RESULTADOS Y DISCUSIÓNbibing.us.es/proyectos/abreproy/70277/fichero/4...Resultados y discusión...

de 142

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Resultados y discusión Trabajo Fin de Máster TQA

Página 90 de 142

11. Optimización de los parámetros de validación del método

Tras un estudio inicial, las analíticas que se realizan dentro del laboratorio con respecto a la

determinación de las partículas de tipo PM 10, PM 2,5 y PTS, se han estado llevando a cabo en la

balanza Sartorius MC 210S. Esta es una balanza de unas características excepcionales, la cual hasta

la fecha no ha sufrido desviación con respecto a los criterios establecidos, cumpliendo en todo

momento los criterios de aceptación y rechazo establecidos en las solicitudes de calibración de los

equipos y verificaciones.

Debido al trabajo que requiere el cliente que se realice en el laboratorio, se prevé que la balanza que

existe en el laboratorio se colapse. Dicho hecho puede ser provocado por varias causas como

pueden ser:

a) Una ralentización del trabajo, a cauda del equipo por tardar en dar el resultado.

b) La existencia de una mayor probabilidad de avería y la cual aumenta al haber mayor

carga de trabajo, lo cual implica un factor de riesgo muy elevado pues el trabajo debe de

mantenerse.

c) La antigüedad de la balanza, tras el pesaje de tantas muestras tras el tiempo que lleva en

el laboratorio.

d) La tecnología de la balanza que no permite actualizaciones que mejores la capacidad de

la misma. En el mercado existen equipos de pesaje, que su tecnología permite conseguir

los requisitos exigidos con mayor facilidad, como pueden ser la obtención del peso

constante más rápidamente, no necesitar requisitos tan exigentes como la impulsión aire

de climatización que no lo reciba tan directamente el equipo, o las mesas de balanza que

no hacen falta que sean de un tipo específico. Estos factores hacen que se ralentice en el

tiempo de obtención del peso del soporte de muestreo.

Todo ello llevó a la necesidad de adquirir un equipo de análisis nuevo el cual debía de cumplir los

requisitos la misma como mínimo o incluso mejorarla.

Para la adquisición del equipo necesario para abarcar el trabajo exigido por la Consejería de Medio

Ambiente, se tuvieron que realizar una serie de trámites como exige la Agencia de Medio Ambiente

y Agua, tales como indicar los requisitos del equipo que se requiere, y para ello estos se describen

en el pliego del prescripciones técnicas (PPT). Entre dichos requisitos estaban que debían tener una


Página 91 de 142

legibilidad mayor, que debía tener capacidad de pesaje de material de gran tamaño (en referencia a

los filtros), que sean de fácil manejo, y con una repetibilidad y precisión mejor que la obtenida para

la balanza ya conocida. Antes unos requisitos que no los cumplen las micro balanzas

convencionales se opta por dejarnos asesorar por las grandes marcas de referencia en Europa, como

son Sartorius y Mettler Toledo, dicha solicitud también fue cursada a otras empresas que pudieran

suministrar equipos de similares características, no habiéndose recibido ofertas adicionales.

En la norma de PM 2,5, la UNE-EN 14907:2006, se indica que la verificación de la balanza en los

rangos de pesada de los filtros de bajo volumen debe de ser de 20µg de variación. Esto exige a los

equipos de pesada que en el rango de hasta 1g deben de tener menos de esta incertidumbre para que

al sumarle la incertidumbre de la pesa se obtenga el valor indicado por la norma mencionada

anteriormente.

Con el objetivo de mejorar los parámetros de validación del método, se realizaron pruebas con dos

balanzas de demostración cedidas por Sartorius y Mettler Toledo. La propuesta de Sartorius para el

pesaje de filtros se muestra en las figuras siguientes. Es una balanza de seis cifras decimales, la cual

posee dos cámaras corta-aire, una exterior la cual se aprecia en la imagen, y otra interior, que no

está debido a que se necesitaba quitar de la balanza para ver el comportamiento de la misma, pues

es la forma en la que trabajaría el equipo para el pesaje de los soportes de muestreo. Es una balanza

que llega hasta el µg, pero no tenía espacio suficiente en la cámara de pesada como para por

albergar un filtro del tamaño de los de 203 x 254 mm.

Figura.11-1. Balanza de prueba de Sartorius


Página 92 de 142

Figura.11-2. Balanza de prueba de Sartorius.

