Monitoreo de TVOC

Los Compuestos Orgánicos Volátiles Totales, comúnmente conocidos como COVT, son un grupo diverso de productos químicos orgánicos presentes tanto en el aire interior como exterior. Aunque el término puede sonar técnico, su impacto en nuestro medio ambiente es bastante directo. Son un grupo de compuestos que contienen carbono y que tienen una alta presión de vapor en el aire. Hay abundantes COVs emitidos por actividades cotidianas, entre los cuales algunos son incoloros, algunos inodoros y algunos tóxicos.

Los COVT son un grupo diverso de moléculas químicas que incluye variaciones tanto peligrosas como seguras. Juegan un papel significativo en la evaluación de la calidad del aire interior. Los investigadores creen que puede haber más de 10,000 productos químicos volátiles diferentes existentes. El monitoreo de COVT es una forma eficiente de detectar la exposición a COVs tóxicos. Este artículo cubre información sobre los compuestos orgánicos volátiles totales, sus fuentes en el aire ambiente, características, impacto en la salud y el medio ambiente, posibles medidas correctivas, la necesidad de monitores de COVT y diferentes métodos de monitoreo de COVT.

Los compuestos orgánicos volátiles (COV) son una amplia gama de moléculas orgánicas en el aire que contienen carbono e hidrógeno y que se evaporan y dispersan fácilmente a temperatura ambiente. Varios materiales de construcción, pinturas, muebles y productos de consumo comunes pueden liberar COV. Algunos COV tienen un olor fuerte que puede alertarlo sobre su presencia, mientras que otros son inodoros.

Los COV son un grupo de compuestos con alta presión de vapor y baja solubilidad en agua. Se evaporan fácilmente a temperatura ambiente (volátiles) y son compuestos que contienen carbono (orgánicos) que no se disuelven fácilmente en agua. Los principales COV de preocupación incluyen sustancias como benceno, tolueno, formaldehído, benceno etílico (BTEX), xileno, acetaldehído, etilenglicol, cloruro de metileno, acetona, estireno y otros.

Dado que hay miles de COV (compuestos orgánicos volátiles) que pueden estar presentes en una habitación, se utilizan COVT (compuestos orgánicos volátiles totales) para representar el grupo combinado de estos COV en el medio ambiente. Esencialmente, los COVT indican la cantidad total de COV en el aire, dando una imagen clara del nivel general de estos contaminantes. En términos más simples, los COVT son la suma total de todos los COV presentes en el medio ambiente.

COVT en la atmósfera:

¿Alguna vez has notado un olor inusual cuando entras en un edificio en construcción, una habitación recién pintada o amueblada recientemente? Este intenso olor indica la presencia de compuestos orgánicos volátiles (COV) en el aire. Estamos en contacto continuo con varios productos que contienen o emiten COV, como desinfectantes, pinturas y barnices, disolventes, materiales semiconductores, goma, gases de escape de vehículos, combustible, tinta, adhesivos, etc. Cada COV tiene su firma característica. Por ejemplo, el eteno es un COV emitido por los gases de escape de vehículos debido a la combustión, mientras que el isopreno es el COV emitido por los árboles de hojas anchas.

Los COV con baja reactividad que permanecen en la atmósfera durante largos períodos de tiempo se conocen como contaminantes orgánicos persistentes (COP), y algunos COV se conocen como contaminantes atmosféricos peligrosos (CAP) debido a su toxicidad.

La presencia de COV en áreas interiores y exteriores es de gran preocupación en relación con la contaminación del aire. Los COV interiores tienen más potencial para afectar negativamente la salud humana. En contraste, los COV emitidos al aire libre son motivo de preocupación debido a su papel en la producción de otros contaminantes nocivos, como el ozono, material particulado, smog fotoquímico, etc., bajo ciertas condiciones.

A continuación se presentan algunos COV comunes que se encuentran en las atmósferas urbanas con sus fuentes características y tiempo de vida aproximado en el aire ambiental. 

