MODULO 1 : INTRODUCCION A LA TOMA DE MUESTRAS

El ambiente industrial es evaluado generalmente con propósito de deter-minar la existencia de un riesgo potencial a la salud. Debido al grado de complejidad de dicho ambiente, la muestra en si misma, es el principal factor limitante de la exactitud final del análisis. Como regla general , los métodos de laboratorio para el examen de las muestras ambientales, poseen un grado de refinación y precisión mas alto que los requerimien-tos que demanda la muestra.Consecuentemente, en la elección del método analítico, es posible em-plear métodos menos refinados en búsqueda de mayor rapidez y, aún así, mantener los límites de confiabilidad requeridos.

Pero con respecto a ello, hay que tener en cuenta algunos factores de error como ser : Alícuotas pequeñas implican la multiplicación por factores mayores. Una técnica inadecuada de muestreo, puede llevar a incertidumbres

en el resultado final Un análisis de baja calidad es usualmente peor que no realizar ningún

análisis.

En general, las muestra son colectadas : En la vecindad inmediata del trabajador Cerca de la fuente de emisión de contaminante En el ambiente general de la zona de trabajo

Existe una dificultad inherente a el muestreo de contaminantes que es la representatividad de la muestra, la cual va a depender de factores ta-les como la actividad de la planta, acciones inusuales del trabajador, etc, pero se establece que si el estudio es realizado por personal bien entre-nado y se siguen los procedimientos normalizados, se puede tener una muestra representativa de la situación del ambiente en estudio.

DURACIÓN DE LA MUESTRA :Con respecto a los períodos de medición, se entiende que una muestra de 30 minutos o de 2 horas, comparadas con los años de exposición de un trabajador en la planta, es insignificante.Sin embargo, si se toma un número suficiente de muestras de corto pe-ríodo, se podrán establecer los máximos y mínimos de exposición y el promedio de la concentración del ambiente.Es por ello que en ambientes en los que se sabe que las condiciones son constantes, no importa si se toman muestras de corto o largo período.

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También se debe considerar el aspecto económico de las muestras de largo período, sobre todo si se contrata un laboratorio externo para reali-zar las mediciones ya que ello implica mayor tiempo de trabajo del téc-nico en la planta.

Gráfico que muestra la media de 1 muestra de 4 horas en línea puntea-da y la concentración real en línea continua.

Gráfico que muestra la media de 1 muestra de 4 horas en línea puntea-da y la concentración real en línea continua.

Gráfico que muestra la media de 16 muestras de 15 minutos en línea punteada y la concentración real en línea continua.

Con respecto al tamaño de la muestra , este debe ser suficiente para la técnica analítica empleada. En algunos casos volúmenes de 1 a 10 m3 son necesarios y para otros con muestras de 1 a 10 litros son adecua-

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das. La cantidad requerida es inversamente proporcional a la sensibili-dad de la técnica de análisis.

CUADRO COMPARATIVO DE SENSIBILIDADES DE TECNICAS :

TUBOSDETECTORES

GRAVIMETRIA ABSORCION ATOMI-CA

CROMATOGRA-FIA

ETANOL 1000 mg/m3

PARTICULAS 1 mg/m3

CROMO 0,1 mg/m3

BENCENO 0,01 mg/m3

MODULO 2 : TIPOS DE CONTAMINANTES

1) QUIMICOS

CLASIFICACION SEGUN SU FORMA DE PRESENTARSECLASIFICACION SEGUN SU FORMA DE PRESENTARSE

AEROSOL : AEROSOL : (dispersión de partículas sólidas o líquidas, tamaño

inferior a 100 µ en un medio gaseoso) Polvos (Dust) : suspensión en aire de partículas sólidas procedentes

de procesos físicos de disgregación. Tamaño entre 0,1 y 25 µ Nieblas (Mist) : suspensión en aire de pequeñas gotas de líquido

que se generan por condensación de un estado gaseoso o por desintegración de un estado líquido (por atomización, ebullición, etc.). Margen de tamaño desde 0,01 a 10 µ.

