RECONOCIMIENTO_DE_EQUIPOS_UNIVERSIDAD_PE

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RECONOCIMIENTO DE EQUIPOS 
 
 
 
 
 
 
MARIA ALEJANDRA PARRA MERCHAN 
CARLOS JAVIER VARELA BERNAL 
LINA MARFCELA RIVERA TIBADUIZA 
 
 
 
 
 
 
 
INGENIERA DORA MARCELA BENITEZ RAMIREZ 
 
 
 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA 
FACULTAD DE INGENIERÍA 
INGENIERÍA AMBIENTAL 
CALIDAD DEL AIRE 
TUNJA (BOYACÁ) 
2018 
 HI VOL PST 
 
Las partículas suspendidas totales (PST), consisten en toda la materia emitida como 
sólidos, líquidos y vapores pero que están suspendidas en el aire como partículas sólidas o 
líquidas. Las PST incluyen a todas las partículas de diámetro aerodinámico inferior o igual 
a 100µm.Se pueden clasificar las PST como polvos, humos metálicos, neblina, humos y 
rocíos. 
 
El muestreo de las PST se realiza mediante un equipo denominado muestreador de alto 
volumen o Hi-Vol, el cual consta básicamente de una bomba de succión, un portafiltros, un 
registrador del flujo (o un dispositivo de medición del flujo en general) y un programador 
de tiempo de muestreo. 
 
El principio de operación del equipo consiste en hacer pasar el aire por un filtro de baja 
resistencia (generalmente de fibra de vidrio), con un flujo que oscila entre 1.1 y 1.7 
m3/min. Cuando se opera en éste rango de flujo, las muestras de PST pueden ser colectadas 
por períodos de 24 horas. ("PROTOCOLO PARA EL MUESTREO DE PARTÍCULAS 
SUSPENDIDAS TOTALES (PST) UTILIZANDO EL EQUIPO MUESTREADOR DE 
ALTO VOLUMEN HI-VOL", 2018) 
 
La concentración de la masa de las PST se calcula por medio de la diferencia en pesos del 
filtro antes y después del muestreo y el total del flujo de aire. 
 
La calibración se fundamenta en la posición del dispositivo de control de flujo que permita 
una aspiración de aire en el rango deseado, es decir de 1.1 a 1.7 m3 /min. En resumen, la 
calibración del equipo consiste básicamente en una verificación del flujo. 
Los equipos que se utilizan para muestrear PST pueden ser: 
•Volumétricos (flujo constante) 
•Másicos. 
La calibración del equipo se realiza con la ayuda de un kit de calibración, el cual puede ser 
un juego de platos o un sistema con una resistencia de flujo variable. El juego de platos 
consiste en un tubo metálico y cinco platos intercambiables, con diferentes orificios que 
permiten varios tipos de flujo. El sistema de resistencia de flujo variable es un tubo 
metálico con un par de discos que permiten obtener varias aberturas al girar uno de los 
discos. Cada uno de estos kits de calibración posee una ecuación de calibración con su 
respectiva curva, la cual se obtiene a través de un patrón primario o medidor de volumen 
estándar de desplazamiento positivo, denominado Rootsmeter. Por lo anterior, la 
calibración del equipo depende del tipo: si es volumétrico o másico. ( (MINISTERIO DE 
AMBIENTE, 2008) 
 
 
Figura 1 .Partes del Equipo Muestreador de Alto Volumen Hi-Vol. 
 
 
 
