jueves, 19 de junio de 2014


SECCIÓN SECUNDARIA
Segundo “A”
Nombre: José de Jesús Zapata Mendoza
Materia: Física
Tema: ¿Qué aparatos electrónicos se usan en la prevención, medición y tratamiento de la contaminación atmosférica y el funcionamiento de cada uno de ellos?




Índice:
1._  Portada
2._  Indicé
3._  Introducción
4._  ¿Qué es contaminación atmosférica?
5._  Medición de contaminantes atmosféricos
6._  Métodos de medición
7._ Componentes de un equipo de monitoreo por medición directa
8._ Componentes de un sistema de monitoreo de contaminación
9._  Aparatos que miden la contaminación del ambiente
10._   Medición de emisores de contaminantes
11._ Tipos de contaminantes en el aire
12._¿Por qué se mide la calidad del aire y que son los IMECA?
13._ Conclusión
14._Bibliografía




Introducción:
En este reporte hablaremos acerca de los instrumentos que miden la intensidad de la contaminación atmosférica, ya que este problema ha incrementado en los últimos años y en este lugar llamado Ixmiquilpan.
Contaminación de la atmósfera por residuos o productos secundarios gaseosos, sólidos o líquidos, que pueden poner en peligro la salud del hombre y la salud y bienestar de las plantas y animales, atacar a distintos materiales, reducir la visibilidad o producir olores desagradables. Entre los contaminantes atmosféricos emitidos por fuentes naturales, sólo el radón, un gas radiactivo, es considerado un riesgo importante para la salud. Subproducto de la desintegración radiactiva de minerales de uranio contenidos en ciertos tipos de roca, el radón se filtra en los sótanos de las casas construidas sobre ella. Se da el caso, y según recientes estimaciones del gobierno de Estados Unidos, de que un 20% de los hogares del país contienen concentraciones de radón suficientemente elevadas como para representar un riesgo de cáncer de pulmón.
Cada año, los países industriales generan miles de millones de toneladas de contaminantes. Los contaminantes atmosféricos más frecuentes y más ampliamente dispersos se describen en la tabla adjunta. El nivel suele expresarse en términos de concentración atmosférica (microgramos de contaminantes por metro cúbico de aire) o, en el caso de los gases, en partes por millón, es decir, el número de moléculas de contaminantes por millón de moléculas de aire. Muchos contaminantes proceden de fuentes fácilmente identificables; el dióxido de azufre, por ejemplo, procede de las centrales energéticas que queman carbón o petróleo. Otros se forman por la acción de la luz solar sobre materiales reactivos previamente emitidos a la atmósfera (los llamados precursores). Por ejemplo, el ozono, un peligroso contaminante que forma parte del smog, se produce por la interacción de hidrocarburos y óxidos de nitrógeno bajo la influencia de la luz solar. El ozono ha producido también graves daños en las cosechas.