Bruma (Fog) : suspensiones en el aire de pequeñas gotas líquidas apreciables a simple vista, originadas por condensación del estado gaseoso. Tamaño entre 2 y 60 µ

Humo (Smoke) : suspensión en el aire de partículas sólidas originadas en procesos de combustión incompleta. Tamaño inferior a 0,1 µ

Humo metálico (Fume) : suspensión de partículas sólidas generadas en un proceso de condensación del estado gaseoso,

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partiendo de la sublimación o volatilización de un metal; a menudo acompañado de una reacción química generalmente de oxidación. Tamaño similar al del humo.

GAS:GAS: estado físico normal de una sustancia a 25ºC y 760 mm Hg de presión. Fluidos amorfos que ocupan el espacio que los contiene. Pueden cambiar de estado físico únicamente por una combinación de presión y temperatura. Las partículas son de tamaño molecular y, por lo tanto, pueden moverse por transferencia de masa o por difusión o bien por fuerza gravitacional entre moléculas.

VAPOR:VAPOR: fase gaseosa de una sustancia ordinariamente sólida o líquida a 25ºC y 760 mm Hg. El vapor puede pasar a sólido o líquido actuando bien sobre su presión o su temperatura. El tamaño de las partículas también es molecular y se puede aplicar lo dicho para gases.

CLASIFICACION SEGUN SUS EFECTOS SOBRE EL ORGANISMOCLASIFICACION SEGUN SUS EFECTOS SOBRE EL ORGANISMO

IRRITANTES :IRRITANTES : producen inflamación debida a una acción química o física sobre las áreas anatómicas afectadas (principalmente piel y mucosas del Sistema Respiratorio). Sustancias muy reactivas. Concentración en el aire factor más importante (más que el t de exposición). Irritantes del tracto respiratorio superior . muy solubles en agua: ácidos, bases. Irritantes del tracto respiratorio inferior y tejido pulmonar (sust. de solubilidad moderada en agua: halógenos, ozono). Irritantes del tejido pulmonar (sust. insolubles en agua: dióxido de nitrógeno, fosgeno).

NEUMOCONIOTICOS :NEUMOCONIOTICOS : sustancias sólidas que se depositan en los pulmones y producen neumopatías y degeneración fibrótica del tejido pulmonar. Al acumularse en los alvéolos pulmonares impiden la difusión del oxígeno a través de los mismos.

TOXICOS (SISTEMICOS) :TOXICOS (SISTEMICOS) : se distribuyen por todo el organismo, independientemente de su vía de ingreso, produciendo efectos diversos (hay ciertos compuestos que presentan efectos selectivos sobre ciertos órganos o sistemas (hidrocarburos aromáticos, plomo, insecticidas, etc.).

ANESTESICOS Y NARCOTICOS :ANESTESICOS Y NARCOTICOS : actúan como depresores del SNC. Su acción depende de la cantidad de tóxico que llega al cerebro, por cuanto son sust. liposolubles.

CANCERIGENOS :CANCERIGENOS : sustancias que pueden generar o potenciar el

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desarrollo de un crecimiento desordenado de células.

ALERGICOS :ALERGICOS : no afectan a la totalidad de los individuos (predisposición fisiológica) y se presenta en individuos previamente sensibilizados.

ASFIXIANTES:ASFIXIANTES: impiden la llegada de oxígeno a los tejidos . Simples: no presentan efectos específicos, solamente reducen la

concentración de oxígeno en el aire (dióxido de carbono, gases nobles).

Químicos: impiden la llegada de oxígeno a las células bloqueando mecanismos del organismo. Actúan a nivel de las células, la sangre o el cerebro.

PRODUCTORES DE DERMATOSIS :PRODUCTORES DE DERMATOSIS : independientemente que puedan ejercer otros efectos, originan cambios en la piel a través de diferentes formas: Irritación primaria. Sensibilización alérgica. Fotosensibilización.

EFECTOS COMBINADOS :EFECTOS COMBINADOS : presencia de varios contaminantes en un mismo ambiente. Antagonismo y Sinergismo. Efectos simples: los contaminantes actúan sobre órganos distintos. Efectos aditivos: los contaminantes actúan sobre un mismo órgano o sistema. Efectos potenciadores: uno o varios productos multiplican la acción de otros.

