1. OBJETO

El presente procedimiento tiene por objeto describir un método para la calibración de analizadores de dióxido de carbono (CO2) que utilizan la técnica de espectroscopía de infrarrojo no dispersivo (NDIR).

2. ALCANCE

El presente procedimiento es de aplicación a los analizadores específicos de CO2 que utilizan la técnica de espectroscopía de infrarrojo no dispersivo (NDIR), para determinaciones cuantitativas de CO2 y cuya calibración se realice mediante una función, que dependerá del rango y de la respuesta del analizador. Se utilizarán materiales de referencia certificados (MRC) cuyo número y concentración dependerá de las características antes citadas.

3. DEFINICIONES

Analizador de infrarrojo no dispersivo Analizador continúo de gas basado en la absorción de radiación infrarroja por un gas. La selectividad se obtiene sin la ayuda de un sistema óptico dispersivo como un prisma o una rejilla.

Ajuste de un sistema de medida [1] (3.11)

Conjunto de operaciones realizadas sobre un sistema de medida para que proporcione indicaciones prescritas, correspondientes a valores dados de la magnitud a medir.

NOTA 1 Diversos tipos de ajuste de un sistema de medida son: ajuste de cero, ajuste del offset (desplazamiento) y ajuste de la amplitud de escala (denominado también ajuste de la ganancia).

Absorción IR. Esta medición se basa en el principio de que todas las moléculas heteroatómicas como CO, CO2, SO2 y NO, poseen un espectro de absorción característico en un rango infrarrojo. Esta propiedad de los gases frecuentemente se usa para la medición de emisiones. Sin embargo, para evaluar la calidad del aire este principio de medición de absorción infrarroja exclusivamente se utiliza para la determinación de monóxido de carbono (CO) y para bióxido de carbono (CO2) debido a que la absorción de radiación de estos gases es suficientemente grande, a pesar de que se encuentren en muy bajas concentraciones en la atmósfera. No se recomienda esta técnica para la medición de concentraciones de SO2 y NO en el aire ambiente71 .

Existen dos diferentes métodos de absorción IR (infrarrojo)que se distinguen entre sí por el método de almacenaje de la muestra de referencia que sirve para obtener la selectividad deseada del espectro de refracción. Estos son el método de absorción infrarroja no dispersa (NDIR) y el método de correlación de un gas filtrado (GFC).

En el NDIR, el receptor de luz se utiliza para el almacenaje de una muestra del mismo gas a ser medido y la radiación transformada en las cámaras receptoras llenas de gas y modulada produce variaciones periódicas de presión en estas cámaras, las cuales se convierten en señales eléctricas por medio de un capacitor de membrana o un detector de micro flujo (ver figura 3.19).

El GFC utiliza una cámara llena de gas ajustada a un filtro y otra llena de N2, las cuales están montadas en una rueda que las coloca periódica y alternadamente en la trayectoria de la luz (ver figura 3.20).

Analizador de Gases NDIR 

SyncroTest 4G 7405El analizador de gases 4G 7404 emplea la unidad 5210E de Andros, reconocida mundialmente y que cumple con todas las especificaciones internacionales actualmente aceptadas, como BAR97 de California, OIML Class I, ISO 3930, TÛV y PTB. Se emplea la tecnología infrarrojo no dispersivo (NDIR) para los sensores de monóxido de carbono (CO), hidrocarburos (HC) y dióxido de carbono (CO2), mientras que se emplea la tecnología electroquímica para los sensores opcionales de oxígeno (O2) y

óxidos de nitrógeno (NOx), actualmente reconocida como superior para estos gases y aprobada por PTB desde 1995, AU II en Alemania, Vehicle Inspectorate en el Reino Unido, etc.. Al igual que el modelo 4G7404, se entrega instalado en el Tablero de Medición y Control TC7000 con todos los filtros y accesorios de conexión, sonda de aspiración de acero inoxidable, sonda lambda, termocupla y captor de RPM. Las lecturas se presentan en pantalla con indicadores analógicos y digitales, se muestra el cálculo del factor lambda y curvas de cada componente. La secuencia de medición puede ser manual o totalmente automática dentro del proceso de revisión técnica, interactiva y con sintetizador de palabra en español. 

También se cuenta con  control remoto para manejar a distancia y lapíz óptico para registrar situaciones especiales de acuerdo al Manual de Procedimientos de cada jurisdicción, editable por el usuario. Los resultados son impresos en el certificado de inspección y en la planilla de diagnóstico. Especificaciones técnicas:  

Método de medida Rangos de medida   Rango ambiental

Infrarrojo no dispersivo (CO, CO2 Y HC)Electroquímico (O2 y NOx)HC:   0 a 2000 ppmCO:   0 a 10%CO2: 0 a 20%O2:   0 a 25%NOx: 0 a 2000 pm4ºC a 50ºC y 0 a 85% RH

Absorción infrarroja (Proceso IR)

La radiación infrarroja es absorbida por gases tales como el CO, CO2, SO2 o NO, con una longitud de onda típica de cada componente (rango de longitud de onda de unas pocas µm). La atenuación de un determinado rango de radiación infrarroja a medida que un volumen de gas pasa a su través es, por consiguiente, una medida de las concentraciones del componente gaseoso en el gas a medir que ha pasado a su través. Hay dos métodos para incidir en solo un componente:

En el método dispersivo la radiación se descompone espectralmente mediante prismas o redes de difracción antes de que el volumen de gas pase a su través, después de lo cual solamente la radiación con la longitud de onda típica del componente que se está midiendo y es de interés, atraviesa el volumen del gas (cámara de medición). Este principio se usa en particular en los dispositivos de laboratorio.

