15 MONITOREO DEL MEDIO AMBIENTE

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MONITOREO DEL MEDIO AMBIENTE 
 
1. Introducción 
A mediados del siglo XIX, en los Estados Unidos, surgió la necesidad de determinar 
gases tóxicos o asfixiantes en las minas de carbón. El gas metano generado por la 
descomposición de la materia orgánica y el azufre que origina el gas sulfhídrico, 
causaron serios daños a la salud de los trabajadores y, en algunos casos, la muerte. 
Los trabajadores de entonces portaban pequeños animales aprisionados, tales como 
pájaros, roedores y perros, que se alteraban frente a la mínima señal de presencia de 
gases, lo que servía como indicador de una probable contaminación del lugar. 
El rápido desarrollo industrial y el uso y manejo cada vez más frecuente de productos 
químicos tóxicos e inflamables en la industria de transformación, así como la creciente 
preocupación por la seguridad industrial y salud ocupacional por parte de los 
organismos gubernamentales, han conllevado a la creación de una serie de 
instrumentos para detectar gases y vapores, así como aparatos para el monitoreo de 
cuerpos hídricos que alertan inmediatamente cuando las concentraciones sobrepasan 
los parámetros aceptables. 
Para determinar la presencia de gases o vapores, se usan analizadores fijos y 
portátiles de lectura directa. Los analizadores fijos se usan exclusivamente para el 
interior de las instalaciones industriales que requieren un monitoreo continuo. 
El uso de los analizadores portátiles de lectura directa surgió ante la necesidad de 
realizar análisis rápidos en el campo, debido a accidentes ambientales eventuales o 
para recolectar información sobre los valores relativos a la salud ocupacional y 
seguridad industrial. 
Cabe resaltar que en este trabajo sólo se abordarán las consideraciones relacionadas 
con el uso de instrumentos portátiles. 
2. Lectura directa de gases y vapores 
2.1 Aplicación 
La lectura directa de los instrumentos permite determinar rápidamente la concentración 
de gases y vapores en el aire. Esta lectura se puede definir en aparatos en los que el 
instrumento toma las muestras y análisis directamente y la información necesaria se 
puede leer en una pantalla o mostrador o indicador. 
Un instrumento de lectura directa ideal deberá ser capaz de muestrear el aire en el 
lugar de trabajo o de la ocurrencia del accidente, y definir la concentración de las 
sustancias muestreadas. 
Los aparatos colorimétricos de lectura directa se valen de las propiedades químicas de 
un contaminante que produce coloración al entrar en contacto con un agente químico. 
El indicador colorimétrico o tubo detector, cuya principal aplicación es indicar la 
concentración de gases o vapores a través del cambio de coloración, es una técnica de 
detección ampliamente usada en las industrias, áreas de seguridad, estudios sobre 
salud ocupacional y en la atención de accidentes ambientales. Este instrumento se ha 
hecho muy popular debido a la simplicidad de su operación, el bajo costo inicial y la 
versatilidad para la detección de innumerables contaminantes. Sin embargo, como 
todos los instrumentos, también tiene limitaciones de aplicación, especificación y 
precisión que el usuario debe conocer para evitar eventuales errores de interpretación. 
El sistema de tubo detector colorimétrico está compuesto por dos elementos básicos: la 
bomba detectora de gases y los tubos colorimétricos indicadores (tubos reactivos). 
Las bombas detectoras de fuelle o de pistón pueden succionar un volumen fijo de aire 
(generalmente 100 cm3) con sólo una bombeada. El tubo detector es de vidrio 
herméticamente sellado y contiene materiales sólidos granulados como sílice gel, 
alúmina o piedra pómez impregnados con una sustancia química que reacciona cuando 
el aire que atraviesa el tubo contiene un contaminante específico o un grupo de 
contaminantes. 
2.2 Principio de operación 
Antes de iniciar la medición, se debe probar la hermeticidad de la bomba detectora de 
gases. Para este fin, se deberá seguir la siguiente secuencia de operaciones: 
a. comprimir toda la bomba detectora de gases o bomba de fuelle (pliegues); 
b. tapar con el dedo el lugar donde se insertará el tubo reactivo (cabeza de la 
bomba); 
c. sin quitar el dedo de la cabeza de la bomba, abrir la mano; 
d. si el pliegue regresa, entonces hay fuga de aire en la bomba de fuelle. 
2.3 Interpretación de resultados 
La lectura en los tubos reactivos es relativamente simple y se puede observar 
directamente a través del cambio de coloración indicado en la escala graduada impresa 
en el cuerpo del tubo. Por lo general, la unidad de medida está indicada en ppm (partes 
por millón). 
Para algunos tubos reactivos que no poseen escala, se debe aspirar un volumen 
suficiente de muestra (indicado en las instrucciones de uso) que permita que el color de 
la capa reactiva logre la coloración patrón indicada en el tubo. En ese caso, el valor de 
la concentración será inversamente proporcional al número de aspiraciones. 
Cuando el cambio de color no es homogéneo, se considera el valor de lectura de 
mayor extensión obtenida en el tubo. 
2.4 Limitaciones y consideraciones 
Antes de realizar la medición, es muy importante leer las instrucciones de uso del tubo 
reactivo que se usará para poder conocer la coloración final obtenida en el tubo 
después de la lectura, así como las posibles interferencias con otras sustancias, 
temperatura y humedad. 