¿Qué es contaminación atmosférica?
Contaminación de la atmósfera por residuos o productos secundarios gaseosos, sólidos o líquidos, que pueden poner en peligro la salud del hombre y la salud y bienestar de las plantas y animales, atacar a distintos materiales, reducir la visibilidad o producir olores desagradables. Entre los contaminantes atmosféricos emitidos por fuentes naturales, sólo el radón, un gas radiactivo, es considerado un riesgo importante para la salud. Subproducto de la desintegración radiactiva de minerales de uranio contenidos en ciertos tipos de roca, el radón se filtra en los sótanos de las casas construidas sobre ella. Se da el caso, y según recientes estimaciones del gobierno de Estados Unidos, de que un 20% de los hogares del país contienen concentraciones de radón suficientemente elevadas como para representar un riesgo de cáncer de pulmón.
Cada año, los países industriales generan miles de millones de toneladas de contaminantes. Los contaminantes atmosféricos más frecuentes y más ampliamente dispersos se describen en la tabla adjunta. El nivel suele expresarse en términos de concentración atmosférica (microgramos de contaminantes por metro cúbico de aire) o, en el caso de los gases, en partes por millón, es decir, el número de moléculas de contaminantes por millón de moléculas de aire. Muchos contaminantes proceden de fuentes fácilmente identificables; el dióxido de azufre, por ejemplo, procede de las centrales energéticas que queman carbón o petróleo. Otros se forman por la acción de la luz solar sobre materiales reactivos previamente emitidos a la atmósfera (los llamados precursores). Por ejemplo, el ozono, un peligroso contaminante que forma parte del smog, se produce por la interacción de hidrocarburos y óxidos de nitrógeno bajo la influencia de la luz solar. El ozono ha producido también graves daños en las cosechas. Por otra parte, el descubrimiento en la década de 1980 de que algunos contaminantes atmosféricos, como los clorofluorocarbonos (CFC), están produciendo una disminución de la capa de ozono protectora del planeta ha conducido a una supresión paulatina de estos productos.
Medición de contaminantes atmosféricos:

El muestreo y caracterización de contaminantes atmosféricos se realiza con una gran variedad de equipos. Para determinados contaminantes existen equipos diseñados específicamente para su muestreo, como por ejemplo para las partículas suspendidas totales; en este caso se utilizan los muestreadores de alto volumen los cuales son el método de referencia de la EPA.
Métodos de medición:
Aparatos de medición manuales 
Los aparatos manuales son aquellos aparatos que permiten obtener una muestra en el lugar de medición, que posteriormente es analizada en un laboratorio especializado. El tipo de muestra y el tipo de análisis llevado a cabo en el laboratorio depende del contaminante que se quiera medir. Así pues, los niveles de inmisión o niveles de concentración en el aire de los contaminantes no se obtienen en tiempo real, se conocen en un plazo de tiempo posterior respecto al día en que se ha tomado la muestra. Además, los resultados nos informan, en general, de valores medios en un día, los cuales pueden esconder valores punta que pueden ser importantes y que se dan en periodos de tiempo más cortos. 
Principio de funcionamiento 

El aire es aspirado mediante una bomba. Después, se hace pasar por un filtro que retiene las partículas en suspensión en el aire. Una vez el aire está exento de partículas, se hace barbullir a través de una solución química. Posteriormente, en el laboratorio se analiza el filtro de partículas y de la solución química. Para cada contaminante específico se utiliza el tipo de filtro correspondiente y la solución química adecuada. 
2. Aparatos de medición automáticos 

Los aparatos de medición automática, también llamados simplemente analizadores, tienen la gran ventaja respecto a los manuales que ellos mismos realizan los análisis. Por tanto, se hacen automáticamente y en tiempo real, es decir, que los aumentos de contaminación se pueden detectar instantáneamente (no es necesario transportar las muestras al laboratorio) y los resultados se transmiten directamente al centro receptor de datos, lo cual permite una actuación muy rápida en caso de que sea necesario. 

No obstante, hay que tener presente que no todas las sustancias se pueden medir con métodos automáticos y que, a menudo, tampoco no es necesario recurrir a estos procedimientos más costosos. 

En la actualidad, las técnicas de análisis y el tipo de aparatos son muy numerosos. 

Funcionamiento de los analizadores 

Se aspira aire a caudal constante durante un tiempo conocido. El aire se hace pasar por medio de un filtro que retiene las partículas. Posteriormente, se hace pasar por un sistema de detección diferente para cada tipo de contaminante que se desea medir. Como que se conoce la cantidad de aire que entra en el analizador, se puede calcular la concentración del contaminante en cuestión. En todos los analizadores hay una bomba de aspiración que hace posible le entrada de aire y la posterior salida después del análisis. 
Así como la estructura de todos los aparatos manuales es idéntica para cada contaminante a medir (solamente hay que cambiar el filtro o la solución química), los aparatos automáticos tienen una estructura diferente que depende del tipo de contaminante. 