Fuente: REDAIRE 
PROCEDIMIENTO DE MUESTREO DE LAS PARTÍCULAS SUSPENDIDAS 
TOTALES 
El procedimiento para recolectar la muestra de PST con el equipo Hi-Vol, comprende los 
siguientes pasos: 
1. Abrir la carcasa del equipo y fijarla con un gancho en la parte de atrás 
2. Quitar los 4 tornillos de sujeción del porta filtros 
3. Hacer la limpieza del compartimiento de filtración 
4. Colocar el filtro numerado y pesado previamente con la superficie rugosa hacia 
arriba. Registrar los datos del filtro en el Formato de Campo Hi-Vol. 
5. Para colocar el filtro usar una pinza y una espátula, no tocarlo con las manos. 
6. Ajustar el porta filtros apretando firmemente los tornillos de sujeción con el 
propósito de evitar escapes de aire. Tener cuidado de no romper el filtro. 
7. Cerrar la carcasa del equipo y asegurar con el gancho. 
8. Programar el timer para un período de 24 horas (período tomado como referencia 
según las normas establecidas para calidad del aire). Anotar la lectura inicial del 
registrador de tiempo. 
9. Prender el equipo, accionando manualmente el timer (colocarlo en "ON") y esperar 
2 minutos a que se estabilice 
10. Tomar la lectura de presión inicial del equipo en el manómetro 
11. Cerrar la tapa frontal del equipo 
12. Una vez finalizado el tiempo programado de muestreo se realiza el cambio del 
filtro(("PROTOCOLO PARA EL MUESTREO DE PARTÍCULAS 
SUSPENDIDAS TOTALES (PST) UTILIZANDO EL EQUIPO MUESTREADOR 
DE ALTO VOLUMEN HI-VOL", 2018) 
 
NIVELES DE CONCENTRACIÓN DE PST. 
 Equipos de PST con controlador de flujo másico (MFC). 
Cálculo del caudal o rata de flujo a condiciones reales. El caudal real promedio para el 
período de muestreo es determinado mediante la siguiente expresión: 
� = [{∆ exp � ( ) ( )} . − ] / 
Dónde: 
 � =Tasa de flujo estándar promedio del muestreador (m3 /min), (o 
caudal de aire muestreado a condiciones estándar) 
 ∆ exp � =Promedio de las lecturas inicial y final del manómetro del 
muestreador (in de agua). 
 
 : Presión estándar (760 mm Hg). 
 : Temperatura estándar (298 K). 
 : Presión barométrica (mm Hg). 
 : Temperatura ambiente (K). 
 : Pendiente de la relación de calibración del muestreador (a condiciones estándar 
para PST) 
 : Intercepto de la relación de calibración del muestreador (a condiciones estándar 
para PST). 
Cálculo de la concentración de PST: 
 
Dónde: 
 � = Concentración de PST en µg/m3 
 −�= Masas final e inicial filtro de del exposición en g 
 = Volumen total de aire muestreado a condiciones estándar en m3 
Cálculo del volumen de aire muestreado a condiciones estándar: El volumen de aire 
muestreado se calcula mediante el producto del caudal de aire muestreado con el tiempo 
total de muestreo: 
 
Dónde: 
 = Volumen total de aire muestreado a condiciones estándar en m3 
 = Caudal de aire muestreado a condiciones estándar en m3 /min 
 t = Tiempo total de muestreo en min. 
Equipos de PST con controlador de flujo volumétrico (VFC). 
Cálculo del caudal o rata de flujo a condiciones actuales. El caudal o flujo real promedio 
para el período de muestreo es calculado determinando el cociente del promedio de la 
presión absoluta de estancamiento y el promedio de la presión barométrica ambiental 
( / ) y la temperatura ambiental promedio () para el período de muestreo. 
Nota: Recuerde convertir las lecturas del manómetro de pulgadas de agua a milímetros de 
mercurio, usando la ecuación siguiente: 
 
 (14) 
 
Determine el valor de la relación de presión de estancamiento P1/Pa. 
(15) 
Dónde: 
 � = Presión atmosférica promedio para el periodo de muestreo (mm Hg)  ∆ � = Promedio de las lecturas inicial y final de presión de 
estancamiento (mm Hg). 
RACK 3 GASES 
 
