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DETERMINACIÓN DE SUSTANCIAS QUÍMICAS EN MUESTRAS
DE AIRE EN AMBIENTE LABORAL
Presentado ante la ilustre Universidad de Carabobo como requisito parcial para optar por el título de Licenciado en Química
Maracay, 28 de Enero del 2011
UNIVERSIDAD DE CARABOBO
FACULTAD EXPERIMENTAL DE CIENCIAS Y TECNOLOGÍA
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
Elaborado por: Br. Carmen Cuéllar. R.
Tutor Académico: Lic. Carlos F. Linares
Tutor Empresarial: Q.I Rafael A. Peña S.
RESUMEN
El trabajo de pasantías realizado en la Empresa OPERADORA CENPROACA,
C.A, en el Dpto. de Estudios Ocupacionales, consistió en el diseño y puesta en
marcha de un método cromatográfico para la separación y determinación de
concentraciones de Compuestos Orgánicos Volátiles, específicamente
Benceno, Tolueno y Xilenos, en muestras de aire en ambiente laboral, además
del desarrollo de diversos métodos para determinar concentraciones de
vapores de HCl, NaOH, Cl2 y azufre total, igualmente en ambiente laboral.
Todos estos métodos fueron diseñados de acuerdo a lo establecido en las
normativas nacionales e internacionales alcanzando resultados satisfactorios.
CONTENIDO
Pág
RESUMEN………………………………...………………………………………………………………ii
INTRODUCCIÒN…………………………………………………………………………………………4
CAPITULO I. LA EMPRESA
OPERADORA CENPROACA, C.A………….…………...………..………………………..………5
DESCRIPCIÓN DE LAS ACTIVIDADES DE LA EMPRESA……………………...………..……6
ESTRUCTURA ORGANIZACIONAL……………………………………………………...…..……7
DESCRIPCIÓN DEL DEPARTAMENTO EN EL CUAL SE REALIZARON LAS
PASANTÍAS…………………………………………………………………………………..…..…..7
CAPITULO II. MARCO TEÓRICO
La NIOSH……………………………………………………..…………………………...…………10
Desarrollo en Venezuela de la higiene y seguridad industrial………………………….………11
Filosofía de la seguridad………………………………………………………..……………….....12
Salud ocupacional……………………………………………………….……………………...…..12
INPSASEL……………………………………………………………………………………………12
CAPITULO III. MARCO METODOLÓGICO
OBJETIVOS
Objetivos Planteados…………………………………………………...……………………..14
Objetivos Alcanzados…………………………………………………………...…………….14
CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES…………………………………………...……………15
DESARROLLO DE ACTIVIDADES REALIZADAS…………………………………………….……16
Elaboración de métodos para determinación de vapores en muestras de aire en ambiente laboral………………………………………………………………………………………………16
Elaboración de un método para determinación de Compuestos Orgánicos Volátiles (BTX) en muestras de aire en ambiente laboral………………………………………………………16
IMPORTANCIA DE LAS ACTIVIDADES REALIZADAS……………………………………………17
Tabla I………………………………………………………………………………………………18
METODOLOGIA EXPERIMENTAL
Gases………………………………………………………………………………….…………...21
Reactivos…………………………………………………………………….………………...…..21
Equipos………………………………………………………………………………….……...….22
Elaboración de métodos para determinación de vapores en muestras de aire en ambiente
laboral…………………………………………………………………………...........................23
Elaboración de un método para determinación de Compuestos Orgánicos Volátiles (BTX)
en muestras de aire en ambiente laboral……………………………………………………....23
CAPITULO IV. DISCUSIÒN DE RESULTADOS
CONOCIMIENTOS APLICADOS……………………….…………………………….……….…..24
CONOCIMIENTOS ADQUIRIDOS………………………………………………..………………24
CONCLUSIONES…………………………………………………………………………..…….…25
RECOMENDACIONES……………………………………………………………………..…..….25
REFERENCIAS BIBLIOGRÀFICAS ……………...…………………………………..………….…..27
INTRODUCCIÓN
Una de las principales preocupaciones de una compañía debe ser el
control de riesgos que atentan contra la salud de sus trabajadores y contra sus
recursos materiales y financieros.
Los accidentes de trabajo y enfermedades profesionales son factores
que interfieren en el desarrollo normal de la actividad empresarial, incidiendo
negativamente en su productividad y por consiguiente amenazando su solidez
y permanencia en el mercado; conllevando además graves implicaciones en el
ámbito laboral, familiar y social.
En consideración a lo anterior, la administración y la gerencia de toda
compañía deben asumir su responsabilidad en buscar y poner en práctica las
medidas necesarias que contribuyan a mantener y mejorar los niveles de
eficiencia en las operaciones de la empresa y brindar a sus trabajadores un
medio laboral seguro.
Para ello se han establecido normas, leyes y organismos nacionales e
internacionales. De ahí que actualmente las empresas deban realizar estudios
a fin de evaluar no sólo el impacto ambiental que producen sus actividades
sobre los alrededores sino, además, el riesgo que corren cada uno de sus
empleados en los puestos de trabajo en los que operan. Como resultado de
esto, actualmente existen empresas dedicadas a ofrecer asesoría y servicios
ambientales, tal es el caso de OPERADORA CENPROACA, C. A empresa en
la que se realizaron las pasantías y que recientemente, dio apertura al Dpto. de
Estudios Ocupacionales, con el fin de ofrecer a sus clientes todos los estudios
relacionados con el ámbito ocupacional y en concordancia con lo establecido
por la normas y reglamentos nacionales e internacionales.
CAPITULO I.
LA EMPRESA
OPERADORA CENPROACA, C.A.
Fundada en el año 2000, con diez (10) años de experiencia comprobada en la
prestación de servicios ambientales, debidamente registrada ante el MPPA,
para evaluación de emisiones atmosféricas
La empresa cuenta con profesionales altamente capacitados en cada una de
sus actividades y funciones, distribuidos en tres (3) departamentos:
Dpto. De Emisiones Atmosféricas.
Presta servicios a una gran variedad de empresas, en la determinación
de contaminantes atmosféricos regulados por el MPPA; tales como: SO2, CO2,
NOx, COV`s, etc. Tanto en fuentes fijas como móviles.
Dpto. de Manejo de Materiales y Desechos Peligrosos .
Prestan sus servicios a una gran variedad de empresas, este
departamento cuenta con un personal calificado para el manejo y disposición
de desechos peligrosos y no peligrosos.
Dpto. de Estudios Ocupacionales
Conformado en septiembre del 2010, cuenta con un personal calificado
el cual se encarga de prestar servicios a las diferentes empresas en la
realización de estudios ocupacionales tales como: dosimetrías y sonometrías
(estudios de ruido), iluminación, estrés térmico, evaluaciones de vapores de
compuestos químicos en ambiente laboral, entre otros.
DESCRIPCIÓN DE LAS ACTIVIDADES DE LA EMPRESA.
� Evaluación de emisiones a la atmósfera desde fuentes fijas (chimeneas y ductos).
� Evaluaciones de calidad de aire en ambiente de trabajo: determinación de cloruros, sulfatos, amonios, etc.
� Proyectos de asesoría y diseño para los programas de adecuación de emisiones por ductos y chimeneas, establecidos en la normativa ambiental vigente.
� Venta y distribución de equipos para la medición de emisiones en chimeneas.
� Instalación, acondicionamiento y optimización de unidades de medición continúa en ductos y chimeneas.
� Asesorías para la optimización de la combustión en calderas industriales.
� Evaluaciones de aire respirable (NIOSH y OSHA).
� Mediciones de ruido ambiental, ruido ocupacional, polvos totales y fracción respirable, vibración, iluminación, estrés térmico, ergonomía, ventilación, vapores Químicos y otros.
� Simulaciones de dispersión de contaminantes en la atmósfera.
� Simulaciones de dispersión de contaminantes en cuerpos de agua: medios marino costeros, ríos, lagunas, lagos, otros.
� Simulaciones de propagación de ruido.
� Auditorias de diagnóstico ambiental.
� Inscripción en el Registro de actividades susceptibles de degradar el ambiente (R.A.S.D.A.), del Ministerio del Ambiente (MINAMB).
� Caracterización de desechos peligrosos.
� Manejo y disposición de desechos peligrosos y no peligrosos.
� Caracterización de suelos.
� Análisis de lixiviados para la evaluación de suelos y desechos.
ESTRUCTURA ORGANIZACIONAL
DESCRIPCIÓN DEL DEPARTAMENTO EN EL CUAL SE REALIZAR ON LAS PASANTÍAS.
El Dpto. De Estudios Ocupacionales surge como respuesta a la
necesidad de las empresas de cumplir las Normas y Reglamentos establecidos
por el Ministerio del Poder Popular para el Trabajo y sus instituciones adscritas
con el fin de garantizar un medio ambiente laboral seguro y establecer un
control sobre los riesgos que pueden atentar contra la salud de los trabajadores
y que, consecuentemente afectan la productividad y solidez de las empresas.
Este departamento se encuentra a cargo del TSU Ricardo Rumbos, y tiene
como actividades principales, realizar las siguientes evaluaciones:
� Ruido Ocupacional : Las dosimetrías se realizan bajo condiciones normales de producción en el turno diurno de trabajo. Para cada una de las dosimetrías se obtienen los siguientes parámetros: Nivel Equivalente Continuo, Dosis de la exposición al Ruido, Tiempo Máximo Permitido. Todos estos parámetros están identificados con la lesión auditiva por exposición al Ruido.
PRESIDENCIA
VICE-PRESIDENCIA
COORDINACIÓN Y ADMINISTRACIÓN
DPTO. EMISIONES AMBIENTALES
DPTO. ESTUDIOS OCUPACIONALES
DPTO. DESECHOS
� Estrés Térmico : Las mediciones de Calor se realizan bajo condiciones normales de trabajo y posteriormente se ponderan tanto las cargas metabólicas generadas por las actividades que desarrollan los trabajadores como la carga calórica procedente del ambiente de trabajo para su comparación con lo establecido en la Norma Venezolana Covenin 2254:1995: “Calor y Frío. Límites Máximos Permisibles de Exposición en Lugares de Trabajo”.
� Niveles Lumínicos : Se evalúan los niveles de Iluminación Diurnos y Nocturnos y se compararan con los valores mínimos recomendados por el Reglamento de las Condiciones de Higiene y Seguridad en el Trabajo, art. Nº 136, La Norma Venezolana COVENIN Nº 2249 “Iluminancia en Tareas y Áreas de Trabajo” y la Normativa ISO-8995 “Principio de Ergonomía Visual. Iluminación de los Sistemas de Trabajo en Interiores”
� Polvo Fracción Respirable y Total: se realizan mediciones para determinar las cantidades de polvo y se comparan con los niveles de concentraciones ambientales permisibles (CAP), establecidos en la Norma COVENIN 2253:2001 “Concentraciones Ambientales Permisibles de Sustancias Químicas en Lugares de Trabajo e Índice de Exposición Biológico” y la guía ACGIH TLV “Conferencia Gubernamental Americana de Higienistas Industriales. Valores, Limites, Umbrales para Sustancias Químicas e Índice de Exposición Biológico”
� Vapores Orgánicos: Se utilizan monitores pasivos para ser colocados en la zona respiratoria de cada trabajador seleccionado durante la jornada laboral para que la muestra sea representativa de la exposición. Las muestras selladas y codificadas se envían al laboratorio para su análisis. Los resultados se compararán con los valores establecidos en la Norma Venezolana COVENIN 2253.
� Vibración : Para evaluar el nivel de exposición a la vibración mecánica se recurre a la observación de los métodos de trabajo, condiciones de trabajo específicas y el uso de equipos específicos para medir la aceleración.
CAPITULO II.
MARCO TEÓRICO
Es muy probable que Hipócrates fuera el primer médico que aconsejó a sus
estudiantes considerar la influencia de los factores ambientales en la salud.
