Gases para análisis

Valores fiables

¿Debería permitirse a un coche circular por la carretera? La pregunta vital se responde a intervalos regulares con la prueba oficial de emisiones de escape. El certificado solo se renueva si la cantidad de sustancias contaminantes emitidas sigue encontrándose dentro de los límites permisibles. Si ese es el caso, se suele determinar mediante espectroscopias infrarrojas, en las que la concentración de contaminantes se indica a través del efecto del gas de escape sobre la luz infrarroja. Para determinar sus proporciones, sin embargo, es necesario disponer de valores de referencia, que se obtienen con gases de grado cero y de calibración. De este modo, desempeñan una función fundamental de cara a la protección del aire que respiramos, entre otras cosas.

Así es cómo la prueba funciona en un taller de servicio: un haz de luz infrarroja atraviesa una cámara del instrumento de medición que contiene los gases de escape, que son una mezcla de distintos gases. Los gases absorben luz con longitudes de onda particulares, que difieren en función del gas. Se puede medir el cambio de intensidad de la luz. Los valores de absorción obtenidos así para las diferentes longitudes de onda indican las cantidades de distintos vapores, combustible sin quemar, monóxido de carbono (CO) y dióxido de carbono (CO2) contenidos en la muestra de gas de escape. Sin embargo, esto requiere la conversión de las medidas relativas a la absorción de luz.

De la absorción a la concentración de la luz

Hacen falta dos puntos de referencia para convertir las lecturas en proporciones de gas. La primera se obtiene con un gas de grado cero, un gas de alta pureza que define de manera efectivo el cero para la medición. El segundo procede de un gas de calibración, una mezcla de gases con una composición definida con precisión. "Incluye la comparación de la cantidad de luz absorbida cuando viaja a través del gas puro y, por ejemplo, a través de una mezcla de CO2 con una composición conocida", explica el Dr. Hermann Grabhorn, responsable de gases de especialidad y análisis en Messer. "Estos dos puntos de medición se pueden utilizar para derivar una escala que facilite la conversión de mediciones de absorción en valores de concentración."

Lambda-Mix es un ejemplo de gas de calibración para análisis de emisiones de escape. Está formado principalmente por nitrógeno, como el aire ambiental, y contiene fracciones especificadas de forma precisa de CO, CO2 y propano, que sirve como referencia para el combustible sin quemar. Para garantizar la fiabilidad de las mediciones, los instrumentos utilizados en Alemania deben calibrarse una vez al año, para lo que es necesario verificar sus lecturas una vez al año con gas de calibración y realizar cualquier ajuste necesario.

Partes por millón y por mil millones

Por norma general, estos instrumentos pueden medir el rango de ppm, lo cual es suficiente para medir los niveles de contaminación correspondientes en el gas de escape, así como para muchas otras mediciones. En lo que respecta a las mediciones del aire ambiental, es decir, al análisis de aquellas sustancias presentes en forma enrarecida en el aire ambiental pero a las que los seres humanos siguen viéndose expuestos, las concentraciones, afortunadamente, suelen ser muy inferiores. En estos casos, las mediciones suelen situarse en el rango de ppb o, en otras palabras, supone el registro y determinación de partes por mil millones, por ejemplo, para obtener valores de calidad del aire ambiental en relación con la presencia de sustancias tóxicas como el benceno o el tolueno en el aire que respiramos. Para ello son necesarios métodos de medición mucho más sensibles que los analizadores de gases de escape empleados en los talleres. Esto implica a menudo el uso de la cromatografía de gases, compuesta por dos etapas. En primer lugar, la muestra se reduce a sus componentes, cuyas concentraciones se determinan entonces con gran precisión mediante varios métodos de detección. Por ejemplo, para ello se recurre a la conductividad térmica, la ionización de llama y detectores de captura de electrones. Estos métodos se utilizan para analizar muestras de aire de estaciones de control medioambiental. No obstante, la cromatografía de gases también se usa en sectores como el químico o el farmacéutico, cuando la precisión de las composiciones resulta fundamental.

Calidad bajo control

Los diversos métodos tienen dos cosas en común. Primero, al igual que la espectroscopia infrarroja, todos ellos son métodos comparativos que hay que calibrar. En segundo lugar, cuanto menor sea la concentración que se vaya a medir y mayor sea la precisión necesaria, mayores serán los requisitos para el cero y los gases de calibración. La creación de gases de proceso y calibración requiere medidas de precaución complejas, un extremo cuidado en todos los procesos de producción y un control de calidad constante. De nuevo, esto implica comparaciones. El punto de referencia para estas mediciones se obtiene a través de mezclas de gases producidas por los institutos meteorológicos nacionales, como el Instituto Federal de Investigación y Prueba de Materiales de Alemania o se certifica mediante criterios de masa.

"Una gestión de la calidad rigurosa resulta absolutamente esencial para poder garantizar que los gases de calibración que se producen sean siempre de primera calidad", explica Hermann Grabhorn. En Bélgica, Francia, Serbia, Hungría y Suiza, Messer cuenta con la acreditación ISO/IEC 17025. "Esta acreditación es la confirmación oficial de que nuestros laboratorios tienen la competencia necesaria para producir y probar gases de calibración."

Cromatografía de gases

La cromatografía de gases es un método analítico muy preciso y ampliamente utilizado para separar mezclas de sustancias en compuestos químicos individuales. La muestra, puede bastar con una cantidad inferior a una millonésima de litro, debe ser gaseosa o, si así se requiere, vaporizada. Entonces, un gas portador, nitrógeno de alta pureza, por ejemplo, la transporta por un tubo largo y extremadamente delgado (capilar) que recubre el interior o contiene un líquido viscoso. El recubrimiento y el líquido tienen un efecto de resistencia frente al movimiento del gas portador y la muestra: en función de las propiedades físicas, las diferentes sustancias adquieren diferentes longitudes para superar la resistencia y llegar al otro extremo del tubo. Las sustancias individuales se pueden distinguir gracias a los tiempos que tardan en atravesar el conducto. Los detectores conectados pueden detectar las cantidades con gran precisión mediante el uso de diversos métodos de medición.

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