[Fuente de la Organización Meteorológica Mundial, Boletín n.º - Vol 68 (2) - 2019]

Las especies de vida más larga, como el etano y el propano, son menos reactivas y más lentas en formar productos secundarios como el ozono. Sin embargo, otros compuestos orgánicos volátiles (COV) contribuyen en gran medida a el ozono a nivel del suelo, el esmog y las partículas en la atmósfera a través de reacciones fotoquímicas. El objetivo principal de la investigación sobre la contaminación del aire es identificar qué COV reactivos son más propensos a formar ozono y aerosoles orgánicos secundarios y luego determinar qué fuentes son principalmente responsables de su emisión [Boletín de la OMS].

Las moléculas orgánicas volátiles pueden originarse de una variedad de fuentes, tanto humanas como naturales. Debido a que los fabricantes utilizan COV como disolventes inorgánicos, la mayoría de los COV interiores provienen de elementos básicos comunes en hogares y lugares de trabajo, incluyendo:

• Pinturas y disolventes
• Limpiadores y desinfectantes
• Plaguicidas
• Ambientadores
• Operaciones de pintura y limpieza en seco
• Materiales como pintura, barnices, selladores, adhesivos, limpiadores, desinfectantes, muebles, plaguicidas, ambientadores, cosméticos, desodorantes, tintas de impresión, suelos, etc

Los artículos del hogar no son la única fuente de COV; nuestros cuerpos también los producen. Los bioefluentes producidos por humanos, aunque a menudo son considerablemente menos dañinos que las sustancias industriales, pueden desencadenar respuestas de nuestros cuerpos y los de otros.

Los COV se liberan naturalmente en la atmósfera a partir de bosques, océanos, termitas, humedales y volcanes. 

Las fuentes antropogénicas de COV incluyen:

• Emisiones vehiculares
• Producción, almacenamiento y quema de combustibles fósiles como gasolina, madera, carbón o gas natural
• Procesos industriales en los sectores químico, petroquímico, automotriz y farmacéutico,
• Manejo de petróleo
• Refinación de petróleo
• Biodegradación
• Humo de tabaco

Impacto en la salud

Los COV pueden tener una amplia gama de efectos en la salud, desde muy nocivos hasta no tener un impacto conocido. Cómo los COV afectan la salud depende de la concentración de los químicos y de cuánto tiempo alguien esté expuesto a ellos. 

Efectos a corto plazo: Los COV tienen impactos en la salud a corto plazo que pueden durar horas o días. Los síntomas pueden incluir falta de aliento, una reacción alérgica en la piel, mareos, náuseas y agotamiento. Los impactos en la salud a corto plazo podrían incluir: 

1. Los COV pueden irritar los ojos, la nariz y la garganta debido a sus olores penetrantes. Cuando se inhalan, estos pueden irritar tus ojos, nariz y garganta.
2. Problemas en la piel: Algunos COV pueden causar irritación directa de la piel al contacto o reacciones alérgicas en personas sensibles.
3. Dolores de cabeza: Incluso pequeñas cantidades de compuestos orgánicos volátiles (COV) pueden desencadenar dolores de cabeza.
4. Vómitos: Los COV pueden causar náuseas y mareos a corto plazo, resultando en pérdida de coordinación y vómitos. 

Efectos a largo plazo: La exposición a los COV puede ser extremadamente perjudicial para tu salud, causando síntomas que perduran por años. Los COV como el benceno (C6H6) pueden tener consecuencias a largo plazo para tu salud. Dolores de cabeza crónicos y falta de coordinación son dos posibles síntomas. Las implicaciones de salud a largo plazo podrían incluir:

• La exposición a altas cantidades de COV puede promover la inflamación de las vías respiratorias, provocando molestias en los pulmones.
• Daño al hígado y riñones: La inhalación prolongada de COV puede dar lugar a una variedad de problemas de salud, incluyendo daño al hígado, riñones y pulmones.
• Daños al Sistema Nervioso Central: La exposición prolongada a químicos como el tolueno y el xileno puede dañar seriamente el sistema nervioso.
• Cáncer: Varias autoridades han clasificado muchos COV en interiores como carcinogénicos probables o sospechosos. Estos incluyen benceno y formaldehído.

¿Sabías esto? La Sociedad Americana del Cáncer ha clasificado químicos como el Benceno y el Formaldehído, que se pueden encontrar en pinturas, pegamentos, ceras para muebles, detergentes y disolventes, como carcinógenos humanos.

Impacto ambiental

Los COV resultan en la formación de contaminantes del aire secundarios como el ozono, el smog y materia particulada fina, que afectan negativamente la salud humana y el medio ambiente. 