La desventaja de los tubos detectores es el bajo nivel de exactitud y precisión. El 
National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) ha probado y certificado 
tubos detectores sometidos a sus ensayos. Los valores relativos de precisión fueron de 
35% a 50% del límite de exposición. 
Las bajas o altas temperaturas retardan o aceleran la reacción química que se produce 
en el interior del tubo y, en consecuencia, el tiempo de respuesta, lo que influye 
directamente en la veracidad de los resultados. Para reducir este problema, se 
recomienda mantener los tubos en lugares ventilados. 
Las altas temperaturas aceleran la reacción y pueden causar un problema de 
decoloración de la capa reactiva sin que el contaminante esté presente. Esto también 
puede ocurrir en los tubos aún no usados. Por ello, los tubos se deben almacenar a 
temperaturas moderadas o inclusive refrigerar para prolongar su vida útil. 
Algunos tubos reactivos poseen una capa prefiltrante para eliminar la humedad u otras 
sustancias que pueden interferir en la medición. Las instrucciones de los fabricantes 
incluyen factores de corrección que se utilizarán cuando la humedad interfiere en las 
mediciones realizadas. 
Las sustancias químicas usadas en los tubos se deterioran con el tiempo. Por lo tanto, 
se debe observar el periodo de validez indicado en sus embalajes (de uno a tres años). 
Cada tubo detector está diseñado para medir un gas específico como el gas sulfhídrico, 
cloro, vapor de mercurio, entre otros. 
Como un tubo detector no se puede aplicar a todas las sustancias, se debe tener 
mucho cuidado para que las interferencias de las sustancias no invaliden los resultados 
de las muestras. Muchos vapores y gases comunes reaccionan con los mismos 
productos químicos o presentan propiedades físicas similares, lo que puede conllevar a 
lecturas falsas, altas o bajas, de la sustancia muestreada. 
Los resultados obtenidos por el sistema de tubos colorimétricos no deben, bajo ninguna 
circunstancia, ser la única evidencia de la presencia o ausencia de un determinado 
contaminante. Éstos se deben usar conjuntamente con otras pruebas o información 
que confirmen la identidad de una sustancia desconocida en la atmósfera. 
Además de las mediciones cuantitativas, el detector también puede realizar mediciones 
de carácter cualitativo. 
Existe un tubo reactivo, denominado POLYTEST, que indica la presencia de ciertos 
gases en la atmósfera pero no los cuantifica. 
El POLYTEST puede indicar la presencia de cualquierade los siguientes gases: 
- Acetileno 
- Acetona 
- Arsina 
- Benceno 
- Disulfuro de carbono 
- Gas sulfhídrico 
- Gases nitrosos 
- Gasolina 
- Gas licuado de petróleo 
- Monoestireno 
- Monóxido de carbono 
- Percloroetileno 
- Tolueno 
- Tricloroetileno 
- Xileno 
En las operaciones de emergencia donde se desconoce el gas derramado se puede, a 
partir del tubo POLYTEST, programar un plan de muestreo que ayudará a identificar el 
producto. 
3. Indicador de oxígeno 
3.1 Aplicación 
Los indicadores de oxígeno (O2), también conocidos como oxímetros, son equipos que 
sirven para medir la concentración de oxígeno en la atmósfera, normalmente en el 
intervalo de 0 a 25%. 
Estos equipos se usan para monitorear atmósferas donde: 
• Se necesite protección respiratoria: el aire generalmente posee 20,8% de 
oxígeno. De esta manera, si el oxígeno es inferior a 19,5% en el aire, el lugar se 
considera con deficiencia de oxígeno, lo que exige el uso de protección 
respiratoria especial (por ejemplo, equipo autónomo de respiración). 
• Un aumento de la concentración de oxígeno puede causar riesgo de 
combustión: generalmente las concentraciones de O2 superiores a 25% se 
consideran ricas en oxígeno, lo que aumenta el riesgo de combustión 
• Se utilizarán otros equipos: algunos instrumentos requieren una cantidad 
suficiente de oxígeno para su operación. Por ejemplo, los indicadores de gas 
combustible no presentan resultados cuando la concentración de oxígeno está 
por debajo de 14%. Además, la seguridad intrínseca de los instrumentos es 
válida para atmósferas normales y no para atmósferas ricas en oxígeno. 
• Hay contaminantes: una disminución en la concentración de oxígeno se puede 
deber a su consumo (por la reacción de combustión u oxidación) o por el 
desplazamiento del aire por una sustancia química. 
3.2 Principio de operación 
El indicador de oxígeno posee dos componentes principales para su operación: el 
sensor de oxígeno y el mostrador de la medición. 
En algunas unidades, el aire se aspira hacia el detector de oxígeno a través de una 
bomba aspiradora; en otras, el aire se aspira por difusión hasta el sensor. El detector 
de oxígeno se vale de un sensor electroquímico para determinar la concentración de 
oxígeno en el aire. El sensor es una célula galvánica compuesta de dos electrodos, un 
cátodo de oro y un ánodo de plomo, ambos insertados en una solución electrolítica 
básica. 
Las moléculas de oxígeno atraviesan la membrana hasta llegar a la solución. Las 
reacciones entre el oxígeno, las soluciones y los electrodos producen una corriente 
eléctrica proporcional a la concentración de oxígeno. 