Figuras.11-3. Propuesta de Mettler Toledo


Página 93 de 142

El equipo suministrado por Mettler Toledo (Figuras.11-3. Propuesta de Mettler Toledo) también

presenta dos cámaras corta aire, la segunda e interior ha sido retirada tal cual se puede observar en

la imagen, pues es de esta forma como trabajaría la balanza para la determinación de las partículas.

Tabla.11-1. Resultados de las pruebas de las balanzas. Modelo ME 36 S XP 26 Marca Sartorius Mettler Toledo

Cámara de pesada

Los filtros de tamaño 203 mm x 254 mm necesitan ser doblados en varias ocasiones, lo que puede incurrir en

pérdidas por manipulación. El resto de los filtros sí se pueden pesar.

Se puede realizar la pesada de todos los tipos y tamaños de filtros.

Repetibilidad adecuada Si Si Estabilidad de la pesada

adecuada No Si

Tiempo de respuesta coincidente con el

indicado en las características técnicas

No Si

Tamaño del equipo Consta de dos partes voluminosas Consta de una única parte voluminosa

Tamaño del platillo de pesada

Pequeño, implica colocar un soporte para facilitar la pesada, disminuyendo el

rango de trabajo.

Existen diferentes tipos de platillos, escogiendo el

más apropiado para cada labor

Comportamiento ante interferencias normales en el lugar de trabajo,

por ejemplo, ante posibles vibraciones

El equipo se muestra inestable, tardando aproximadamente un minuto en volver

a obtener su valor inicial.

El equipo se muestra inestable, tardando varios

segundos en volver a obtener su valor inicial

Manejo Intuitivo Intuitivo Rango de trabajo Hasta 20 g Hasta 26 g

El resto de las características técnicas de los equipos que suministran ambas casas comerciales son

similares o no han podido ser probadas.

Los resultados de las pruebas realizadas en el laboratorio con las balanzas de demostración se

muestran en la Tabla.11-1. Resultados de las pruebas de las balanzas. La evaluación de dichos

resultados determina que la balanza ofertada por Mettler Toledo, modelo XP 26, junto con el

accesorio “ergoclip flash mico”, es la idónea para realizar el trabajo requerido.


Página 94 de 142

Tras la adjudicación y adquisición de la balanza se procede a la distribución del trabajo, debido a

que estaba todo focalizado en la balanza Sartorius original, de forma que se realizaban las analíticas

de PM 10 y de PM 2,5, tanto para los filtros de captadores de alto volumen como para los de bajo

volumen que indica la norma, los tamaños de los filtros son : - de 47 mm de diámetro para la de PM

10 y PM 2,5 en caso de captadores de bajo volumen, de 150 mm de diámetro para PM 2,5 y uso de

captador de alto volumen y de 203 x 254 mm de sección rectangular para los muestreos de PM 10

con captador de alto volumen.

Se determina que el equipo que debía realizar las analíticas de los filtros de 203 x254 mm siguiese

siendo la Sartorius original pues el trabajo iba a seguir siendo el mismo, y el resto de los filtros que

se hiciese su determinación gravimétrica de partículas con la balanza nueva, consiguiendo de esta

forma no sobrecargar los equipos.

La adquisición de este equipo permitió que se obtuvieran mejoras en la determinación, las cuales se

indican a continuación:

- Aumento de número de pesadas obteniendo más determinaciones analíticas. Esta

situación es posible porque se consiguió mayor comodidad para el trabajo, de “pesar filtros”, que

debido a la gran cantidad de los mismos y que son numerosos los días en el mes en los que se

trabaja en la sala de balanzas desde que comienza la mañana hasta el final del día usando estos

equipos, tanto para la pesada inicial como para la pesada final y obtención de los resultados.

- También se ha ganado en el tiempo de estabilización de la balanza, lo que permite mas

muestras en menos tiempo.

- Se ha conseguido llegar al requisito de una incertidumbre menor de 20µg en el rango

inferior a 1g, de forma más holgada permitiendo cumplir el requisito indicado por la norma PM

2,5, UNE-EN 1407:2006

En cuanto a la evaluación de la incertidumbre (U), a pesar de la adquisición del equipo, aun no

se ha reevaluado, por lo que se siguen manteniendo. Debido a que la incertidumbre tiene como

principal contribución el criterio de peso constante (Tabla10-1. Criterios de pesada constante),

este no se ha bajado aun, por tanto se mantiene la misma incertidumbre. La mejoría en la

incertidumbre de medida se puede observar en la Tabla.11‐2. Calibraciones de las balanzas, en la


Página 95 de 142

cual se pueden contrastar en los valores obtenidos de calibración en ambas balanzas, que es

menor la incertidumbre en el caso de la balanza Mettler Toledo.