Hipócrates creía que el historial del paciente debía incluir información sobre su
hogar, el clima, la calidad de su agua potable, su dieta y su situación
socioeconómica. Tiempo después, el dicho padre de la medicina ocupacional y
profesor en la universidad italiana de Modena, Bernardino Ramazzini (1633-
1714), proponía que los médicos añadieran una pregunta más a la lista de
Hipócrates: ¿en qué trabaja? Ramazzini estudió a los mineros, a los pintores y
a los maestros de varias obras, y notó que sus enfermedades tenían origen en
la inhalación de polvos o tóxicos o que provenían de movimientos y posturas
trastornadas.
Milenios después de Hipócrates y siglos de Ramazzini, la mayoría de los
médicos subestiman la interacción entre la salud y el trabajo, a pesar de que
las personas pasan más de un tercio de sus días trabajando. La medicina del
trabajo trata con la prevención, el diagnóstico y el tratamiento de los efectos
patológicos de peligros ocupacionales (químicos, físicos, biológicos y
ergonómicos). También se reconoce que la salud del obrero influye
profundamente en su bienestar económico y el de su familia, mientras la salud
de la población afecta la producción de un país.
Actualmente existen instituciones nacionales e internacionales encargadas de
realizar investigaciones sobre el ámbito ocupacional, tal es el caso del Instituto
Nacional para la Salud y Seguridad Ocupacional (NIOSH).
La NIOSH: Es la agencia federal encargada de hacer no solo investigaciones
sobre el ámbito de la salud ocupacional, sino que además realiza
recomendaciones para la prevención de enfermedades y lesiones relacionadas
con el trabajo.
La misión de esta agencia es generar nuevos conocimientos en el campo de la
salud y seguridad ocupacional y adaptarlos a la práctica para la mejora de la
situación de los trabajadores. Para cumplir esta misión, NIOSH realiza
investigaciones científicas, elabora directrices y recomendaciones de
obligatoriedad, difunde información y responde a solicitudes para la realización
de evaluación de riesgos de salud en el lugar de trabajo.
NIOSH ofrece liderazgo a nivel nacional e internacional para prevenir
enfermedades, lesiones, discapacidad y muerte relacionadas con el trabajo con
la aplicación del conocimiento obtenido en la creación de productos y servicios,
entre los que se incluyen productos de información científica.
Desarrollo en Venezuela de la higiene y seguridad i ndustrial
La higiene y seguridad industrial se inició en Venezuela, con la formulación de
la Ley de Minas en 1909 En 1928, se promulga la primera ley del Trabajo,
aunque la real legislación en prevención de accidentes laborales se creó en el
año de 1936 con la formulación de la nueva Ley de Trabajo y su respectivo
Reglamento. Para 1944, se crea la Ley del Seguro Social Obligatorio (S.S.O),
la cual establecía para ese momento la protección del trabajador asegurado en
cuanto enfermedad, maternidad, accidente laboral, enfermedades
profesionales, vejez, invalidez y muerte. En 1968, se promulga el Reglamento
de las Condiciones de Higiene, Seguridad en el Trabajo, vehículo de mucha
importancia, en la actualidad, inclusive. Asimismo, en 1974 se pone en vigencia
el decreto número 46 (2195) el cual se conoció como el Reglamento de
Prevención de Incendios. Por otra parte en el mismo período la Comisión
Venezolana de Normas Industriales (COVENIN) prosiguen su intensa labor de
estandarización de normas en materia de seguridad. A pesar del desarrollo que
tuvo la seguridad nivel nacional no es sino hasta agosto de 1986, cuando se
promulga la Ley Orgánica de Prevención, Condiciones y Medio Ambiente de
Trabajo (LOPCYMAT)
Filosofía de la seguridad:
� Evitar daños humanos y o materiales. � Evitar incidentes. � Concientizar a las persona sobre la seguridad. � Evitar la degradación de los recursos naturales.
Salud ocupacional:
La OMS define la salud ocupacional como una actividad multidisciplinaria que
promueve y protege la salud de los trabajadores. Esta disciplina busca
controlar los accidentes y las enfermedades mediante la reducción de
condiciones de riesgo.
La salud ocupacional no se limita a cuidar las condiciones físicas del
trabajador, sino que además se ocupa de la cuestión psicológica. Para los
empleadores la salud ocupacional se supone un apoyo al perfeccionamiento
del trabajador y al mantenimiento de su capacidad de trabajo.
Cabe destacar que la salud ocupacional es un tema de importancia para los
gobiernos, que deben garantizar el bienestar de los trabajadores y el
cumplimiento de las normas en el ámbito de trabajo. Para eso suele realizar
inspecciones periódicas que pretenden determinar las condiciones en las que
se desarrollan los distintos tipos de trabajo. En nuestro país, el organismo
encargado de realizar dichas inspecciones es el Instituto Nacional de
Prevención, Salud y Seguridad Laborales (INPSASEL).
INPSASEL : Es un organismo autónomo adscrito al Ministerio del Trabajo,
creado según lo establecido en el artículo 12 de la Ley Orgánica de
Prevención, Condiciones y Medio Ambiente de Trabajo, promulgada en el año
1986. En mayo de 2002 este Instituto, recibe apoyo del Ejecutivo Nacional,
dando inicio al proceso de reactivación de la salud ocupacional en Venezuela;
acción de desarrollo institucional que permitirá el diseño y ejecución de la
política nacional en materia de prevención, salud y seguridad laborales y la
construcción de un sistema público de inspección y vigilancia de condiciones
de trabajo y salud de los trabajadores y trabajadoras, con un criterio integral
acorde con las exigencias del mundo laboral actual para el control y prevención
de accidentes y enfermedades ocupacionales, enmarcado dentro del Sistema
de Seguridad Social Venezolano que actualmente se diseña.
Funciones Generales.
� Vigilar y fiscalizar el cumplimiento de las normas � Prestar asistencia técnica a empleadores y trabajadores � Substanciar informes técnicos � Promoción, educación e investigación en materia de salud ocupacional
Funciones asignadas por la Ley Orgánica de Prevenci ón, Condiciones y Medio Ambiente de Trabajo y la Ley de Sistema de Se guridad Social.
� Ejecutar la Política Nacional en materia de Prevención, Salud y Seguridad en el Trabajo
� Asesorar a empleadores y trabajadores en el área de la salud ocupacional � Dictar las Normas Técnicas que regulan la materia � Aplicar las sanciones a los que violen la Ley en esta materia � Gestionar el nuevo régimen de Seguridad y Salud en el Trabajo
Enfermedad ocupacional: es el estado patológico con ocasión del trabajo o
exposición del ambiente en el que el trabajador se encuentre obligado a
trabajar; y aquellos estados patológicos imputables a la acción de agentes
físicos, condiciones ergonómicas, meteorológicas, agentes químicos, agentes
biológicos, factores psicológicos y emocionales, que se manifiestan por una
lesión orgánica, trastornos enzimáticos o bioquímicos, trastornos funcionales o
desequilibrio mental, temporales o permanentes, contraídos en el ambiente de
trabajo.
CAPITULO III.
MARCO METODOLÓGICO
OBJETIVOS
Objetivos Planteados
� Estandarización e implementación de metodologías para la
determinación de vapores de HCl, NaOH, Cl2 y Azufre total en muestras
de aire en ambiente laboral.
� Elaboración y puesta en marcha de un método cromatográfico para la
determinación de compuestos orgánicos volátiles (COV`s) tales como
Benceno, Tolueno y Xilenos (BTX) en muestras de aire en ambiente
laboral.
Objetivos Alcanzados
� Se logró la elaboración de los métodos para la determinación de vapores
de HCl, NaOH, Cl2 y Azufre total en muestras de aire en ambiente
laboral, según lo establecido por los métodos EPA 0051, NIOSH 7401,
Methods of air sampling and analysis 202 y 031 respectivamente.
� Se logró la implementación del método para la determinación de vapores
de HCl en muestras de aire en la empresa ALMAGAL, C.A, con
resultados satisfactorios.
� Se logró la elaboración de una metodología para la determinación de
Compuestos Orgánicos Volátiles en muestras de aire, más
particularmente de vapores de Benceno, Tolueno y Xilenos (BTX)
usando cromatografía de gases.
� Se logró la elaboración del método cromatográfico para la separación de
mezclas de BTX.
� Se logró la elaboración de los patrones de BTX en CS2 siguiendo las
metodologías recomendadas por los métodos NIOSH 1501, 2549 y
"Determinación de Vapores Orgánicos en aire - Métod o de
adsorción en carbón activo/Cromatografía de gases" método
aceptado por el Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo
(INSHT) español y dentro de los límites establecidos por la NVC
2253:2001 “Concentraciones Ambientales Permisibles de sustancias
químicas en lugares de trabajo e índices biológicos de exposición”.
� Se logró la elaboración de una curva de calibración inicial para la
determinación de concentraciones de BTX en muestras de aire, según lo
establecido en los métodos NIOSH 1501, 2549 y "Determinación de
Vapores Orgánicos en aire - Método de adsorción en carbón
activo/Cromatografía de gases" método aceptado por el Instituto
Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo (INSHT) español.
CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES.
SEMANA ACTIVIDAD 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Revisión bibliográfica X X X X X X X X X X X X Método para HCl X X Método para NaOH X X Método para Cl2 X X Método para Azufre total X X Elaboración y puesta en marcha del método cromatográfico para BTX
X X X X X
METODOLOGÍA APLICADA
DESARROLLO DE ACTIVIDADES REALIZADAS
Elaboración de métodos para determinación de vapore s en muestras de aire en ambiente laboral
La elaboración de metodologías para la determinación de vapores
químicos en ambiente laboral constituyó la fase inicial del trabajo de pasantías
llevado a cabo en la empresa OPERADORA CENPRACA, C.A con una
duración total de siete (7) semanas y se ejecutó en tres (3) partes, a saber:
� Revisión bibliográfica: Con el fin de conocer los métodos
establecidos por organizaciones internacionales (NIOSH, EPA, etc.)
que sirvieran de base para la elaboración del método. En el caso
particular de la mencionada empresa, ésta solicitó la elaboración de
las metodologías para vapores de HCl, NaOH, Cl2 y Azufre total
� Elaboración de las metodologías: esta actividad consistió en la
preparación de un manual con toda la información respecto a los
métodos para la determinación de los vapores químicos solicitados
por la empresa OPERADORA CENPROACA, C.A.
� Implementación de metodologías: Consistió en la puesta en
práctica de las metodologías elaboradas, llevando a cabo análisis de
muestras de aire en ambiente laboral. Esto se realizó para el caso de
vapores de HCl.
Elaboración de un método para determinación de Comp uestos Orgánicos Volátiles (BTX) en muestras de aire en ambiente lab oral
La elaboración de una metodología para la determinación de VOC`s (BTX) en
ambiente laboral constituyó la segunda y última fase del trabajo de pasantías
llevado a cabo en la empresa OPERADORA CENPRACA, C.A con una
duración total de cinco (5) semanas y se ejecutó en cuatro (4) partes, a saber:
� Revisión Bibliográfica: Se realizó una investigación exhaustiva, con
el fin de conocer los métodos establecidos por organizaciones
internacionales (NIOSH, EPA, etc.) que sirvieran de base para la
elaboración del método. En el caso particular de la mencionada
empresa, ésta solicitó la elaboración de las metodologías para la
determinación de vapores de Benceno, Tolueno y Xilenos.
� Elaboración de un método para la separación de mezc las de
Benceno, Tolueno y Xilenos: Consistió en la elaboración de un
método cromatográfico para la separación de mezclas de BTX en
muestras de aire en ambiente laboral, usando como variables la
temperatura (rampa de calentamiento), tipo de columna, flujo de gas
de arrastre, etc.
� Preparación e inyección de patrones: Los patrones fueron
realizados siguiendo lo establecido en los métodos ya mencionados:
NIOSH 1501, 2549 y lo establecido por el INSHT español.