La corriente atraviesa el circuito eléctrico e indica una señal resultante amplificada 
como una deflexión del puntero medidor en la lectura digital; el resultado se expresa en 
porcentaje del volumen de oxígeno. 
3.3 Interpretación de resultados 
Este equipo es de lectura directa y se debe calibrar sólo en la altitud donde será 
utilizado. El resultado aparecerá directamente en el mostrador del instrumento. 
3.4 Limitaciones y consideraciones 
Las altas concentraciones de dióxido de carbono (CO2) disminuyen la vida útil del 
sensor de oxígeno. Por lo general, el equipo se puede usar en atmósferas con más de 
0,5% de CO2 sólo con el reemplazo frecuente del sensor. La vida útil en una atmósfera 
normal (0,04% de CO2) puede variar desde una semana hasta un año, según el diseño 
del fabricante. 
Las altas temperaturas pueden influir en la respuesta del indicador de oxígeno. El 
intervalo normal para la operación del equipo varía entre 0 ºC y 49 ºC. En intervalos 
que oscilan entre –32 ºC y 0 ºC, la respuesta del equipo es lenta. En intervalos 
inferiores a –32 ºC, el sensor se puede dañar debido al congelamiento de la solución. 
El equipo se deberá calibrar en la misma temperatura en que será utilizado. 
La operación de los medidores de oxígeno depende de la presión atmosférica absoluta. 
La concentración natural del oxígeno es una función de la presión atmosférica en una 
determinada altitud. Dado que el porcentaje de oxígeno no varía con la altitud, el peso 
de la atmósfera en el nivel del mar es mayor y, por lo tanto, si se compara con altitudes 
mayores, hay una compresión mayor de moléculas de oxígeno y de otros componentes 
del aire dentro de un determinado volumen. 
A medida que la altitud aumenta, esta compresión disminuye, y también disminuye el 
número de moléculas de aire comprimidas en un determinado volumen. De esta forma, 
un indicador de oxígeno calibrado en el nivel del mar y operado en una altitud de 
algunos millares de pies, proporcionará medidas incorrectas. Esto indica una 
deficiencia de oxígeno en la atmósfera debido a una menor cantidad de esas moléculas 
que son "empujadas" hacia el sensor. Por consiguiente, es necesario calibrar el equipo 
en la misma altitud donde se utilizará. 
3.5 Calibración 
Por lo general, la célula sensora se acondiciona en un embalaje especial que contiene 
una atmósfera inerte. El sensor se deberá retirar de ese embalaje antes de calibrar y 
usar el instrumento. 
La calibración se debe realizar en un lugar ventilado, sin contaminación, con 20,8% de 
oxígeno, cuando está en el nivel del mar. 
Por lo tanto, para la calibración del equipo indicador de oxígeno – marca MSA, modelo 
245 – se deberán seguir las siguientes etapas: 
a) retirar el sensor del embalaje con atmósfera inerte; 
b) conectar el enchufe del sensor en el receptáculo lateral del instrumento; 
c) oprimir el botón lateral del instrumento; 
d) verificar el valor registrado en el visor. 
Observación: 
1) Si la lectura indica "cero", se debe verificar: 
• la vida útil del sensor. Puede ser necesario cambiarlo; 
• la carga de la batería alcalina de 9 voltios. Puede ser necesario cambiarla. 
2) Si el valor indicado es diferente de cero, para la calibración se deberá usar un 
destornillador, incluido en el equipo, que se deberá colocar en la ranura del tornillo 
localizado en la parte superior del equipo. 
• girar el tornillo hasta alcanzar el valor de 20,8% de oxígeno, indicado en el 
mostrador; 
• realizar las mediciones necesarias. 
3.6 Especificaciones técnicas (modelo 245 - MSA) 
Escala de lectura: 0 - 25%. 
Respuesta: 90% en menos de 20 segundos. 
Calibración lineal: ± 1% del fondo de escala a temperatura constante. 
Error de compensación debido a la influencia de la temperatura: máximo ± 5% del 
fondo de escala de 0 ºC a 40 ºC, cuando la influencia de la temperatura es 20 ºC. 
Límite mínimo de temperatura: -18 ºC. 
Limite máximo de temperatura: 52 ºC. 
3.7 Accesorios 
Para las mediciones en distancias mayores, se puede conectar al sensor un cable de 
15 metros de extensión. 
4. Indicador de gas combustible (explosímetro) 
4.1 Aplicación 
Los explosímetros son aparatos para medir las concentraciones de gases y vapores 
inflamables. 
Cuando ciertas proporciones de vapores combustibles se mezclan con el aire y existe 
una fuente de ignición, se puede producir una explosión. Los límites de 
concentraciones sobre los que ocurre esto, se denominan límite de explosión, e incluye 
todas las concentraciones en que se produce una chispa o fuego cuando la mezcla 
entra en ignición. La menor concentración se conoce como límite inferior de explosión 
(LIE) y la mayor, como límite superior de explosión (LSE). 
Las mezclas inferiores al LIE son muy pobres para combustionar y las mezclas sobre el 
LSE, son muy ricas. En los instrumentos más simples (explosímetro), sólo se 
proporciona una escala, generalmente con lecturas de 0 a 100% de volumen del LIE. 