Tabla.11-2. Calibraciones de las balanzas

Puntos de calibración Eq

. Sar

toriu

s

Eq. M

ettle

r To

ledo

Eq. S

arto

rius

Eq. M

ettle

r To

ledo

Eq. S

arto

rius

Eq. M

ettle

r To

ledo

Eq. S

arto

rius

Eq. M

ettle

r To

ledo

Eq. S

arto

rius

Eq. M

ettle

r To

ledo

Fecha de calibración:





06/03/2009 10/09/2009 26/04/2010 23/09/2010 11/03/2011

Gramos U en µg U en µg U en µg U en µg U en µg

0 9 --- --- --- --- --- --- --- --- ---

0,1 9 19 11 4 13 6 13 8 20 2

1 9 19 13 7 16 11 19 15 20 3

5 9 19 15 11 21 17 28 25 23 10

10 9 19 17 14 26 23 35 31 29 22

A continuación se muestra el gráfico de control de las balanzas basándonos en los resultados

anteriormente expuestos, donde se puede observar que los valores de las calibraciones de las dos

balanzas que se usan para el análisis de partículas, las siglas sería M.T, para la recientemente

adquirida de marca Mettler Toledo y la Sartorius que es la estaba en el laboratorio.

Figura 11-4. Graficas de las calibraciones de las balanzas

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0,1 g 1 g 5 g 10 g

microgram

os

Sartorious 6/3/9

M.t 6/3/9

M.t. 10/9/9

Sartorious 10/9/9

M.t 26/4/10

Sartorious 24/4/10

M.t 23/9/10

Sartorious 23/9/10

M.T 11/3/11

Sartorious 11/3/11


Página 96 de 142

En las gráficas siguientes se muestran los gráficos de control de cada balanza por separado con el

fin de poder distinguir los resultados obtenidos e indicados anteriormente.

Figura.11-5. Grafica de calibración de balanza adquirida Mettler Toledo (M.t), con las fechas de las calibraciones.

Figura.11-6. Grafica de calibración de balanza original, Sartorius con las fechas de calibraciones.

0

5

10

15

20

25

30

35

0,1 g 1 g 5 g 10 g

microgram

os M.t 6/3/9

M.t. 10/9/9

M.t 26/4/10

M.t 23/9/10

M.T 11/3/11

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0,1 g 1 g 5 g 10 g

microgram

os Sartorious 6/3/9

Sartorious 10/9/9

Sartorious 24/4/10

Sartorious 23/9/10

Sartorious 11/3/11


Página 97 de 142

Teniendo en cuenta que es entre 100 mg y 1 gramo es el peso el rango en el que se suelen encontrar

los filtros de 47 mm de bajo volumen usados para PM 2,5, es por tanto en este intervalo donde la

incertidumbre debe estar por debajo de 20µg, y que dicho criterio se cumple.

También se puede observar el incremento de la incertidumbre en la balanza Sartorius, el cual puede

ser debido al deterioro de la balanza, por el desgaste de la misma, o por las continuas

modificaciones que sufren las normas de calibración, las cuales son cada vez más exigentes.

12. Modificaciones del sistema de climatización.

El sistema de climatización de la sala de balanza que permite el acondicionamiento de las muestras

es una de las partes más importantes para el cumpliendo de las exigencias de los métodos indicados

en las normas.

Se ha realizado un estudio de mejoría en este proyecto a partir de resultados antes y después de la

reforma del sistema de climatización. Este sistema de climatización no es convencional y de

hecho se han requerido los conocimientos de expertos en este campo de la psicometría. El

sistema de climatización de la sala requiere el uso de recursos energéticos muy elevados ya que

el flujo debe ser constante y uniforme. La forma de conseguir que esta sala se mantenga dentro

de los criterios preestablecidos es consiguiendo un agua de refrigeración que llegue a la

climatizadora muy fría. El agua, (que en realidad no es solo agua, sino que contiene glicol en un

porcentaje bajo para evitar que se congele y así no estropee la bomba de recirculación y

conductos) debe estar a temperatura inferior a 7ºC, para conseguir no solo los 20ºC, sino para

también eliminar la humedad por condensación.

