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INFORME DE LABORATORIO No. 2 RACK DE GASES Presentado a: Ing. Oscar A. Ducuara Presentado por: Karenn E. Beltrán; Sergio R. Burgos; Julián A. Lozano; Stephany Puentes.

1. INTRODUCCION Las técnicas de medición de un Sistema de Vigilancia de calidad del Aire (SVCA) incluyen muestreadores pasivos, muestreadores activos manuales, muestreadores activos semiautomáticos, analizadores automáticos y sensores remotos. En la presente práctica se empleó el equipo muestreador Rack de Tres Gases que corresponde a la clasificación de muestreadores Activos Manuales, estos equipos toman las muestras contaminantes mediante métodos físicos o químicos para después analizarlos en el laboratorio, generalmente toman un volumen conocido de aire y este es bombeado a un colector por un periodo de tiempo determinado, en el caso de las partículas el colector es un filtro y para gases es una solución química. Después se retira el colector y se lleva al laboratorio para realizar su análisis. Debido a que esta técnica ha sido aplicada alrededor del mundo hay datos para comparar las tendencias con otros lugares. Para determinar la calidad de los datos obtenidos a través de muestreadores Activos Manuales se debe tener en cuenta los sistemas de muestreo (para gases), el acondicionamiento de la muestra, los sistemas de gravimetría (para partículas) y los procedimientos de laboratorio para gases como SOX y NOX. Los equipos más conocidos en el área de equipos muestreadores de Tres Gases son los burbujeadores acido métricos que recolectan las muestras de contaminantes por métodos físicos o químicos para su posterior análisis en un laboratorio como se mencionó anteriormente (mediante colectores), estos equipos Se denominan activos porque requieren energía eléctrica para su funcionamiento.

Figura 1: Muestreadores Activos: Rack de Tres Gases 2. OBJETIVOS

Objetivo General  Calibrar el equipo muestreador de tres gases empleando una unidad de calibración determinada y hallar el flujo determinado que pasa por dicho equipo. Objetivos Específicos   

Diseñar un instrumento que permita realizar la calibración del equipo Rack de 3 gases. Comprender la correcta configuración del equipo y las funciones de los elementos que lo componen. Obtener la tasa de flujo adecuada que indique la correcta calibración del equipo.

3. MARCO TEORICO FUNCIONAMIENTO El dióxido de azufre y el dióxido de nitrógeno son monitoreados mediante el analizador de tres gases, el cual es un instrumento que utiliza un sistema húmedo de absorción de gases con químicos en estado líquido. Este equipo consiste en que el aire ambiente es succionado y entra a través de un cono invertido de protección, el cual está conectado a una sonda de polipropileno. Posteriormente, el aire pasa hacia un manifold de vidrio el cual se trifurca en tres salida de van conectadas a los tubos de reactivos de absorción. Finalmente el gas contaminante es absorbido por los reactivos seleccionados mientras que el resto de la muestra pasa a través de un deshumificador o trampa de humedad y un filtro al final seguido de un orificio limitante del flujo, que se encuentra conectado mediante un manifold a la bomba de vacío. (Red de vigilancia y calidad de aire, 2010) Para la calibración del equipo muestreador de tres gases se emplea una unidad de calibración tipo burbuja:     

   

Llenar los tubos de muestreo con 50 ml de agua destilada. Revisar las conexiones. Encender la bomba de vacío y verificar la presión manométrica. Verificar el funcionamiento de los burbujeadores en el tren de muestreo. Formar una burbuja, medir y registrar el tiempo de viaje entre las marcas de volumen conocido en el calibrador de burbuja, repitiendo esta operación como mínimo tres veces; hasta que los tiempos de recorrido no difieran entre sí en más del 5%. Registrar la información en el formato para calibración de orificios críticos. Promediar el tiempo de viaje para 8 corridas. Corregir el volumen desplazado a condiciones de referencia (760 mm Hg y 25 ºC) Dividir el volumen corregido por el tiempo promedio para determinar la tasa de flujo. La tasa de flujo para cada orificio de flujo crítico debe localizarse entre 180 y 220 ml/min, si no se cumple esta condición debe desecharse el orificio (MAVDT,2010).