Para representar los gases combustibles o grandes concentraciones de gases, se usa 
el porcentaje del volumen, en donde 1% de volumen corresponde a 10.000 ppm. 
Estos equipos no detectan la presencia de neblinas explosivas, combustibles ni 
atomizadas como aceites lubricantes y polvos explosivos, debido a queestas mezclas 
son retenidas en un filtro de algodón. Si ellas entraran en el explosímetro, podrían 
contaminar el catalizador de platino. 
Los explosímetros permiten obtener resultados cuantitativos pero no cualitativos. Es 
decir, es posible detectar la presencia y concentración de un gas o vapor combustible 
en una composición de gases, pero no se pueden distinguir las diferentes sustancias 
presentes. 
4.2 Principio de operación 
Los indicadores de gas combustible se valen de una cámara interna que contiene un 
filamento que sufre combustión ante la presencia de un gas inflamable. Para facilitar la 
combustión, el filamento es calentado o revestido con un agente catalítico (como 
platino, paladio o ambos). El filamento forma parte de un circuito resistor balanceado 
denominado Puente de Wheatstone. 
Figura 1 – Circuito del Puente de Wheatstone 
Circuito del Puente de Wheatstone 
En uno de los lados del puente, el aire que se va a muestrear pasa sobre un filamento 
calentado a una temperatura alta. Si el aire contiene un gas o vapor combustible, el 
filamento calentado produce combustión y libera un calor adicional que aumenta la 
resistencia eléctrica del filamento. El otro lado del puente contiene un filamento sellado 
semejante y calentado de forma idéntica, pero sin corriente eléctrica. Este filamento 
sellado anula todos los cambios en la corriente eléctrica y la resistencia debido a las 
variaciones de la temperatura ambiente. El cambio que se produce en la variación de la 
resistencia de la corriente eléctrica en los filamentos, durante el paso del flujo de 
muestra, se debe a la presencia de gases combustibles. Estos cambios en la corriente 
eléctrica están registrados como porcentajes del LIE (límite inferior de explosión) en el 
mostrador del instrumento. 
4.3 Limitaciones y consideraciones 
La sensibilidad y precisión de los indicadores de gas combustible pueden estar influidas 
por varios factores. Éstos incluyen la presencia de polvo, alta humedad y temperaturas 
extremas. Por estas razones, la sonda de muestreo de muchos modelos debe disponer 
de un filtro de polvo y un agente secante. El equipo no se debe usar en ambientes 
extremadamente fríos ni calientes porque tales temperaturas interfieren en la respuesta 
del instrumento. 
La presencia de siliconas, silicatos y otros compuestos que contienen silicona, pueden 
perjudicar seriamente la respuesta del instrumento. Algunos de estos materiales 
contaminan rápidamente el filamento, lo que impide que funcione correctamente. 
El plomo tetraetilo, presente en algunos tipos de gasolina, produce un sólido 
combustible que se deposita en el filamento y causa pérdida de sensibilidad. Si se 
sospecha la existencia de gasolina en el lugar que se va a monitorear, será necesario 
verificar el instrumento después de cada uso. 
Otro método para prevenir la contaminación por el plomo, es el filtro inhibidor que se 
coloca en la cavidad del filtro del instrumento patrón. Este filtro produce una reacción 
química con los vapores de plomo tetraetilo y genera un producto de plomo más volátil 
para la combustión, lo que previene la contaminación del filamento catalítico de platino. 
Los indicadores de gas combustible se deben usar en atmósferas normales de 
oxígeno. La concentración mínima de oxígeno para permitir el funcionamiento perfecto 
del explosímetro es del orden de 14%. 
Los gases ácidos, como el cloruro de hidrógeno y el fluoruro de hidrógeno, así como el 
dióxido de azufre, pueden corroer el filamento y provocar bajas lecturas en el medidor, 
inclusive en presencia de altas concentraciones de combustibles. Es probable que los 
vestigios de estas interferencias no influyan directamente en las lecturas, pero pueden 
destruir la sensibilidad de los elementos detectores. 
4.4 Interpretación de resultados 
El usuario del indicador de gas combustible MSA modelo 100 podrá obtener, como 
resultado de las mediciones en ambientes contaminados con vapores inflamables, las 
siguientes situaciones: 
Cabe resaltar que los resultados obtenidos anteriormente, se refieren a una 
determinada sustancia utilizada también para la calibración del equipo. 
Sin embargo, en muchas situaciones, el ambiente que se va a monitorear posee 
sustancias diferentes a las usadas en la calibración del equipo. Por ello, es necesario 
usar curvas de conversión, suministradas por el fabricante del equipo, para encontrar el 
valor real de la sustancia que se va a monitorear, según el ejemplo presentado a 
continuación. 
Sustancia que se va a monitorear: Metano 
Equipo: Indicador de gas combustible 
Marca: MSA modelo: 100 calibrado para pentano. 
Para obtener el valor real del índice de explosión del gas metano, se deberán seguir las 
siguientes etapas: 
1. Anotar el valor encontrado en el mostrador del equipo. 
2. Encontrar en el siguiente cuadro, la curva de conversión referente al producto 
que se va a monitorear (por ejemplo, el metano). 
3. Con el valor obtenido en el punto 1, hay que ubicarse en el eje indicado en el 
cuadro como "lectura del medidor" y a partir de ese punto se sigue hasta la 
curva del producto mencionado, para obtener el valor real en el eje equivalente 
al porcentaje del LIE. 
