ES2355736T3 - Dispositivo de muestreo por difusión. - Google Patents

Abstract

Kit de piezas para montar un dosímetro por difusión para la detección de contaminantes, comprendiendo dicho kit de piezas: - una carcasa (1, 50), - un primer adsorbente (2) que se colocará dentro de dicha carcasa, - un primer separador (3) que se colocará en la parte superior de dicho adsorbente, para definir un espesor (L) y una primera área superficial (A) de una capa de difusión, - una primera capa (5) protectora que se colocará en la parte superior de dicho separador, - una primera cubierta (6) que presenta una abertura (7), que se colocará en la parte superior de dicha capa protectora, de tal manera que cierre el dosímetro montado en su circunferencia, caracterizado porque comprende además por lo menos uno o más separadores (15, 16, 17) adicionales, siendo capaz cada separador adicional de sustituir dicho primer separador, en el que cada separador define un área superficial diferente, de tal manera que cada separador posibilite la realización de una medición con una tasa de adsorción diferente.

Description

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un dispositivo de muestreo por difusión o “dosímetro” usado para la detección de contaminantes en un fluido gaseoso, principalmente en el aire, y para la medición de la concentración de tales contaminantes. 5

ESTADO DE LA TÉCNICA

Los dispositivos de muestreo por difusión de este tipo se han descrito en la técnica. Comprenden un adsorbente que es capaz de reaccionar con o adsorber un contaminante concreto cuando se expone a una mezcla gaseosa, por ejemplo, aire ambiente de un lugar de trabajo cerrado. El contaminante es capaz de difundir hacia dicho adsorbente a través de una porción de difusión, que puede ser un espacio de aire o una porción de material 10 poroso, o una combinación de ambos. Desde el momento de la adsorción de contaminante por el adsorbente, se puede calcular entonces la concentración del contaminante en el aire en base al conocimiento de las dimensiones de la porción de difusión y el coeficiente de difusión del contaminante en dicha porción de difusión.

Los dosímetros por difusión conocidos se describen en los documentos US-A-4158958, GB-A-2078371 y FR-A-2621691. Un problema de los dosímetros existentes es que se fabrican como una especie de "caja negra". 15 Tienen dimensiones fijas que conducen a una tasa de adsorción fija para cada contaminante, es decir, la masa de contaminante adsorbida por unidad de tiempo.

Puesto que, a menudo, la duración de una medición es fija, por ejemplo, 8 h para un ensayo en un lugar de trabajo, es un problema que la tasa de adsorción no pueda ser adaptada a las condiciones de ensayo por el usuario del dispositivo. El aire ambiente con bajas concentraciones de contaminantes puede requerir una mayor tasa de 20 adsorción y viceversa. Cuando se aplica una elevada tasa de adsorción fija, hay peligro de sobresaturación del adsorbente, mientras que una baja tasa de adsorción puede hacer que el contaminante adsorbido permanezca por debajo del límite de detección.

OBJETIVOS DE LA INVENCIÓN

La presente invención tiene como objetivo proporcionar un dosímetro por difusión modular que permita un 25 mayor grado de flexibilidad en cuanto a su funcionamiento. La flexibilidad es una elección de la tasa de adsorción y, por tanto, la masa adsorbida con un mismo dispositivo de muestreo sin cambiar la geometría externa del dispositivo de muestreo, el tiempo de muestreo o la concentración de exposición.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

La invención se refiere a un dosímetro por difusión modular con tasa de adsorción variable como se 30 describe en las reivindicaciones adjuntas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

La fig. 1 representa un dosímetro de la invención, que tienen una cubierta abierta y un primer elemento separador.

La fig. 2 representa el mismo dosímetro, en el que se proporciona un separador que comprende pequeños 35 orificios.

La fig. 3 representa el mismo dosímetro, en el que se proporciona un separador que permite la aplicación de dos adsorbentes diferentes.