Posteriormente, éstos fueron inyectados en el cromatógrafo a fin de
observar la efectividad del método cromatográfico en la separación de
éstos.
� Elaboración de curva inicial de calibración: Este proceso consistió
en la inyección de los patrones de BTX para el montaje de la curva de
calibración respectiva.
IMPORTANCIA DE LAS ACTIVIDADES RALIZADAS
Los vapores químicos de las sustancias mencionadas son sumamente
peligrosos ocasionan efectos sobre la salud de los trabajadores expuestos
particularmente los COV`s los cuales puedes incluso producir cáncer, y están
regulados por la NVC 2253:2001. A continuación se muestra una tabla con
algunos de los posibles efectos a la salud que puede ocasionar la exposición a
éstas sustancias.
Tabla I. Efectos sobre la salud producidos por la exposición a sustancias químicas.
Sustancia Posibles Efectos
HCl
El vapor es corrosivo y, a concentraciones superiores a 5 ppm, puede causar irritación. A mayores concentraciones puede causar daño en la superficie de la cornea e inflamación transitoria de la epidermis. En exposiciones cortas, induce obstrucción transitoria del tracto respiratorio. La exposición crónica puede afectar los dientes, resultando en erosión de las superficies dentales en los dientes frontales La inhalación de altas concentraciones del gas o vapores del ácido concentrado pueden causar:
• Neumonitis y • Edema pulmonar, dando lugar al Síndrome de
Disfunción Reactiva de Vías Respiratorias (RADS por las siglas en ingles), un tipo de asma inducido por la acción de químicos o de agentes irritantes.
El mayor impacto es en el tracto respiratorio superior; las exposiciones a altas concentraciones pueden llevar rápidamente a hinchazón, espasmo de la garganta y, en últimas, a sofocación. Personas con exposición masiva pueden desarrollar acumulación de fluido en los pulmones
NaOH
El hidróxido de sodio es sumamente corrosivo y puede causar quemaduras graves en todo tejido con el cual entra en contacto. Inhalar bajos niveles de hidróxido de sodio en forma de polvos, neblinas o aerosoles puede producir irritación de la nariz, la garganta y las vías respiratorias. La inhalación de niveles más altos puede producir hinchazón o espasmos de las vías respiratorias superiores lo que puede producir obstrucción, inflamación de los pulmones y acumulación de líquido en estos, adicionalmente causa aumento en la susceptibilidad a enfermedades respiratorias. El contacto de la piel con el hidróxido de sodio puede causar quemaduras graves con ulceraciones profundas. El contacto con los ojos puede producir dolor e irritación, y en casos graves, opacidad del ojo y ceguera. La exposición prolongada al hidróxido de sodio en el aire puede producir ulceración de las vías nasales e irritación crónica de la piel.
Cl2 La respiración de pequeñas cantidades de cloro durante cortos periodos de tiempo afecta negativamente al sistema respiratorio humano. Los efectos van desde tos y dolor pectoral hasta retención de agua en los pulmones. El cloro irrita la piel, los
ojos, las mucosas y el aparato respiratorio pudiendo producir irritación de las mucosas oculares, de la nariz y de la garganta e hiperreactividad bronquial en individuos susceptibles. Las personas expuestas durante largos periodos de tiempo a bajas concentraciones de cloro pueden presentar una erupción que se conoce como cloracné y hasta puede producir quemaduras en la piel. En concentraciones por encima de los 430ppm causa la muerte de forma casi inmediata
Compuestos Azufrados
El azufre se puede encontrar frecuentemente en la naturaleza en forma de sulfuros. Los compuestos del azufre presentan un olor desagradable y a menudo son altamente tóxicos. En general las sustancias sulfurosas pueden tener los siguientes efectos en la salud humana:
• Efectos neurológicos y cambios en el comportamiento • Alteración de la circulación sanguínea • Daños cardiacos • Efectos en los ojos y en la vista • Fallos reproductores • Daños al sistema inmunitario • Desórdenes estomacales y gastrointestinales • Daños en las funciones del hígado y los riñones • Defectos en la audición • Alteraciones del metabolismo hormonal • Efectos dermatológicos • Asfixia y embolia pulmonar • Muerte.
Benceno
Produce una afectación del sistema nervioso central, en forma de excitación, para pasar rápidamente a una fase de depresión, con cefalea, fatiga, parestesia en las manos y los pies, vértigos y dificultad para la articulación de las palabras. La intoxicación crónica produce de modo selectivo una afectación de la médula ósea, las altas exposiciones a benceno pueden derivar en el desarrollo de pancitopenia, anemia aplásica y leucemia. En consecuencia, el benceno está clasificado como carcinógeno de primera categoría: "sustancia que por inhalación, ingestión o penetración cutánea, se sabe (a partir de datos epidemiológicos), es carcinógena para el hombre". El benceno produce alteraciones en la sangre. Las personas expuestas a vapores de benceno durante períodos prolongados pueden sufrir daño de los tejidos que producen las células de la sangre, especialmente la médula de los huesos. Estos efectos pueden interrumpir la producción de elementos de la sangre y producir una disminución de algunos componentes importantes de la sangre. La reducción de otros componentes de la sangre puede causar hemorragias. La producción de elementos de la sangre puede normalizarse después que la exposición al benceno termina. La exposición excesiva al benceno puede ser perjudicial para el sistema inmunitario, aumentando las probabilidades de contraer infecciones y posiblemente disminuyendo las defensas del cuerpo contra el cáncer. Respirar niveles de benceno muy altos puede causar la muerte, mientras que niveles mas bajos pueden causar somnolencia,
mareo, aceleración del latido del corazón, dolores de cabeza, temblores, confusión y pérdida del conocimiento. El efecto principal de la exposición de larga duración (365 días o más) al benceno es en la sangre. El benceno produce efectos nocivos en la médula de los huesos. Algunas mujeres que respiraron altos niveles de benceno por varios meses tuvieron menstruaciones irregulares y el tamaño de sus ovarios disminuyó. No se sabe si la exposición al benceno afecta al feto durante el embarazo o la fertilidad en hombres.
Tolueno
El efecto principal del tolueno es sobre el cerebro y el sistema nervioso, pero también pueden producir efectos adversos en el hígado, los riñones y los pulmones. Niveles bajos o moderados pueden producir cansancio, confusión, debilidad, pérdida de la memoria, náusea, pérdida del apetito, pérdida de la audición y la vista. Los vapores de tolueno presentan un ligero efecto narcótico e irritan los ojos. Inhalar niveles altos de tolueno durante un período breve causa pérdida del conocimiento y, en casos extremos, la muerte. En envenenamientos crónicos puede producirse anemia y puede verse afectado el hígado, pérdida de la coordinación, daño a múltiples órganos. Los vapores son irritantes a las membranas y mucosas del tracto respiratorio superior (nariz, garganta, etc.). Una exposición a largo plazo, también se ha relacionado con trastornos mentales, además, el contacto prolongado y repetitivo puede causar sequedad en la piel que puede producir dermatitis crónica.
Xilenos
En bajas concentraciones causa Irritación de vías respiratorias, náuseas, dolor de cabeza y depresión del sistema nervioso central. Produce Irritación gastrointestinal, fatiga, pérdida de consciencia, nausea y vómito. El contacto repetido y prolongado con la piel puede ocasionar dermatitis y eczema. Se absorbe a través de la piel presentando efectos narcóticos. En contacto con los ojos causa enrojecimiento, irritación. Se han reportado vacuolas cornéales. La exposición repetida y/o prolongada produce dermatitis. Efectos neurológicos: dolor de cabeza, insomnio, agitación, temblores, pérdida de la concentración y de la memoria a corto tiempo. Efectos al hígado y riñones: Se han reportado daños al riñón, pero no se han concluido los estudios. Teratogenicidad: Se observa un incremento de abortos espontáneos y problemas congénitos. Si llega a los pulmones causa tos fuerte con rápido desarrollos de edema pulmonar. Pueden ocurrir daños a los riñones y al hígado. Puede ser fatal.
Debido a todo esto, la empresa OPERADORA CENPROACA, C.A siempre pensando en cubrir las necesidades de sus clientes, procura cada día desarrollar e implementar en cada uno de sus departamentos, nuevos métodos de análisis de contaminantes, de ahí surge la iniciativa de elaborar métodos para la determinación de Vapores de HCl, Cl2, NaOH, azufre total y Compuestos Orgánicos Volátiles (BTX).
METODOLOGIA EXPERIMENTAL
Gases
� Hidrógeno, (H2) (U.A.P). AGA de Venezuela.
� Aire comprimido, (U.A.P). AGA de Venezuela.
� Nitrógeno, (N2) (U.A.P). AGA de Venezuela.
Reactivos
� Benceno (Grado HPLC)
� Tolueno (Grado HPLC)
� Xileno (Grado HPLC)
� Disulfuro de Carbono
� Ácido sulfúrico (H2SO4)
� Hidróxido de sodio (NaOH)
� Tiosulfato de Sodio (Na2S2O3)
� Nitrato de plata (0.14N)
� Solución de Cloruro de Sodio (0.14N; Patrón) (sal de mesa)
� Dicromato de potasio 3-5% P/V
� Solución Stock de naranja de metilo 0.05% p/v
� Ácido clorhídrico (HCl)
� Dicromato de potasio 0.1000N
� Ácido acético glacial
� Yoduro de potasio (KI)
� solución Indicadora de almidón.
� solución de cloro. (lejía doméstica ó hipoclorito de sodio)
� Isopropanol grado reactivo
� Perclorato de Bario 0.005M.
� Thorin.
� Ácido perclórico al 1.8%
� Peróxido de hidrógeno (H2O2) 0.3N
� Carbonato de Sodio 0,05N (grado: estándar primario)
� Agua destilada libre de CO2, burbujeada con N2
� Fenolftaleína (indicador)
� Nitrógeno comprimido
Equipos
� Cromatógrafo de gases, Hewlett Packard 5890. Serie II, con detector de ionización a la llama FID, acoplado a un integrador Hewlett Packard. Columna Restek, Rtx® – VMS, 60mts, 0.53mmID. Cat # 19988.
� Filtro . Teflon ® alfombra Pallflex TX40HI75 o equivalente. Para eliminar partículas.
� Bomba de muestreo portátil (bomba personal) capaz de mantener un funcionamiento continuo durante todo el tiempo de muestreo. Con un caudal de rango 2L/min + 2% como error máximo.
� Espectrofotómetro. Con capacidad para medir a 505nm.
� Tren de muestreo con impigners de 250-350ml de capacidad.
� Filtro de membrana PTFE, 37mm de diámetro, con un poro de 1µm.
� Bomba personal de 1 a 4 L/min, con un tubo conector flexible.
� Agitador magnético
� Pipetas de 5 y 10ml
� Balones aforados de 100ml y 1L
� Bureta de 50ml, con una graduación de 0,1ml
� Pinzas
� Tubos de roscado de 2ml de capacidad o mayores.
� Viales de vidrio para la recolección de las muestras a inyectar.
� Micro jeringa para cromatografía.
� Balones aforados de 10ml (para la preparación de los patrones).
� Balanza analítica.
Elaboración de Métodos
� Elaboración de métodos para determinación de vapore s en
muestras de aire en ambiente laboral
Las metodologías usadas para la elaboración de los métodos para
determinación de Vapores Químicos en muestras de aire en ambiente
laboral fueron realizados de acuerdo a los métodos NIOSH ya
mencionados en secciones previas de este informe y se presentan en su
totalidad en la sección de anexos
� Elaboración de un método para determinación de Comp uestos
Orgánicos Volátiles (BTX) en muestras de aire en am biente
laboral
Una vez realizada la revisión bibliográfica, y encontrados los métodos que
sirvieron de base para la preparación del método se procedió a la
elaboración de los patrones. Para ello se preparó una solución madre con
cantidades conocidas de Benceno, Tolueno y Xileno en Disulfuro de
Carbono en un balón aforado de 25ml.