Los analizadores automáticos van instalados en cabinas cerradas con aire condicionado porque necesitan funcionar a temperatura constante. Por eso se habla de estaciones o cabinas automáticas, las cuales van equipadas con diferentes analizadores. 








Componentes de un equipo de monitoreo por medición directa:

Boquilla: La boquilla es un dispositivo fabricado generalmente en acero inoxidable, cuarzo o borosilicato cuyo filo en la parte final debe estar hacia el exterior, para conservar un diámetro interno constante, por el mismo motivo debe ser construida de una sola pieza. Se debe disponer de una variedad de tamaños ya que van desde 0,32 -1,27 centímetros de diámetro interior.
Sonda: La sonda consiste en un tubo metálico que se encuentra recubierto con una resistencia eléctrica variable para calefacción. En un extremo la sonda tiene una unión esférica para acoplarse al resto del equipo, en el otro extremo tiene un acople para colocar la boquilla toma muestra; también tiene un termopar para medir la temperatura del gas y un tubo pitot tipo S con sus respectivos conexiones al manómetro ubicado en el módulo de control.
Consola: Con esta unidad se controlan las operaciones necesarias para la toma de la muestra. Consiste en un indicador múltiple de temperaturas, interruptores y reóstatos necesarios para la operación del sistema, un medidor de volumen para gases secos con carátula indicadora, un manómetro de vacío para la operación de la bomba de vacío con sus correspondientes válvulas de control fino y grueso, los manómetros para la determinación de caídas de presión en el tubo pitot-S y en el orificio y las tomas de presión y eléctricas.
Porta filtro: Fabricado en vidrio de borosilicato con un soporte para el filtro de frita de vidrio y un empaque de caucho de silicona. Pueden utilizarse otros materiales de construcción como acero inoxidable o teflón, su objetivo es garantizar la hermeticidad tanto en su entrada y salida, como alrededor del filtro, se ubica inmediatamente a la salida de la sonda o del ciclón, si es utilizado.

Módulo de toma de muestra: El módulo de toma de muestra consiste de dos secciones: La primera es la sección caliente, conocida como horno, donde se coloca el filtro y el ciclón, esta sección tiene un termopar para medir la temperatura del horno y una resistencia eléctrica variable para calentar toda la sección. La segunda sección es fría, denominada nevera, consiste en una caja aislada donde se colocan los impactadores en un baño de agua o hielo.
Impactadores: Los impactadores son recipientes de vidrio que se unen entre sí de manera hermética para hacer pasar la muestra, luego de que esta ha sido filtrada. Se ubican en la cámara fría, que es bañada en su interior agua o hielo. El contenido de cada uno de los impactadores depende del método utilizado para la determinación de los contaminantes.
Cordón umbilical: Es el dispositivo que conecta la sonda de toma de muestra con el módulo de control, por medio del cual se transmiten al módulo de control los datos de presión y temperatura en la sonda de toma de muestra.
Bomba: La bomba se utiliza para forzar el paso continuo de la muestra por el equipo de monitoreo, de manera que se pueda controlar el volumen que ha sido transportado.