La fig. 4 representa el mismo dosímetro, en el que se proporciona un separador con dos mitades, teniendo cada mitad una tasa de adsorción diferente. 40

Las figs. 5, 6 y 7 muestran prototipos de un dosímetro según la invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

En base a la ley de difusión de Fick, la concentración de un contaminante en una mezcla de gases, habiendo difundido dicho contaminante a través de una capa de difusión, se puede expresar como:

en la que m es la adsorción de contaminante (en mg), L es la longitud de la trayectoria de difusión (cm), D es el coeficiente de difusión del contaminante en la capa de difusión (cm2/s), A es la superficie de la capa de difusión (cm2) y t es el tiempo de adsorción (s).

Cuando se define la tasa de adsorción Q como D·A/L, la expresión se transforma en: 5

Como se mencionó anteriormente, en los dosímetros existentes, Q es un valor constante para un tipo concreto de contaminante. La cantidad (m) adsorbida solo se puede cambiar cambiando el tiempo de muestreo (t) o cuando C0 cambia. En el dosímetro de la invención se proporcionan medios para que el usuario adapte la tasa de adsorción en función de las condiciones del ambiente, sin cambiar las dimensiones externas del dispositivo. La idea 10 básica es proporcionar un dosímetro modular, en el que el usuario puede intercambiar una o más sub-piezas de forma que el uso de una pieza concreta dé como resultado un valor concreto de los parámetros A y L, conduciendo así a una tasa de adsorción Q variable.

La figura 1 muestra una vista esquemática de un dosímetro según la invención. Comprende una carcasa 1, que puede ser un receptáculo con forma cuadrada formado por una placa 11 inferior y una pared 12 circunferencial 15 vertical, como se muestra en el dibujo. En la parte inferior de la carcasa está el adsorbente 2, una capa de un material adecuado, capaz de adsorber el contaminante mediante reacciones físicas o químicas. Hay presente un separador 3 en la parte superior del adsorbente. El separador es básicamente una pieza de forma anular con la misma forma que la carcasa y que tiene la función de crear un espacio 4 de aire que sirve de capa de difusión (todavía zona de aire). En la parte superior del separador 3 hay una capa 5 protectora, que es permeable al 20 contaminante pero que evita que entren corrientes de convección en el dosímetro, de forma que el aire del espacio de aire permanece fácilmente sin perturbaciones. El dosímetro se cierra con una cubierta 6. La cubierta es básicamente extraíble del dispositivo. La cubierta 6 mostrada en la figura 1 tiene una abertura 7. Esto tiene como resultado un dosímetro con un factor de adsorción Q determinado, definido por la longitud L de difusión y la superficie A de la región del espacio de aire. La cubierta 6 puede ser sustituida para transporte por una cubierta 25 cerrada. La cubierta de la realización preferida de la invención tiene una pared 8 circunferencial, que solapa la pared de la carcasa, cerrando así el dosímetro por los lados. Este aspecto se describirá mejor en base a los dibujos de un prototipo de las figuras 5 a 7.

Según la invención, el separador 3 puede ser sustituido por otro separador con un área superficial A diferente. Por ejemplo, se puede usar el separador 15 mostrado en la figura 2, que tiene varios orificios 10 cilíndricos 30 a través del espesor del separador. La instalación del separador 15 tendrá el efecto de una reducción de la superficie A y, por tanto, un cambio en la tasa de adsorción para un contaminante concreto. Al proporcionar un conjunto de separadores con cantidades variables de orificios a través de su espesor, posiblemente teniendo dichos orificios diámetros variables, el usuario tiene la posibilidad de seleccionar el separador adecuado, lo que dará lugar, para un contaminante concreto, a la tasa de adsorción óptima. 35