En cuanto a los resultados obtenidos dentro de la sala de balanza antes de realizar la reforma de la

sala se estuvieron estudiando, obteniéndose los valores que citan a continuación:


Página 98 de 142

Tabla.12-1. Valores anteriores de humedad y temperatura medios con el equipo de climatización sin reformar.

Temporada Humedad

relativa en %

Temperatu

ra en ºC

Observaciones

Invernal 52 a un 54,5 20,1 No existiendo días que se debe dejar de pesar

Estival 52 a un 54,5 20,8 Existiendo algún día en el que se debe dejar de

pesar debido a que no se cumplen las condiciones

necesarias

Debido a que los resultados obtenidos eran cercanos al límite establecido se realiza un estudio del

comportamiento del equipo de climatización y de su capacidad para obtener el rendimiento

necesario. La conclusión a la que se llegó fue este equipo no era suficiente para conseguir el

resultado para el que inicialmente estaba diseñado, se le sometía a un trabajo para el que no estaba

diseñado, ya que realizaba un esfuerzo de tratar de trabajar en continuo, sino que era por el esfuerzo

de tener que entrar en arranque y parada continuamente la climatizadora, conllevando a un desgaste

adicional. Este desgaste tras varios años de funcionamiento estaba dando averías del tipo de rotura

de la bomba de recirculación principal del circuito de refrigeración, o rotura del ventilador que

impulsa el aire, de la válvula de humectación, perdidas de presión del circuito de recirculación, etc.

Todas estas circunstancias se fueron solucionando de forma que se cada vez que se producía una de

ellas se debía dejar de trabajar en la sala ya que los filtros con estaban en las condiciones ideales.

Además del consiguiente gasto de tiempo y dinero en la reparación. Por todo ello, el porcentaje de

paradas de trabajo era demasiado elevado más aun cuando se preveía un aumento de la carga de

trabajo.

Para subsanar esta situación se hicieron varias actuaciones de forma preventiva hasta tomar una

decisión

- Tratar de no sobrecargar la sala, programando días consecutivos de parada.

- Se realizaron consultas a expertos en la psicometría y climatización para que obtener

una evaluación del problema y una solución del mismo.


Página 99 de 142

- Concienciar al personal técnico de que debía de estar muy pendientes de las

condiciones para evitar posibles fallos en el método de análisis.

Todo ello, implicó la elaboración de una reforma al sistema de climatización. Esta modificación

se realizó a finales de enero del 2011.

La reforma del sistema de climatización que consiste básicamente en:

- Añadir una bomba adicional al circuito, la cuales se intercambiaran,

- Se introduce una maquina refrigeradora más potente y con sistema Inverter, ahorrando en

el gasto de energía ya que será proporcional al que se necesite en cada momento

- Se instala un depósito acumulador de agua fría que permitirá retener el agua fría evitando

tener que estar funcionando continuamente la maquina refrigeradora.

- Se modifica el sistema de control de la climatización, equipo que regula el

funcionamiento del los equipos enfriando, calentando, humectando etc. en función de la

necesidad del momento.

Todos estos equipos se acoplaron al que había dejando el antiguo sistema de refrigeración como

sistema de emergencia para el caso de a) un posible fallo del principal, b) una necesidad de más

frío, c) para dar asistencia en el caso de que lo requiera el sistema que controla la climatización

de ayudar a enfriar el circuito de agua/glicol de una forma más rápida. El esquema del sistema de

climatización se puede encontrar en el ANEXO II.

En cuanto a las tendencias mencionadas anteriormente, serán las normas de PM 10 UNE-EN

1234:1999 y de PM 2,5 UNE-EN 14907:2006 modificadas según la información suministrada

por el laboratorio de referencia nacional, que es el Instituto de Salud del Carlos III. Se considera

elevada la variación de un 10% de humedad y pretenden reducirla a un 5% quedando entre 45 y

50% de HR. Estas condiciones en la localidad en la que se sitúa el laboratorio, Sevilla, son muy

complicadas de conseguir y sobre todo con el frío que suministraba la maquina anterior. Esta fue

una de las causas que condicionó la modificación mencionada anteriormente.

