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Detectores de fotoionización (PID)Teoría, usos y aplicaciones

Tecnología de la fotoionización y funcionamiento

Los PID detectan y controlan eficazmente numerosas sustancias peligrosas, ofreciendo ventajas yseguridad óptimas a los usuarios. Aunque hay disponibles muchos métodos de detección de gasespeligrosos, los detectores de fotoionización ofrecen de forma combinada velocidad de respuesta,uso y mantenimiento sencillos, tamaño reducido y capacidad de detectar niveles bajos, incluyendola mayoría de compuestos orgánicos volátiles (VOC).

La base de detección en la que confían los PID es la ionización. Cuando el gas del que se ha tomadouna muestra absorbe la energía de una lámpara PID, el gas se excita y su contenido molecular sealtera. El compuesto pierde un electrón (e-) y se convierte en un ion con carga positiva. Una vezfinalizado este proceso, se considera que la sustancia está ionizada. A continuación se muestra unailustración de la fotoionización.

Luz UV

Lámpara PID

AIRE VOC

Ánodo Cátodo

e-

TIPOS DE SUSTANCIASQUE PUEDEN DETECTAR LOS PID

Los PID mide compuestos orgánicos como elbenceno, el tolueno y el xileno, así comoalgunos compuestos inorgánicos como elamoniaco o el sulfuro de hidrógeno. Comonorma general, si los compuestos medidos odetectados contienen un átomo de carbono(C), es posible utilizar un PID. Sin embargo,no siempre se da el caso, puesto que no esposible detectar el metano (CH₄) ni elmonóxido de carbono (CO) con un PID. A continuación se muestra un listado de lassustancias comunes que se pueden detectary controlar utilizando un PID:

Benceno•Tolueno•Cloruro de vinilo•Hexano•Isobutileno•Combustible para turbinas de combustión•Estireno•Alcohol alílico•Mercaptanos•Tricloroetileno•Percloroetileno•Óxido de propileno•Fosfina•

SUSTANCIAS QUE LOS PID NO SON CAPACES DE DETECTAR

Los PID no se pueden utilizar para medir lassiguientes sustancias comunes:

Oxígeno•Nitrógeno•Dióxido de carbono•Dióxido de azufre•Monóxido de carbono•Metano•Ácido fluorhídrico•Ácido clorhídrico•Flúor•Hexafluoruro de azufre•Ozono•

FACTORES DE RESPUESTA

El método optimo para realizar laverificación de un PID con distintoscompuestos consiste en el uso del gasnormalizado en concreto. Sin embargo, estono siempre resulta práctico, ya que parahacerlo es necesario tener a mano una seriede gases que a menudo son peligrosos. Paraafrontar este problema, se utilizan losfactores de respuesta. El factor de respuestamide la sensibilidad del PID ante un gasespecífico. Mediante el uso de los factores derespuesta, los usuarios pueden medir ungran número de componentes a través deun solo gas patrón, que normalmente es elisobutileno. Se utiliza el isobutileno porquese encuentra cerca del punto de ionizaciónmedio de la mayoría de los VOC y no esinflamable ni tóxico con las bajas concen-traciones utilizadas para la verificación. Losusuarios solo tienen que multiplicar el valorde lectura del instrumento (verificado paraisobutileno) por el factor de respuesta paraobtener el valor corregido para elcompuesto que nos interesa.

En la mayoría de manuales de instruccionesde los PID aparecen listados los factores derespuesta. Algunos PID tienen los factores derespuesta para gases comunes programadosen el software del instrumento, lo quepermite realizar los cálculos con el factor derespuesta de forma automática. Si se conoceel compuesto en el lugar de la prueba, esposible ajustar el instrumento para queindique una lectura directa para elcompuesto deseado.

La mayoría de sustancias se pueden ionizar,pero unas lo hacen más fácilmente queotras. La capacidad de ionización de unasustancia se mide como potencial deionización (IP) utilizando una escala deenergía de electro voltios (ev). Esta escalanormalmente va desde un valor de 7 hasta un valor de 16 aproximadamente. Las sustancias con un valor ev de 7 son muyfáciles de ionizar, y las sustancias con unvalor ev de entre 12 y 16 son extremada-mente difíciles de ionizar. Estos son losvalores IP de algunas sustancias comunes:

Cuando las sustancias químicas controladasse ionizan utilizando un instrumento PID, segenera corriente y se indica la concentracióndel compuesto en partes por millón (ppm).Los PID utilizan una lámpara ultravioleta (uv)para ionizar el compuesto que se va acontrolar. La lámpara, que suele tener eltamaño de una bombilla común, emite lasuficiente energía ultravioleta para ionizar elcompuesto. Una lámpara de 10,6 ev generala suficiente energía como para ionizarcualquier compuesto con un valor ev demenos de 10,6, incluyendo todo lo que sepueda ionizar con una lámpara de 9,8 ev. Aunque hay una cantidad limitada decompuestos que precisan una lámpara de11,7 ev, existe una inestabilidad inherente enlas lámparas disponibles, que da lugar a unavida útil muy breve, por lo que muchosclientes buscan métodos de detecciónalternativos para estos compuestos.