La figura 3 muestra otro tipo de separador 16 que se puede instalar en vez del modelo 3 anteriormente descrito. El separador 16 tiene dos grandes aberturas 20 y 21. Esta pieza de separador es adecuada para ser usada en combinación con dos capas 22 y 23 de adsorbente diferentes, correspondientes a las dos aberturas, estando cada adsorbente adaptado para medir un contaminante diferente. Alternativamente, el separador 16 de la figura 3 se puede usar con un adsorbente 2 de un tipo concreto, como se muestra en la figura 1. De esta forma, las dos mitades 40 del adsorbente están adsorbiendo contaminante a través de espacios 4a y 4b de aire separados. Después de la exposición, el adsorbente se puede cortar en dos piezas, que se pueden analizar independientemente, posiblemente aplicando diferentes procedimientos analíticos. Es igualmente posible colocar dos capas adsorbentes del mismo tipo, una al lado de otra, en combinación con el separador 16 de la figura 3. Los dos adsorbentes se pueden analizar entonces independientemente después del ensayo. Los separadores de tipo 16 se pueden proporcionar con más de 45 dos aberturas.

Una realización concreta de un separador tiene una gran abertura 25 en una mitad de la superficie del separador y varios orificios 10 cilíndricos en la otra mitad (véase separador 17 de la fig. 4). Este separador permite realizar una medición con una tasa de adsorción diferente para cada sub-pieza de la superficie del dosímetro. Este tipo de separador añade otra dimensión al dosímetro, puesto que permite realizar una medición con dos tasas de 50 adsorción diferentes, permitiendo así medir cuantitativamente diferentes contaminantes usando el mismo adsorbente, así como el mismo contaminante en un intervalo de concentraciones muy diferentes. Por supuesto, el separador 17 también se puede usar con diferentes adsorbentes en cada sub-pieza, posibilitando así una variación adicional de las condiciones de medición.

Aparte del separador (3, 15, 16, 17), también el adsorbente 2 y la capa protectora 5 son fácilmente 55 extraíbles del dispositivo y se pueden sustituir por adsorbentes o capas protectoras elegidas de un conjunto de estos

elementos proporcionados al usuario, por ejemplo, para adaptar el dosímetro a otro tipo de contaminante. Con este fin, estas capas son preferiblemente auto-sostenibles, es decir, suficientemente rígidas como para que el usuario las pueda sacar fácilmente del dispositivo. Finalmente, se puede proporcionar un conjunto de cubiertas 6, con diferentes tamaños de abertura 7.

Por tanto, en primer lugar, la invención se refiere a un “kit de piezas”, que comprende al menos: 5

- una carcasa 1

- un primer adsorbente 2

- un primer separador 3, para definir el espesor L y una primera área superficial A de la capa de difusión

- una primera capa protectora 5

- una primera cubierta 6 con una abertura 7 10

y que comprende además al menos uno o más separadores adicionales, preferiblemente con el mismo espesor L, siendo capaz cada separador adicional de sustituir a dicho primer separador, en el que cada separador define un área superficial diferente, de forma que cada separador posibilita la realización de una medición con una tasa de adsorción diferente. Esto conduce al concepto de dispositivo de muestreo multi-tasa de adsorción.

En concreto, cada separador comprende aberturas a través del espesor del separador, teniendo dichas 15 aberturas una sección transversal básicamente constante, definiendo dichas aberturas el área superficial A. Las aberturas de un separador son diferentes en número, tamaño o forma de las aberturas de otro separador, de forma que diferentes separadores permiten realizar una medición con una tasa de adsorción diferente.

En otras palabras, cada separador divide la superficie del adsorbente de diferente forma, permitiendo exponer una porción diferente del adsorbente al contaminante, conduciendo así a una variación del parámetro “A” en 20 la fórmula de la ley de Fick. Para una longitud “L” determinada de la trayectoria de difusión y una capa de difusión concreta (preferiblemente aire), esto conduce a una variación de la tasa de adsorción Q (también dentro del mismo dispositivo de muestreo, por ejemplo, cuando se usa el separador de la figura 4).