El equipo muestreador de gases tipo Rack, es un instrumento que utiliza un sistema 
húmedo de absorción de gases con químicos en estado líquido, que sirve para medir 
dióxido de azufre y dióxido de nitrógeno. Este equipo consta de una caja metálica 
con tapa móvil y dos compartimentos. El primer compartimento tiene una bomba de 
vacío cuyas características cumplen las especificaciones recomendadas por el 
Código Federal de Regulaciones de la EPA3 (motor de 1700 rpm, 0,5 HP, presión 
máxima de 20 psi, 110-115 voltios y 23 pulgadas de mercurio de capacidad de vacío 
a nivel del mar). 
En el segundo compartimento se encuentra el tren de muestreo, que va conectado a 
la bomba de vacío y consta de un tubo distribuidor conectado en serie a tres 
colectores de vidrio de boro silicato (burbujeadores) que contienen la solución 
absorbente para NOX, SO2, y un tercero, vacío, que hace las veces de trampa 
colectora de humedad (burbujeador trampa). El flujo de aire que pasa a través del 
sistema es controlado por orificios críticos, el cual es calibrado antes y después de la 
colección de la muestra (24 horas). El sistema es protegido por un filtro de 
membrana de 8 micras colocado entre la entrada de la muestra y el primer 
burbujeador, y por una trampa de humedad (sílica gel) colocada entre el 
burbujeador trampa y la bomba de vacío1Equipo RACK 3 gases1 
Determinación de la tasa de flujo en el sitio de muestreo: Para muestras a corto 
plazo, la tasa de flujo estándar se determina en el sitio de muestreo al inicio y 
finalización de la recolección de muestras con un dispositivo calibrado de medición 
de flujo conectado a la entrada del absorbedor. Para muestras de 24 horas, la 
velocidad de flujo estándar se determina en el momento en que se coloca el 
absorbente en el tren de muestreo y nuevamente cuando el absorbente se retira del 
tren para enviarlo al laboratorio analítico con un dispositivo de medición de flujo 
calibrado conectado a la entrada del tren de muestreo. La determinación de la 
velocidad de flujo debe hacerse con todos los componentes del sistema de muestreo 
en funcionamiento (por ejemplo, el controlador de temperatura del absorbedor y 
cualquier calentador de caja de muestra también debe estar funcionando). 
= × − − � �2 × .+ . 
 = velocidad de flujo en condiciones estándar, estándar 
�� (25 ° C y 760 mm 
Hg). 
 = caudal en las condiciones del sitio de monitoreo 
�� . 
 = presión barométrica en las condiciones del sitio de monitoreo, mm Hg o kPa. � = humedad relativa fraccional del aire que se está midiendo. 
�� = presión de vapor de agua a la temperatura del aire en el estándar de flujo o 
volumen, en las mismas unidades que , (para estándares de volumen húmedo 
solamente, es decir, medidor de flujo de burbujas o medidor de humedad, para 
estándares secos, es decir, prueba en seco metro, �2 = 0). = presión barométrica estándar, en las mismas unidades que (760 mm Hg o 
101 kPa). 
 
1
 RAC 3 Gas Sampler User´s Guide. 
�� = Temperatura del aire en el estándar de flujo o volumen, ° C (por ejemplo, 
medidor de flujo de burbujas). 
Si un barómetro no está disponible, se puede usar la siguiente ecuación para 
determinar la presión barométrica: = − . � � = − . � 
Se puede usar para determinar la velocidad de flujo estándar cuando se usa un 
medidor de desplazamiento positivo calibrado como dispositivo de medición de 
flujo. También se pueden usar otros tipos de dispositivos de medición de flujo 
calibrados para determinar la velocidad de flujo en el sitio de muestreo, siempre que 
el usuario aplique las correcciones apropiadas a los dispositivos cuya salida depende 
de la temperatura o la presión.2 
 Hivol PM10 
El equipo Hivol PM10 recoger las partículas del aire proporcionando una medida de 
concentración másica de material particulado con un diámetro menor o igual a 10μm en el 
aire durante un periodo de 24 h utilizando una entrada selectiva de tamaño. (CORPONOR, 
2017) 
Cada filtro se pesa después de eliminar la humedad, antes y después de usarlo para 
determinar el peso neto (masa) ganado debido al PM10 colectado. 
 
2
 https://www.law.cornell.edu/cfr/text/40/appendix-A-2_to_part_50 
Figure 1. Equipo Hivol PM10 
 
