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ADRIANA GARZON
DOS MÉTODOS EXCLUSIVOS PARA MEDIR EL OXÍGENO
Le hago un apartado especial al oxígeno, por ser uno de los gases que podemos medir de varias formas diferentes, por eso aquí voy a explicar los dos métodos casi únicos para este tipo de gas, esto no quiere decir que estas sean las únicas formas para medirlo, ya que también se puede medir con láser, célula electroquímica, etc.
En cada uno de los casos, explicaremos los pros y los contras de cada uno de los equipos para una mejor elección del equipo a utilizar en cada aplicación.
Los dos métodos son:
-ZIRCONIO
-PARAMAGNÈTICO
**- Método Quincke
-Anillo
-Filamento
- Deflexión
-ZIRCONIO
La célula de oxido de zirconio es una de las más utilizadas para la medida del oxígeno en una mezcla gaseosa.La célula consta de una capsula con oxido de zirconio y unos electrodos de contacto que suelen ser de platino o de una aleación de éste.Para que la célula funcione debe de estar a una temperatura alta, el control de temperatura de estos equipos suele estar entre los 600 ºC y los 800 ºC. A esta temperatura el oxido de zirconio es permeable a los iones de oxígeno, generando una tensión en mV que cumple la siguiente fórmula.
R= Cte. de los gases.
T= Temperatura Absoluta (recuerda Grados Kelvin ) Kº.
F= Cte. de Faraday.
P 1 = Presión parcial de la referencia.
P 2 = Presión parcial de la muestra.
Para que exista una diferencia de potencial una de las caras debe de tener una referencia, por lo general aire atmosférico seco que se introduce en una de sus caras, estando la otra en contacto con el gas a analizar.
Funcionamiento y calibración del equipo.
Una de las limitaciones de los analizadores de oxígeno con zirconio, es que no se pueden usar en atmósferas reductoras, es decir en aquellas en las que el medio está ávido de oxígeno , como en los hornos de tostación de piritas o quema de sulfuros. Aquí por experiencia os digo que no duran ni un día casi.
Otra de las limitaciones es que no haya materia combustible en el gas, ya que este debido a la alta temperatura a la que trabaja la célula podría incendiarse. Cuando lo pongamos en servicio, hay que esperar el tiempo que nos indica el fabricante para dar por valida la medida.El caudal de referencia hay que ajustarlo en los caudales que nos indican el fabricante, por lo general 60 l/h, ya que en caso de ser muy alto se corre el riesgo de que este aire nos pase a la parte delantera de la célula y nos contamine la muestra, y en caso de ser muy bajo y estar en una zona algo presurizada el gas nos puede pasar al lado opuesto y falsearnos la medida.
En cuanto a la calibración, no hacer el cero con una mezcla o gas ausente de oxígeno, usar una mezcla con un poco de éste, 0'1 o 0'4 % en volumen es suficiente para un rango bajo. Si lo hacemos con una mezcla sin oxígeno, si miráis la fórmula, P 1 /0 = ∞ y Log ∞ = ∞.En cuanto a
los caudales, ajustar el caudal de muestra de calibración al valor que nos indique el fabricante, por lo general 150 l/h, que debe ser suficiente para no dejar entrar muestra del exterior y que no sobrepase la célula.Una última cosa no dar caudal a tutiplén para acabar antes, enfriaremos la célula y tendremos que esperar hasta que ésta encuentre su equilibrio térmico.
-PARAMAGNETISMO
Estos equipos se basan en las propiedades magnéticas de ciertos gases entre ellos los más importantes son el Oxígeno, y el Dióxido y Monóxido de Nitrógeno. Por ello es muy importante que cuando se mida uno de ellos, el otro este en baja proporción o estable para poder compensarlo sobre la marcha. Hay diversos métodos de medida del paramagnetismo del oxígeno, todos ellos basados en hacer pasar el gas por o cerca de un campo magnético no uniforme para que este se magnetice.Los más utilizados en la industria son los de Método Quincke, Viento Magnètico o Termomagnético y el Magnetodinámico o deflexión.