Métodos químicos utilizados para la caracterización de contaminantes atmosféricos:
1.    Método colorimétrico: éste se puede considerar como la primera generación de instrumentos para determinar la contaminación del aire. Operan típicamente basándose en el principio que una solución en un medio acuoso del gas que se ha de determinar reacción con un reactivo específico generando determinado color y dicho color se mide por medio fotoeléctricos. Dichos analizadores se usan para medir concentraciones de SOx, NO y NO2.
2.    Electrodos químicos y celdas electroquímicas: en el analizador químico, un volumen conocido de gas se pone en contacto con una solución absorbente que tiene un valor de pH de referencia. La solución que contiene el contaminante gaseoso disuelto, NOx o SO, pasa luego por un electrodo selectivo a los iones donde se mide electrónicamente la concentración de los iones proporcional al contaminante absorbido.
3.    Análisis infrarrojo: se pueden utilizar fenómenos más bien que características químicas para inferir la concentración de los contaminantes atmosféricos del aire. Se tiene como ejemplo el dispositivo infrarrojo no dispersivo utilizado para medir gases que absorben radiaciones infrarrojas como el monóxido de carbono.
4.    Cromatografía de gases: se utiliza para separar las diferentes especies que interesan en una muestra de gas. Por medio de algún dispositivo se introduce la muestra en la columna cromatografía que contiene una fase estacionaria que funciona como un retardante selectivo. Un gas inerte que no está retenido por la fase estacionaria fluye a un caudal constante a través de la columna. Los cromatografos cuentan con un detector adecuado para indicar la presencia de los componentes del gas caracterizado el cual finalmente genera una representación gráfica la cual es una línea de base sobre la que se superponen una serie de picos. La localización y tiempo de los picos indican componentes de la muestra de gas y el área de los picos indica la cantidad de los componentes presentes en la muestra.





Componentes de un sistema de monitoreo de contaminación:
Los componentes de un sistema de monitoreo de la contaminación del aire incluyen la recolección o muestreo de contaminantes del aire ambiental y de fuentes específicas; el análisis o medición de la concentración de los contaminantes; y la notificación y uso de la información recopilada. EL muestreo y análisis del aire ambiental y de la emisión de las fuentes puntuales son importantes por varias razones.
Los datos del aire ambiental se usan para determinar el cumplimiento de las normas de calidad del aire. También se usan para diagnosticar las condiciones de un área ante construir una nueva fuente de contaminación, para desarrollar modelos de dispersión de contaminantes, para realizar estudios científicos y para evaluar la exposición humana a contaminantes y el daño al medio ambiente.
Los datos de emisiones de fuentes puntuales se usan para determinar el cumplimiento de los reglamentes de la contaminación del aire, la eficacia del centro de la contaminación del aire, la eficiencia de producción y para apoyar la investigación científica.
Las instituciones responsables del monitoreo de la calidad del aire generalmente designan los métodos de referencia para el muestreo y análisis de los contaminantes y de las fuentes de emisión. Los métodos especifican procedimientos precisos que se deben seguir para cualquier actividad de monitoreo relacionada con el cumplimiento de la reglamentación.

Estos procedimientos orientan el muestreo, análisis, calibración de instrumentos y cálculo de las emisiones. La elección del método específico de análisis depende de un número de factores, siendo los más importantes las características químicas del contaminante y su estado físico. Los métodos de referencia se diseñan para determinar la concentración de un contaminante en una muestra.
El análisis y medición de los contaminantes puede hacerse por diversos medios, según las características químicas y físicas del contaminante. Uno de los métodos para la medición del material particulado es emplear principios gravimétricos, La gravimetría se refiere a la medición del peso. Las partículas se atrapan o recogen en filtros y se pesan. El peso del filtro con el contaminante recolectado menos el peso de un filtro limpio da la cantidad del material particulado en un determinado volumen de aire.