En presencia de luz solar, los COV en la atmósfera reaccionan con otro contaminante primario, NOx, para formar ozono (O3) y materia particulada fina (PM2.5). La acumulación de O3, PM2.5 y otros contaminantes del aire en la atmósfera aumenta la formación de smog y reduce la visibilidad.

¿Sabías esto? El "olor a auto nuevo" ha llamado la atención de muchas personas. Este aroma proviene principalmente de los compuestos orgánicos volátiles (COV) liberados por los materiales usados dentro de la cabina del auto.

El aire interior puede estar hasta 5 veces más contaminado que el aire exterior, y dado que pasamos más del 90% de nuestro tiempo en interiores, es crítico mantener los niveles de TVOC bajo control y tan bajos como sea posible. Algunas de las medidas correctivas que se pueden tomar para interiores y exteriores son las siguientes:   

• La ventilación es crítica para minimizar la contaminación del aire interior. Mantenga sus puertas y ventanas abiertas para que los contaminantes del aire interior dañinos puedan ser disminuidos por el flujo de aire.
• Los COV se evaporan y dispersan a temperatura ambiente o más alta. Para reducir la evaporación y dispersión de COV, mantenga las temperaturas y la humedad tan bajas como sea posible.
• Elimine o deshágase de cualquier producto químico no deseado y no utilizado. Deseche cualquier producto químico no utilizado y compre pinturas o barnices según sea necesario.
• Las fugas químicas pueden arruinar propiedades y amenazar la salud humana. Si almacena productos químicos, esté atento a cualquier fuga.
• El queroseno y otros combustibles no deben ser quemados en interiores. Para mantener los niveles de COV bajo control, limite las fuentes como la quema de combustible y el fumar en interiores.
• Al renovar, las personas no deben estar expuestas a ninguna emisión. Las renovaciones deben completarse mientras no haya nadie presente en el entorno interior.
• Para exteriores: Evite áreas con congestión de tráfico. Respirar este aire contaminado diariamente también conduce a efectos en la salud a largo plazo.
• Para minimizar las emisiones, utilice pinturas, adhesivos y selladores de bajo COV en proyectos al aire libre.
• Implemente controles más estrictos sobre las industrias que emiten COV, asegurando el cumplimiento de las normas ambientales.
• Promover vehículos eléctricos y el transporte público para reducir las emisiones de COV relacionadas con el tráfico.

Los diferentes principios de funcionamiento para el monitoreo de TVOC en el ambiente son la detección por fotoionización (PID), la detección por ionización de llama y los semiconductores.

Detección por fotoionización (PID) - El monitor de TVOC que trabaja sobre el principio de PID utiliza fotones de alta energía para detectar los niveles de VOC. La muestra de aire extraída hacia el monitor de TVOC es expuesta a luz UV de una salida específica que excita las moléculas de VOC presentes en la muestra de aire. Las moléculas se cargan eléctricamente a medida que se ionizan todo lo que tiene una energía de ionización menor o igual a la salida de la lámpara UV. Los iones producen una corriente eléctrica proporcional a la concentración de TVOC y son medidos por el detector.

[Fuente:https://www.equipcoservices.com/support/tutorials/introduction-to-photoionization/]

Detección por ionización de llama (FID) - Los monitores de TVOC basados en el principio de FID funcionan de manera similar a los monitores de TVOC basados en PID. FID utiliza una llama de hidrógeno para ionizar todos los hidrocarburos presentes en la muestra de aire. Los iones producidos son proporcionales a la concentración de TVOC en la muestra de aire, que es detectada por el detector. 

Semiconductor - Cuando un monitor de TVOC basado en un semiconductor de óxido metálico es expuesto a la muestra de aire, las moléculas de VOC reaccionan en la superficie de óxido metálico del sensor y se disocian en iones cargados que alteran la resistencia de la película. Esta interacción se mide como una señal y se convierte en la concentración de TVOC. Sin embargo, el consumo de energía es mayor en comparación con otros métodos de monitoreo de TVOC. 

En Oizom, ofrecemos varios sensores de compuestos orgánicos volátiles (COV). Nuestro módulo de sensor de COV puede detectar con precisión niveles muy bajos de compuestos orgánicos volátiles (COV) en el aire en ppb/ppm. Está diseñado para monitorear las emisiones de COV de fuentes específicas en tiempo real.