VIAS DE INGRESO AL ORGANISMOVIAS DE INGRESO AL ORGANISMO

RESPIRATORIA :RESPIRATORIA : vía de ingreso más importante. La cantidad de contaminante absorbida es función de la concentración del mismo en el ambiente, del tiempo de exposición, del tamaño de las partículas y la solubilidad en los fluidos del Sistema Respiratorio.

DERMICA :DERMICA : 2º vía en importancia. Depende de la permeabilidad que presente la piel frente a la sustancia en cuestión. La temperatura y la sudoración influyen en la absorción de tóxicos a través de la piel. Además de los tóxicos que penetran directamente, algunos vehiculizan a través de otras sustancias.

DIGESTIVA :DIGESTIVA : es de poca importancia a los fines laborales, salvo en operarios con hábitos de comer y/o beber en el puesto de trabajo. Sí deben considerarse en este grupo los contaminantes que se pueden

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ingerir por encontrarse disueltos en las mucosas del Sistema Respiratorio y que pasan al Sistema Digestivo siendo luego absorbidos por éste.

PARENTERAL :PARENTERAL : se entiende como tal a la penetración directa del contaminante en el organismo a través de una discontinuidad de la piel (herida, punción).

2) FISICOS

RUIDO Y VIBRACIONESRUIDO Y VIBRACIONES CARGA TERMICA :CARGA TERMICA : Es la suma de la carga térmica ambiental y el

calor metabólico generado por el cuerpo humano. RADIACIONES :RADIACIONES :

IONIZANTES : Rayos X, rayos gamma, Partículas Alfa y Beta. NO IONIZANTES : Infrarroja , Ultravioleta y Microondas.

3) BIOLOGICOS : Microorganismos y sustratos orgánicos contamina-dos ( Ej. Residuos patogénicos, orina, sangre, ,tejidos, viseras, cultivos) exposición dermal o respiratoria en forma de aerosoles.

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MODULO 3 : NORMAS ANALITICAS Y ELEMENTOS DE CAPTACION

NORMAS NACIONALES E INTERNACIONALES UTILIZADAS PARA EL CONTROL DE CONTAMINANTES :

NACIONALES : 1. LEY 19587 ( LEY DE HIGIENE Y SEGURIDAD EN EL TRABAJO )2. DTO. 351/79 ( REGULATORIO DE LA LEY 19587 )3. DTO. 444/91 ( MODIFICACION Y ACTUALIZACION DEL DTO. 351/79 )

INTERNACIONALES : 4. NORMAS NIOSH ( NATIONAL INSTITUTE FOR OCCUPATIONAL SAFETY

AND HEALTH )5. NORMAS OSHA (OCCUPATIONAL SAFETY AND HEALTH

ADMINISTRATION )6. USEPA (UNITED STATES ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCY )7. ASTM (AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS )

ELEMENTOS DE RETENCION DE CONTAMINANTES :

1) FILTROS : Utilizados para la retención de polvos, aerosoles, nieblas y humos.Los hay de varios tipos como ser : Acetato o esteres de celulosa : Metales , asbestos y material parti-

culado inerte PVC : Sílice y material particulado inerte Fibra de vidrio : Partículas corrosivas y ácidos Teflon : Partículas corrosivas, pesticidas y ácidos Filtro revestidos : Muestreos especificos

La muestra se hace pasar por el medio filtrante, ( previamente pesado ) para luego ser pesado nuevamente y así poder calcular por diferencia la masa del contaminante.

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2) IMPACTADORES : Utilizados para la retención de gases, nieblas y aerosoles ( ácidos y bases, MDI, TDI, Amoníaco, etc )

Impactadores midget : Utilizados para compuestos de fácil y rápida absorción ( Amoníaco )

Impactadores de bulbo fritado : Utilizados para compuestos poco so-lubles ( Dióxido de azufre, Oxidos de nitrógeno )

La muestra se hace pasar por un medio absorbente líquido, el cual retie-ne por reacción química al contaminante para luego ser analizado por distintos métodos de laboratorio.

3) ABSORBENTES SOLIDOS : Utilizados para la retención de gases , solventes orgánicos y pesticidas. Carbón activado Silica gel Tenax XAD 2 Anasorb

La muestra se hace pasar por el tubo de absorbente en donde queda re-tenido ya sea por adsorción o reacción química luego ser analizado por distintos métodos de laboratorio.