En el esquema de distribución de la sala de pesaje (Anexo I) se podrá apreciar que existen tres

sensores de HR y T ºC. Uno de ellos corresponde al sistema de climatización, el cual se ajusta en

función de los otros dos que son de referencia. Los otros dos sensores de HR y Tª ambiente son


Página 100 de 142

los sensores de referencia que permiten la visualización de los parámetros en continuo sin

necesidad de ir al control, además según se indican en las normas los datos obtenidos de estos

sensores quedan almacenados en un sistema de adquisición de datos, dejando evidencia de las

condiciones a las que han estado los soportes de muestreo en todo momento durante su estancia

en la sala de balanza. Los sensores son revisados periódicamente lo que garantizan el buen

estado de los mismos, comprobando que los resultados obtenidos están dentro de los criterios de

aceptación y de rechazo previamente establecidos.

Tras la realización de la reforma del sistema de climatización de la sala de balanza para el mejora

acondicionamiento de las muestras, los resultados han sido muy variados debido a diversas causas,

pero siempre han estado dentro del criterio de 50 ±5% de humedad relativa y 20±1 ºC de

temperatura, permitiendo estar las muestras en las condiciones optimas, estos resultados se muestran

a continuación. Las causas de la variabilidad inicial comentada anteriormente fueron debido al

ajuste del software que controla el sistema de climatización, el cual se fue ajustando hasta llegar a

las condiciones óptimas de trabajo.

Tabla.12-2. Valores medios de Humedad y temperatura tras la reforma.

Temporad

a

Humedad

relativa en %

Temperatu

ra en ºC

Observaciones

Invernal 47 a un 51 19,3 No existiendo días que se debe dejar de pesar

Estival 48 a un 52 19,2 No existiendo días que se debe dejar de pesar

Estos resultados son los obtenidos por parte del sistema de adquisición de datos de la sala de

pesadas.

Como se puede observar, tras la modificación realizada a principios del año 2011, sigue habiendo

oscilación dentro del rango de humedad, pero en un porcentaje bastante inferior, además de que la

cantidad de gramos de agua por kilo de aire que existe es inferior, ya que antes se estaba trabajado

en temperaturas cercanas a los 21ºC en los que aproximadamente teníamos unos 8,1 g/kg y ahora

estamos trabajando en temperaturas cercanas a los 19ºC, que vienen a ser unos 7 g/kg. Esta

situación muestra el margen de maniobra siendo una ventaja ante posibles variaciones repentinas

del clima y además cumple las expectativas, puesto que se demuestra que el sistema tiene capacidad


Página 101 de 142

de sobra para conseguir eliminar la humedad del ambiente, pues el agua que refrigera el sistema está

lo suficientemente fría para conseguir los 20±1ºC y 50±5% HR.

En la tabla siguiente se puede observar lo mencionado anteriormente.

Tabla.12-3.Resumen de cantidades medias de humedad y de temperatura

Temporada Humedad

relativa en %

Temperatura

en ºC

Gramos de agua por kilo de aire (g/Kg)

Invernal Antes Media de 53 20,1 7,8

Estival Antes Media de 53 20,8 8,14

Invernal Después Media de 48 19,3 6,72

Estival Después Media de 50 19,5 7,08

Con la optimización del sistema de climatización mencionado anteriormente, la cantidad de

muestras que se analizan diaria o semanalmente es mayor, debido principalmente a dos factores:

- Al haber mayor homogeneidad en la sala de temperatura y humedad los equipos están más

estables, lo que permite obtener el dato de peso correspondiente con mayor rapidez.

- Al no haber tanta oscilación de humedad relativa ni de temperatura, las muestras se estabilizan

antes, lo cual implica que no hay necesidad de realizar tantas pesadas hasta conseguir llegar al

peso constante de la muestra.

Esta situación es muy ventajosa ya que en menos tiempo se obtiene más resultados optimizando

el tiempo. Todo ello ha facilitado que el número de muestras analizado en el laboratorio se haya

incrementado significativamente en los últimos tiempos.

Para el estudio de la mejora de la sala de balanza en cuanto a los soportes de muestreo, se ha estado

estudiando cual podía ser la forma de evaluar este cambio. Teniendo en cuenta que la inestabilidad

de los filtros causada por la oscilación de humedad relativa y temperatura, dentro de un rango,

durante todo el periodo de acondicionamiento. Esta inestabilidad no se puede cuantificar debido a

que no solo habría que ver si ha estado a una humedad y temperatura media u otra, sino cuanto


Página 102 de 142

tiempo y con qué diferencia entre valores. Además las muestras usadas para las diversas campañas

de muestreo tienen una vida demasiado corta como para poder evaluar el cambio completo de la

sala de balanza (antes y después de la reforma). Todo ello no conduce a usar las partes de control

usadas para verificación. Estas partes de control se miden de forma rutinaria, esto implica que cada

vez que se necesite medir con un tipo de soporte de muestreo y con un tipo de método se deben

medir las partes de control correspondientes. Estas partes de control trabajan a modo de patrón de

control, ya que se sabe el valor de este y se analizan cada vez que se vaya a trabajar comparando el

valor obtenido con el de referencia.