SUSTANCIA IP

BENCENO 9,25

HEXANO 10,13

TOLUENO 8,82

ESTIRENO 8,47

METILETILCETONA(MEK) 9,51

XILENO 8,56

FOSFINA 9,87

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APLICACIONES EN LA HIGIENE INDUSTRIAL DE LOS PID

Los PID son excelentes para utilizarlos amodo de herramientas de barrido enevaluaciones de riesgos gracias a sucapacidad para detectar varios riesgos conconcentraciones muy bajas. Aunque los PIDno identifican los compuestos concretos, seutilizan comúnmente para identificar lospuntos de emisión y los tipos decompuestos. En un posible ataque químicopueden utilizarse sustancias químicasindustriales; los equipos de primeraintervención pueden utilizar PID paradeterminar con seguridad si hay presentessustancias químicas y, de ser así, para medircon precisión su concentración utilizando unfactor de referencia.

ESPACIOS CONFIRNADOS

La actividad industrial genera muchos gasesy vapores tóxicos como componentes osubproductos. El uso de un PID para laevaluación y la supervisión continua enespacios confinados permite realizar unaevaluación más completa y proporcionarmás protección, cuando se utiliza comocomplemento para las determinaciones deun instrumento estándar configurado para4 gases.

VALORES LÍMITE AMBIENTALES (VLA ó TLV) YLÍMITES DE EXPOSICIÓN PERMISIBLES (PEL)

Normalmente, se establecen los valores dealarma bajo y alto predeterminados paraisobutileno. Si el usuario debe supervisar ungas distinto, debe calcular el TLV o VLA delgas en concreto y modificar el nivel dealarma del instrumento según corresponda.Es necesario consultar los manuales de losinstrumentos para asegurarse de que serespetan las instrucciones correctas. Losvalores límite de las sustancias químicas sepueden consultar en las normas ACGIH,NIOSH y OSHA o en los reglamentos locales.

INDICADOR FRENTE A ANALIZADOR

Existe comúnmente la idea equivocada deque los PID son analizadores. Mucha gentecree que un PID le indicará exactamente eltipo de vapor existente en el lugar de underrame, pero no es así. Aunque los PID sonherramientas extremadamente sensibles yeficaces, no son analizadores y no puedenindicar si un derrame es de benceno o decombustible para turbinas de combustión,por ejemplo. Un PID es capaz de indicar quehay una sustancia y puede alertarle sobresituaciones potencialmente peligrosas, perose requieren pasos adicionales paraidentificar correctamente la composiciónexacta de la sustancia y las cantidadespresentes. A continuación se detalla unprocedimiento de muestreo para identificarla concentración de una sustancia en el lugarde un derrame:

1. Ajustar el PID a isobutileno.2. Detectar y registrar una lectura.3. Identificar, mediante una placa de

identificación o MSDS, la sustancia específica.

Si la placa de identificación o MSDS indicaque la sustancia es cloruro de vinilo, esnecesario ajustar el factor de respuesta delPID a cloruro de vinilo para permitir lalectura directa del nivel real de cloruro devinilo.

MÉTODO EJEMPLO

Método n.º 1: Factores de respuestapreprogramadosNormalmente, los detectores PID se verifican conisobutileno de 100 ppm. Otros cientos de gases tienenlos valores correctores correspondientes conocidoscomo factores de respuesta. Los instrumentos PIDtienen preprogramados numerosos factores derespuesta correspondientes. Una vez que el usuario haseleccionado el gas que desea medir en el menú delinstrumento, se calculará de forma automática el valorde lectura corregido de la concentración de ese gas enconcreto. Entonces la lectura directa medirá laconcentración del gas seleccionado.

El instrumento se verifica conisobutileno para sustanciasequivalentes al isobutileno para unalectura de 100 ppm con una lámparade 10,6 ev. El gas objetivo esetilbenceno, con un factor derespuesta de 0,51. Seleccione el factorde respuesta preprogramado; ahora,el instrumento lee aproximadamente51 ppm si se expone al isobutileno yleerá directamente los valores deconcentración del etilbenceno.