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4) BOLSAS PARA GASES: Utilizadas para la retención de gases en la atmósfera ( Dióxido de carbono, Monóxido de carbono, Metano, etc ). Los mismos se analizan generalmente por instrumental de tipo cro-matógrafos o Espectrofotómetros infrarrojos.

5) MONITORES PASIVOS : Utilizados básicamente para la captación de solventes, se han vuelto muy populares en los últimos años debido a la comodidad para el operario ya que por su reducido tamaño y peso se hace mas fácil utilizarlo todo el día. Existen también monitores pa-ra Formaldehído y Mercurio.

6) DETECTORES DE LECTURA DIRECTA : Existen actualmente una va-riedad muy grande de dichos detectores para la medición de Polvos y numerosos compuestos orgánicos e inorgánicos. Los equipos para polvos se basan en la difracción de un haz de luz in-frarroja por el material particulado, la cual es medida por un fotode-tector calibrado.Los equipos para compuestos orgánicos e inorgánicos se basan en detectores en base a celdas electroquímicas que mediante el paso del gas a analizar, cambian la conductividad electrica de un electro-do, dando así una lectura directa de concentración.

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7) TUBOS COLORIMETRICOS : Similares a los tubos absorbentes pero con la salvedad que los mismos se encuentran rellenos de un absor-bente que cambia de color con la presencia de un contaminante es-pecífico. Los mismos vienen graduados con una escala que indica la concentración aproximada del contaminante. Para obtener una lectu-ra, se hace pasar aire a través de los mismos mediante una bomba de aire manual o automática de manera tal que se sepa con certeza la cantidad de aire que debe pasar por el tubo ( Ej. 5 aspiraciones de la bomba manual o 1 minuto de la bomba automática).

MEDIDORES DE CAUDAL :

1. ROTAMETROS : Los mismos consisten en un blo-que, generalmente de acrílico, graduado con una cavidad central en forma de cilindro cónico con un elemento flotante que indica el caudal que circula por el instrumento durante la toma de muestra. Pueden ser utilizados para medir en varios rangos.El mismo puede ser calibrado con un medidor de gas húmedo.En general son de baja precisión por lo que no pueden usarse de patrones primarios para calibraciones.

2. CAUDALIMETROS ELECTRONICOS : Su funcionamiento se basa en un recipiente cilindrico de vidrio por el cual se hace pasar, mediante un proceso de aspiración, una burbuja formada mediante una solución jabonosa, la cual pasa por 2 lectores ópticos infrarrojos que miden el

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tiempo que tarda en recorrer dicha burbuja la distancia entre 2 mar-cas realizadas sobre el vidro por la cual circula.Dicha lectura es tomada por un circuito electrónico que calcula el caudal real de aspiración que provoca la bomba y el medio filtrante o absorbente.Pueden usarse como patrones primarios para calibrar.

3. CAUDALIMETROS DE BURBUJA : El principio de funcionamiento de es-te dispositivo es el mismo que en la versión electrónica, salvo que en este caso es la persona la encarga-da de tomar el tiempo que tarda la burbuja en pasar a través de 2 marcas en el tubo de vidrio.Pueden usarse como patrones pri-marios para calibrar.

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MODULO 4 : METODOLOGIAS ANALITICAS

Una vez recogido el contaminante con el equipamiento de campo, el mismo debe ser trasladado y analizado en el laboratorio de manera tal de mantener en todo momento la representatividad de la muestra.Para ello es fundamental el transporte y rotulación de la misma, adjun-tando siempre una planilla de datos de muestreo en donde se volcará : Nombre del contaminante Medio de captación Tiempo de muestreo Caudal o volumen de muestra Total Temperatura Presión atmosférica

ALMACENAIENTO DE LA MUESTRA :

La muestra debe conservarse luego de la toma según indicaciones de la técnica empleada.El período de tiempo entre el muestreo y el análisis es un factor funda-mental para la calidad de los datos.Cuanto mayor es dicho lapso, mayores son las posibilidades de contami-nación, pérdida por reacción o absorción, o la perdida o daño de la muestra.En general, es mejor el almacenamiento a bajas temperaturas y en au-sencia de luz.