En el método no dispersivo (método NDIR) se prescinde de la descomposición espectral descrita anteriormente, y una radiación de banda ancha, modulada con una rueda obturadora en todo el recorrido donde sea necesario, pasa a través de la cámara de medición.

Hay pues dos métodos para verificar la absorción:

>> O el propio componente a medir se usa en forma de un detector lleno con el mismo, de tal forma que el detector está lleno con el componente a medir y se mide la radiación

residual aún presente después de que ha pasado a través de la cámara de medición, donde sea pertinente, comparando con la radiación sin atenuar. Las fluctuaciones de presión que se producen (debidas a las fluctuaciones en el calentamiento del volumen del gas como consecuencia de la absorción) se registran mediante un condensador de membrana o un sensor de microflujo y se convierten en una señal eléctrica.

>> O, alternativamente, la radiación pasa a través de la sección de absorción y luego se contrae al rango de longitud de onda requerido para el CO2; por ejemplo, se verifica por medio de un filtro de interferencia usando un detector de radiación IR. A medida que aumenta la concentración del gas, se absorbe más radiación y la señal del detector se reduce en consonancia.

Sensor NDIR (diseño compacto) para medir CO2:

Absorción IR:

Esta medición se basa en el principio de que todas las moléculas heteroactivas como CO,CO2,SO2 y NO poseen un espectro de absorción característico en un rango infrarrojo. Esta propiedad se usa por lo general para la medición de emisiones.

En calidad del aire este principio de medición de absorción infrarroja se utiliza exclusivamente para la determinación de monóxido de carbono (CO) y para el dióxido de Carbono (CO2), debido a que el espectro de absorción de estos gases es suficientemente grande también en pequeñas concentraciones.

No se recomienda para SO2 y NO

Existen 2 diferentes métodos de absorción IR ( infrarrojo)

a. Método de absorción infrarrojo no dispersa (NDIR)

b. Método de correlación de un gas filtrado (GFC)

Ambos de distinguen entre si, por el método de almacenaje de la muestra de referencia que sirve para obtener la selectividad deseada del espectro de refracción.

El método mas comúnmente utilizado para determinar CO es el NDIR

En el NDIR, el receptor de luz se utiliza para el almacenaje de una muestra del mismo gas a ser medido y la radiación transformada en las cámaras receptoras llenas de gas y modulada produce variaciones periódicas de presión en estas cámaras, las cuales se convierten en señales eléctricas por medio de un capacitor de membrana o un detector de micro flujo.

El GFC utiliza una cámara llena de gas ajustada a un filtro y otra llena de N2, las cuales están montadas en una rueda que las coloca periódica y alternadamente en la trayectoria de la Luz.

Medida de SO2 por infrarrojo no dispersivo (NDIR)

Dos haces de luz infrarroja se hacen pasar por sendas celdas que contienen respectivamente la muestra y una cantidad conocida de SO2 (referencia). A continuación ambos haces pasan por celdas con SO2 puro. La diferencia de intensidad de radiación IR entre ambos haces se traduce en una diferencia de presión. Esta diferencia de presión se correlaciona directamente con la cantidad de SO2 presente en la muestra.

Métodos de referencia

Son los establecidos por las autoridades ambientales para establecer los niveles de concentración de un determinado contaminante

A efectos legales, definen la concentración del contaminante que miden Son métodos patrón, con respecto a los cuales se comprueba la eficiencia de otros

métodos Para que un método de análisis llegue a ser catalogado como método de

referencia ha de ser:1. Preciso y exacto2. Robusto3. Sin interferencias (específico)

BIBLIOGRAFIA

http://www4.ujaen.es/~mjayora/docencia_archivos/Quimica%20analitica%20ambiental/

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218625326-Calibracion-de-analizadores-de-CO2-Tecnica-NDIR-Espana.pdf

http://www.solucionesgtec.com/TeAm/Centro_Docs/muestreo_inmisiones.pdf

http://s3.amazonaws.com/ppt-download/instumentosparamedirgas-120910201812-

phpapp02.pptx?response-content-

disposition=attachment&Signature=bKZqVowUjC6PGMBW%2FHAirObPeaE

%3D&Expires=1426226650&AWSAccessKeyId=AKIAIA7QTBOH2LDUZRTQ

http://www.cem.es/sites/default/files/qu-007_digital.pdf