Preferiblemente, el conjunto de separadores comprende uno o más de los siguientes: un separador con varios pequeños orificios, como se muestra en la figura 2, un separador con dos grandes aberturas del mismo 25 tamaño, como se muestra en la figura 3, un separador con una gran abertura en una mitad de la superficie y pequeñas aberturas en la otra, como se muestra en la figura 4, permitiendo este último una medición con dos tasas de adsorción diferentes dentro del mismo dispositivo de muestreo.

Además de esto, se puede añadir cualquier separador que divida la superficie del dosímetro de otra forma, por ejemplo, pequeños orificios en un cuarto de la superficie, pequeños orificios con otro diámetro en otro cuarto y 30 una gran abertura en el resto de la superficie. Se puede aplicar cualquier combinación de tamaños y formas o número de aberturas, como es evidente para un experto en la materia.

Según la realización preferida, el kit de piezas comprende además una cubierta cerrada adicional, para sustituir por la cubierta 6 abierta después de la medición, de forma que el dosímetro se pueda cerrar y llevar al laboratorio para su análisis sin tomar precauciones adicionales para garantizar que el adsorbente no está expuesto 35 durante más tiempo a la atmósfera.

En vez de un adsorbente, el kit de piezas de la invención puede comprender diferentes adsorbentes, posiblemente con diferentes tamaños. Por ejemplo, se pueden proporcionar dos adsorbentes diferentes, correspondiendo cada uno a la mitad del tamaño de la superficie de la carcasa. Estos adsorbentes se pueden usar entonces en combinación con un separador, como se muestra en la figura 3 o 4. El kit de piezas puede igualmente 40 comprender diversas capas protectoras adicionales, capaces de sustituir la primera capa protectora.

El kit de piezas puede comprender adicionalmente un medio para identificar la tasa de adsorción pre-definida asociada a un separador concreto, o a una pieza del separador (por ejemplo, en el caso de la figura 4). Este medio puede ser una lista de valores, que identifique los separadores o sub-piezas de los separadores del kit de piezas (por ejemplo, mediante un número que aparezca en el propio separador) y las correspondientes tasas de 45 adsorción, preferiblemente para una capa de difusión constituida por aire o, posiblemente, para diferentes tipos de capas de difusión. Alternativamente, las tasas de adsorción se pueden imprimir en los propios separadores.

La carcasa y la cubierta de un dosímetro de la invención deben estar diseñadas de forma que se puedan separar y volver a montar fácilmente, con mínima fuga entre la carcasa y la cubierta a través de los lados del dispositivo. 50

La figura 5a muestra un prototipo de la carcasa del dosímetro según la invención. Hay una acanaladura 30 en la pared externa de la carcasa. En un lado de la carcasa, en la posición 31, la acanaladura tiene mayor

profundidad, para facilitar la retirada de la cubierta. La cubierta 6 que se usará con la carcasa de la figura 5a se muestra en la figura 5b. Tiene un primer borde 32 que sobresale dispuesto para ser alojado en una acanaladura 33 circunferencial de la parte superior de la carcasa, para un posicionamiento preciso de la cubierta. En las paredes verticales, la cubierta tiene un segundo borde 34, dispuesto para encajar en la acanaladura 30 y cerrar así la carcasa por los lados. 5

Para un mejor cierre de la carcasa por los lados, es beneficioso aplicar una junta tórica entre la pared 12 externa de la carcasa y la pared 8 vertical de la cubierta. Son adecuadas para este fin la carcasa y la cubierta mostradas en las figuras 6a y 6b. Esta carcasa tiene una acanaladura 40 profunda alrededor de su circunferencia, en la cual se puede alojar la junta tórica. En este caso, la pared 8 vertical de la cubierta 6 no tiene un borde que sobresale. 10

La figura 7 muestra otro prototipo de una carcasa 50 abierta, a la cual se puede fijar una cubierta en ambos lados, de forma que es posible una adsorción de doble cantidad de contaminante. Todas las realizaciones de las figuras 5, 6 y 7 son de tipo “placa”, es decir, se pueden sujetar a la ropa del usuario, por ejemplo. Con este fin, tienen un anillo 60 de sujeción en un lado de la carcasa.