Metodo de Quincke: También llamado magneto-neumático, como se muestra en la figura de abajo, se basa en una cámara con dos ramales por los que circula un gas de referencia, por lo general nitrógeno o argón, que es calentado a una temperatura constante. Cuando solo este circulando este gas se ajusta el zero del equipo. El gas de muestra se introduce a la salida del gas de referencia, y en uno de los extremos del ramal se genera un campo magnético, pulsante o continuo según el equipo, que hace que el gas sea atraído hacia este ramal, variando el caudal del gas de referencia por ese ramal. La detección de la diferencia de caudal se puede calcular por el cambio de temperatura en el puente de medida y es proporcional a la concentración del gas paramagnético.
y provocando un desequilibrio en el puente de medida que es proporcional a la concentración
del gas. Cuando el gas se calienta en las resistencias este pierde propiedades paramagnéticas y provoca que sea empujado hacia el exterior por el nuevo gas frío atraído por el campo
magnético.
Deflexión: También conocido como Magnetodinámico se basa en detectar la fuerza que ejerce un gas paramagnético sobre unas esferas cargadas de un gas diamagnético.El montaje se muestra en la figura de abajo. Como podemos ver consta de dos ampollas, por lo general llenas de Nitrógeno muy puro, que están unidas y colgadas mediante un filamento que suele ser de cuarzo. Sobre las ampollas se dispones sendos campos magnéticos para atraer los gases paramagnéticos. En el tubo que une las ampollas hay un espejo o un prisma y enfrente una luz de infrarrojos. La luz reflejada incide sobre dos fotocélulas, que en estado de equilibrio recibirán la misma cantidad de luz, pero cuando exista la presencia de un gas paramagnético, este será atraído hacia las ampollas e intentará girarlas, modificando la cantidad de luz que reciben los fotodetectores. La medida la podemos conseguir o bien amplificando el movimiento de las ampollas o midiendo la fuerza que hay que realizar para mantener el sistema en equilibrio.
Debido a este sistema de funcionamiento, el principal inconveniente de este equipo son las vibraciones, que pueden inducir a medidas erróneas, de hecho si alguna vez movéis el equipo estando este funcionando, veréis como la indicación varía de una forma ostentosa.
DOS MÉTODOS EXCLUSIVOS PARA MEDIR EL OXÍGENO
I. INTRODUCCIÓN
EL aparato respiratorio se extiende desde la zona de respiración, situada justo por fuera de la nariz y la boca, a través de las vías aéreas conductoras situadas dentro de la cabeza y el tórax, hasta los alvéolos, donde tiene lugar el intercambio respiratorio de gases entre los alvéolos y la sangre capilar que fluye a su alrededor. Su principal función es llevar el oxígeno (O2) hasta la región de intercambio de gases del pulmón, donde el oxígeno puede difundir hasta y a través de las paredes de los alvéolos para oxigenar la sangre que circula por los capilares alveolares. Además, el aparato respiratorio también debe: _1) eliminar un volumen equivalente de dióxido de carbono, que entra en los pulmones desde los capilares alveolares.
- mantener la temperatura corporal y la saturación de vapor de agua en el interior de las vías aéreas pulmonares (para mantener la viabilidad y las capacidades funcionales de las células y los líquidos de la superficie).
- mantener la esterilidad (para prevenir las infecciones) y hacerlo de manera muy eficaz en términos de rendimiento y utilización de la energía._ En general, cuando un médico quiere establecer si su paciente tiene una enfermedad respiratoria, le interesa conocer cual es la presión en el interior del pulmón, y en realidad la diferencia de presión que existe entre el medio ambiente y el pulmón. Gracias a esta diferencia de presión existente, el pulmón puede realizar el intercambio de gases antes descrito. Una de las formas de conocer la diferencia de presión es medir el flujo de intercambio, lo que se utilizan transductores de flujo. Para lograr un procesamiento eléctrico por lo general se le añaden transductores de presión diferencial.
II. NEUMOTACÓGRAFOS
Los neumotacógrafos son sensores de flujo gaseoso que transforman en presión diferencial proporcional [3]. La medición del flujo puede realizarse empleando diversos principios físicos, lo que originan una extensa familia de dispositivos, que emplean diversas aproximaciones para lograr el mismo fin.
La resistencia que se coloca en la boquilla del neumotacógrafo ( ver Fig. 1) se le llama neumotacómetro, hace posible que la presión a ambos lados de la boquilla sea diferente. Esta diferencia es analizada por un transductor de presión o directamente por un procesador. Los diferentes tipos de neumotacómetro originan distintos tipos de neumotacógrafo. Los tipos de neumotacógrafos que comúnmente se utilizan son :
- Neumotacógrafo de turbina.
- Neumotacógrafo de gradiente térmico.
- Neumotacógrafos ultrasonicos.
- Neumotacógrafos de resistencia neumáticas o Neumotacógrafo de Freisch. o Neumotacógrafo de Lilli.