Con respecto a los métodos analíticos, existen diversas técnicas a apli-car según el tipo de contaminante evaluado. Algunas de ella son :

1) ANALISIS QUIMICOS VIA HUMEDA

1.1) ESPECTROFOTOMETRÍA VISIBLE : Normalmente para estas técni-cas se utilizan reactivos que al contacto con el contaminante desarro-llan un color determinado y cuya intensidad dependerá de la concen-tración del mismo.Dicha coloración se mide en un espectrofotómetro visible el cual mide la intensidad de la misma en una longitud de onda determinada.Contaminantes analizados de esta manera : Formaldehído, MDI, TDI, Amoníaco, etc.

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1.2) ESPECTROFOTOMETRÍA ULTRAVIOLETA : Esta técnica es similar a la anterior con la salvedad que la medición se realiza en el espectro UV, o sea por debajo de los 400 nm.Contaminantes analizados de esta manera : Nitratos.

1.3) ESPECTROFOTOMETRIA INFRARROJA : Es una metodología muy usada para la medición de compuestos gaseosos de carbono, como ser CO y CO2 en la cual la muestra se inyecta en una celda catalítica en donde los gases se oxidan a CO2 el cul da una lectura directa en ppm.

ULTRAVIOLETA VISIBLE INFRARROJO

400 nm 700 nm

1.4) ESPECTROFOTOMETRIA DE ABSORCION ATOMICA : Método utili-zado casi exclusivamente para el análisis de metales .En dicha técnica, los metales recogidos generalmente en filtros, se di-suelven en un baño ácido y luego entran al equipo en el cual pasan por una llama de aire-acetileno la cual es barrida por un haz de luz generada por una lámpara cuyo cátodo esta hecho del mismo metal que se está analizando. El paso de dicho haz por los átomos ionizados por la llama produce una absorción de la misma la cual es medida por un fotorreceptor el cual cuantifica dicha absorción.

1.5) GRAVIMETRIA : Utilizada preferentemente para la determinación de polvos inertes en la atmósfera. Para ello se determina mediante una balanza de precisión el peso inicial del medio filtrante ( filtro de PVC, celulosa, etc) y el peso del mismo luego de la toma de muestra.Este método no diferencia el tipo de material que se esta pesando ni su composición granulométrica.Es preciso tener muy en cuenta el secado previo a cada pesada de los filtros.

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1.6) CROMATOGRAFIA GASEOSA : Esta es una técnica muy sensible y selectiva utilizada para una gran variedad de compuestos orgánicos e inorgánicos.Se basa en la separación de los componentes de una muestra me-diante una columna cromatográfica calentada a cierta temperatura la cual separa los compuestos los cuales son medidos en un detector específico para cada familia de contaminantes.Es una técnica muy sensible y excelente cuando uno sabe los conta-minantes que esta midiendo, caso contrario se debe recurrir a equi-pamiento mucho mas sofisticado y análisis mas complejos.

1 - Depósito de Gás y Controles de flujo / Presión.2 - Inyector (Vaporizador) de la muestra.3 - Columna Cromatográfica y Horno de la Columna.4 - Detector.5 - Amplificador de Señal.6 - Registro de la Señal (Registrador o Computador).

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MODULO 5 : ASPECTOS COMPLEMENTARIOS

CALIBRACIONES :

Para lograr una muestra representativa, es fundamental realizar los mo-nitoreos con bombas de vacío calibradas en forma regular, dependiendo esta calibración del uso de la misma.El Gobierno Federal de los EEUU requiere una recalibración cada 200 ho-ras de uso, pero este período puede variar con respecto a las aplicacio-nes de la bomba.También se debe tener en cuenta la recalibración luego de cada service o reparación de la misma.

PROCEDIMIENTOS DE CALIBRACION :

Dependiendo del método elegido para el muestreo, el técnico debe co-nocer el volumen de muestra recogido o el caudal del sistema de mues-treo.Las calibraciones deben realizarse, si ello fuera posible, en el momento mismo del muestreo, con un calibrador electrónico portátil, pero si ello no fuera posible, hay varios procedimientos que se pueden realizar en el laboratorio.Para ello, es recomendable disponer de un lugar designado para tal fin, libre de polvo, aislado y en lo posible con temperatura y humedad con-trolada.Todas las calibraciones deben realizarse con un patrón primario de cali-bración trazable o debidamente calibrado.