La carcasa, la cubierta y las piezas del separador pueden estar hechas de PVC o de un material 15 equivalente. La capa 5 protectora puede ser una capa de, por ejemplo, polietileno hidrófobo con un espesor de 2 mm. El adsorbente puede ser, por ejemplo, una capa de material basado en carbono conocido en la técnica.

Claims (13)

1. REIVINDICACIONES

   1. Kit de piezas para montar un dosímetro por difusión para la detección de contaminantes, comprendiendo dicho kit de piezas:

   - una carcasa (1, 50),

   - un primer adsorbente (2) que se colocará dentro de dicha carcasa, 5

   - un primer separador (3) que se colocará en la parte superior de dicho adsorbente, para definir un espesor (L) y una primera área superficial (A) de una capa de difusión,

   - una primera capa (5) protectora que se colocará en la parte superior de dicho separador,

   - una primera cubierta (6) que presenta una abertura (7), que se colocará en la parte superior de dicha capa protectora, de tal manera que cierre el dosímetro montado en su circunferencia, 10

   caracterizado porque comprende además por lo menos uno o más separadores (15, 16, 17) adicionales, siendo capaz cada separador adicional de sustituir dicho primer separador, en el que cada separador define un área superficial diferente, de tal manera que cada separador posibilite la realización de una medición con una tasa de adsorción diferente.

2. 2. Kit de piezas según la reivindicación 1, en el que uno o más de dichos separadores (15) adicionales 15 presentan unos orificios (10) a través del espesor, presentando dichos orificios diferentes tamaños y/o estando en diferente número de un separador al siguiente.

3. 3. Kit de piezas según la reivindicación 1 o 2, en el que por lo menos uno de dichos separadores (16) adicionales comprende dos grandes aberturas (20, 21) de igual tamaño.

4. 4. Kit de piezas según la reivindicación 1 o 2, en el que por lo menos uno de dichos separadores (17) 20 adicionales comprende una gran abertura (25) en una mitad de la superficie del separador y varias aberturas (10) más pequeñas en la otra mitad.

5. 5. Kit de piezas según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además uno o más adsorbentes adicionales y/o una o más capas protectoras adicionales.

6. 6. Kit de piezas según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además una 25 cubierta adicional, siendo una cubierta cerrada.

7. 7. Kit de piezas según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que dicha carcasa presenta una pared (12) circunferencial y cada una de dichas cubiertas (6) presenta una pared (8) circunferencial, de tal modo que, en estado montado, la pared de dicha cubierta recubre la pared de dicha carcasa de manera que cierra el dosímetro por su circunferencia. 30

8. 8. Kit de piezas según la reivindicación 7, en el que dicha carcasa (1) comprende una acanaladura (30) alrededor de la circunferencia externa de su pared (12) circunferencial.

9. 9. Kit de piezas según la reivindicación 8, en el que dicha carcasa tiene forma rectangular y dicha acanaladura (30) presenta una mayor profundidad (31) en un lado de dicha carcasa.

10. 10. Kit de piezas según la reivindicación 8 o 9, en el que cada una de dichas cubiertas (6) comprende un 35 borde (34) que sobresale en el lado interior de su pared (8) circunferencial.

11. 11. Kit de piezas según la reivindicación 7, en el que dicha carcasa (1) comprende una acanaladura (40) de profundidad constante a lo largo de la circunferencia externa de su pared (12) circunferencial, estando adaptada dicha acanaladura para recibir una junta tórica.

12. 12. Kit de piezas según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el que dicha carcasa (50) está 40 adaptada para recibir una cubierta (6) en ambos lados de dicha carcasa.

13. 13. Kit de piezas según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además un medio para identificar una tasa de adsorción predefinida asociada a uno de dichos separadores.