Emisiones de partículas y medición de partículasPara reducir las emisiones de determinadas fuentes, es necesario registrar los valores de partículas en una red de malla próxima.

Emisiones de partículas

En grandes ciudades como Stuttgart o Highveld (Sudáfrica), la mala calidad del aire y el smog son un tema recurrente. El uso diario de mascarillas para combatir el smog y la constante ausencia de cielos azules en algunas metrópolis culminaron en 2013 con la formulación del nuevo término "air-pocalypse", que hace hincapié en los graves riesgos para la salud que plantea la mala calidad del aire. Aunque Pekín, por ejemplo, ha conseguido reducir la exposición media anual a partículas de hasta 2,5 micrómetros de diámetro (PM2,5) en unos dos tercios entre 2013 y 2022, los límites de la Organización Mundial de la Salud son aún más bajos.
Mientras que contaminantes como los óxidos de nitrógeno de los motores diésel pueden reducirse en gran medida con la electrificación del transporte privado, las partículas siguen siendo generadas por neumáticos y frenos, así como por otras fuentes antropogénicas y naturales como la agricultura, la industria y los incendios forestales.

Después de sólo 15 años, en 2021 la Organización Mundial de la Salud rebajó los límites de PM en sus directrices de calidad del aire de 10 a sólo 5 µg/m³ para las PM2,5 y de 20 a 15 µg/m³ para las partículas con un diámetro de hasta 10 micrómetros (PM10). La contaminación atmosférica se considera ahora tan peligrosa para la salud como el tabaco o una dieta poco sana. Por ello, la UE también prevé reducir drásticamente los límites de PM en 2030.
Air-pokalypse

Para reducir las emisiones de determinadas fuentes, es preciso registrar los niveles de partículas en una red de malla estrecha.

Las medidas generales, como la limitación de la velocidad o las leyes contra los motores de combustión y las calefacciones de gasóleo para respetar los límites de partículas, pueden complementarse o incluso evitarse reduciendo la contaminación procedente de fuentes específicas o, por ejemplo, mediante una gestión dinámica del tráfico. Para reducir las emisiones de fuentes específicas, es necesario registrar los niveles de partículas en una red densa, identificar y analizar las fuentes de partículas y comprender los mecanismos de distribución. La gestión dinámica del tráfico basada en los niveles de partículas requiere incluso mediciones en tiempo real.

Las autoridades públicas analizan la contaminación por partículas con instrumentos científicos que requieren inversiones y umbrales de instalación considerables. Estas mediciones son adecuadas para la investigación selectiva de las partículas en una red de medición gruesa. Es posible que se produzcan grandes desviaciones a pocas calles del lugar de medición, en función de la topografía, los edificios, el viento o las fuentes de partículas. En el caso de los lugares que no han sido seleccionados por las autoridades, los valores medidos más próximos pueden no ser válidos y encontrarse incluso a muchos kilómetros de distancia.

Solución del problema
Como solución a este problema, se necesitan sensores de partículas mucho más baratos pero suficientemente precisos que puedan instalarse fácilmente en cualquier lugar. Estos dispositivos pueden utilizarse para crear una cuadrícula de medición más fina que proporcione información localizada sobre la contaminación atmosférica, lo que permitirá obtener un conocimiento exhaustivo de las emisiones locales y realizar estudios de distribución e identificación de fuentes. Al mismo tiempo, las mediciones deben ser fiables, aunque no se exija precisión científica.

Métodos de medición de las partículas
Tradicionalmente, las partículas se miden depositándolas en un filtro. El filtro suele sustituirse diariamente, secarse y pesarse en un laboratorio. Por tanto, los valores medidos pertinentes se registran como microgramos de polvo en el filtro por metro cúbico de aire filtrado. No se registra información sobre las sustancias químicas implicadas, independientemente de los efectos potencialmente diferentes sobre el cuerpo humano. Las clases de PM son el resultado de la separación de tamaños de polvo mediante filtros impactores dependientes de la inercia. Las partículas de polvo con un diámetro de hasta 2,5 micrómetros de la clase de polvo fino PM2,5 también se incluyen en la fracción PM10.

Sensores de polvo fino basados en la dispersión de la luz

Otro método para determinar la cantidad de partículas en el aire es el principio de medición de la dispersión de la luz. En lugar de sustituir y pesar repetidamente los filtros en un laboratorio, la luz dispersada por las partículas en una corriente de aire proporciona información continua sobre la concentración de partículas. Se coloca un fotodetector perpendicular a la corriente de aire y también perpendicular a un haz de luz, de modo que normalmente no llegue luz al detector. Cuando una partícula atraviesa el haz, la luz se dispersa y parte de ella llega al fotodetector. La intensidad del impulso recibido proporciona información sobre la sección transversal de la partícula. Junto con el caudal de aire, se puede determinar la densidad numérica y la distribución del tamaño de las partículas. A diferencia del pesaje del polvo en un filtro, este método permite transmitir los resultados en tiempo real. Es importante señalar que este principio de medición no proporciona información sobre la reflectividad y la sección transversal de las partículas de polvo, ni sobre su composición química o su masa. En consecuencia, algoritmos empíricos procesan la información, incluida la distribución de tamaños, para convertir los impulsos de luz dispersa en densidades de número de partículas y densidades de masa.