A partir de la solución madre se prepararon patrones con concentraciones
entre 0,0100mg/ml a 5,833mg/ml. Estos patrones fueron inyectados,
elaborándose la curva de calibración correspondiente.
CAPITULO IV.
DISCUSIÒN DE RESULTADOS
CONOCIMIENTOS APLICADOS
El desarrollo de los métodos ya explicados, requirió de la puesta en práctica de
muchos de los conocimientos adquiridos en diversas áreas de la carrera, pero
principalmente aquellos relacionados con el área de análisis instrumental en
todo lo concerniente al manejo del cromatógrafo, preparación de patrones con
estándar interno, titulaciones, manejo de otros equipos etc.
CONOCIMIENTOS ADQUIRIDOS
El departamento en el cual se desarrolló la pasantía realiza estudios en el área
ocupacional el cual es un aspecto completamente nuevo, y sirvió para entender
como la química puede aplicarse en la industria y como puede usarse en
beneficio no sólo de las empresas, sino de la salud de los trabajadores. Los
conocimientos adquiridos se relacionan con los siguientes tópicos:
� Los diferentes riesgos a la salud a los cuales se encuentran
expuestos los trabajadores en una empresa de acuerdo al área en la
que laboran.
� La forma de disminuir y /o evitar dichos riesgos a la salud.
� Las normas que regulan la exposición de los trabajadores a las
diversas sustancias químicas.
� Como determinar los niveles de sustancias químicas como HCl, Cl2,
NaOH y azufre total a los cuales se encuentran expuestos los
trabajadores durante una jornada de trabajo.
� Como determinar las concentraciones de metales pesados a las
cuales son expuestos los trabajadores durante una jornada de trabajo.
� Adicionalmente, se entendió mejor el manejo y uso del cromatógrafo
de gases.
CONCLUSIONES
� Las metodologías elaboradas para la determinación de vapores
químicos (HCl, Cl2, NaOH y azufre total) elaboradas dieron
excelentes resultados encontrándose dentro del rango necesario
establecido por la NIOSH y cumpliendo con las Normas Covenin.
� El método cromatográfico diseñado para la separación de las mezclas
de BTX produjo resultados satisfactorios, con una separación
significativa de todos los componentes. (Ver anexos).
� El butilbenceno demostró ser un excelente estándar interno en la
preparación de los patrones de BTX usando disulfuro de Carbono
como solvente.
� Los patrones elaborados para la construcción de la curva de
calibración demostraron un comportamiento similar a lo esperado,
alcanzándose la construcción de una curva de calibración inicial con
una linealidad cercana a 1 (R = 0,996). (Ver anexos).
RECOMENDACIONES
� Realizar la implementación de los métodos para la determinación de vapores de NaOH, Cl2 Y Azufre total en muestras de aire en ambiente laboral.
� Elaborar métodos para la determinación de otras sustancias químicas tales como Cromo III y VI, Amoníaco y sus sales, monómeros, etc.
� Inyectar al menos dos (2) veces los patrones de BTX en CS2 y promediar los resultados con el fin de hacer la curva de calibración más robusta.
� Inyectar una muestra de concentración conocida de BTX a fin de verificar la fiabilidad de la curva de calibración y su error.
� Determinar el coeficiente de desorción (ED) del CS2, a fin de asegurarse que esté dentro del valor establecido por los métodos NIOSH.
� Estudiar la posibilidad de elaborar otros métodos cromatográficos para la determinación de hidrocarburos tales como clorobenceno, hexano, heptanos, etc. En muestras de aire en ambiente laboral.
� Realizar un manual toxicológico con las fichas de seguridad de las sustancias que se manipulan en el Departamento de Estudios Ocupacionales.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
� "Determinación de Vapores Orgánicos en aire - Métod o de
adsorción en carbón activo/Cromatografía de gases" método
aceptado por el Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo
(INSHT) español.
� Método NIOSH 2549. “Volatile Organic Compounds”. Issue 1: 15 de
Mayo 1996.
� Método NIOSH 1501. “ Hidrocarbons, Aromatics”. Issue 3: 15 de
Marzo 2003.
� Método NIOSH 1500. “ Hidrocarbons, BP 36º-216 ºC”. Issue 3: 15 de
Marzo 2003.
� “Determinaciòn de hidrocarburos aromáticos (Benceno , Tolueno,
Etilbenceno, p-Xileno, 1,2,4-Trimeil-benceno) en ai re – Método de
adsorción en carbón activo/cromatografía de gases”. por el Instituto
Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo (INSHT) español.
� Método NIOSH 7903. “Acids, Inorganic ”. Issue 2: 15 de Agosto de
1994.
� Método EPA 15A. “Determination of total reduced sulfur emissions
from sulfur recovered plants in petroleum refinerie s”.
� Método EPA 16A. “Determination of total reduced sulfur emissions
from stationary sources (impinger technique)”.
� Procedimiento 023. “Determinaciòn de ácido sulfúrico en aire-
Método volumétrico.
� Método NIOSH 7401. “ Alcaline Dusts”. Issue 2: 15 de Agosto de 1994.
� Método 202. Methods of air sampling and analysis. “Determination of
Free Clhorine Content of the Atmosphere. (Methyl Or ange Method)”
3era edición. Pág. 313.
� Método EPA 0051. “Midget impinger HCl/Cl2 emission sampling
train”. Diciembre de 1996.
� Método EPA 11. “Determination of Hydrogen Sulfide Content of Fuel
Gas Streams in Petroleum Refineries”. Noviembre de 1990.
� http://www.imbiomed.com.mx/1/1/articulos.php?method=showDetail&id_r
evista=155&id_seccion=2515&id_ejemplar=3855&id_articulo=37330
� Revista: INPSASEL. “Trabajo, Vida y Salud”. 2008.
� http://definicion.de/salud-ocupacional/
Figura 2. Separación cromatográfica de una mezcla de Benceno, Tolueno y Xilenos.
Figura 2. Curvas de Calibración obtenidas para los diferentes analitos.
ELABORACIÓN DE UN MÉTODO PARA LA DETERMINACIÓN DE VAPORES DE HCl EN AIRE.
MÉTODO DE ABSORCIÓN EN ÁCIDO SULFÚRICO/ ARGENTOMETRÍA.
INTRODUCCIÓN
El Dpto. de Estudios Ocupacionales a cargo del T.S.U Ricardo Rumbos perteneciente a la empresa Operadora Cenproaca, C.A, se encuentra encomendada a realizar diferentes análisis, dentro de los cuales se encuentra: “vapores de HCl” en muestras de aire en ambiente de trabajo. Debido a que no se posee una metodología clara para la determinación de éstos valores se procedió entonces a realizar una investigación complementaria con la finalidad de alcanzar la elaboración del método para realizar dichas determinaciones.
La presente metodología está basada en:
• El método EPA 0051. Con modificaciones para adaptarlas a la disponibilidad de equipos y herramientas por parte de la empresa.
FUNDAMENTO DEL MÉTODO
Una muestra de aire que contiene HCl se hace pasar a través de un filtro de partículas, y posteriormente por agua acidificada (absorción de HCl) y finalmente por una solución alcalina (absorción de Cl2). El filtro sirve para remover partículas finas, como las sales de cloruro que podría reaccionar y formar el analito en la solución absorbente. En solución acidificada el gas de HCl se disuelve formando iones cloruro (Cl-) del siguiente modo:
HCl + H2O � H3O+ + Cl-
El gas presente Cl2 en las emisiones tiene una muy baja solubilidad en agua acidificada y pasa a través a la solución absorbente alcalina en el que se somete a hidrólisis para formar un protón (H+), Cl-, y el ácido hipocloroso (HClO) de la siguiente manera:
H2O + Cl2 � H+ + Cl- + HClO
El Cl- iones en las soluciones por separado son medidos pueden ser medidos por cromatografía iónica (Método EPA 9057), sin embargo como no se posee la columna apropiada se determina por Argentometria los iones Cl- . Solución de tiosulfato de sodio se añade al contenido del hidróxido de lleno burbujeadores, con el fin de promover la reacción siguiente.
S2O3-2 + 4OCl- + 2OH- � 2SO4
-2 + 4Cl- + H2O
APLICABILIDAD Y ALCANCE
Este método describe la recopilación de cloruro de hidrógeno (HCl) y cloro (Cl2). Las muestras recogidas son analizadas mediante Método de 9057. Este método está diseñado para recoger HCl/Cl2 en su forma gaseosa. El uso de este método se limita a la toma de muestras relativamente secas. Fuentes, tales como las controlada por depuradores húmedos, que emiten partículas de ácido (por ejemplo, HCl disuelto en las gotas de agua) debe utilizarse un tren de muestreo isocinético HCl/Cl2 (ver Método de 0050).
Este método es potencial para la recolección de todos los halógenos y ácidos de halógenos, pero no ha sido plenamente evaluado para su uso. Para la determinación analítica de halogenuros adicionales, el Método de 9056 se utiliza en lugar de Método 9057.
INTERFERENCIAS
Materiales volátiles que producen iones cloruro en la solución durante el muestreo son interferencias evidentes en la medición de HCl. Una interferentes del HCl es el gas cloro (Cl2) que, en solución produce HCl y ácido hipocloroso (HClO). Cl2 exhibe una baja solubilidad en agua, sin embargo, el uso de ácidos en lugar de soluciones neutras o básicas para recolección de gas cloruro de hidrógeno reduce en gran medida la disolución de cualquier Cl2 presente durante el muestreo. Una corriente de gas de 400 ppm de HCl que contiene 50 ppm Cl2 con este método no provoca un sesgo significativo. El muestreo de 220 ppm corriente de gas HCl que contiene 180 ppm Cl2 resultados en un sesgo positivo de 3,4 % en la medida de HCl.
REACTIVOS Y MATERIALES
Reactivos
• Ácido sulfúrico (H2SO4) • Hidróxido de sodio (NaOH) • Tiosulfato de Sodio (Na2S2O3) Solución 0.5M • Nitrato de plata (0.14N) • Solución de Cloruro de Sodio (0.14N; Patrón) (sal de mesa) • Dicromato de potasio 3-5% P/V
Equipos
• Tren de muestreo ver Figura 1 Burbujeadores pequeños. Cinco en total el primero y último vacíos para protección de la bomba, los tres del medio poseen las solución absorbente, con conectores de vidrio libre de fugas. Para toma de muestras en las fuentes de humedad alta o durante largos periodos de muestreo más de una hora, un burbujeador pequeño de tallo reducido.
Baño de agua: Para minimizar la pérdida de la solución absorbente. Embudo. Conectado al sistema para la recolección del aire
• Filtro. Teflon ® alfombra Pallflex TX40HI75 o equivalente. Para eliminar partículas.
• Bomba de muestreo portátil (bomba personal) capaz de mantener un funcionamiento continuo durante todo el tiempo de muestreo. Con un caudal de rango 2L/min + 2% como error máximo. Para conectar la bomba y el sistema usar una manguera de plástico flexible de longitud y diámetros adecuados a fin de evitar condensaciones, estrangulamientos y fugas en las conexiones.
MUESTREO Preparación del tren de colección.
El primer burbujeador debe estar vacío para condensar humedad en la corriente de gas.
Los siguientes dos burbujeadores debe ser llenado con cada uno 15 ml de 0,1N H2SO4. El burbujeadores cuarto debe ser llenado con 15 ml de 0,1 M NaOH. En ambientes muy ácidos puede requerir volumen de la solución de base mayor, o cambiar el líquido durante la corrida. En caso de duda el pH de la solución deben monitorizarse con frecuencia. Para proteger la bomba también se recomienda el uso de gel de sílice en el último burbujeador conectado a la bomba. Si hay mucha humedad ésta puede ser determinada por el peso de del conjunto burbujeador-gel antes y después
• Calibrar la bomba portátil en condiciones representativas a la toma de muestra. • El caudal se fijará 0.2L/min y la toma de muestra tendrá una duración de una (1h) hora. • Anotar y registrar los tiempos, temperatura, humedad, caudal y presión barométrica
antes y después de la toma de muestra. • Finalizado el muestreo, desconectar la bomba, retirar los tubos los burbujeadores
agregar el contenido de las soluciones ácidas en un recipiente adecuado y las soluciones básicas en otro. Etiquetar convenientemente cada recipiente.