NOTA: La tasa de flujo (Q) para cada orificio de flujo crítico debe localizarse entre 180 y 220 ml/min, al no cumplirse esta condición debe desecharse el orificio. CADENA DE CUSTODIA DE LA MUESTRA Esta actividad aplica en el caso de la medición directa. El principal objetivo de la cadena de custodia es crear un registro escrito exacto que se pueda emplear para trazar la apropiación y manejo de la muestra, desde el momento de su recolección hasta su análisis y envío para demostrar el seguimiento de las consideraciones necesarias que permitan contar con la confiabilidad que se requiere de la información. Los procedimientos mínimos que deberán realizar las empresas que adelantan las mediciones de emisiones se presentan a continuación, sin embargo, el IDEAM dentro de su proceso de acreditación podrá establecer otros procedimientos y obligar la realización de formatos u otras herramientas para tal fin. Las muestras se deben preservar de acuerdo con los métodos adoptados por el presente protocolo. El contenedor de viaje debe estar sellado y asegurado de manera que cualquier evidencia de pérdida de muestra se detecte fácilmente. Cada muestra se debe acompañar de una lista o registro de chequeo diligenciado, firmado y fechado por el personal responsable de cada una de las fases (embalaje, transporte, análisis de laboratorio, entre otras). El coordinador del grupo será el responsable del empacado apropiado, rotulado y transferencia de la posesión de la muestra. Todo transporte de la muestra debe estar acompañado del registro de chequeo y otros formularios pertinentes. El coordinador del grupo debe conservar una copia de estos documentos, como también de los formularios de recepción de muestras. Dicha información deberá ser anexada al informe entregado a la autoridad ambiental competente. Cuando se está realizando la transferencia de posesión de la muestra, quien entrega debe firmar y registrar la fecha y hora en la hoja de registro de chequeo. En general, la hoja de chequeo se realiza para cada muestra, aunque las muestras se pueden transferir por grupo. La persona que toma la custodia de la muestra debe firmar en la sección apropiada. No obstante lo anterior, se deberán seguir las especificaciones establecidas en los métodos que para el efecto establezca el IDEAM ((MAVDT,2010). En los SVCA manuales, la principal fuente de error en los datos obtenidos se debe al manejo de las muestras. Esto incluye almacenamiento, transporte y análisis, como en el caso de medición de PST, PM10 y PM2.5, SO2 y plomo; Cabe anotar, que las fallas en las mediciones no solo se presentan en los equipos de operación manual, sino también en aquellas estaciones automáticas donde no es posible la descarga y transferencia directa de los datos desde el sitio del monitoreo hasta la central de información y por lo tanto se requiere delegar a algún miembro de la organización del SVCA. La tarea de descargar periódicamente de la estación datos en un medio magnético de almacenamiento de información (como CD, USB, etc.) o incluso directamente a un procesador portátil y luego dicha información llevarla a la central de información. En otras ocasiones, donde los equipos reportan los datos de forma impresa, es necesario

también recolectar la información y llevarla hasta la central de información para su procesamiento, análisis y archivo. En las actividades mencionadas anteriormente, es necesario contar con un procedimiento estándar para realizar dicha actividad, así como establecer el encargado directo del cumplimiento y buen desarrollo de la misma. Para todos los equipos de medición debe existir un protocolo o procedimiento que describa un único proceso a seguir en cada caso y también formularios o formatos que soporten la ejecución de dicha actividad bajo los parámetros de calidad establecidos. A dicha documentación, que asegura el manejo que se le da a las muestras (y a los reportes o medios magnéticos con la información para el caso de estaciones automáticas sin transmisión directa de datos), se le conoce como registro de custodia o cadena de custodia.

