Una microbalanza oscilante de elemento cónico ( TEOM ) es un instrumento que se utiliza para la detección en tiempo real de partículas de aerosol midiendo su concentración de masa. Utiliza un pequeño tubo de vidrio vibrante cuya frecuencia de oscilación cambia cuando se depositan partículas de aerosol sobre él aumentando su inercia . Los dispositivos basados en TEOM han sido aprobados por la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. Para el monitoreo de la calidad del aire ambiental, y por la Administración de Salud y Seguridad de Minas de EE. UU . Para monitorear la exposición al polvo de carbón de los mineros para prevenir varias enfermedades respiratorias.
Operación
El TEOM utiliza un tubo de vidrio hueco como microbalanza . Las partículas entrantes se depositan en un filtro en la punta del tubo y la masa agregada provoca un cambio en su frecuencia de oscilación que se detecta electrónicamente. El elemento se cicla periódicamente para devolverlo a su frecuencia natural. La entrada al dispositivo solo permite que entren partículas del rango de tamaño deseado. Los dispositivos TEOM funcionan continuamente y no necesitan cambios de filtro con tanta frecuencia como los muestreadores de aire de gran volumen. [1]
El ruido mecánico y las fluctuaciones dramáticas de temperatura pueden interferir con el funcionamiento de un dispositivo TEOM. [2] Además, las gotas de agua no se pueden distinguir de la masa de partículas, por lo que el dispositivo debe ajustar la temperatura del aire entrante para que las gotas de agua se evaporen, [3] o contener un secador o sensor de humedad para ajustar las lecturas. [4] En condiciones ideales, TEOM es tan preciso como el método de referencia estándar, pero su sensibilidad presenta complicaciones para su uso en el monitoreo ambiental en áreas urbanas. [2]
Se puede utilizar un sistema de medición dinámica de filtro (FDMS) para ajustar el componente volátil de la masa. TEOM tiene poca sensibilidad a las partículas semivolátiles debido a las condiciones de temperatura y humedad utilizadas. Los instrumentos TEOM con FDMS alternan entre un ciclo base y un ciclo de referencia, el último de los cuales mide la pérdida de masa del filtro cuando pasa aire limpio por él, permitiendo estimar la pérdida de masa durante el ciclo base. [4] [5] Es importante que el sistema de aire acondicionado no circule durante el mismo período que el instrumento TEOM, ya que esto puede causar aliasing . [4]
Aplicaciones
Los instrumentos que utilizan TEOM han sido designados como métodos equivalentes federales por la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. Para el control de la calidad del aire ambiental de partículas finas y gruesas (PM 10 , PM 2,5 y PMc). [2] Los instrumentos TEOM son más rápidos y evitan dificultades con los métodos de atenuación beta y microbalanza de cristal de cuarzo (QCM). [6]
TEOM es la base de un monitor de polvo personal continuo (CPDM) para el polvo de carbón en las minas, para proteger a los trabajadores de la exposición al polvo de las minas de carbón que conduce a la enfermedad del pulmón negro y fibrosis masiva progresiva . Antes de la introducción de los CPDM, las partículas de polvo recogidas en un filtro debían analizarse en un laboratorio, lo que provocaba un retraso de semanas en la obtención de resultados. El monitoreo continuo permite a los mineros tomar acciones correctivas como mudarse a otra área o cambiar sus actividades si los niveles de polvo exceden los límites de exposición. En un estudio, esto condujo a una reducción del 90% en las muestras que superaban el límite de exposición al polvo. [7] [8] En febrero de 2016, la Administración de Salud y Seguridad en Minas de EE. UU . (MSHA) ordenó el uso de CPDM en las secciones de trabajo de las minas de carbón subterráneas y para los trabajadores que tengan evidencia del desarrollo de neumoconiosis . [9] A partir de 2017, el único instrumento CPDM aprobado por MSHA utiliza un TEOM. [10] [11]
A partir de 2013, TEOM no se consideró adecuado para el monitoreo de nanomateriales en el lugar de trabajo debido a sus tamaños de partículas de corte de 10, 2.5 o 1 μm, y al tamaño físico del instrumento. [12]
Historia
TEOM es una tecnología patentada desarrollada por Rupprecht y Patashnick Co., Inc. de Albany, Nueva York , cuya empresa sucesora es Thermo Fisher Scientific . [7] "TEOM" es una marca registrada. [2] Originalmente fue desarrollado como un monitor de masa de partículas ambientales de sitio fijo, [7] y los detectores de aerosoles TEOM estaban disponibles en 1981. [6]
El desarrollo del monitor de polvo personal continuo fue realizado por Thermo Fisher bajo contrato del Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional de EE. UU. Con aportes de otras organizaciones gubernamentales, laborales y de la industria. [8] [11] Los monitores de polvo continuos montados en máquinas están disponibles desde 1997. [3]
Referencias
- ^ "Microbalanza oscilante de elemento cónico" . Departamento de Medio Ambiente y Protección del Patrimonio de Queensland . 2017-03-27 . Consultado el 28 de junio de 2017 .