• Con cada lote de muestras deben prepararse un blanco de muestra, sometido a las mismas condiciones excepto que no se ha pasado aire a su través.
• Las muestras deben ser refrigeradas para no favorecer la evaporación de la solución absorbente o el analito. En cualquier caso las muestras deben ser transportadas en recipientes adecuados a fin de evitar roturas y pérdidas.
• Las muestras se deben almacenar refrigeradas y analizarse dentro de los catorce (14) días siguientes a su captación.
PREPARACIÓN DE LA MUESTRA
Debido a que la determinación de Cl- en las muestra se realiza usando el método argentométrico es necesario una preparación previa.
• Ajustar el pH de las muestras, el patrón de NaCl y el blanco entre 8-8,3 con NaOH 0,1N • En el caso de la solución absorbente de Cl2; agregar 2ml o más de tiosulfato de sodio,
para reducir la formación de OCl-. • Agregar entre 3-5 gotas de dicromato de potasio (indicador). El punto final de la solución
corresponde al cambio ligero en la coloración de la solución de amarillo a salmón claro. • Realizar la titulación del blanco y posteriormente del patrón a fin de determinar la
concentración real de la solución de AgNO3 (recordemos que las sales de plata son sensibles a la luz por lo que deben mantenerse en un frasco ámbar)
Una vez listo este procedimiento se inicia la titulación de las muestras problema, igualmente
hasta un cambio en la coloración de amarillo a salmón claro.
CÁLCULOS
Valoración de la solución de AgNO3. Determinación de la concentración real de la solución de nitrato de plata.
C1*V1 = C2*V2
C1 = C2*V2 V1
C1: Concentración del nitrato de plata (M) V1: Volumen de la solución de nitrato de plata gastado y corregido con el blanco (ml) C2: Concentración del analito (Cl-) en el patrón (M) V2: Volumen total de patrón tomado (alícuota) (ml) Determinación de los moles de HCl.
Si tomamos en cuenta las siguientes reacciones, podemos decir que los moles de HCl son iguales a los moles de Cl- en la solución. Éstos últimos reaccionaran con la plata para dar AgCl; entonces:
HCl + H2O � H3O+ + Cl-
Cl- Ag + � AgCl(s)
Por lo tanto es válido decir;
moles AgCl = moles de Cl- = moles de HCl
moles AgCl = (VAgNO3 –Vblanco) * CAgNO3
Nota: hay que tomar en cuenta los efectos de dilución si los hubiere. Los volúmenes en ml y la concentración molar.
Determinación de los ppm de HCl en aire
Se calcula la concentración del analito en el aire muestreado siguiendo la siguiente ecuación:
Caire = mg HCl mta V
Caire = Concentración del analito en el aire muestreado (mg/m3). V = Volumen de aire muestreado (m3)
Este valor se puede expresar en ppm corregidas a condiciones normales 20ºC y 1 atm de presión, tomando en cuenta que estos vapores se comportan como gases ideales en estas condiciones y por tanto el volumen del gas es de 24,4L mediante la siguiente ecuación:
Cppm = Caire x 24.4 x 101.3 x (T1 + 273.15) PM P (T2 + 273.15)
Donde: PM = Peso molecular del analito expresado en g/mol P = Presión en KPa (103 N/m2). T1 = Es la temperatura del aire muestreado expresada en ºC T2 = Es la temperatura del aire en condiciones normales (20ºC, y en otros casos 25ºC
condiciones estandar) expresada en ºC. 273.15 = Constante para transformar ºC a ºK.
NORMAS Y LEYES APLICABLES La norma que rige en el caso de vapores de HCl en ambiente laboral es: Norma COVENIN 2253:2001. El valor tope permitido es de 5ppm.
REFERENCIAS [1] EPA. METHOD 0051. Midget Impinger HCl/Cl2 emission sampling train. December 1996.
ANEXOS
Figura 1. Tren de muestreo
ELABORACIÓN DE UN MÉTODO PARA LA DETERMINACIÓN DE VAPORES DE CLORO LIBRE EN AIRE EN AMBIENTE DE TRABAJO.
MÉTODO DE ABSORCIÓN EN NARANJA DE METILO / ESPECTROFOTOMETRÍA-UV.
INTRODUCCIÓN
El Dpto. de Estudios Ocupacionales a cargo del T.S.U Ricardo Rumbos perteneciente a la empresa Operadora Cenproaca, C.A, se encuentra encomendada a realizar diferentes análisis, dentro de los cuales se encuentra: “Cloro libre (Cl2)” en muestras de aire en ambiente de trabajo. Debido a que no se posee una metodología clara para la determinación de éstos valores se procedió entonces a realizar una investigación exhaustiva con la finalidad de alcanzar la elaboración del método para realizar dichas determinaciones.
La presente metodología está basada en:
• Método 202. “Methods of air sampling and analysis”. Edición 3era.
FUNDAMENTO DEL MÉTODO.
Cerca de un pH de 3, el color de una solución de naranja de metilo cesa para variar con la acidez. El tinte es cuantitativamente blanqueado por cloro libre, y el grado de blanqueamiento puede ser determinado colorimétricamente.
APLICABILIDAD
Este procedimiento esta diseñado para cubrir un rango de 5 a 100µgCl2/100ml de solución. Para una muestra de 30L de aire, esto corresponde aproximadamente a un rango 0,05 – 1,00ppm en aire.
INTERFERENCIAS
El Bromo libre produce una interferencia positiva, el manganeso (III, IV) en concentraciones por encima de 0.1ppm interfiere de manera positiva. El SO2 en estado gaseoso produce una interferencia mínima, pero en solución produce una interferencia negativa significativa.
REACTIVOS Y MATERIALES
Reactivos
• Solución Stock de naranja de metilo 0.05% p/v • Ácido clorhídrico 5N. • Dicromato de potasio 0.1000N • Solución de tiosulfato de sodio. 0.1N y 0.01N • Ácido acético glacial • Yoduro de potasio (KI) • solución Indicadora de almidón. Preparar una pasta fina de 1 g de almidón soluble en
unos pocos ml de agua. Hervir 200 ml de agua, retirar del fuego y agregar la pasta de almidón. preparar en fresco antes de su uso
• solución de cloro. (lejía doméstica ó hipoclorito de sodio) Equipos
• Espectrofotómetro. Con capacidad para medir a 505nm. • Tren de muestreo con impigners de 250-350ml de capacidad.
PREPARACIÓN DE SOLUCIONES Solución STOCK de naranja de metilo 0.05%p/v: Disolver 0,5g de naranja de metilo en agua hasta 1L de solución. Solución de naranja de metilo 0.005%p/v: Diluir 100ml de la solución STOCK de naranja de metilo en agua hasta completar 1L. Solución absorbente: 6ml de la solución 0.005% de naranja de metilo son diluido hasta completar 100ml de solución con 3 gotas (0,15-0,2ml) de HCl 5N, para ajustar el pH = 3. Esto es para un (1) impigner. Agua acidificada: agregar a 100ml de agua destilada 3 gotas (0.15-0.2ml) de HCl 5N. Solución de dicromato de potasio 0.1000N: Disolver 4,904g de K2C2O7 anhidro (grado: estándar primario) en agua destilada hasta completar 1L. Solución indicadora de almidón. Preparar una pasta fina de 1 g de almidón soluble en unos pocos ml de agua. Hervir 200 ml de agua, retirar del fuego y agregar la pasta de almidón. Preparar en fresco antes de su uso. Solución patrón de cloro (aprox 10ppm): preparar por dilución a partir de lejía doméstica (aprox. 50,0ppm)
Nota: para estandarizar las soluciones de patrón de cloro (10ppm) se procede de la siguiente forma; a un frasco que contiene 1g de KI y 5ml de ácido acético glacial se le agregan 400ml de la solución patrón de cloro mezclando con movimientos suaves. Titular con Na2S2O3 0,01N hasta que el color de yodo se convierta en un leve color amarillo, en ese momento adicionar 1ml de la solución indicadora de almidón y seguir titulando hasta el punto final de la titulación (cambio de color azul a incoloro). 1ml de Na2S2O3 0,01N equivale a 0.3546mg de cloro libre, calcular a parti de esto las cantidad de cloro en cada patrón.
Solución de tiosulfato de sodio 0.1N: Disolver 25g de Na2S2O3 * 5H2O en agua hervida y enfriada, diluir hasta completar 1L. Solución de tiosulfato de sodio 0.01N: Diluir 100ml de solución de tiosulfato de sodio 0,1N hasta completar 1L. Nota: para estandarizar las soluciones de tiosulfato de sodio (Na2S2O3) se procede de la siguiente forma; a 80ml de agua destilada se le agregan cuidadosamente y bajo agitación constante 1ml de ácido sulfúrico concentrado, 10ml de K2Cr2O7 0.1000n y aproximadamente 1g de KI dejar reposar en la oscuridad durante 6min. Titular con la solución de tiosulfato de sodio 0.1N Cerca del punto final de la solución se observa un cambio en la coloración de marrón a amarillo verdoso en ese momento agregue 1ml de solución indicadora de almidón y continúe titulando hasta el punto final (de azul a verde claro, hasta la desaparición del color azul) La normalidad del Na2S2O3 = 1000/ ml de Na2S2O3 usado ELABORACIÓN DE LA CURVA DE CALIBRACIÓN PARA Cl 2.
• Preparar una serie de seis (6) balones con 6ml de la solución de naranja de metilo 0.005%, 75ml de agua y 3 gotas de HCl 5,0 N.
• Mida cuidadosamente con pipetas 0, 0.5, 1.0 5.0 y 9.0ml de la solución patrón de cloro (de aproximadamente 10ppm) y transfiera a cada uno de los balones manteniendo la punta de la pipeta por debajo de la superficie. Rápidamente mezclar y completar el volumen con agua hasta 100ml.
• Con los patrones realizar la curva de calibración absorbancia Vs. microgramos de Cl2. MUESTREO
• Agregar 100ml de la solución absorbente en un burbujeador. (aunque el método solo dice que se coloca un burbujeador yo recomiendo dos)
• El caudal se fijará en 2L/min por un tiempo de de muestreo apropiado. • Anotar y registrar los tiempos, temperatura, humedad, caudal y presión barométrica
antes y después de la toma de muestra.
• Finalizado el muestreo, desconectar la bomba, retirar los tubos los burbujeadores agregar el contenido de las soluciones en un recipiente adecuado. Etiquetar convenientemente cada recipiente.
• Las muestras deben ser refrigeradas para no favorecer la evaporación de la solución absorbente o el analito. En cualquier caso las muestras deben ser transportadas en recipientes adecuados a fin de evitar roturas y pérdidas.
• Transferir la solución a un cilindro graduado de 100 ml y completar el volumen, si es necesario con agua acidificada.
• Mida la absorbancia a 505nm en celdas de 5cm usando agua destilada como referencia (blanco)
CÁLCULO DE Cl2 EN LAS MUESTRAS Una vez medidas las absorbancias de las muestras y el blanco la concentración de cloro libre se determina de acuerdo a lo siguiente: Ppm Cl2 = mg Cl2 corregidos x 24.4 x 101.3 x (T1 + 273.15)
V aire (m3) 71 P (T2 + 273.15) Donde: P = Presión en KPa (103 N/m2). T1 = Es la temperatura del aire muestreado expresada en ºC T2 = Es la temperatura del aire en condiciones estándar (25ºC) expresada en ºC. 273.15 = Constante para transformar ºC a ºK. NORMAS Y LEYES APLICABLES La norma que rige en el caso de vapores de HCl en ambiente laboral es: Norma COVENIN 2253:2001.