Existen diversos tipos de partes de control, en función de tipo de filtros, ya sea por su tamaño, por la

forma o bien por el material del que están hechos. También habría que distinguir en el tipo de

método por el que se rigen para analizar las muestras.

Se han escogido tres tipos de partes de control para la evaluación, todas de cuarzo, son las circulares

de 47 mm y 150 mm de diámetro y por último de forma rectangular de 203 x 254 mm. Son las más

usadas en el laboratorio y de las cuales se tiene suficiente cantidad de datos como para evaluar la

posible mejoría de la estabilidad de la sala de balanza.

En los tres casos se ha realizado viendo los pesos obtenidos de las partes de control desde verano

del año 2010 hasta el mes de mayo del 2011, se ha escogido este periodo pues la modificación de la

sala de balanza tuvo lugar a finales del mes de enero del año 2011. Cabría destacar, que se tiene

gran cantidad de esta muestras debido a que se han de cambiar cuando se llevan usando demasiado

tiempo ya que la variación de peso puedes ser debido al exceso de manipulación y existir confusión

con un error en el método. De forma sistemática se analizan de tres del mismo tipo que se vaya a

pesar.

Tras haber colocado todos los valores obtenidos de todas las partes de control, se le ha calculado la

desviación estándar, la cual se ha comprobado con el criterio de estabilización de cada tipo de filtros

para ver el progreso del mismo.

La cantidad de resultados de cada tipo de filtro obtenido va en función de las veces que se ha

requerido analizar ese tipo de soporte de muestreo, de ahí que unos tengan más resultados que otros.


Página 103 de 142

Para los filtros de 47 mm diámetro circular, cuarzo se analizan con la balanza que lee el µg, es

decir con una legibilidad de 0.000001g (balanza adquirida durante la realización de este proyecto).

Se toma como valor de referencia es 0.00004g que es la oscilación de peso que se permite de una

pesada a otra, según el criterio de peso constante. Los valores marcados en negrita de la tabla

siguiente muestran el momento en el se modifica la sala de balanza, a partir del cual se debería

observar la mejoría.

Tabla.12-4. Valores de partes de control de filtros de 47 mm de diámetro.

Desviación Estándar

¿Cumple criterio? Cód. filtro

Valor promedio (g).

0,000014 Cumple Fl-10/1655 0,147107

0,000016 Cumple Fl-10/1656 0,147305

0,000014 Cumple Fl-10/1657 0,147384

0,000018 Cumple Fl-10/1772 0,148318

0,000013 Cumple Fl-10/1773 0,148720

0,000011 Cumple Fl-10/1774 0,149721

0,000008 Cumple Fl-10/1950 0,146733

0,000012 Cumple Fl-10/1951 0,146397

0,000011 Cumple Fl-10/1952 0,147056

0,000008 Cumple Fl-10/2107 0,140966

0,000009 Cumple Fl-10/2108 0,138221

0,000012 Cumple Fl-10/2109 0,139369

0,000011 Cumple Fl-10/2272 0,148044

0,000014 Cumple Fl-10/2273 0,148605

0,000014 Cumple Fl-10/2274 0,148368

0,000017 Cumple Fl-11/340 0,149939

0,000020 Cumple Fl-11/341 0,145482

0,000012 Cumple Fl-11/342 0,148347

0,000021 Cumple Fl-11/657 0,147633


Página 104 de 142



Valor promedio (g).

0,000016 Cumple Fl-11/658 0,149012

0,000020 Cumple Fl-11/659 0,148738

0,000013 Cumple Fl-11/828 0,146781

0,000030 Cumple Fl-11/829 0,145578

0,000010 Cumple Fl-11/830 0,149533

En la siguiente tabla se muestra un grafico de control de estas partes de control.

Figura 12-1. Seguimiento de pares de control de filtros de 47 mm de diámetro.