 
El volumen total de aire muestreado, corregido a las condiciones de referencia (298 K, 760 
mm Hg), se determina a partir de la velocidad de flujo medida y el tiempo de muestreo. La 
concentración másica de PM10 en el aire ambiente se calcula como la masa total de 
partículas recolectadas en el intervalo de tamaño de PM10 dividido por el volumen de aire 
muestreado y se expresa en µg/m3. (CORPONOR, 2017) 
Todos los muestreadores deberían ser capaces de medir concentraciones másicas de PM10 
durante 24 h de al menos 300 µg/m3, mientas se mantenga la velocidad de flujo de 
operación dentro de los límites especificados. (Aburra, 2007) 
La precisión de los muestreadores de PM10 debe ser de 5 µg/m3 para concentraciones de 
PM10 por debajo de 80 µg/m3 y 7% para concentraciones por encima de 80 µg/m3. 
(OEFA) 
Fuentes de error 
 Partículas volátiles: Las partículas volátiles recolectadas en los filtros a menudo se 
pierden durante el almacenamiento de los filtros en forma previa al pesaje posterior al 
muestreo. En consecuencia, los filtros deben ser pesados tan pronto sea posible, para 
minimizar las pérdidas. 
 Aparatos: Los errores positivos en las mediciones de concentración de PM10 pueden 
resultar por la retención de especies gaseosas en los filtros. Tales errores incluyen la 
retención de dióxido de azufre y ácido nítrico. La retención de dióxido de azufre en los 
Figure 2. Funcionamiento estación de muestreo Hivol PM10. 
filtros, es un fenómeno que se incrementa con la alcalinidad del filtro y la formación de 
nitrato en el artefacto, resulta inicialmente por la retención de ácido nítrico y ocurre por 
los grados de variación de los diferentes tipos de filtro, incluyendo fibra de vidrio, éster 
de celulosa y muchos filtros de fibra de cuarzo. Puede haber pérdidas reales de nitrato 
particulado en la atmósfera durante o después del muestreo, debido a la disociación o 
reacción química. Este fenómeno se ha observado en filtros de teflón y se ha inferido 
para los filtros de fibra de cuarzo. La magnitud de los errores por formación de nitrato 
en la medición de la concentración másica de PM10 varía con la localización y la 
temperatura ambiente; sin embargo, para la mayoría de sitios de muestreo, se espera 
que estos errores sean pequeños. 
 Humedad: Los efectos de la humedad del ambiente sobre la muestra son inevitables. El 
procedimiento para equilibrar el filtro está diseñado para minimizar los efectos de la 
humedad sobre el medio filtrante. 
 Manejo del filtro: Es necesario el manejo cuidadoso de los filtros entre los pesajes del 
premuestreo y el posmuestreo, para evitar errores debido a daño de los filtros o pérdidas 
de partículas recolectadas en los filtros. El uso de un cartucho para filtros puede reducir 
la magnitud de estos errores. 
 Variación de la velocidad de flujo: Las variaciones en la velocidad de flujo de operación 
del muestreador pueden alterar las características de discriminación del tamaño de 
partícula a la entrada del muestreador. La magnitud de este error dependerá de la 
sensibilidad de la entrada a las variaciones en la velocidad de flujo y a la distribución de 
partículas en la atmósfera durante el periodo de muestreo. Se requiere el uso de un 
mecanismo de control de flujo para minimizar este error. 
 Determinación del volumen de aire: Pueden resultar errores en la determinación del 
volumen de aire por errores en las mediciones de velocidad de flujo y tiempo de 
muestreo. El mecanismo de control de flujo sirve para minimizar errores en la 
determinación de la velocidad de flujo y se requiere un medidor de tiempo transcurrido 
para minimizar el error en la medición del tiempo de muestreo. (Aburra, 2007) 
Procedimiento de calibración de la velocidad de flujo 
 
