alt=Muestreador|miniaturadeimagen|376x376px|Monitor de calidad del aire colocado en una terraza de Éibar tras el desastre del vertedero de Zaldibar, ocurrido el 6 de febrero de 2020 Un muestreador de material particulado es un dispositivo que permite recolectar partículas sólidas y aerosoles en suspensión atmosférica, para su posterior evaluación analítica. Habitualmente se determina tanto su concentración de masa en un volumen dado de aire, como su composición química. Estos dispositivos tienen especial interés en el análisis y control de calidad del aire, especialmente, para determinar el contenido de partículas totales presentes tanto en atmósfera interior (fábricas, talleres, o cualquier otro lugar de trabajo) como en atmósferas exteriores (atmósfera abierta y atmósfera urbana), ya que proporcionan datos muy importantes sobre la calidad del aire, permitiendo prevenir riesgos laborales por exposición a las partículas suspendidas en el aire, así como identificar focos de emisión o estudiar sus efectos sobre la salud de las personas o animales expuestos. Tipos En la actualidad existen diferentes tipos de instrumentos que permiten la determinación y el análisis del material particulado. Algunos están diseñados para el control de la calidad del aire en el lugar de muestreo, mientras que otros permiten la toma de muestra para su posterior análisis en el laboratorio. La mayoría de los muestreadores de partículas atmosféricas está dotados de filtros, donde se retienen las partículas y un sistema de aspiración o de bombeo de aire, pero también existen otros muestreadores basados en procedimientos inerciales, capaces de separar las partículas por tamaños. Dependiendo de estas características, los muestreadores pueden ser: alt=aparto medidor de pM10|izquierda|miniaturadeimagen|231x231px|Analizador de material particulado con selector PM10 Muestreadores de alto volumen. Se utilizan para la determinación de partículas totales en suspensión (TSP por sus siglas en inglés) y son capaces de aspirar volúmenes de aire de hasta 100 a 150 m3 de aire por hora que pasan por un filtro de tamaño de poro adecuado. Estos muestreadores son muy aptos para entornos ambientales con baja concentración de partículas. Disponen de una entrada de aire no selectiva en la parte superior que permite el paso de partículas de hasta 100 μm a una velocidad de 20-35 cm/s. Algunos de estos muestreadores también se diseñan para la determinación de partículas de menor tamaño, principalmente PM10, que debido al gran efecto que tienen sobre la salud, son habitualmente objeto de estudio. En estos casos, el muestreador se modifica mediante la incorporación en la entrada de aire dispositivos selectores como el impactador en cascada o un separador ciclónico, que eliminan aquellas partículas de más de 10 μm de tamaño. Muestreadores de bajo volumen. A veces denominados muestreadores personales, son muestreadores más ligeros, generalmente portátiles. Estos muestreadores, como los de alto volumen, dispone de un sistema de filtrado, con filtros de menor tamaño que el muestreador de alto volumen y una bomba, que según los modelos pueden aspirar volúmenes de aire a caudales de hasta 15-20 L/min (1,2 m3/h) Si lo que se va a determinar es el peso total de partículas presentes en el aire, por unidad de volumen, se utilizan filtros de fibra de vidrio. Cuando, además del peso de material particulado, se van a llevar a cabo análisis químicos, la elección del material del filtro dependerá del procedimiento analítico posterior. Este muestreador también puede ser adaptado para la determinación del contenido de partículas de tamaño inferior a 10 μm (PM10) o a partículas de diámetro inferior a 2,5 μm (PM2.5), para ello se utilizan preselectores tipo separador ciclónico o impactador, con sistemas de corte muy precisos. Impactadores e impactadores en cascada. Estos dispositivos clasifican las partículas en función de su diámetro aerodinámico utilizando el momento de inercia de las partículas sometidas a movimientos rotacionales, por lo que también se conocen como separadores inerciales. Permiten la separación de las partículas por lo que no son necesarios los filtros, si bien, a menudo se combina con filtración para la medición de masa. A menudo, estos muestreadores se utilizan como preselectores de tamaño de partícula en los muestreadores de alto o bajo volumen. Los dos tipos comunes de separadores inerciales son:alt=Impactador|miniaturadeimagen|274x274px|Diagrama de un impactador en cascada Separador ciclónico. El aire aspirado se hace pasar a través de un recipiente cónico invertido lo que genera una trayectoria giratoria de la corriente de gas. Debido al diseño, la velocidad del flujo de aire aumenta a medida que desciende, de tal manera que las partículas fuera del rango de separación requerido caen en un recipiente en la base del elutriador, en lugar de pasar al filtro. Impactador en cascada. La corriente de aire con el material partículado se dirige hacia una placa metálica engrasada y se gira en el último momento antes de pasar por diferentes orificios, cada vez más pequeños, para forzar el aumento de la velocidad de flujo. Las partículas más pesadas, con mayor momento de inercia chocan contra los placas engrasadas y no continúan, provocando que las partículas más grandes se adhieran a ella, mientras que el resto continúan hasta el siguiente orificio, de diámetro menor, donde vuelve a repetirse el proceso y así sucesivamente hasta seleccionar el tamaño de partícula adecuado. Estos muestreadores de partículas atmosféricas permiten la determinación de material particulado en periodos largos de tiempo; a menudo se utilizan para medidas de concentración de partículas en periodos de doce, veinticuatro o cuarentaiocho horas. Esta determinación se realiza gravimétricamente, pesando los filtros antes y después de la recolección y los resultados suelen expresarse como masa total de partículas en suspensión (TSP, por sus siglas en inglés) en μg/m3 de aire aspirado. Estos sistemas con filtro también se utilizan para estudios de composición del material particulado, que se lleva a cabo, posteriormente en el laboratorio de análisis químico. Sin embargo, en determinadas situaciones, como pueden ser las redes de control de calidad del aire en zonas urbanas, donde la concentración de partículas debe monitorizarse a intervalos más cortos de tiempo, generalmente cada media hora o cada hora, se utilizan otros dispositivos de captación y medición del material particulado, como son:

Instrumentos de β-atenuación. Son dispositivos semicontinuos en los que las partículas se recogen en una banda de filtros de poro adecuado. Mediante el dispositivo adecuado de selección de tamaño de partícula se hace llegar el aire hasta una sección del filtro, donde quedan retenidas las partículas. La banda filtrante esta programada para que a intervalos regulares de tiempo se mueva y coloque la sección con el material particulado retenido, en una cámara donde es sometida a irradiación con partículas β de baja intensidad. Parte de la partículas β son absorbidas por la materia sólida depositada en el filtro, por lo que, por contraste entre la radiación que pasa a través del filtro antes y después (atenuación), puede utilizarse como medida de la masa en tiempo real sin intervención manual. Microbalanza oscilante de elemento cónico (TEOM). Se utiliza para medidas en continuo. Este muestreador, conocido como TEOM, por sus siglas en inglés (Tapered Element Oscillating Microbalance) funciona aspirando aire a través de un filtro mantenido a 50 °C, que se encuentra en contacto con el orificio de un estrecho tubo de forma cónica. El tubo oscila a su frecuencia natural, impulsado por un mecanismo interno, y la acumulación de partículas en el filtro aumenta la masa efectiva, a la vez que reduce la frecuencia de la oscilación. Esta reducción es proporcional a la cantidad de material particulado depositado en el filtro.

Véase también

Partículas en suspensión Contador de partículas Equipos de medición de partículas en suspensión Microbalanza Oscilante de Elemento Cónico (TEOM) Aerosol

Referencias

Lectura adicional NIOSH Manual de Métodos Analíticos (véase los capítulos sobre muestreo de aerosol) Analizador de partículas en suspensión de elemento oscilante

Equipo de captación volumétrico para la medida manual de material particulado

Categoría:Instrumentos de medición meteorológicos