Como se puede observar en los filtros de 47 mm de diámetro, no se encuentra una relación tan

directa entre la mejoría de la humedad y de la temperatura frente a la oscilación de peso de los

filtros antes y después de la modificación de la sala de balanzas. Se puede observar que los filtros

son muy robustos y que debido a su pequeño tamaño no son tan susceptibles de la cantidad de

0,138

0,14

0,142

0,144

0,146

0,148

0,15

Fl‐10/1655

Fl‐10/1656

Fl‐10/1657

Fl‐10/1772

Fl‐10/1773

Fl‐10/1774

Fl‐10/1950

Fl‐10/1951

Fl‐10/1952

Fl‐10/2107

Fl‐10/2108

Fl‐10/2109

Fl‐10/2272

Fl‐10/2273

Fl‐10/2274

Fl‐11/340

Fl‐11/341

Fl‐11/342

Fl‐11/657

Fl‐11/658

Fl‐11/659

Fl‐11/828

Fl‐11/829

Fl‐11/830


Página 105 de 142

humedad absoluta que tiene el aire. No obstante se comprueba que la modificación no afecta de

forma negativa

Para los filtros de 150 mm diámetro circular, cuarzo, se analizan con la balanza que lee el µg, es

decir con una legibilidad de 0.000001g (balanza adquirida durante la realización de este proyecto).

El valor de referencia es 0.0005g (obtenido del criterio de peso conste para bancos) que es la

oscilación de peso que se permite de una pesada a otra. Los valores marcados en negrita de la tabla

siguiente son los obtenidos con la sala ya modificada.

Tabla.12-5. Valores de partes de control de filtros de 150mm de diámetro



Valor promedio (g).

0,000052 Cumple FG845/10 1,562389

0,000056 Cumple FG846/10 1,570953

0,000076 Cumple FG847/10 1,574679

0,000107 Cumple FG977/10 1,484804

0,000369 Cumple FG978/10 1,477206

0,000164 Cumple FG979/10 1,476309

0,000227 Cumple FG1213/10 1,483529

0,000237 Cumple FG1212/10 1,486821

0,000220 Cumple FG1211/10 1,487955

0,000052 Cumple FG106/11 1,642559

0,000035 Cumple FG107/11 1,647084

0,000039 Cumple FG108/11 1,644871

0,000067 Cumple FG245/11 1,635118

0,000041 Cumple FG246/11 1,629462

0,000094 Cumple FG247/11 1,646926

0,000105 Cumple FG517/11 1,551040

0,000121 Cumple FG518/11 1,539620

0,000139 Cumple FG519/11 1,527460


Página 106 de 142

Se puede apreciar tanto en el gráfico Figura 12-2. Seguimiento de partes de control de filtros de

150 mm de diámetro como en la tabla Tabla.12-5. Valores de partes de control de filtros de

150mm de diámetro que:

- La fecha de instalación / modificación de la climatización de la sala es a partir de

febrero, salvo unos problemas de que la válvula de humectación que se solucionaron

a mediados finales de febrero, es a partir de entonces cuando se observa una mejoría

en la desviación de los filtros en cuanto a su resultado.

- Ningún valor de oscilación hace que sea mayor que el criterio de pesada constante por

lo que los filtros dentro de sala antes y después es el adecuado.

Figura 12-2. Seguimiento de partes de control de filtros de 150 mm de diámetro

Estos filtros para el estudio son los más idóneos, ya que por su tamaño y su poca manipulación a la

hora de pesaje es el que puede observarse mejor la humedad total en el ambiente antes y después de

la modificación. Es el filtro idóneo para realizar muestreos de PM 2,5 y de partículas totales en

suspensión, aunque como se ha comentado antes también se usa para PM 10 en los equipos que

tienen la demostración de equivalencia.

1,45

1,5

1,55

1,6

1,65FG845/10

FG846/10

FG847/10

FG977/10

FG978/10

FG979/10

FG1213/10

FG1212/10

FG1211/10

FG106/11

FG107/11

FG108/11

FG245/11

FG246/11

FG247/11

FG517/11

FG518/11

FG519/11


Página 107 de 142

Hay que destacar que estos filtros han tenido siempre un comportamiento correcto, aunque sí es

cierto que si se cambia de marca o de lote (principalmente de marca) este comportamiento puede

variar, como es el caso de lo que ocurren en los tres últimos que de este año(a pesar de ello se

observa mejoría). Este es uno de los principales motivos por el cual se realizan estas graficas. Como

evidencia de que afectan los lotes y marcas, se puede observar la gran diferencia de pesos que se

dan entre ellos, que son tres los bloques y cuando se ha tenido que cambiar de parte control se

observa los pesos de un rango a otro.