Mientras que contaminantes como los óxidos de nitrógeno procedentes de los motores diésel pueden reducirse en gran medida con la electrificación del transporte privado, las partículas siguen siendo generadas por los neumáticos y los frenos, así como por otras fuentes antropogénicas y naturales como la agricultura, la industria o los incendios forestales. Las principales ventajas con respecto al método de pesaje son un umbral de instalación bajo, costes reducidos y la continuidad de las mediciones.

El sensor de polvo fino Hygro-Thermo-Baro Compact (Fine Dust HTB Compact) mide las fracciones de polvo fino PM1, PM2.5, PM4, PM10.

Thies Clima ha desarrollado para esta aplicación un sensor de polvo fino basado en su sensor meteorológico Hygro-Thermo-Baro Sensor Compact con protección contra la intemperie y la radiación. El sensor de polvo fino Hygro-Thermo-Baro Sensor Compact mide las fracciones de polvo fino PM2,5 y PM10 junto con información meteorológica básica precisa sobre temperatura (± 0,1 °C), humedad (± 1,5 % h.r.) y presión atmosférica (típ. ± 0,25 hPa). La ventilación activa y controlada de los sensores higrométricos y térmicos garantiza lecturas precisas de la temperatura y tiempos de respuesta rápidos.
Para análisis aún más detallados, también se miden las densidades de partículas y de masa para fracciones de hasta 1 y 4 micrómetros, y la densidad de partículas está disponible para partículas con diámetros de hasta 0,5 micrómetros. Se proporciona un indicador de la calidad de la medición basado en una combinación de los valores de partículas y las lecturas meteorológicas. El sensor ofrece una interfaz RS485 con protocolo binario MODBUS-RTU y un protocolo ASCII. Gracias a su comunicación basada en ID, es posible el funcionamiento en un sistema de bus.

Pruebas de larga duración en la costa del Mar del NorteFabricado con materiales resistentes a la corrosión, el sensor de polvo fino HTB Compact resiste pruebas de larga duración en la costa del Mar del Norte. Otras pruebas de larga duración realizadas directamente en un contenedor de medición oficial confirman la concordancia entre las mediciones basadas en filtros y el sensor de polvo fino Hygro-Thermo-Baro Compact. El sensor está disponible directamente y cumple los requisitos para la vigilancia descentralizada en vivo de la contaminación por partículas.
En comparación con la inversión necesaria para los contenedores de medición oficiales, pueden instalarse docenas de estos sensores en una red estrechamente mallada. Además, los sensores funcionan de forma continua y sin mantenimiento frecuente. Los procesos de autolimpieza y un diseño robusto reducen los costes de mano de obra.‎
Der Feinstaub-Hygro-Thermo-Baro Sensor Compact misst die Feinstaubfraktionen: PM1, PM2.5, PM4, PM10, Teilchendichte
Der Feinstaub-Hygro-Thermo-Baro Sensor Compact misst Temperatur, Luftfeuchtigkeit, PM2.5, PM10 und viele weitere Parameter mit geringem Installationsaufwand.
Más detalles del producto

Sensor de polvo fino HTB Compact

Amplia gama de accesorios :
Nuestras soluciones de montaje personalizadas permiten fijar el sensor en todos los lugares.

Acceso cómodo a todos los datos:
Registrador/conversor de datos
Software/API
App/soluciones en la nube

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Glosario de tecnología de medición de partículas: Obtenga más información sobre la tecnología de medición de partículas en nuestro glosario
Sensor HTB de polvo fino: modular y compacto, apto para uso en exteriores e interiores, con y sin carcasa resistente a la intemperie.
Fontes de materiais:
From ʻair-pocalypseʻ to blue skies. Beijingʻs fight for cleaner air is a rare victory for public dissent | CNN,https://edition.cnn.com/2021/08/23/china/china-air-pollution-mic-intl-hnk/index.html , abgerufen am 21.06.2023
China: annual PM2.5 levels Beijing 2022 | Statista, https://www.statista.com/statistics/690823/china-annual-pm25-particle-levels-beijing /, abgerufen am 21.06.2023
WHO global air quality guidelines: particulate matter (‎PM2.5 and PM10)‎, ozone, nitrogen dioxide, sulfur dioxide and carbon monoxide, ISBN 9789240034228
Revision EU ambient air quality legislation (europa.eu), https://environment.ec.europa.eu/publications/revision-eu-ambient-air-quality-legislation_en


Outras fontes e links úteis:
https://www.umweltbundesamt.de/themen/luft/luftschadstoffe-im-ueberblick/feinstaub
https://www.who.int/publications/i/item/9789240034228

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