Tabla 1. Ejemplo de la Cadena de Custodia (Manual de Operación de SVGA). ROTULOS Y ETIQUETAS: Estos garantizan la identificación de las muestras durante el ensayo y el análisis; Los filtros deben ser identificados y etiquetados con tinta a prueba de agua, para no ser afectados por la humedad del aire, gases contaminantes presentes o temperaturas a las cuales se someten los filtros, Otro método de identificación son los códigos de barras. Cada muestra debe tener un número único de identificación para evitar intercambios, se registra el número de recipientes recolectados y observaciones respecto al nivel de muestra encontrado (Tipo de muestra, Fechas de recolección, nombre del sitio de muestreo).

Figura 3. Ejemplo de Etiqueta de Muestreo. (Manual de Operación de SVGA)

4. RESULTADOS Montaje del dispositivo: Para poder determinar el caudal se conecto la manguera del rack - gas, de tal manera de que no se presenten fugas, para no tener perdidas en los resultados, por tanto se observo que no hay había presencia de fugas. Resultados de caudal y caudal corregido, dispositivo probeta (laboratorio anterior):

Resultados y determinación de caudal y caudal corregido – dispositivo diseñado: En el laboratorio, pr medio de una probeta aforada, jabón, se determino el caudal y el caudal corregido, los resultados obtenidos con las memorias de cálculos fueron los siguientes: Diametro(cm) 1 P local 22,0472 Pstd 29,9212 T local Distancia 516,87 V = T std Tiempo 534,87

pug Hg pug Hg °R °R

Q= Area∗Velocidad Plocal ∗Tstd P std

MUESTRA

X (cm)

T(seg)

V(cm/seg)

Q ( cm^3/seg)

1 2 3

20

1,13 0,84 0,7

18 24 29

14 19 22

Q promedio(m^3/seg) 18.33

Q corregido (cm^3/seg) 12,13845 16,32910 19,59492

Q promedio corregido (m^3/seg) 16.023

5. ANALISIS DE RESULTADO Para poder hacer una buena práctica es necesario poder determinar las fugas presentes en el dispositivo, ya que este puede alterar en los resultados, sin embargo no se observaron fugas en la parte posterior de los impactadores, a la hora que este dispositivo hacia succión. A la hora de tomar la muestra se observa que el caudal más alto 19.6 cm^3/seg , pero el caudal más bajo es de 12.13 cm^3/seg, estos diferentes picos de caudales se debe a que a la hora de tomar el tiempo de la distancia recorrida de la bola de icopor, no se contaba con la suficiente exactitud para tomar estos datos de muestra, lo cual influiría en un error sistemático.

Ya que las tres muestras tomas, eran muy aleatorios fue necesario laborar un promedio de los datos obtenidos, el caudal promedio corregido para la entrada de gases es de 17.99 cm^3/seg, eso quiere decir que el caudal de los gases succionados oscila en ese valor. Comparando los dos caudales corregidos obtenidos, se observa que la diferencia de caudal es muy alta, ya que el caudal promedio con la probeta es de 5,08 ml/seg = 5,08 cm^3/seg, por tanto el caudal de nuestro dispositivo es de 16.03 cm^3/seg, se cree que esta diferencia de caudal se debe a que el dispositivo diseñado tiene una mayor cantidad de perdidas, tales como la fricción entre las paredes, la bola de icopor no era completamente simétrica, a la hora de tomar el tiempo no había gran exactitud en la toma del dato. 6. CONCLUSIONES: 

El caudal de entrada al rack de gases se puede determinar a través de jabón liquido y una probeta aforada, y por dispositivos diseñados aledañamente.



Las perdidas y fugas de gases, se deben determinar en las salidas posteriores de cada uno de los impactadores.



La diferencia de caudal entre las dos laboratorios es significativamente alta

7. BIBLIOGRAFÍA:    

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