CAP (ppm) LEB (ppm) 0,5 A4 1,0
A4: No clasificado como cancerígeno en humanos.
REFERENCIAS [1] Método 202. “Methods of air sampling and analysis”. Edición 3era.
ELABORACIÓN DE UN MÉTODO PARA LA DETERMINACIÓN DE VAPORES DE NaOH EN AIRE.
MÉTODO DE ABSORCIÓN EN FILTRO / TITULACIÓN ÁCIDO-BASE.
INTRODUCCIÓN
El Dpto. de Estudios Ocupacionales a cargo del T.S.U Ricardo Rumbos perteneciente a la empresa Operadora Cenproaca, C.A, se encuentra encomendada a realizar diferentes análisis, dentro de los cuales se encuentra: “vapores de NaOH” en muestras de aire en ambiente de trabajo. Debido a que no se posee una metodología clara para la determinación de éstos valores se procedió entonces a realizar una investigación complementaria con la finalidad de alcanzar la elaboración del método para realizar dichas determinaciones.
La presente metodología está basada en:
• El método NIOSH 7401.
Con modificaciones para adaptarlas a la disponibilidad de equipos y herramientas por parte de la empresa.
FUNDAMENTO DEL MÉTODO
El NaOH es absorbido en un filtro PTFE, que posteriomente se introduce en una solución ácida. El hidróxido absorbido reacciona con los protones del ácido de acuerdo a lo siguiente
OH- + H+ � H2O
La solución de HCl deberá estar en exceso, y éste exceso de ácido es titulado con una solución previamente estandarizada de hidróxido.
APLICABILIDAD Y ALCANCE
Este método abarca un rango de 0,4 a 5,4 mg/m3 para una muestra de aire de 360L.este método mide la alcalinidad total de hidróxidos alcalinos , carbonatos, boratos, silicatos, fosfatos y otras sales básicas, expresadas como equivalentes de NaOH.
INTERFERENCIAS
El CO2 en el aire, puede reaccionar con el álcali en el filtro para producir carbonatos, pero no interfiere cuando valora. Los carbonatos produce la cantidad equivalente de álcali fuerte que se consumía en el filtro. Otra interferencia son los ácidos ya que puede neutralizar la muestra.
REACTIVOS Y MATERIALES
Reactivos
• Solución STOCK de ácido clohídrico 0,1N estandarizado con carbonato de sodio (HCl) • Solución de HCl 0,01N (10ml de la solución STOCK en 100ml) • Carbonato de Sodio 0,05N (grado: estándar primario) • Solución STOCK de hidróxido de sodio 0,1N • Solución de hidróxido de sodio 0,01N (10ml de la solución STOCK en 100ml) • Agua destilada libre de CO2, burbujeada con N2 • Fenolftaleína (indicador) • Nitrógeno comprimido
Equipos
• Filtro de membrana PTFE, 37mm de diámetro, con un poro de 1µm. • Bomba personal de 1 a 4 L/min, con un tubo conector flexible. • Agitador magnético • Pipetas de 5 y 10ml • Balones aforados de 100ml y 1L • Bureta de 50ml, con una graduación de 0,1ml • pinzas
ESTANDARIZACIÓN DE LAS SOLUCIONES Preparación de la solución de Na2CO3: secar entre 3 a 5g de carbonato de sodio (grado: estándar primario) a 250ºC durante 4h. Enfriar en desecador, luego pesar 2,5g con una precisión de 1mg. Disolver y diluir hasta exactamente 1L. La concentración es de 0,05N. Solución de HCl 0,1N: tomar 5ml de la solución de Na2CO3 y titular con HCl hasta el punto final. Medir el punto final con pH-metro hasta pH 5 o usar 3 gotas de naranja de metilo hasta un cambio en la coloración de amarillo a rojo. Solución de NaOH 0,1N: tomar 5ml de la solución de HCl STOCK y titular con solución de NaOH 0,01N hasta el punto final. Medir el punto final con pH-metro hasta pH 5 o usar 5 gotas de fenolftaleína hasta un cambio en la coloración de incoloro a rosa claro. Nota: tener cuidado de no pasarse en la titulación porque la fenolftaleína es incolora en soluciones ácidas y fuertemente básicas MUESTREO
• Calibrar la bomba portátil en condiciones representativas a la toma de muestra.
• Justo antes de comenzar le muestreo, conectar la bomba al filtro. • El tubo de muestreo en la zona de respiración del trabajador (sujeto a la solapa) la
bomba de muestreo se sujeta en el cinturón del trabajador. En el caso de muestras estáticas debe elegirse un lugar de muestreo adecuado.
• Poner en marcha la bomba y controlar el tiempo de muestreo. • El deberá estar entre 1 y 4L/min para un volumen total de muestra de 70 a 1000L • Anotar y registrar los tiempos, temperatura, humedad, caudal y presión barométrica
antes y después de la toma de muestra. • Finalizado el muestreo, desconectar la bomba, retirar el tubo de muestreo y cerrar los
extremos. Etiquetar convenientemente cada tubo. • Con cada lote de muestras deben prepararse un blanco de muestra, utilizando tubos
idénticos a los usados para el muestreo y sometidos a las mismas condiciones excepto que no se ha pasado aire a su través.
• Las muestras pueden ser refrigeradas para no favorecer la migración de los analitos hacia la segunda sección del carbón activo y enviadas para su posterior análisis. En cualquier caso las muestras deben ser transportadas en recipientes adecuados a fin de evitar roturas y pérdidas.
PREPARACIÓN Y ANÁLISIS DE LA MUESTRA
• Usando unas pinzas, transfiera el filtro de muestreo al vaso de titulación. Colocar el filtro “boca abajo” dentro del recipiente de la titulación que contiene 5ml de HCl 0,01N y agitar pasando N2
• Dejar por 15min bajo atmósfera inerte y agitación constante. • Medir el pH de la solución antes de la titulación. Observaciones: El volumen de HCl debe ser medido con precisión pues este será necesario para determinar la cantidad de NaOH presente en la muestra. • Titular el exceso de HCl con una solución estandarizada de NaOH 0,01N usando
pH-metro o fenolftaleína como indicador, en el caso de la fenolftaleína el punto final se observa por un ligero cambio de la coloración de incolora a rosa.
CÁLCULOS
Valoración de la solución STOCK de HCl 0,1N. Determinación de la concentración real.
N HCl = (mNa2CO3 ) x (V Na2CO3) (52,99) x (V HCl)
mNa2CO3 = g pesados de Na2CO3 V Na2CO3 = Volumen (ml) de Na2CO3 usado en la titulación (alícuota) V HCl = Volumen (ml) de HCl usado
Valoración de la solución de NaOH 0,01N. Determinación de la concentración real.
C1*V1 = C2*V2
C1 = C2*V2
V1
C1: Concentración del NaOH (N) V1: Volumen de la solución de NaOH (ml) C2: Concentración del HCl (N) V2: Volumen de HCl (alícuota) (ml) Preparación del blanco.
El blanco se prepara siguiendo en mismo procedimiento usado para las muestras usando un filtro a través del cual no se ha hecho pasar aire.
Análisis de las muestras. Usando los datos obtenidos de la titulación del exceso de HCl y el volumen de aire muestreado se puede determinar la concentración de NaOH en mg/m3 de acuerdo a lo siguiente.
Caire = (VNaOH corregido) x NNaOH x 0,0004
Vaire
Caire = Concentraciòn de NaOH en aire (mg/m3)
VNaOH corregido = Volumen de NaOH menos el Volumen del Blanco
NNaOH = Concentraciòn normal de NaOH
Vaire = Volumen de aire muestreado (ml)
Determinación de los ppm de NaOHen aire
La Caire se puede expresar en ppm corregidas a condiciones normales 20ºC y 1 atm de presión, tomando en cuenta que estos vapores se comportan como gases ideales en estas condiciones y por tanto el volumen del gas es de 24,4L mediante la siguiente ecuación:
Cppm = Caire x 24.4 x 101.3 x (T1 + 273.15) PM P (T2 + 273.15)
Donde: PM = Peso molecular del analito expresado en g/mol P = Presión en KPa (103 N/m2). T1 = Es la temperatura del aire muestreado expresada en ºC T2 = Es la temperatura del aire en condiciones normales (20ºC, y en otros casos 25ºC
condiciones estándar) expresada en ºC. 273.15 = Constante para transformar ºC a ºK. NORMAS Y LEYES APLICABLES La norma que rige en el caso de vapores de HCl en ambiente laboral es: Norma COVENIN 2253:2001. El valor tope permitido es de 2ppm para un límite de exposición breve (LEB).
REFERENCIAS
[1] NIOSH. METHOD 7401. “Alkaline dusts” .issue 2, dated 15 August 1994.
PROCEDIMIENTO PARA LA DETERMINACIÓN DE AZUFRE EN AI RE. MÉTODO VOLUMÉTRICO.
PROCEDIMIENTO 031.
INTRODUCCIÓN
El Dpto. de Estudios Ocupacionales a cargo del T.S.U Ricardo Rumbos perteneciente a la empresa Operadora Cenproaca, C.A, se encuentra encomendada a realizar diferentes análisis, dentro de los cuales se encuentra: “azufre total” en muestras de aire en ambiente de trabajo. Debido a que no se posee una metodología clara para la determinación de estos valores se procedió entonces a realizar una investigación exhaustiva con la finalidad de alcanzar la elaboración y puesta en marcha un método para realizar dichas determinaciones.
La presente metodología está basada en
• El procedimiento 031. Determinación de azufre en aire-método volumétrico.
FUNDAMENTO DEL MÉTODO
Un volumen conocido de aire es pasado a través de un burbujeador que contiene una solución al 3% v/v de peróxido de hidrógeno (30 – 100ml, según el tamaño del burbujeador y del tipo de bomba). El vapor de dióxido de azufre (SO2) es recolectado y oxidado a ácido sulfúrico (H2SO4) de acuerdo a la siguiente ecuación:
SO2 + H2O2 � H2SO4
Posteriormente el aire pasa por otro colector (conectado al primero) que contiene alcohol isopropílico (80% v/v) en el cual se recogen SO3 y nieblas de H2SO4. Las soluciones resultantes se titulan con perclorato de bario 0.005M usando Thorin como indicados. Se produce un ligero cambio de color amarillo-naranja a rosa claro cuando se ha alcanzado el punto de equivalencia.
APLICABILIDAD
Este método fue validado para un intervalo de 6.55 a 26.8mg/m3 a temperatura y presión atmosférica de 21ºC y 757mmHg para un volumen de 90L
El límite superior del intervalo del método depende de la capacidad del burbujeador. Si se van a muestrear concentraciones mayores, deben usarse volúmenes de muestra menores.
En principio el método es útil para la determinación de dióxido de azufre, pero también detecta sulfatos y ácido sulfúrico, si sólo se desea determinar SO2 los demás componentes azufrados pueden ser removidos mediante prefiltrado.
INTERFERENCIAS
Los fosfatos volátiles representan una interferencia significativa. Los metales volátiles pueden convertirse en iones metálicos en el burbujeador. La presencia de éstos y otros contaminantes en el aire deben hacerse notar al analista para que prepare la muestra.
Partículas como sulfatos, ácido sulfúrico y metales pueden ser removidos mediante el prefiltrado.
Las partículas metálicas también se removerán usando un filtro tipo membrana de éster de celulosa de 0.8micras. las interferencias metálicas que se convierten en iones metálicos en el burbujeador pueden removerse pasando la muestra por una resina intercambiadora de cationes.
Las concentraciones de iones fosfato mayores que las del ión sulfato causan una interferencia apreciable. Las partículas de fosfato se remueven usando un filtro de membrana de éster de celulosa conectado enfrente del burbujeador, los fosfatos también pueden removerse por precipitación con carbonato de magnesio.