LECTURA 
EN EL 
MEDIDOR 
 
PORCENTUAL DEL LIE 
 
Fuente: Indicador de gas portátil, modelo 250 y 260. Curvas de calibración. Mine Safety 
Appliances Company, Pittsburgh, PA. 
Ejemplo: Para una lectura con este equipo, en una atmósfera que contiene vapores de 
estireno, se obtiene en el mostrador del aparato el valor correspondiente a 10% del LIE, 
que equivale a 30% del LIE del estireno, después de la corrección en la curva relativa 
del estireno. 
Dado que 1% del volumen de un gas corresponde a 10.000 ppm y que: LIE del estireno 
= 1,1% 
Se obtiene: 
100% = 1,1% (11.000 ppm) 
30% = 0,33% (3.300 ppm) 
4.5 Calibración del equipo 
Por lo general, los fabricantes aconsejan efectuar la calibración periódicamente. Este 
periodo no debe exceder de un mes. El procedimiento consiste en someter el 
instrumento a una concentración de gas conocida, suministrada en el equipo de 
calibración del fabricante. 
Para realizar la calibración, se deben observar los siguientes procedimientos: 
1. Conectar el instrumento y esperar el tiempo necesario para calentar el filamento. 
2. Poner el instrumento en cero en una atmósfera libre de gases o vapores 
combustibles. 
3. Presionar el botón de prueba a fin de verificar el estado de las baterías. 
4. Retirar el asa metálica del instrumento. 
5. Retirar la tapa lateral izquierda que está sujeta por cuatro tornillos y empujar el 
circuito electrónico hacia fuera, lo suficiente para permitir el ajuste de los 
potenciómetros. 
6. Ajustar el botón de cero en el panel del instrumento hasta que la indicación del 
puntero del mostrador sea 50% del LIE. 
7. Ajustar el potenciómetro de control de cero en el circuito hasta que el puntero del 
medidor indique 0% del LIE. 
8. Aplicar el gas de calibración en el sensor hasta que el puntero del medidor logre 
la lectura correcta. Si esto no sucede, ajuste el potenciómetro de Span hasta 
corregir la indicación deseada. 
Observación: Todos estos procedimientos hacen referencia al modelo 100 – MSA. 
4.6 Consideraciones generales 
Cabe resaltar que actualmente existen en el mercado diversos modelos de indicadores 
de gas combustible que presentan muchas modificaciones en la construcción, 
especialmente en lo referente a la forma de captación de la muestra que se va a 
analizar. Por ejemplo, el modelo 2A-MSA, tiene un bulbo aspirador para succionar la 
muestra, a diferencia de otros equipos que operan a través de un proceso de difusión 
para conducir la muestra hasta la cámara de combustión. 
Algunos equipos portátiles permiten reunir en un solo aparato los gases combustibles, 
oxígeno y gases tóxicos (monóxido de carbono, cloro, gas sulfhídrico, etc.). 
5. Fotoionizador5.1 Aplicación 
Debido a su capacidad de detectar una gran cantidad de productos químicos, los 
instrumentos de análisis de vapores totales se usan para la caracterización y 
reconocimiento de las sustancias presentes en el área monitoreada. 
Si bien los fotoionizadores no identifican las sustancias químicas presentes en el lugar, 
sí indican las áreas que presentan concentraciones más elevadas en relación con las 
demás, lo que permite conocer las áreas de trabajo con mayores niveles de 
concentración. 
Si se conocen los contaminantes, estos instrumentos pueden ser útiles para evaluar el 
nivel de exposición. Los resultados obtenidos pueden ofrecer una concentración 
aproximada, la cual permitirá elegir el nivel de protección. 
5.2 Principio de operación 
Los fotoionizadores detectan concentraciones de gases y vapores a través del uso de 
una fuente de luz ultravioleta que ioniza el contaminante en el aire. 
El proceso de fotoionización se puede representar con la siguiente ecuación química: 
R + hv ® R+ + e- ® R 
donde: R = una molécula orgánica o inorgánica 
hv = representa un fotón de luz ultravioleta 
R+= molécula de la sustancia ionizada. 
Cuando un fotón de radiación ultravioleta alcanza un compuesto químico, éste ioniza su 
molécula, siempre que la energía de radiación sea igual o mayor que el potencial de 
ionización de tal compuesto. 
Al ser partículas cargadas, los iones se pueden recolectar en una placa cargada y 
producir corriente eléctrica. La corriente medida será directamente proporcional al 
número de moléculas ionizadas. 
La molécula química (R) mencionada en la ecuación anterior, indica que la 
fotoionización es un proceso no destructor, es decir, la molécula es liberada del 
instrumento sin sufrir modificaciones en su estructura. 
El fotoionizador se vale de una bomba para captar la muestra hacia el interior del 
instrumento. Una vez allí, los contaminantes están expuestos a una luz ultravioleta, lo 
que genera partículas cargadas negativamente (iones) que se recolectan y miden. 
La siguiente figura representa un diagrama de la lámpara detectora de fotoionización y 
la unión de electrodos. 
Figura 2 – Diagrama de la lámpara detectora de fotoionización 
La energía necesaria para remover el electrón más externo de una molécula se 
denomina potencial de ionización (PI) y es específica para cada sustancia química. 