 Los muestreadores de PM10 emplean varios tipos de mecanismos de control y medición 
de flujo. El procedimiento específico usado para calibración o verificación de la 
velocidad de flujo variará dependiendo del tipo de controlador e indicador de flujo 
empleado. Generalmente se recomienda la calibración en términos de velocidad de flujo 
volumétrico local (Qa), pero se pueden usar otras mediciones de velocidad de flujo (por 
ejemplo, Qref) siempre y cuando se cumplan los requerimientos de la sección 4.7.1. El 
procedimiento general detallado aquí se basa en las unidades de flujo volumétrico local 
(Qa) y sirve para ilustrar los pasos involucrados en la calibración de un muestreador de 
PM10. 
 Se debe calibrar el estándar de transferencia de velocidad de flujo contra un estándar 
primario de flujo o volumen trazable a estándares nacionales o internacionales. Luego se 
establece una relación de calibración (por ejemplo, una ecuación o familia de curvas), de 
tal forma que la trazabilidad al estándar primario es exacta dentro del 2% sobre el 
intervalo esperado a las condiciones del ambiente (por ejemplo, temperaturas y 
presiones) bajo las cuales el estándar de transferencia será usado. El estándar de 
transferencia debe recalibrarseperiódicamente. 
 Siguiendo las instrucciones del fabricante, se retira la entrada del muestreador y se 
conecta el estándar de transferencia de velocidad de flujo al muestreador de tal forma 
que el estándar de transferencia mida exactamente la velocidad de flujo del muestreador. 
Se debe asegurar que no haya fugas entre el estándar de transferencia y el muestreador. 
 Se escogen como mínimo tres velocidades de flujo (m3/min local), espaciadas sobre un 
intervalo de velocidad de flujo aceptable especificado para la entrada (véase el numeral 
4.6.1.2) que pueda obtenerse por un ajuste adecuado de la velocidad de flujo del 
muestreador. De acuerdo con las instrucciones del fabricante, se debe obtener o verificar 
la relación de calibración entre la velocidad de flujo (m3/min local) indicada por el 
estándar de transferencia y la respuesta del indicador de flujo del muestreador. Se 
registra la temperatura ambiente y la presión barométrica, de acuerdo al formato F-
GAA-07 “Verificación muestreador volumétrico”. 
 Se pueden requerir correcciones de temperatura y presión para las lecturas subsecuentes 
del indicador de flujo, en ciertos tipos de mecanismos de medición de flujo. Cuando 
sean necesarias estas correcciones, es preferible hacer la corrección sobre una base 
individual o diaria. Sin embargo, los promedios locales de temperatura y presión 
barométrica para el sitio de muestreo pueden incorporarse en la calibración del 
muestreador, para evitar correcciones diarias. 
 Para continuar con la calibración, se verifica que el muestreador esté operando a su 
velocidad de flujo de diseño (m3/min local) colocando un filtro limpio. 
 Colocar nuevamente la entrada del muestreador. (Aburra, 2007) 
Procedimiento de muestreo 
 Se inspecciona cada filtro para detectar perforaciones, partículas y otras imperfecciones. 
Se establece un registro de información del filtro y se asigna un número de 
identificación a cada filtro. 
 Se equilibra cada filtro a las condiciones ambientales al menos durante 24 horas en el 
cuarto de pesaje. 
 Después del equilibrio, se pesa cada filtro y se registra el peso de premuestreo con el 
número de identificación del filtro. 
 Se instala un filtro prepesado en el muestreador. 
 Se enciende el muestreador para permitir establecer las condiciones de temperatura de 
arranque. Se registra la lectura del indicador de flujo y, si es necesario, la temperatura 
ambiente y la presión barométrica. Se determina el flujo del muestreador (m3/min local) 
de acuerdo con las instrucciones del fabricante. 
 Si la velocidad de flujo está por fuera del intervalo aceptable especificado por el 
fabricante, se verifica si hay fugas, y si es necesario, se ajusta la velocidad de flujo al 
punto de ajuste especificado. Se detiene el muestreador. 
 Se ajusta el cronómetro para iniciar y detener el muestreador a tiempos apropiados. Se 
ajusta el medidor de tiempo transcurrido a cero o se registra la lectura inicial del 
medidor. 
 Se registra la información de la muestra (sitio de localización o número de 
identificación, fecha de muestreo, número de identificación del filtro, modelo y número 
serial del muestreador). 
 Se muestrea por un período de 24 ± 1 hora. 
 Se determina y registra el flujo promedio (Qa) en m3/min local para el periodo de 
muestreo de acuerdo con las instrucciones del fabricante. Se registra la lectura final del 
medidor de tiempo transcurrido y, si es necesario, la temperatura ambiente y presión 
barométrica promedio para el periodo de muestreo. 
 Se remueve cuidadosamente el filtro del muestreador, siguiendo las instrucciones del 
fabricante. Se tocan solo los extremos del filtro. 
 Se coloca el filtro en un contenedor protector (por ejemplo, un recipiente de Petri, un 
sobre de papel transparente o de Manila). 
 Se registran factores tales como condiciones meteorológicas, actividades de 
construcción, incendios o tormentas de polvo, etc., que puedan ser pertinentes para la 
medición, en el registro de información del filtro. 
 Se transporta el filtro con la muestra expuesta, a las condiciones ambientales del filtro 
tan pronto como sea posible, para equilibrar y posteriormente pesar. 
 Se equilibra el filtro expuesto, en las condiciones ambientales, al menos durante 24 
horas, bajo las mismas condiciones de temperatura y humedad usadas para equilibrar el 
filtro en el premuestreo en el lugar destinado en el laboratorio ambiental para el pesaje. 
 Periodicidad del muestreo. Según la legislación vigente el muestreo de PM10 debe ser 
realizado con una periodicidad de tres días. (Aburra, 2007) 
Cálculo 
1. Se calcula la velocidad de flujo promedio en el periodo de muestreo, corregida a las 
condiciones de referencia, . Cuando el indicador de flujo del muestreador es 
calibrado en unidades volumétricas locales (), se calcula como: = ����)* �� 
= flujo promedio a condiciones de referencia, m3 referencia/min 
 = flujo promedio a condiciones ambientales, m3/min 
� = presión barométrica promedio durante el periodo de muestreo o presión 
barométrico promedio para el sitio de muestreo, kPa (o mm Hg) 
� = temperatura ambiente promedio durante el periodo de muestreo o temperatura 
ambiente promedio estacional para el sitio de muestreo, K 
 = temperatura estándar, definida como 298 K 
 = presión referencia, definida como 101,3 kPa (o 760 mm Hg) 
2. Se calcula el volumen total de aire muestreado como: 
 = ∗ 
 