- ^ a b c d Gilliam, Joseph H .; Hall, Eric S. (13 de julio de 2016). "Métodos equivalentes y de referencia utilizados para medir los contaminantes atmosféricos de los criterios de los estándares nacionales de calidad del aire ambiente (NAAQS) - Volumen I" . Agencia de Protección Ambiental de EE . UU . págs. 10, 24, 32 . Consultado el 28 de junio de 2017 .
- ^ a b "Monitor de polvo respirable continuo montado en máquina" . Noticias de tecnología de NIOSH . Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional de EE. UU . Julio de 1997 . Consultado el 28 de junio de 2017 .
- ^ a b c Ray, Alison E .; Vaughn, David L. (1 de septiembre de 2009). "Procedimiento operativo estándar para la medición continua de material particulado" (PDF) . Agencia de Protección Ambiental de EE . UU . págs. 1–1, 3-1–3-2, 6-1–6-2 . Consultado el 28 de junio de 2017 .
- ^ Stevenson, John Alexander; Loughlin, Susan C .; Font, Anna; Fuller, Gary W .; MacLeod, Alison; Oliver, Ian W .; Jackson, Ben; Horwell, Claire J .; Thordarson, Thor (24 de mayo de 2013). "Reino Unido seguimiento y depósito de tefra de la erupción de mayo de 2011 de Grímsvötn, Islandia" . Revista de vulcanología aplicada . 2 (1). Archivo adicional 3: Metodología detallada de monitoreo de la calidad del aire. doi : 10.1186 / 2191-5040-2-3 . ISSN 2191-5040 .
- ^ a b Lewis, Charles W. (octubre de 1981). "Microbalanza oscilante de elemento cónico, un monitor para la medición a corto plazo de la concentración de masa de aerosoles finos" . Agencia de Protección Ambiental de EE . UU . Consultado el 6 de julio de 2017 .
- ^ a b c Mischler, Steven; Coughanour, Valerie (3 de febrero de 2017). "Monitor de polvo personal continuo" . Blog de ciencia de NIOSH . Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional de EE. UU . Consultado el 28 de junio de 2017 .
- ^ a b "CPDM ayuda a los mineros de carbón a evitar el polvo peligroso" . Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional de EE. UU . 2016-12-30 . Consultado el 28 de junio de 2017 .
- ^ "Entrenamiento Continuo del Monitor de Polvo Personal (CPDM)" . Administración de Salud y Seguridad en Minas de EE. UU . Consultado el 28 de junio de 2017 .
- ^ "Grupo de preguntas de examen de certificación de monitores de polvo personales continuos (CPDM)" (PDF) . Administración de Seguridad y Salud en Minas de EE. UU . Consultado el 29 de junio de 2017 .
- ^ a b "Nuevo monitor de polvo personal diseñado para ayudar a reducir la exposición de los mineros al polvo de carbón" . Thermo Fisher Scientific eNews . 2015-03-06 . Consultado el 29 de junio de 2017 .
- ^ "Estrategias actuales para los controles de ingeniería en la producción de nanomateriales y procesos de manipulación downstream" . Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional de EE. UU . Noviembre de 2013. págs. 49, 57 . Consultado el 5 de marzo de 2017 .
Otras lecturas
- Patashnick, H .; Meyer, M .; Rogers, B. (2002). "Tecnología de microbalanza oscilante de elemento cónico" . Ventilación de minas . Taylor y Francis. págs. 625–631. doi : 10.1201 / 9781439833742.ch89 . ISBN 9789058093875.