La luz ultravioleta utilizada para ionizar las sustancias químicas es emitida por una 
lámpara de descarga gaseosa. Estas lámparas contienen gas a baja presión que 
permiten el paso de corriente de alta intensidad. 
Se produce una gran variedad de lámparas con diferentes energías de ionización y se 
modifica la composición de los gases contenidos en su interior. Por lo general, la 
energía de ionización de las lámparas está disponible en los valores de 8,4; 9,5; 10,0; 
10,2; 10,6 y 11,7 eV (electrón Volt). 
El siguiente cuadro indica el potencial de ionización para algunas sustancias. 
Sustancia química Potencial de ionización 
(eV) 
Acetona 9,7 
Agua 12,6 
Amoníaco 10,1 
Benceno 9,2 
Cianuro de hidrógeno 13,9 
Cloruro de hidrógeno 12,7 
Cloro 11,5 
Hexano 10,2 
Metano 13,0 
Monóxido de carbono 14,0 
Oxígeno 12,1 
Propeno 11,1 
Sulfuro de hidrógeno 10,5 
Tricloroetileno 9,45 
Trietilamina 8,0 
Fuente: Separata del curso "Air Monitoring for Hazardous Materials" de la EPA. 
5.3 Interpretación de los resultados 
En algunos casos, las concentraciones elevadas de ciertos productos presentan 
distorsiones en los resultados (valores bajos), debido a que ciertas concentraciones no 
son lineales. Como se puede observar en la siguiente figura, a partir de 900 ppm de 
benceno, no se establece una respuesta lineal. 
Figura 3 - Curva de calibración para el fotoionizador 
Fuente: Separata del curso "Air Monitoring for Hazardous Materials" de la EPA. 
La curva de calibración es lineal hasta el valor de 500 ppm en volumen. Para 
concentraciones mayores, es preferible utilizar muestras diluidas a fin de obtener una 
mejor precisión. Como los fotoionizadores se calibran para un determinado producto 
químico, la lectura del instrumento para otros productos diferentes al empleado en la 
calibración, se deberá corregir a través del uso de cuadros que presenten respuestas 
aproximadas, como se indica en la tabla siguiente. 
Respuesta relativa para sustancias químicas con el modelo HNU P1 101 
con una lámpara de 10,2 eV calibrado para benceno 
Sustancia química Respuesta aproximada 
Acetona 0,63 
Amoníaco 0,03 
Benceno 1,00 
Cloruro de vinilo 0,50 
Fosfina 0,20 
Hexano 0,22 
Isobutileno 0,55 
m-Xileno 1,12 
Fuente: separata del curso "Air Monitoring For Hazardous Materials" 
Para obtener la concentración real de la sustancia en estudio, se usa la siguiente 
relación: 
Concentración real = 
lectura del instrumento 
------------------------------ 
respuesta relativa 
 
5.4 Limitaciones y consideraciones 
Se ionizarán gases con potencial de ionización menor o igual al de la lámpara usada. El 
potencial de ionización de los principales componentes del aire atmosférico (oxígeno, 
nitrógeno y gas carbónico) varía entre 12,0 eV y 15,6 eV, sin ser ionizados por las 
lámparas disponibles, ya que no son importantes durante el monitoreo de 
contaminantes gaseosos. De esta forma, la lámpara con mayor potencial de ionización 
normalmente usada es la de 11,7 eV. 
La humedad puede causar algunos problemas. Cuando el instrumento todavía no está 
caliente y se lleva a una atmósfera cálida y húmeda, esa humedad puede condensarse 
en la lámpara y reducir la luz emitida. La humedad del aire también reduce la ionización 
de las sustancias que se van a monitorear y provocan una reducción en la medición. 
El fotoionizador no responde a determinados hidrocarburos de bajo peso molecular, 
como el metano y etano ni a ciertos gases y vapores tóxicos como el tetracloruro de 
carbono y gas cianhídrico, que tampoco se pueden detectar debido a su alto potencial 
de ionización. 
Algunos modelos de fotoionizadores no son intrínsecamente seguros y para utilizarlos 
en atmósferas potencialmente inflamables o combustibles, se requiere un indicador de 
gas combustible. Actualmente, se dispone de modelos intrínsecamente seguros. 
Las líneas de alta tensión, los transformadores de energía, además de la electricidad 
estática pueden interferir durante las mediciones. 
Si se usa una lámpara, la intensidad de la luz disminuirá. Ésta tendrá la misma energía 
de ionización pero la respuesta será más lenta. Esto se podrá detectar durante la 
calibración y ajustes del instrumento. 
Algunos equipos tienen conexiones para la interface con una computadora personal 
(PC) y un registrador de datos para almacenar lecturas de diversos puntos de 
muestreo, de modo que se puedan transferir a una computadora. 
5.5 Calibración 
Los fotoionizadores se calibran para un producto químico específico. La respuesta del 
instrumento para otras sustancias químicas se podrá obtener del fabricante, quien 
proveerá cuadros y curvas de corrección. 
6. Monitores químicos específicos 
6.1 Aplicación 
Además de la indicación continua y monitoreo personal, este tipo de instrumentos fue 
creado para el control e higiene del trabajo, así como durante accidentes que implican 
la liberación de gases y vapores tóxicos. 
Algunos modelos poseen una interface y un software apropiado que facilitan el 
almacenamiento de datos de largos periodos y la representación gráfica de los 
resultados en la computadora. 