 Donde: 
 = aire total muestreado en unidades de volumen referencia, m3 
 t = tiempo de muestreo, min 
3. Se calcula la concentración de PM10 como: 
 � = − � ∗ / 
 Donde: 
 PM10 = concentración másica de PM10, µg/m3 
Wf, Wi = pesos final e inicial del filtro recolector de partículas de PM10, g 
 = conversión de g a µg 
Nota: Si en el muestreador se recolecta más de una fracción de tamaño en el 
intervalo de tamaño de PM10, la suma del peso neto ganado por cada filtro de 
recolección [ S − � ] se usa para calcular la concentración másica de PM10 
 
 
 
 
 
 
 
DIFERENCIA ENTRE FLUJO MÁSICO Y FLUJO VOLUMÉTRICO: 
 
FLUJO MÁSICO 
 
FLUJO VOLUMETRÍCO 
 
 
DEFINICIÓN 
 
 
 
Masa de fluido entrante o 
saliente que atraviesa una 
sección dada por unidad de 
tiempo. 
Volumen de fluido entrante o 
saliente que atraviesa una 
sección dada por unidad de 
tiempo. 
 
ECUACIÓN 
 
 
̇ = = � ∗ ∗ ̇ = = ∗ = �̇ 
DONDE 
� = � = �� = � � 
EJEMPLO 
 
AGUA ̇ = ⁄ ̇ = 
ACEITE ̇ = ⁄ ̇ = 
 
BIBLIOGRAFIA 
 MINISTERIO DE AMBIENTE, V. Y. (2008). Protocolo para el seguimiento y monitoreo de la 
calidad de aire. Bogotá: MAVDT. 
 PROTOCOLO PARA EL MUESTREO DE PARTÍCULAS SUSPENDIDAS TOTALES (PST) 
UTILIZANDO EL EQUIPO MUESTREADOR DE ALTO VOLUMEN HI-VOL. (2018). 
 
Aburra, A. M. (2007). PROCEDIMIENTO PARA LA DETERMINACIÓN DE LA 
CONCENTRACIÓN DE PARTÍCULAS SUSPENDIDAS MENORES A 10 MICRAS 
EN EL AIRE AMBIENTE POR MÉTODO PM10. 
CORPONOR. (2017). MANUAL DE MANTENIMIENTO DE LOS EQUIPOS PM10 HI- 
VOL UTILIZADOS EN. 
OEFA. (s.f.). EQUIPOS DE MEDICIÓN DE CALIDAD DEL AIRE. PERÚ.