5 ventajas al usar un analizador de gases en el laboratorio

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29 octubre, 2019

Un analizador de gases permite determinar componentes o propiedades de un gas (puro o mixto) mediante métodos químicos, fisicoquímicos y físicos. El análisis de gases se usa para determinar la composición de gases naturales e industriales; para controlar procesos tecnológicos en las industrias metalúrgica, química, petrolera y de gas; y detectar gases tóxicos, altamente inflamables o explosivos en la atmósfera en las instalaciones de producción.

Características de los métodos empleados en el análisis de gases

Los métodos químicos se basan en el principio de la absorción de componentes de una mezcla de gases por diversos reactivos.

En los métodos fisicoquímicos de análisis de gases, los componentes de una mezcla de gases son absorbidos por una solución de un reactivo adecuado y, posteriormente, se miden una o varias propiedades fisicoquímicas de la solución. La composición de las mezclas de hidrocarburos usualmente se determina mediante adsorción cromatográfica. Sin embargo, la mayoría de los analizadores funcionan mediante absorción infrarroja, paramagnetismo y conductividad térmica.

Los métodos físicos empleados en un analizador de gases se basan en los cambios en las propiedades físicas de una mezcla de gases que varían con su composición: densidad, viscosidad, punto de ebullición, conductividad térmica, emisión o absorción de luz (análisis espectral) y espectros de masas (espectroscopía de masas).

Analizadores de gas infrarrojos (IR)

Los dos gases más abundantes en la atmósfera (nitrógeno y oxígeno) son moléculas diatómicas que no absorben la radiación infrarroja. Sin embargo, la mayoría de los gases tienen enlaces asimétricos o complejos que absorben radiación infrarroja a longitudes de onda específicas a medida que una fuente de luz pasa a través de ellos.

En el núcleo de un analizador IR hay un tubo de muestra con una fuente de luz infrarroja en un extremo y un detector en el otro; se utilizan filtros para seleccionar la longitud de onda específica y lentes para enfocar la luz. La diferencia en el nivel de luz que llega al detector es proporcional a la concentración del gas objetivo a medir.

Analizador de oxígeno paramagnético

Dos esferas de vidrio llenas de nitrógeno se colocan dentro de un campo magnético, en una suspensión giratoria, con un espejo colocado en el centro. La luz brilla en el espejo y se refleja en un par de fotocélulas. A medida que el oxígeno es atraído hacia el campo magnético, desplaza las esferas de vidrio, causando la rotación de la suspensión que es detectada por las fotocélulas.

Esto genera una señal a un sistema de retroalimentación, que pasa una corriente directamente proporcional a la concentración de oxígeno dentro de una mezcla de gases.

Analizadores de conductividad térmica

La conductividad térmica es una propiedad de todos los gases que se aprovecha debido a que cada gas tiene un valor de conductividad térmica diferente; usualmente se determina el nivel de un gas en una mezcla binaria o pseudobinaria. El aire constituye un buen ejemplo de una mezcla pseudobinaria ya que tiene una proporción fija de oxígeno y nitrógeno, ambos con conductividades térmicas muy similares.

Ventajas del analizador de gases

  1. Un analizador de gases que emplea métodos químicos en la medición se caracteriza por el diseño simple de los instrumentos y procedimientos sencillos para llevar a cabo el análisis.
  2.   Los métodos fisicoquímicos y físicos de análisis de gases, en comparación con los métodos químicos, implican análisis más rápidos e incluso la posibilidad de análisis automático, lo que permite una amplia aplicación en la industria.
  3. Los analizadores infrarrojos no se agotan, sino que dependen de la vida útil del instrumento; son sencillos de usar y calibrar; y, además, no se altera ni consume la muestra.
  4.   La tecnología paramagnética proporciona una medición rápida, precisa y sensible de los niveles de oxígeno en una muestra. A diferencia de tecnologías electroquímicas, una celda paramagnética nunca necesita ser cambiada, pues no se deteriora. Esto significa un mantenimiento continuo reducido y una larga vida operativa.
  5.   La tecnología flexible de un analizador de gases por conductividad térmica permite realizar diferentes tipos de mediciones de gases objetivo que, además, se pueden llevar a cabo en áreas de trabajo peligrosas sin implicar costos adicionales. Estos equipos no tienen piezas móviles ni consumibles y requieren ser calibrados con poca frecuencia.

Referencia

Khandpur, R. S. (2007). Handbook of analytical instruments. Tata McGraw-Hill Education.

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