo básico para varios métodos con referencia EPA

3.- Horno para Muestras: Esta horno para muestras es una unidad hecha en aluminio ligero pero durable, que es utilizado en los métodos de muestreo que requieren un filtro calentado fuera de el fuente.  Esta  unidad ofrece un brazo de aluminio forjado para la sonda, un monorriel con gancho, barras de acoplamiento para el compartimiento para borboteadores y dos puertos de acceso, compatible para sondas, umbilicals y compartimientos para borboteadroes en la industria

4.- Unidad Modular: La unidad modular de muestreo consiste en un compartimiento- horno para muestras y compartimiento para 4 o 8 impactadores incluye sistema de separación rápida.

5.- Unidad de Filtro: En aluminio de doble protección, la unidad de filtro calentada, modelo Cateco.  Es una alternativa excelente a comparación de la unidad modular de muestras, que es mas grande.  Es ideal para los usos que requieren el muestreo vertical.  Esta unidad es ligera y durable, dado que es mas pequeña.  Calienta mas rápido la sonda es montada atravez del brazo de aluminio, de igual manera que la unidad modular de muestras.  Las conexiones eléctricas son compatibles con esas usadas en la industria

6.- Conexión para Impactadores: La conexión de impactadores (bobboteadores) va conectado a le ultimo borboteador del tren de muestreo y proporciona un montaje rígido para el cable umbilical.  Deseando para montarse en la unidad modular de Clean Air Express hecho en acero inoxidable y conexión de acoplamiento en 28/12 válvula de revisión en cobre y salida en 3/8” o ½” para conectores de conexión rápida y un termopar tipo “K” de ¼”. T

7.- Cable Umbilical: Llínea umbilical ligera construida de una línea de manguera de goma, dos líneas pitot de polivinilo, una línea eléctrica del cinco conductor, y de cinco alambres de la extensión termopar.  Todos forrados en una cubierta de nylon flexible durable.  Disponible con o sin válvulas de conexión rápida hechos de acero inoxidable.

8.- Calculadora Programada: Preprogramado con calculas del muestreo de emisiones en Fuentes fijas (Stack). Programada en Unidades Ingles y métrica.

9.- Tuberías de Teflón: Tubería de Teflon para el uso en la colección y la calibración de la muestra. El prensar pesado de los límites de la construcción de la pared. Clean Air Express, La tubería de Teflon está disponible en longitudes continuas entre 10' y 100'. Para longitudes más cortas, o los diámetros de la tubería no enumerados aquí, llame por favor. El material es tubería pesada de la pared

10.- Consola de Control: La consola de control isocinetico método 5 Clean Air esta diseñada para permitir la supervisión y control de temperaturas, presión, velocidad de gas y cantidad de flujo del gasómetro con componente de primera calidad y durabilidad probada hace de esta consola de control isocinetico la mas confiable que usted pueda comprar.  Compatible con la mayoría de sistemas en uso, conveniente para métodos EPA: 4,5,5I,6,8,8A,13,17,23,26,29, y mucho mas (con los accesorios apropiados)


BIBLIOGRAFÍA: 

1.- RAYMOND CHANG, 2002, “QUÍMICA”. EDITORIAL McGRAW-HILL INTERAMERICANA EDITORES, S.A. DE C.V.
2.-R. A. DAY JUNIOR, A.L. UNDERWOOD, 2006, “QUÍMICA ANALÍTICA CUANTITATIVA”. EDITORIAL PEARSON EDUCATION.
3.-RAY U. BRUMBLAY, 1979, “ANÁLISIS CUANTITATIVO”. EDITORIAL CECSA.
4.- WWW.WIKIPWDIA.COM
5.- WWW.CLEANAIR.COM
6.-WWW.MONOGRAFIAS.COM

CONCLUSIÓN:
Este trabajo fue de mucha ayuda ya que pudimos conocer mas afondo sobre el Muestreo en los Gases, también pudimos conocer algunos experimentos y sobretodo los materiales más comunes al momento de trabajar con muestras.