Gaseosos:
Los contaminantes gaseosos se pueden medir con diversos métodos. Las técnicas más comunes son: la ESPECTROFOTOMETRÍA, se basa en principios colorimétricos y comúnmente se usa para medir la concentración de dióxido de azufre. En este proceso, los colorantes y productos químicos se combinan con una solución que contiene dióxido de azufre, el color de la solución da lugar a diferentes cantidades de luz absorbida. La cantidad de luz, medida con un espectrofotómetro, indica la cantidad presente de dióxido de azufre. La QUIMILUMINISCENCIA DE FASE GASEOSA que es un método para medir el ozono.
EL resultado final de los procedimientos de muestreo y análisis son los datos cuantitativos. La validez de los datos depende de la exactitud y precisión de los métodos usados para generar datos. Para asegurar la validez, se emplean diversas medidas de control de calidad para cada uno de los métodos de referencia. La principal medida de control de calidad es la calibración. La calibración comprueba la exactitud de una medición al establecer la relación entre el resultado de un proceso de medición y un insumo conocido. Cada uno de los métodos de referencia tiene procedimientos precisos de calibración que se deben seguir para asegurar resultados exactos.
Aparatos que miden la contaminación del ambiente.
Analizador de O3
El principio de operación que utilizan los analizadores de ozono, O3, se conoce cómo el método de fotometría UV y consiste en medir la cantidad de luz ultravioleta, a una longitud de onda de 254 nm, absorbida por el ozono presente en una muestra. El principio de operación se basa en la Ley de Beer-Lambert. Cuando la muestra pasa por el interior de las celdas, la molécula de ozono absorbe una cantidad de luz (I), la cual se compara con la cantidad de luz medida en la celda de referencia (I0) para calcular la concentración.
Analizador de CO
Los analizadores de Monóxido de Carbono, CO, se sirven del principio de operación que se basa en la capacidad que tiene este gas para absorber energía en determinadas longitudes de onda. En los equipos de medición que utilizan este principio se mide la absorción de luz infrarroja, llevada a cabo por las moléculas de CO en intervalos relativamente pequeños de longitudes de onda centradas sobre la región de máxima absorción del contaminante.
Analizador de NOx
La quimioluminiscencia es una técnica analítica basada en la medición de la cantidad de luz generada por una reacción química. Los analizadores de Óxidos de Nitrógeno, NOx utilizan este principio a partir de la reacción que tiene lugar entre el óxido nítrico (NO) contenido en la muestra de aire y el ozono (O3) que genera, en exceso, un dispositivo que es parte de los componentes del instrumento. La luz emitida se encuentra en el intervalo del infrarrojo entre 500 y 3000 nm.


Analizador de SO2
Los analizadores de Dióxido de Azufre emplean el principio de fluorescencia pulsante que se basa en el hecho de que las moléculas de SO2 absorben radiación ultravioleta (UV) a una longitud de onda en el intervalo de 210-410 nm, entrando en un estado instantáneo de excitación para posteriormente decaer a un estado de energía inferior, emitiendo un pulso de luz fluorescente de una longitud de onda mayor en el intervalo de 240 a 410 nm
(C). La concentración obtenida se corrige a condiciones de temperatura y presión.
La medición de contaminantes de fuentes puntuales se realiza generalmente con fines específicos, por ejemplo, para evaluar el cumplimiento de las normas de emisión, medir la eficacia de las tecnologías de centro y para llevar a cabo investigaciones científicas, Un término que se usa frecuentemente en relación con la muestra de una fuente estacionaria es “prueba chimenea”. Esto se debe a que muchas de las mediciones se toman en las chimeneas industriales. En realidad, las mediciones se pueden tomar en otros lugares.
Para determinar la emisión de contaminantes de una fuente se usan cuatro métodos de referencia. Estos métodos permiten conocer la ubicación apropiada de la muestra, la velocidad o tasa de flujo del gas, la composición del flujo de gas y el contenido de humedad del flujo de gas. Estos cuatro métodos específicos diseñados para medir la concentración de contaminantes como el material particulado y el dióxido de azufre.
Monitores de partículas suspendidas.

