MEDICIÓN DE BENCENO
DE MANERA DIRECTA CON
GRAN PRECISIÓN.

Introducción

El benceno es un compuesto orgánico constituido por 6 átomos de carbono y 6 de hidrógeno organizados de una manera particular. De entre sus características físico-químicas podemos destacar que a temperatura ambiente es un líquido muy volátil y el hecho de que sus vapores son más densos que el aire. Se trata de un compuesto cancerígeno comprobado para el ser humano, clasificado como de grupo I por la IARC (Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer), que se encuentra presente en la nafta de automóviles y otros compuestos combustibles (pegamentos, solventes de limpieza, interviniente de la composición de supercarburantes y la síntesis de gran cantidad de productos químicos) en concentraciones típicas del 0,2 al 3 % vol (por ciento en volumen). El órgano diana del benceno en el organismo es la médula ósea, pudiendo producir leucemia no linfoblástica, aberraciones cromosómicas y aplasia medular, entre otros efectivos nocivos como ser considerado un gran depresor del SNC (Sistema Nervioso Central).

Los límites máximos de exposición para el benceno son extremadamente bajos. La CMP (Concentración Máxima Permisible) para 8 horas diarias es 0.5 ppm; la CMP-CPT (Concentración Máxima Permisible en Cortos Períodos de Tiempo) para hasta 15 minutos corridos con una frecuencia de 4 veces diarias con un periodo de descanso de 1 hora es 2.5 ppm y el nivelIDLH (Inmediatamente Peligroso para la Vida o la Salud) es 500 ppm. Por consiguiente, es necesario medir las concentraciones bajas de benceno (normalmente ≤1 ppm) en presencia de concentraciones mucho más altas (decenas o cientos de ppm totales) de los numerosos compuestos aromáticos y alifáticos que componen los combustibles u otros solventes que lo contengan.

Medición específica de Benceno

RAE Systems Inc., líder mundial en soluciones wireless (inalámbricas) para la detección de gases y niveles de radiación, ha desarrollado tecnología de avanzada para la medición específica y confiable de benceno en aire ambiente. Se trata de los tubos de separación RAE-Sep (para benceno), los cuales eliminan prácticamente todos los componentes de los vapores excepto el benceno. Esto se consigue gracias al medio de absorción exclusivo de los tubos. Esta selectividad se puede aumentar con una lámpara de fotoionización de 9.8 eV, que responde considerablemente a los compuestos orgánicos volátiles pero débilmente a muchos hidrocarburos. En la tabla 1 se muestra la respuesta del sistema combinado a varios gases problemáticos.

Una gran ventaja de la tecnología RAE-Sep es que se acopla de manera exclusiva al Monitor Digital Instantáneo de COVs (Compuestos Orgánicos Volátiles) con sensor PID (Detector de FotoIonización) modelo UltraRAE 3000 de RAE Systems para lograr así la determinación específica de la concentración de Benceno o Butadieno (según el tubo RAE-Sep seleccionado). Cabe hacer notar que el UltraRAE 3000 cuenta con la siguiente capacidad de detección:

Procedimiento de medición

Se utiliza un tubo independiente para cada medición. El detector UltraRAE 3000 se calibra con un patrón de 5 ppm de benceno con el tubo RAE-Sep colocado correctamente. Una vez listo para la medición, se abre un tubo, se introduce en el detector UltraRAE 3000 y se presiona el botón de inicio. La bomba interna del detector introduce la muestra de aire a aproximadamente a 330 cc/minuto y de manera automática se ajusta la pantalla registrando el valor a los 75 segundos. El valor final es una media de la concentración durante el período de muestreo de 75 segundos en la muestra de 400 cc.

Capacidad del tubo y efectos

Los tubos de separación RAE-Sep (para benceno) admiten 1.000 ppm de tolueno en aire seco y 300 ppm a un %HR (porcentaje de humedad relativa) entre 50 y 80%. Los tubos se pueden abrir y dejar expuestos al aire durante un máximo de 4 horas sin perder su capacidad y las condiciones con las que fue fabricado.

En la tabla 2 se muestra que la humedad no afecta en la respuesta al benceno. No obstante, un nivel de humedad alto afecta a la capacidad del tubo para eliminar los hidrocarburos interferentes:

El metano no tiene ningún efecto en la capacidad del tubo, pero reduce la respuesta del PID al benceno si la concentración de metano es superior a aproximadamente un 1% por volumen. El propano y los hidrocarburos superiores consumen gran parte de la capacidad de los tubos de separación, incluso si no ofrecen ninguna respuesta.

Respuesta de las mediciones con muestra conocida

En el gráfico 1 se muestra la linealidad de la respuesta al añadir benceno a la muestra de vapores de nafta. El coeficiente de correlación (r²) para la línea es 0.998. Esta linealidad óptima permite el uso de una calibración rápida, sencilla y de un solo punto. La muestra tomada para la realización del gráfico es 250 ppm de combustible:

Se ve claramente la linealidad de la respuesta del benceno añadido a 250 ppm de combustible (con 92 octanos). La muestra contiene 1,4 ppm de benceno respecto del total de compuestos orgánicos volátiles

Muestras en refinerías

Las refinerías de petróleo presentan una amplia variedad de procesos que incluyen grandes concentraciones de benceno. En la tabla 3 se comparan los resultados del detector PID, modelo UltraRAE 3000, específico para benceno, obtenidos en un minuto, con los resultados de las series de cromatografia gaseosa (CG) con detectores de ionización por llama (FID) de dos (2) horas en el laboratorio. La correlación correcta entre los dos sistemas de medición muestra el ahorro de tiempo que otorga el uso de un UltraRAE 3000.

Comparación de la respuesta con la de otros detectores

Un estudio realizado en cuatro (4) importantes refinerías de petróleo compara el sistema UltraRAE 3000 con otros tres (3) detectores portátiles de medición específicos para benceno: CG de mano Photovac Snapshot, Dräger CMS y CG de laboratorio. Los resultados mostrados en la tabla 4 se han obtenido para los datos combinados de 18 muestras de campo distintas y 24 patrones, incluidas las mezclas BTEX (benceno, tolueno, etilbenceno y xileno).

Los sistemas Snapshot y UltraRAE 3000 ofrecen resultados similares, mientras que el sistema CMS tiende a presentar una variabilidad superior. Los resultados completos del estudio están disponibles previa solicitud.

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Referencias:

- RAE Systems. Technical Note TN-127

- Ministerio de Trabajo, Empleo y Seguridad Social. Resolución 295/03

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