REACTIVOS Y MATERIALES
Reactivos
• Isopropanol grado reactivo • Perclorato de Bario 0.005M. Disolver 2g de perclorato de bario trihidratado en 150ml de
agua, agregar 850ml de isopropanol. Ajustar pH a 3.5 con ácido perclórico. Normalizar con H2SO4 0.005M.
• Thorin. Preparar una solución entre el 0.1% y 0.2% en agua destilada (indicador). • Solución patrón de sulfatos. Preparar una solución 0.005M de ácido sulfúrico y
normalizar por titulación con hidróxido de sodio 0.02M. • Ácido perclórico al 1.8% • Peróxido de hidrógeno 0.3N • Papel indicador de pH.
Equipos
• Unidad prefiltrante: para la eliminación de interferencias. Cosnsiste en una membrana filtrante de éster de celulosa de 37mm de diámetro con un tamaño de poro de 0.8micras
contenidas en un portafiltro de dos piezas de 37mm. El filtro està soportado por una malla de acero inoxidable.
• Burbujeador pequeño. • Bomba de muestreo personal calibrada, cuya relación de flujo puede ser determinada
con una exactitud de + 5%. • Termómetro, manómetro. • Lámpara fluorescente de luz de día para identificar el punto final.
MUESTREO
• Calibrar la bomba portátil con su portafiltros representativo, burbujeador y tubo para evitar salpicaduras en la línea y así minimizar errores asociados con la incertidumbre del volumen muestreado.
• Ensamblar el filtro en el portafiltros y cerrar firmemente. Asegurar el portafiltros con cinta adhesiva.
• Pipetear 15ml de peróxido de hidrógeno 0.3N en cada burbujeador (son dos burbujeadores).
• Remover el tapón de salida de filtro y conectarlo con la entrada del burbujeador con una pequeña pieza de tubo flexible. La salida del burbujeador es conectada a la entrada de la bomba o a una trampa que pueda ser usada para proteger durante el muestreo personal.
• El aire a ser muestreado no debe pasar a través de ninguna manguera o tubo antes de entrar al portafiltros.
• Se recomienda un tamaño de muestra de 90L para determinar la concentración máxima. Muestrear a una relación de flujo entre 1.5 y 1.0 L/min. Para niveles fuera del intervalo, ajustar el volumen de muestra para colectar entre 0.6 y 2.3mg de SO2.
• Iniciar el muestreo. Al terminar el muestreo debe anotarse el tiempo que duró el mismo, la relación de flujo en el muestreo, presión y temperatura ambiental.
PREPARACIÓN DE LA MUESTRA
• Remover la base del burbujeador y golpear suavemente contra la pared interna del burbujeador para recuperar la mayor cantidad de solución muestreada posible, añadir en un erlenmeyer de 250ml.
• Enjuagar la base del burbujeador con 2ml de peróxido de hidrógeno 0.3N limpio. Y transvasar al erlenmeyer
• Añadir 100ml de isopropanol. • Ajustar el pH de la muestra a 3.5 con ácido perclórico al 1.8%. Añadir 8 a 10 gotas de
indicador de Thorin y titular la muestra con perclorato de bario hasta un color rosa claro. • Analizar el patrón y la solución blanco absorbente de la misma manera.
Solución absorbente: Con cada lote de 10 muestras debe remitirse un burbujeador conteniendo 15ml de peróxido de hidrógeno 0.3N preparado con la misma reserva para la colección de muestras. Este debe quedar sujeto exactamente al mismo manejo que los que contienen la muestra excepto que no se hace pasar aire a través de él. Etiquetar como “Blanco”.
CALIBRACIÓN Y PATRONES.
• La solución de perclorato de bario es normalizada por titulación de una alícuota de 5ml
de ácido sulfúrico 0.005M hasta el punto final usando Thorin como indicador. • La molaridad del perclorato de bario se calcula de acuerdo a lo siguiente:
M Ba(ClO4)2 = (ml H2SO4 * M H2SO4)
ml Ba(ClO4)2 donde: M Ba(ClO4)2 = molaridad del perclorato de bario ml H2SO4 = volumen del ácido sulfúrico en mililitros M H2SO4 = molaridad del ácido sulfúrico en mililitros
CALCULOS
Los cálculos se realizan en base a las siguientes reacciones:
SO2 + H2SO4 � H2SO4 Ba(ClO4)2 + H2SO4 � BaSO4 + 2HClO4
En base a esto se puede decir entonces que los ppm de SO2 se determinan según las siguientes
ecuaciones:
mg SO2 = M Ba(ClO4)2 * V Ba(ClO4)2 * PMSO2
siendo;
M Ba(ClO4)2 = molaridad del perclorato de bario V Ba(ClO4)2 = volumen del perclorato de bario usado para titular (ml) PM SO2 = Peso molecular del SO2
La concentración de SO2 en el aire muestreado expresado en mg/m3 es:
mg = mg SO2 m3 V(L)
Los resultados en ppm SO2 se obtienen mediante el siguiente cálculo:
ppm = mg x 24.45 x 760 x (T + 273) m3 PM P 298
24.45 = Volumen molar (L/mol) a 25ºC y 760mmHg 760 = Presión normal en mmHg T = Temperatura de aire muestreado (ºC) PM = Peso molecular del SO2 P = Presión de aire muestreado en mmHg 298= Temperatura normal en (ºK)
REFERENCIAS [1] El procedimiento 031. Determinación de azufre en aire-método volumétrico. “Methods of air Sampling ans Analysis”
ELABORACIÓN DE UN MÉTODO PARA LA DETERMINACIÓN DE VAPORES ORGÁNICOS VOLÁTILES EN AIRE DEL TIPO BTEX.
MÉTODO DE ADSORCIÓN EN CARBÓN ACTIVADO / CROMATOGRAFÍA DE GASES.
INTRODUCCIÓN
Con la finalidad de poder realizar análisis de compuestos orgánicos volátiles (COV´s) del tipo BETX (benceno, tolueno, etilbenceno y xilenos) en muestras de aire en ambiente de trabajo (ocupacional) mediante el uso de un cromatógrafo de gases modelo 5890 perteneciente a la empresa Operadora Cenproaca, C.A, se realizó una investigación complementaria para la culminación de la elaboración del método y la puesta en marcha del mismo.
La presente metodología está basada en los métodos:
• NIOSH 1501 • "Determinación de Vapores Orgánicos en aire - Método de adsorción en carbón
activo/Cromatografía de gases" es un método aceptado por el Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo (INSHT) español. Como método aceptado se entiende que ha sido sometido a un protocolo de validación por organizaciones oficiales competentes en el área de la normalización de métodos analíticos, o bien ha sido adoptado como método recomendado por asociaciones profesionales dedicadas al estudio y evaluación de riesgos por agentes químicos, así como aquellos métodos recomendados por la UE o basados en métodos ampliamente conocidos y evaluados por especialistas en este tipo de análisis.
FUNDAMENTO DEL MÉTODO.
La muestra se recoge haciendo pasar una cantidad conocida de aire a través de un tubo relleno de carbón activo, mediante una bomba de muestreo personal, quedando los vapores orgánicos adsorbidos sobre el carbón. Posteriormente se desorben con disulfuro de carbono o una solución que contiene el 5% (V/V) de 2-butanol en disulfuro de carbono y se analiza la disolución resultante en un cromatógrafo de gases equipado con detector de ionización de llama (FID).
Se obtienen las áreas de los picos de los analitos de interés y del patrón interno, determinando la cantidad presente en la muestra. A partir de la masa de los analitos presentes en la muestra se obtienen las concentraciones ambientales.
APLICABILIDAD
Este método es aplicable a la determinación de vapores orgánicos incluyendo los tipo BTEX en aire, en ambientes laborales, en un intervalo de concentraciones entre 0.4mg/m3 a 400mg/m3 (ése es el intervalo de la curva de calibración para el caso de los BTX y BTEX).
En principio el método es útil para la determinación de compuestos pertenecientes a las siguientes familias aromáticas:
• Hidrocarburos alifáticos, aromáticos y clorados. • Ésteres y alcoholes (exceptuando metanol) todos ellos compatibles con toma de muestra
en tubo de carbón activo y con el uso total o parcial de CS2 como disolvente de desorción.
Éste método no es aplicable a la determinación de otros compuestos principalmente si son fuertemente polares.
INTERFERENCIAS
Se considera interferencia cualquier otro compuesto orgánico, que presente el mismo o próximo tiempo de retención que los compuestos a analizar, en las condiciones de operación descritas en este método. Otra interferencia a tener en cuenta es la humedad que influye negativamente en la recuperación de alcoholes del carbón activo.
REACTIVOS Y MATERIALES
Gases • Nitrógeno (purificado) • Hidrógeno (purificado) • Aire sintético (puro)
Reactivos
• Patrones de referencia de los analitos • n-Propilbenceno o butilbenceno (patrón interno) • 2-Butanol • Sulfuro de carbono* (de calidad cromatográfica)
* Altamente tóxico y extremadamente inflamable. Manipular con ventilación adecuada y bajo campana. (Ver toxicología).
Equipos
• Muestra: Tubos de vidrio de 7cm de longitud, 6mm de diámetro externo, 4mm diámetro interno, cerrados a la flama, contentiva de dos secciones de carbón activo separadas por una porción de espuma de poliuretano de 2mm. La primera sección del tubo contiene 100mg de carbón activo y la segunda 50mg.
• Bomba de muestreo portátil (bomba personal) capaz de mantener un funcionamiento continuo durante todo el tiempo de muestreo. Con un caudal de rango entre 0.01 a 1L/min. Para conectar la bomba y el tubo de carbón se debe usar un tubo de goma o plástico flexible de longitud y diámetros adecuados a fin de evitar estrangulamientos y fugas en las conexiones
• Columna: Rtx –VMS; 60meter, 0.53mmID. Temperatura máx: 240ºC Nota: Las columnas Rtx®-VMS ofrecen mejor selectividad, y en general un análisis más rápido para la separación de compuestos orgánicos volátiles, tales como los enumerados en la EPA de EE.UU. Método 8260B. La fase Rtx ®-VMS estacionaria es un polímero altamente estable que ofrece un análisis excelente de compuestos volátiles, en combinación con las trampas de iones sensibles y Agilent 5973 espectrómetros de masas. 0,18 y 0,25 mm ID columnas permiten dividir la muestra en el puerto de inyección, lo que elimina el gasto adicional y el mantenimiento de un separador de jet. Una 0.45mm o 0.53mm columna ID puede ser conectado directamente a la purga y trampa en la línea de transferencia de un sistema equipado con un separador de jet.
• Tubos de roscado de 2ml de capacidad o mayores. • Viales de vidrio para la recolección de las muestras a inyectar. • Micro jeringa para cromatografía. • Balones aforados de 10ml (para la preparación de los patrones).
MUESTREO
• Calibrar la bomba portátil en condiciones representativas a la toma de muestra usando un medidor de caudal externo (medidor de burbuja de jabón).
• Romper los dos extremos del tubo de carbón justo antes de comenzar le muestreo, conectar la bomba al tubo de carbón con un tubo de plástico flexible (no de goma) de tal forma que la sección menor del tubo sea la más próxima a la bomba. Se debe evitar toda conexión anterior a la entrada del tubo de carbón a fin de evitar la contaminación de la muestra.
• Colocar verticalmente el tubo de muestreo en la zona de respiración del trabajador (sujeto a la solapa) la bomba de muestreo se sujeta en el cinturón del trabajador. En el caso de muestras estáticas debe elegirse un lugar de muestreo adecuado.
• Poner en marcha la bomba y controlar el tiempo de muestreo. • El volumen de muestreo viene determinado por muchos factores a analizar (ANEXO.