1) CALIBRACION CON MEDIDOR DE GAS HUMEDODicho equipo es un medidor de volúmen de aire similar a un medidor de gas comercial, pero que posee agua en su interior que es despla-zada por el paso del gas, causando el giro de la aguja indicadora.

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2) CALIBRACION CON MEDIDOR DE GAS SECOEste equipo es similar al medidor de gas húmedo, con la salvedad que no posee agua en las cavidades interiores.

3) CALIBRACION CON CAUDALIMETROS DE BURBUJAAnteriormente descriptos.

4) CAUDALIMETROS ELECTRONICOS Anteriormente descriptos.

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Un muestreo de contaminantes, realizado de tal manera que la muestra recogida posea una relación conocida con la concentración de conami-nantes buscados no es simple. De la misma manera, realizar un progra-ma de monitoreos para responder las preguntas que generan dicho pro-grama, tampoco lo es.Si ignoramos los errores de medición, podría determinarse la concentra-ción de una sustancia completamente inerte y de concentración cons-tante en la atmósfera como ser el gas Neon, en un punto dado del plane-ta sin preferencia por cualquier otro.En el otro extremo, para poder medir la concentración de un componen-te variable, requeriría una cantidad infinita de estaciones de monitoreo.La pregunta de cuantas muestras deberían tomarse, en cuantas estacio-nes individuales, con el objeto de determinar la concentración en el tiempo de una sustancia, puede ser respondida mediante un proceso es-tadístico.Sin embargo, la estadística se basa en la asunción que los datos son da-dos de forma completamente aleatoria.Sin embargo en la realidad, los datos poseen una correlación visible , de tal manera que estaciones adyacentes originan valores similares. EFICIENCIA DE RECOLECCION :

Para determinar con precisión la concentración de contaminante busca-da, se debe conocer la eficiencia de recolección y de análisis.La eficiencia de recolección se puede definir como la relación entre la cantidad material recolectado durante el muestreo y la cantidad total de material actualmente presente en la zona muestreada.Esta eficiencia dependerá de : La técnica usada. El contaminante investigado La concentración del mismo El caudal de muestreo Condiciones ambientales e interferencias

Si la muestra es recogida en un container de volumen conocido como ser un cilindro de gases, la eficiencia de recolección será del 100 %. Sin embargo, las técnicas de concentración, como ser los impactadores o fil-tros, poseen eficiencias de recolección menores al 100 %.

Una técnica para la medición de dicha eficiencia, es la de usar muestrea-dores en línea, en donde el aire se hace pasar por una serie de los mis-mos y se determina luego la cantidad de contaminante en cada uno.Asu-miendo que la eficiencia es independiente de la concentración, la misma es calculada dividiendo la cantidad aislada en el primer captador por la cantidad total hallada en todos el tren de muestreo.

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La eficiencia de análisis, por otro, está relacionada con la pérdida de muestra durante el procedimiento analítico.En otros casos la química del patrón y de la muestra pueden diferir en gran medida.Las líneas de muestreo, válvulas, etc, pueden interferir haciendo decre-cer la concentración debido a procesos de absorción.

INTERFERENCIAS :Una interferencia típica es causada por un componente aislado que reac-ciona con el material a investigar o con otro reactivo analítico. Mientras que el gas analizado y la interferencia pueden coexistir en la atmósfera, durante el muestreo se produce una concentración de las partes lo que lleva a una reacción entre ellos.Por ello resulta obvio que para obtener buenos resultados, la interferen-cia no debe ser retenida junto con el gas a analizar o el componente en investigación debe ser convertido a su forma mas estable.

REPRODUCIBILIDAD Y PRECISION :

La reproducibilidad de un método es una medida de su repetitibilidad, mientras que la precisión indica cuan cerca del valor real llega el método empleado.La necesidad que un método posea ambas cualidades estará dada por la manera en que se usarán los datos obtenidos.Si los valores de concentración buscados son para ser comparados con valores límites que provee la Legislación, es necesario que el método sea preciso.Por otro lado si se buscan tendencias, se requerirá una mayor reproduci-bilidad que precisión.

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