Método n.º 2: Factores de respuesta personalizadosNormalmente, los detectores PID se verifican conisobutileno de 100 ppm. Si el usuario no encuentra elgas deseado en la lista preprogramada del menú delinstrumento, puede programar un gas y un factor derespuesta personalizados. Si el usuario no conoce elfactor de respuesta correspondiente, puede llamar aMSA y solicitar el cálculo de un factor de respuestapersonalizado específico para esa aplicación.

El gas objetivo es tetrahidrofurano. El factor de respuesta deltetrahidrofurano es de 1,6 con unalámpara de 10,6 ev. Programe un gaspersonalizado para tetrahidrofuranocon RF 1,6 y selecciónelo para el uso.Entonces, el instrumento leerádirectamente los valores deconcentración de tetrahidrofurano.

Método n.º 3: Factores de respuesta calculadosmanualmente Normalmente, los detectores PID se verifican conisobutileno de 100 ppm. Si el usuario opta por realizar lalectura directa de isobutileno para otro gas y no deseautilizar un factor de respuesta preprogramado opersonalizado, puede calcular manualmente la lecturadirecta del gas. Si el usuario conoce el factor derespuesta del gas en cuestión, puede multiplicar el valorde lectura de isobutileno por el factor de respuesta delgas. El resultado de este cálculo se puede registrarexternamente en el instrumento.

El instrumento se ajustado conisobutileno para las sustanciasequivalentes al isobutileno señala unalectura de 10 ppm con una lámparade 10,6 ev. El gas objetivo esciclohexanona, con un factor decorrección de 0,82. Multiplique 10 por0,82 para obtener una concentracióncorrecta de ciclohexanona de 8,2.

Tres métodos en los que se utilizan factores de respuesta con los PID

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VALORACION DE DERRAMES

Como en las instalaciones con mercancíaspeligrosas a menudo se utiliza agua yespuma, puede haber distintos líquidos en elsuelo, además de cualquier materialderramado accidentalmente. Un PID resultaeficaz para la localización de sustanciaspeligrosas ignorando la espuma y el agua, yaque los PID no responderán frente a laespuma o el agua.

DESCONTAMINACIÓN

Los derrames de mercancías peligrosaspueden contaminar las corrientes de agua oel suelo, dando lugar a posiblescomplicaciones medioambientales a largoplazo. Los PID son extremadamente útilespara tomar muestras de tierra con el fin dedeterminar si se precisa unadescontaminación de conformidad con losreglamentos medioambientales vigentes.

INVESTIGACIÓN DE INCENDIOSPROVOCADOS

Los PID suelen utilizarse para detectaracelerantes en lugares donde previamentese ha producido un incendio. Cuando el PIDseñala una lectura, es posible tomar unamuestra de esa área específica paraanalizarla en un laboratorio. Para estaaplicación, se recomienda ajustar el PID alfactor de respuesta para isobutileno paracasos generales.

CONCLUSIÓN

Los PID son herramientas extremadamentevaliosas para aplicaciones industriales, deseguridad nacional, para las operaciones delas fuerzas de seguridad, de los servicios deextinción de incendios y en instalaciones demercancías peligrosas. La sensibilidad PID, ladetección de niveles bajos y la capacidadpara detectar distintos compuestospermiten que los PID lleven a cabo estoscomplicados trabajos de forma más sencillay eficiente.

DETECCIÓN DE FUGAS

A menudo, la concentración de las fugas esdemasiado baja como para que se percibana través del olor. Los PID suelen utilizarsepara detectar fugas de nivel bajo, con el finde detectar compuestos a niveles inferiores a1 ppm.

Los PID pueden utilizarse para la detecciónde fugas con el fin de detectar las fuentes deemisión. En la fuente de la fuga o cerca deella se encuentran concentracionessuperiores de los gases. Al detectarse unasustancia, los usuarios con equipos deprotección individual adecuados debenavanzar en la dirección de lasconcentraciones más elevadas para tratar deidentificar la fuente de la emisión.

VIGILANCIA PERIMETRAL

En las instalaciones con mercancíaspeligrosas, se establecen perímetros paradelimitar las áreas peligrosas. Los PID sepueden utilizar para establecer las líneasperimetrales y, si es necesario debido acambios en las condiciones ambientales,para cambiarlas. Por ejemplo: la lectura dela concentración de tolueno es de 5 ppm

en la línea perimetral A a las 10:50 a.m. A las 11:05 a.m., la lectura de la línea Aasciende hasta 10 ppm debido a la direccióndel viento, lo que indica a quienes trabajancon mercancías peligrosas que es necesarioampliar la línea perimetral.

Sujeto a modificaciones sin previo avisoID 0803-11-MC ES/02

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