Los monitores más comunes se usan para detectar el monóxido de carbono y gas 
sulfhídrico, pero también se dispone de monitores para el cianuro de hidrógeno, 
amoníaco y cloro. 
Estos equipos son de alta precisión durante el monitoreo, gracias a compensaciones 
controladas por un microprocesador interno. También disponen de una alarma sonora y 
visual que funcionacon baterías. Las alarmas se activan cuando la concentración del 
gas monitoreado en la atmósfera excede el nivel preestablecido. 
6.2 Principio de operación 
Las moléculas de la muestra se absorben en una célula electroquímica que contiene 
una solución química y dos o más electrodos. La sustancia en análisis reacciona con la 
solución o los electrodos. La reacción que se produce en el interior de la célula puede 
generar una corriente eléctrica o un cambio en la conductividad de la solución. 
Esas alteraciones serán directamente proporcionales a la concentración del gas. El 
cambio en la señal se expresa a través de un movimiento de la aguja o una respuesta 
digital en el medidor. La selectividad del sensor depende de la elección de la solución 
química y de los electrodos. 
6.3 Interpretación de los resultados 
Estos equipos ofrecen lecturas directas que se observan en medidores digitales o 
analógicos. Los resultados de las lecturas de estos instrumentos se expresan en partes 
por millón (ppm) o porcentaje en volumen (% en volumen). 
6.4 Limitaciones y consideraciones 
Al igual que los sensores de oxígeno, estos sensores electroquímicos se desgastan 
con el tiempo, principalmente cuando están expuestos a alta humedad y a 
temperaturas extremas. Actualmente, estos monitores específicos están limitados solo 
a algunos gases. Las células electroquímicas sufren algunas interferencias. Por 
ejemplo, los sensores de monóxido de carbono también responden al gas sulfhídrico. 
6.5 Calibración 
Antes de usar estos instrumentos, se deben hacer dos verificaciones: la verificación del 
cero y la calibración del span (valor de referencia). 
Cabe resaltar que estas verificaciones se deben realizar en la misma altitud en que se 
usará el instrumento. Si no se hiciera de esta manera, puede haber un error en la 
lectura. 
También se debe recordar que los instrumentos se deben calibrar con los implementos 
de calibración proporcionados por los fabricantes. 
7. Medidores de PH 
7.1 Aplicación 
Para medir la acidez o alcalinidad de una solución, se usa una escala denominada 
escala de pH. Esta escala posee valores comprendidos entre 0 y 14. Las soluciones 
ácidas presentan valores menores de 7, mientras que las soluciones alcalinas 
presentan valores superiores a 7. El valor pH igual a 7 indica un medio neutro. 
Una solución es "ácida o básica" dependiendo de la presencia de iones H+ o OH-. 
Generalmente, el pH de las aguas naturales está comprendido entre 4,0 y 9,0, siendo 
las aguas ligeramente alcalinas debido a la presencia de carbonatos y bicarbonatos. 
Los valores diferentes se pueden atribuir a la presencia de residuos industriales ácidos 
o alcalinos. 
El pH se puede determinar colorimétricamente o electrométricamente. Si bien el 
método colorimétrico requiere menos equipo, está sujeto a muchas interferencias por lo 
cual se presta sólo para una estimación aproximada. El método electrométrico se 
considera un método estandarizado. 
7.2 Principio de operación 
El principio básico de la medición electrométrica de pH es la determinación de la 
actividad de los iones de hidrógeno mediante la verificación potenciométrica con un 
electrodo patrón de hidrógeno y un electrodo de referencia. 
La membrana del electrodo de vidrio separa dos líquidos de diferentes concentraciones 
de iones H+; en los lados de la membrana se desarrolla un potencial proporcional a la 
diferencia de pH entre los dos líquidos, que se mide en relación con un potencial de 
referencia (indicado por un electrodo de calomel saturado). El electrodo de vidrio y el 
electrodo de referencia pueden estar combinados en un solo electrodo. La siguiente 
figura indica los componentes del electrodo de vidrio. 
 
Figura 4 - Componentes del electrodo de vidrio 
En la extremidad del tubo de vidrio hay una fina capa de vidrio especial, sensible a los 
iones H+. El tubo se llena con una solución de pH constante y se sumerge un conductor 
en la solución interna. 
Si la actividad del ion hidrógeno es mayor o menor en la solución procesada que dentro 
del electrodo, existirá una d.d.p. (diferencial de potencial) mayor o menor en la 
extremidad del vidrio. 
7.3 Interpretación de los resultados 
Los resultados se expresan directamente en el aparato, con uno o dos decimales de 
forma analógica o digital. 
7.4 Limitaciones y consideraciones 
El método electrométrico está prácticamente libre de interferentes como color, 
turbiedad, material coloidal, cloro libre, oxidantes, reductores o alto contenido de gas. 
Los aceites y grasas pueden interferir y conllevar a una respuesta lenta. La influencia 
de la temperatura de la muestra en el potencial del electrodo se compensa en el propio 
aparato. El "error alcalino" (error negativo de determinación de pH), aparece cuando la 
concentración de iones H+ es muy pequeña en relación con las concentraciones de los 
demás cationes de la muestra, principalmente del catión sodio. Estos cationes se 
difunden a través de la membrana del electrodo, lo que dificulta la migración de los 
aniones. De esto resulta la acumulación de un potencial más elevado, lo que indica un 
pH más bajo. El error alcalino también se conoce como error del sodio. Este error, que 
produce un pH superior a 10, se puede corregir si se consulta el cuadro o curva 
proporcionada por el fabricante para ese tipo de electrodo o puede ser un electrodo 
llamado "de bajo error alcalino". 