Los monitores de partículas (algunos modelos que utilizan el método deatenuación beta y de micro balanza oscilatoria), al igual que los analizadores de gases, reportan resultados en tiempo real. Sin embargo, a diferencia de los analizadores de gases, no llevan a cabo un análisis de la muestra, únicamente determinan la concentración de partículas aprovechando las propiedades físicas de las mismas.
Tipos de contaminantes en el aire:

Los agentes contaminantes del aire se encuentran en forma de gases y partículas de materia y son introducidas a la atmósfera desde fuentes naturales y fuentes antropogénicas. Existen los denominados primarios, que son emitidos directamente al aire por las fuentes de emisión; por ejemplo:
Compuestos de azufre (SO2, H2S).
Compuestos de nitrógeno (NO, NH3).
Compuestos de carbono (hidrocarburos HC, CO).
Compuestos de halógeno (halo carbonos, fluorocarbonos, etcétera).
Estos contaminantes se dispersan y son transportados a diferentes lugares de la zona urbana.
 Aparte de estos contaminantes tenemos los que se generan en las industrias y laboratorios y que de forma continua están afectando nuestra salud.





¿Por qué se mide la calidad del aire y que son los IMECA?
Seguramente has escuchado en radio o televisión hablar de los IMECA… ¿qué son? La palabra IMECA quiere decir “Índice Metropolitano de la Calidad del Aire”. Dicho índice o medición sirve para informar a la población hora por hora sobre cómo se encuentra la calidad del aire en la ciudad.

Es una herramienta muy necesaria para las grandes ciudades como el Distrito Federal, ya que nos dice si tenemos un aire limpio o contaminado; también nos ayuda a prevenir algún mal en nuestra salud, principalmente a niños, adultos mayores y personas que padecen asma.

El IMECA sirve para ver los niveles de contaminantes como el ozono (O3), partículas menores a diez micrómetros (PM10), dióxido de azufre (SO2), dióxido de nitrógeno (NO2) y monóxido de carbono (CO). Según las mediciones se ve la escala en que estos químicos pueden ocasionar molestias al cuerpo humano.

De acuerdo con la “Norma Técnica Ambiental del Distrito Federal (NADF-009-AIRE-2006), si el IMECA está entre 0 y 50 se considera una buena calidad del aire; si tiene un valor entre 51 y 100 la calidad del aire es regular; entre 101 y 150 puntos significa que la calidad del aire es mala, lo cual implica que grupos sensibles de población deben de tomar precauciones.

Si el IMECA rebasa los 150 puntos y sigue aumentando, la Norma Técnica Ambiental del Distrito Federal señala que la condición de calidad del aire es “Muy Mala” y puede llegar a ser “Extremadamente Mala” y en consecuencia los efectos en la salud pueden ser mayores y adversos para la población en general y con mayor probabilidad para los grupos sensibles.

La Ciudad de México es una de las más grandes en el mundo, así que estamos expuestos a diferentes problemas como la calidad de nuestro aire. Es bueno estar informados y hacer caso a las recomendaciones, pues de ello depende nuestra salud.














Conclusión:
En este reporte se habla sobre los equipos de medición de contaminación en el medio ambiente, como están caracterizados, como funcionan y como están compuestos.

También tratara de informar al lector que materiales se están desechando al ambiente y como los identifican los aparatos.

Se informara cuales son los principales contaminantes en el aire y de que están compuestos.
Este reporte fue realizado con el fin de informar y dar a conocer a los lectores lo que se está viviendo hoy en día y que es muy común en la vida cotidiana y la gente aun no se da cuenta.







Bibliografía:
datateca.unad.edu.co/contenidos/358007/Contenido_en_linea_Caraterizacion/leccin_22_equipos_utilizados_en_la_medicin_de_contaminantes_atmosfricos_fase_de_campo_y_laboratorio.html

www.comercialaralco.com/CatalogoGeneral.pdf

https://mx.answers.yahoo.com/question/index?qid=20110
625192421AA0ZWtK

jrdelgadogmoran.blogspot.mx

http://www.monografias.com/trabajos98/contaminacion-del-aire-causas-efectos-y-alternativas-solucion/contaminacion-del-aire-causas-efectos-y-alternativas-solucion.shtml

http://www.inecc.gob.mx/calaire-informacion-basica/521-calaire-cont-aire

www.nationalgeographic.es/medio-ambiente/calentamiento-global/contaminacion-aire