Tabla 3)
• el caudal se fijará de acuerdo al tiempo de muestreo disponible según el lugar de trabajo a evaluar y del volumen máximo de muestreo. El caudal no será en ningún caso mayor a 0.2L/min (ANEXO. Tablas 3 y 4)
• Anotar y registrar los tiempos, temperatura, humedad, caudal y presión barométrica antes y después de la toma de muestra.
• Finalizado el muestreo, desconectar la bomba, retirar los tubos de muestreo y cerrar ambos extremos con los tapones de polietileno. Etiquetar convenientemente cada tubo.
• Con cada lote de muestras deben prepararse un blanco de muestra, utilizando tubos idénticos a los usados para el muestreo y sometidos a las mismas condiciones excepto que no se ha pasado aire a su través.
• Las muestras pueden ser refrigeradas para no favorecer la migración de los analitos hacia la segunda sección del carbón activo y enviadas para su posterior análisis. En cualquier caso las muestras deben ser transportadas en recipientes adecuados a fin de evitar roturas y pérdidas.
• Las nuestras se deben almacenar refrigeradas y analizarse dentro de los catorce (14) días siguientes a su captación. Los ésteres y éteres de glicoles, y los alcoholes presentan problemas de estabilidad en muestras captadas en ambientes de alta humedad (Hr > 60%), asimismo, los compuestos de alta volatilidad pueden dar lugar a migraciones de los mismos hacia la sección posterior del tubo, por lo que en estos casos deben ser analizados en períodos más cortos de tiempo.
PREPARACIÓN DE LA MUESTRA
• Añadir 1ml de CS2 o de una solución al 5% v/v de 2-butanol en CS2 a un tubo roscado y cerrarlo inmediatamente.
• Hacer una muesca en el tubo de carbón en frente de la primera sección y romper el tubo. Sacar y desechar la lana de vidrio.
• Añadir la primera sección del carbón activo al tubo con la disolución desorbente y volver a cerrar.
• Agitar el tubo ocasionalmente durante un periodo de 30min para asegurar la máxima desorción. Repetir el mismo procedimiento con la segunda sección del carbón activo usando otro tubo roscado.
• Si, se requiere el uso de ambos medios (1 y 2) de desorción las muestras se desorberán de acuerdo a un doble y consecutivo procedimiento de desorción, de la siguiente manera:
En primer lugar la muestra se desorberá en CS2 y se realizará el análisis cromatográfico correspondiente, de la solución resultante. Una vez completado el análisis cromatográfico de la muestra en CS2, se procederá a añadir 1µl de 2-butanol y se espera de nuevo un periodo de 30min para asegurar la completa recuperación de la muestra. Se procede a realizar el análisis cromatográfico.
Medio 1: CS2 cuando hay presencia de hidrocarburos alifáticos, aromáticos y clorados, y presencia de ésteres de alcoholes. Medio 2: disolución del 5% v/v de 2-butanol en CS2 por la presencia de analitos más polares como alcoholes, ésteres de éteres de glicoles).
ELABORACIÓN DE LA CURVA DE CALIBRACIÓN PARA BTEX.
Patrón interno: n-propilbenceno o butilbenceno (1µl/ml)
Solución madre
Se preparará una solución madre de aproximadamente 2000ppm de cada analito para un volumen total de 25ml. Los cálculos para determinar la cantidad teórica a pesar de cada uno de ellos son los siguientes.
C analito (mg/L) = masa (mg) V solución
masa (mg) = Vtot solución * C analito (mg/L)
masa (mg) = 0,025L * 2000(mg/L)
masa = 50mg
Por lo tanto para cada analito se deben pesar aproximadamente 50mg para
obtener una solución madre de 2000ppm de cada uno.
Una vez realizado esto se deben hacer las correcciones correspondientes al % pureza para cada analito. Patrones.
Se prepararan patrones dentro de un rango entre 0.4 – 400ppm, esto debido a que la curva debe realizarse hasta aproximadamente el doble del límite de exposición permisible. Estos límites se muestran a continuación:
Norma Covenin 2253:2001
CAP LEB Sustancia
ppm ppm
Benceno (piel) 0.5 A1 2.5 A1
Tolueno (piel) 50 A4 IBE 188 A4 IBE
Etilbenceno 100 IBE 150 IBE
Xileno (o-m-p) 100 A4 IBE 150 A4 IBE
A1: Cancerígeno confirmado en humanos. A4: No clasificado como cancerígeno. IBE: Sustancia para la cual también hay un índice biológico de exposición. Cálculo para la determinación del volumen de soluci ón madre a tomar para cada patrón. Tomando en cuenta que la solución madre posee 2000ppm de cada analito se procede como sigue:
C1*V1 = C2*V2
C1: Concentración del analito en la solución madre (mg/L) V1: Volumen de la solución madre (L) a tomar (alícuota) C2: Concentración del analito en el patrón (mg/L) V2: Volumen total de patrón (L) Por lo tanto el volumen de solución madre a tomar viene dado por V1, de acuerdo a lo siguiente:
V1 = C2*V2 C1
Siendo
C1 = masa de c/analito pesada V tot. Solución (0.025L) Como la solución madre se preparo para 2000ppm de c/analito entonces C1 = 2000ppm. Las concentraciones (ppm) de los patrones a usar serán: 0.4, 1, 5, 10, 20, 50, 100, 250 y 400, para un volumen total de 10ml. Sustituyendo para el patrón de 0.5ppm tenemos:
V1 = 0,4*0,01L = 2.0*10-6 L
2000ppmbenceno
Es decir, 2.0µl de solución madre para que el patrón tenga una concentración de 0,4ppm de benceno igual manera se realiza con cada uno de los analitos y concentraciones, obteniéndose lo siguiente:
Patrón analito Volumen de solución
madre
Benceno
Tolueno
Etilbenceno 0,4ppm
Xileno
2.0µl
Benceno
Tolueno
Etilbenceno 1ppm
Xileno
5µl
Benceno
Tolueno
Etilbenceno 5ppm
Xileno
25µl
Benceno
Tolueno
Etilbenceno 10ppm
Xileno
50µl
Benceno
Tolueno
Etilbenceno 20ppm
Xileno
100µl = 0.1ml
Benceno
Tolueno
Etilbenceno 50ppm
Xileno
250µl = 0.25ml
Benceno
Tolueno
Etilbenceno 100ppm
Xileno
500µl = 0.5ml
Benceno
Tolueno
Etilbenceno 250ppm
Xileno
1.25ml
Benceno
Tolueno
Etilbenceno 400ppm
Xileno
2.0ml
DETERMINACIÓN DE LA EFICACIA DE DESORCIÓN (ED) La eficacia de desorción de los vapores orgánicos pueden variar con el tipo de lote de carbón activo usado, siendo necesaria calcularla con cada lote de carbón y para cada analito sobre el intervalo de aplicación del método. Para calcular la eficacia de desorción, se inyectan diferentes cantidades de los analitos de interés en, al menos, tres tubos conteniendo 100mg de carbón (primera sección del tubo) para cubrir el intervalo de aplicación del método. Una vez adicionados se guardan refrigerados durante una noche para asegurar la completa adsorción. Estos tubos se tratan como muestras. Paralelamente se debe preparar un tubo “blanco” por cada concentración, de la misma manera que las muestras, excepto que no se le ha añadido el contaminante (analito). Igualmente se preparan dos o tres patrones inyectando el mismo volumen de los contaminantes en 1ml del disolvente de desorción, con la misma microjeringa utilizada en la preparación de las muestras. Tanto los tubos blancos como los de muestra se desorben en 1ml d disolvente (CS2), analizándose dichas disoluciones, así como las disoluciones patrón.
CÁLCULOS EFICIENCIA DE LA DESORCIÓN
La eficacia de desorción (ED) se calcula basándose en el apartado anterior, mediante la siguiente expresión: Mi = Es la cantidad promedio en mg de analito “recuperada en la primera sección del
tubo” de carbón activo (tubo tratado como muestra). M = Es la cantidad promedio en mg de analito “añadida al patrón”. Mb = Es la cantidad en mg de analito “encontrada en el blanco”.
ED = Mi - Mb
M
Se puede graficar la eficiencia de desorción Vs. la masa encontrada del compuesto a analizar. Esta curva es usada para corregir pérdidas de adsorción.
Leer la eficiencia de desadsorción de la curva para la cantidad encontrada en la sección anterior, dividir la masa total entre esta eficiencia de desadsorción para obtener los mg corregidos de muestra:
masa total = mg corregidos demuestra
E.D. Observación: No se recomienda el uso de valores en los cuales la eficacia de desorción sea menor al 75%, es decir el ED > 0,75. DETERMINACIÓN DE LA CONCENTRACIÓN DE ANALITO EN LA DISOLUCIÓN DE DESORCIÓN. CALIBRACIÓN A UN NIVEL DE CONCENTRACIÓN (PATRONES). Determinación del factor de respuesta FR (dimensional). M = cantidad del analito o patrón interno en las disoluciones patrón. A = área promedio correspondiente a cada analito o patrón interno en la solución.
FR = M . A
Determinación del factor de respuesta relativo Fi (dimensional).
Fi = FR . FR (patrón interno)
Determinación de la concentración (mg/ml) de cada analito en las disoluciones. Determinación de la concentración (mg/ml) de cada analito en las disoluciones de desorción de cada sección del tubo de muestreo se determinan de acuerdo la siguiente ecuación: Ci = Concentración del analito (mg/ml de disolución). Co = Concentración del patrón interno (mg/ml de disolución). Ai = Área correspondiente al pico del analito en la muestra. Ao = Área correspondiente al pico del patrón en la muestra. Fi = Factor de respuesta relativo.
Ci = Ai x Co x Fi Ao
DETERMINACIÓN DE LA CANTIDAD DE ANALITOS PRESENTE EN LA MUESTRA.
Se calcula la concentración del analito en el aire muestreado siguiendo la siguiente ecuación:
Caire = mg corregidos mta V
Caire = Concentración del analito en el aire muestreado (mg/m3). V = Volumen de aire muestreado (m3)
Este valor se puede expresar en ppm corregidas a condiciones normales 20ºC y 1 atm de presión, tomando en cuenta que estos vapores se comportan como gases ideales en estas condiciones y por tanto el volumen del gas es de 24,4L mediante la siguiente ecuación:
Cppm = Caire x 24.4 x 101.3 x (T1 + 273.15) PM P (T2 + 273.15) Donde: PM = Peso molecular del analito expresado en g/mol P = Presión en KPa (103 N/m2). T1 = Es la temperatura del aire muestreado expresada en ºC T2 = Es la temperatura del aire en condiciones normales (20ºC, y en otros casos 25ºC
condiciones estandar) expresada en ºC. 273.15 = Constante para transformar ºC a ºK. MEDICIÓN Método. Técnica: Cromatografía de gases, FID. Analitos: Benceno, Etilbenceno, Tolueno y Xilenos. (BTEX) Desorción: CS2 o Metanol, con 30min de agitación. Volumen de inyección: 0.1-0.5µl Temperatura. Rampa de calentamiento: Temperatura inicial: 40 ºC Tiempo inicial: 10,0 min
Rate (ºC/min)
Final Temp (ºC)
Final Time (min)
Level 1 8.0 65 0.00
Level 2 10.0 210 3.00
Gas de transporte: N2 Tipo de columna: Rtx –VMS; 60meter, 0.53mmID.
Tabla 1. Tiempos de retención de los analitos objeto de estudio.
SUSTANCIA TIEMPO DE
RETENCIÓN (min)
Disulfuro de carbono 3.757
Benceno 10.660
Tolueno 15.792
Xilenos 18.805
Etilbenceno 19.912
Butilbenceno 21.369
REFERENCIAS [1] NIOSH (2003). Hydrocarbons aromatic: method 1501, Issue 3, dated 15 March. [2] NIOSH (1996). Volatile Organic Compounds: method 2549, Issue 1, dated 15 May.
[3] "Determinación de Vapores Orgánicos en aire - Método de adsorción en carbón activo/Cromatografía de gases" es un método aceptado por el Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo (INSHT) español.