Lo que hace que este sensor se destaque son sus avanzados componentes electrónicos, que garantizan que sea compacto, fiable y capaz de detectar de manera estable y precisa los compuestos orgánicos volátiles a niveles bajos. El sensor utiliza tecnología de detector de fotoionización (PID), que puede medir COV incluso en concentraciones muy bajas.

Este sensor de COV es compacto, eficiente en energía y cuenta con componentes electrónicos avanzados y una vida útil más larga de la lámpara. La lámpara mejorada de 10.6 eV y el filtro de partículas permiten al sensor detectar COV a niveles tan bajos como 1 ppb.

Este sensor se somete a calibración utilizando gases y herramientas estándar para asegurar alta sensibilidad y precisión. Cada sensor de gas se calibra con controles de cero y rango en un laboratorio controlado, siguiendo la Sección 12.2 del Manual de Aseguramiento de Calidad de la USEPA para Sistemas de Medición de Contaminación del Aire Volumen II. La calibración se realiza utilizando estándares de gas trazables por el NIST para un rendimiento fiable.

El módulo del sensor es un componente clave en sistemas de monitoreo de olores como Odosense y AQBot. Es ideal para aplicaciones como el monitoreo de calidad del aire en las ciudades, monitoreo en carretera, monitoreo alrededor de instalaciones de petróleo y gas, plantas de energía y proyectos de investigación sobre calidad del aire.

1. Compacto: Nuestros sensores son pequeños y fáciles de instalar, perfectos para su uso en cualquier espacio, lo que los hace ideales para la monitorización portátil de la calidad del aire. Los sensores TVOC vienen pre-calibrados y se pueden reemplazar rápidamente en solo unos minutos al quitar y reemplazar el sensor viejo por uno nuevo.
2. Duradero: El sensor TVOC* tiene una larga vida de casi dos años.
3. Eficiencia Energética: No hay necesidad de preocuparse por el consumo de energía porque nuestros sensores no solo son precisos sino también energéticamente eficientes. ¡Alimentados con solo 3.3 a 5V para un rendimiento eficiente y confiable!
4. Tecnología de sensores en casa: Oizom aplica algoritmos avanzados de procesamiento de datos para compensar los efectos de la temperatura y la humedad en la salida del sensor. El algoritmo está diseñado para actualizarse automáticamente según las condiciones meteorológicas y los cambios estacionales, eliminando su influencia en el rendimiento del sensor. Los algoritmos avanzados también compensan el efecto del gas de cruce sensible.
5. Electrónica de Ultra-Bajo Ruido: El diseño del módulo del sensor es crucial para mediciones precisas. Cada sensor está alojado en una carcasa de metal con electrónica de ultra-bajo ruido y un PCB base. La carcasa de metal protege al sensor y a la electrónica de la interferencia electromagnética, previniendo lecturas incorrectas.
6. Cumple con RoHS: Nuestros sensores cumplen con los criterios de RoHS para restringir sustancias peligrosas en dispositivos eléctricos y electrónicos.

*Nota: #Carcasa del Sensor TVOC: 2 Años, la lámpara TVOC es reemplazable por el usuario: 5,000 horas

• Los COV son un grupo de compuestos orgánicos que se vaporizan fácilmente. Hay abundantes COV emitidos de actividades cotidianas entre los que algunos son incoloros y otros inodoros. 
• La exposición a COV tóxicos puede conducir a problemas de salud graves, como enfermedades respiratorias crónicas, daño a los riñones, hígado y/o sistema nervioso central, e incluso causar cáncer. 
• Los COV en la atmósfera son contribuyentes importantes a la formación de contaminantes atmosféricos secundarios como el ozono a nivel del suelo, material particulado fino (PM2.5) y smog, que afectan adversamente la salud humana y el medio ambiente. 
• El monitoreo de TVOC es una forma eficaz de detectar la exposición a COV tóxicos.
• Con un monitor de calidad del aire, puedes detectar tendencias en tus valores de TVOC e incluso identificar posibles fuentes de COV. Por ejemplo, las mediciones de TVOC frecuentemente aumentan sustancialmente durante las horas de limpieza en el lugar de trabajo porque muchos productos químicos de limpieza emiten COV.