7.5 Calibración 
La calibración del aparato consiste básicamente en sumergir los electrodos en una 
solución amortiguadora de pH 6,86 y colocar el compensador a la temperatura del 
amortiguador (generalmente a temperatura ambiente). Se debe agitar ligeramente el 
amortiguador, dejar de agitar, esperar la estabilización y luego colocar el puntero en pH 
6,86, de ser el caso. Después se retiran los electrodos de la solución amortiguadora y 
se desecha la porción usada. 
Se repite la operación con otra solución amortiguadora apropiada (pH 4, 01), para que 
el pH de la muestra que se va a analizar sea intermedia entre los pH de los 
amortiguadores. 
Cuando se realizan las determinaciones de pH, se debe calibrar el aparato antes de 
cada medida. Se recomienda efectuar la calibración cada dos horas, cuando se 
realizan varias medidas continuamente. 
Para el perfecto funcionamiento de los medidores de pH portátiles, es fundamental 
observar algunas recomendaciones: 
• verificar siempre si hay alguna grieta o problema mecánico en la parte inferior 
del tubo de vidrio (electrodo). Si existe algún problema, el electrodo no deberá 
ser reparado, sino cambiado inmediatamente. 
• observar si hay posibles burbujas de aire en la solución patrón de cloruro de 
potasio contenido en el interior del electrodo y eliminarlas con agitación en 
sentido vertical. 
Para la limpieza de depósitos de contaminantes formados en las membranas, sumergir 
el electrodo por 20 segundos en ácido clorhídrico al 50% con agua destilada y dejar en 
reposo por 24 horas en solución 3,5 M (Molar) de cloruro de potasio. 
La contaminación por aceites y grasas que se adhieren a la superficie del electrodo 
será removida con los solventes suministrados por el fabricante o con acetona. 
8. Consideraciones finales 
La concentración de gases y vapores en el aire, así como la presencia de 
contaminantes en cuerpos de agua o en el suelo, pueden afectar significativamente la 
composición de esos medios. La lectura directa a través de instrumentos, realizada en 
campo, puede proporcionar, en la mayoría de los casos, resultados que identificarán y 
cuantificarán las sustancias químicas para: 
• evaluar los riesgos a la salud pública y los equipos de atención; 
• seleccionar el equipo de protección personal adecuado; 
• delimitar áreas de protección; 
• determinar los efectos potenciales al ambiente; 
• identificar acciones para combatir los riesgos con seguridad y eficacia. 
Los instrumentos de lecturase desarrollaron inicialmente para servir como dispositivos 
de alarma en instalaciones industriales donde se producen fugas o accidentes que 
liberan una alta concentración de una sustancia química conocida. Actualmente, esos 
instrumentos pueden detectar bajas concentraciones de algunos productos químicos 
específicos y proveer información durante el muestreo para permitir una toma de 
decisión rápida respecto a las acciones subsecuentes al accidente. 
Sin embargo, cabe resaltar que los análisis realizados en el laboratorio proveen 
resultados más precisos que los del campo. Cuando se realiza un análisis en el 
laboratorio, es necesario realizar una recolección y preservación adecuadas para evitar 
cualquier alteración en las características originales de la muestra que podría generar 
un costo adicional. 
Debido al gran número de sustancias químicas que están siempre presentes en las 
diversas situaciones que implican los accidentes ambientales, generalmente es 
necesario recolectar una sustancia química desconocida para analizarla en el 
laboratorio debido a las limitaciones relacionadas con los equipos de monitoreo o por la 
imposibilidad de identificar exactamente el producto implicado. 
En la elección del equipo de monitoreo, se deben considerar algunos puntos como: 
• la resistencia del material; 
• la facilidad de operación; 
• la posibilidad de ser transportados; 
• la seguridad intrínseca; 
• la capacidad de proporcionar resultados confiables. 
Al igual que los equipos de monitoreo de lectura directa, existen en el mercado pruebas 
semicuantitativas de análisis rápido, utilizadas para el monitoreo de cuerpos hídricos, 
especialmente de parámetros físicos y químicos (cloro, cianuro, amoníaco, etc.), 
metales pesados y especies orgánicas. La gran ventaja de estas pruebas rápidas es la 
simplicidad en su ejecución, sin necesidad de capacitación específica para su uso, así 
como la eliminación de la recolección y envío de las muestras al laboratorio. Sin 
embargo, las condiciones de la muestra, es decir, la presencia de color y turbiedad, 
interfieren considerablemente en el análisis, ya que estas pruebas se basan en el 
desarrollo de una coloración, al agregarse un reactivo específico a una porción de la 
muestra. 
Cabe resaltar que durante la atención de accidentes ambientales con productos 
peligrosos, se debe realizar un monitoreo constante para evaluar los posibles daños al 
ambiente y proporcionar la concentración de los contaminantes presentes, lo que 
permite que los grupos de atención puedan desempeñar sus actividades con 
seguridad. 
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