Para los filtros de 203 x 254 mm sección rectangular, cuarzo, se analizan con la balanza que lee

los 10µg, es decir con una legibilidad de 0.00001g (balanza original). En la siguiente tabla se

pueden apreciar los resultados obtenidos del seguimiento de estos filtros y en negrita están los

valores obtenidos con la climatización reformada. El valor de referencia es 0.0005g que es la

oscilación de peso que se permite de una pesada a otra.

Tabla 12-6. Valores de partes de control de filtros de de 203 x 254 mm.



Valor promedio (g).

0,0005 No cumple Fr663/10 4,33045

0,0004 Cumple FR664/10 4,28865

0,0002 Cumple FR665/10 4,30799

0,0004 Cumple FR767/10 4,52567

0,0003 Cumple FR768/10 4,51640

0,0002 Cumple FR769/10 4,60703

0,0004 Cumple FR927/10 4,30845

0,0002 Cumple FR928/10 4,35881

0,0007 No cumple FR929/10 4,34681

0,0004 Cumple FR101/11 4,28182

0,0002 Cumple FR102/11 4,34497


Página 108 de 142



Valor promedio (g).

0,0004 Cumple FR103/11 4,33399

0,0003 Cumple FR105/11 4,33104

0,0003 Cumple FR106/11 4,33593

0,0005 Cumple FR107/11 4,30146

0,0001 Cumple FR207/11 4,38102

0,0003 Cumple FR208/11 4,42624

0,0003 Cumple FR214/11 4,41318

0,0005 Cumple FR304/11 4,41720

0,0004 Cumple FR304/12 4,38441

0,0005 Cumple FR304/13 4,40786

0,0004 Cumple FR304/14 4,41568

0,0006 No cumple FR304/15 4,38295

0,0003 Cumple FR304/16 4,40692

El hecho de que no se cumpla el criterio preestablecido en alguno de ellos no es relevante ya que la

comprobación se hace por triplicado y en los otros dos casos se cumple. En la siguiente tabla se

muestra un grafico de control de estas partes de control.


Página 109 de 142

Figura 12-3. Seguimiento de partes de control de filtros de 203 x 254 mm

En cuanto a los filtros de 203 x 254, la relación mencionada anteriormente ha sido estudiada pero no

es directamente proporcional ya que existe otro factor que influyen más directamente, y es que

debido a su gran tamaño y a la manipulación que se debe realizar al filtro para hacer la pesada, tras

la realización de varias pesadas se observa una bajada del valor obtenido en muchos de los casos.

Este valor está dentro de lo esperado por el criterio de pesada constante, aunque al ser un factor muy

influyente no se puede relacionar con la estabilidad de las condiciones de humedad y temperatura en

las sala de balanzas.

4,25

4,3

4,35

4,4

4,45

4,5

4,55

4,6

4,65Fr663/10

FR664/10

FR665/10

FR767/10

FR768/10

FR769/10

FR927/10

FR928/10

FR929/10

FR101/11

FR102/11

FR103/11

FR105/11

FR106/11

FR107/11

FR207/11

FR208/11

FR214/11

FR304/11

FR305/11

FR306/11

FR404/11

FR405/11

FR406/11


Página 110 de 142

No se considera necesaria la revalidación de los métodos de ensayo debido a que la climatización

obtenida antes y después de la modificación de sistema de climatización hace que las muestras estén

dentro de los criterios de la documentación de referencia.

13. Creación de base de datos para determinación gravimétrica de partículas.

En base a los descrito en el apartado 9.4 de “Materiales y métodos” y con el objetivo de mostrar el

funcionamiento correcto de la base de datos se han usado los datos de una actividad de control. La

finalidad inicial es la de evaluar el comportamiento de captadores de partículas del mismo tipo,

colocándolos a medir en paralelo, es decir, al mismo tiempo y los dos en el mismo punto de

muestreo dejando una separación de entre tres y 5 metros para captadores de bajo volumen. Esta

comparativa se ha realizado en el año 2009 y en el año 2010 y donde se ha empleado la base de

datos es en el año 2010. Esta fue la campaña pionera para comprobar el correcto funcionamiento de

la aplicación. Estos resultados fueron obtenidos con la balanza analítica adquirida, pudiéndose

comprobar también el correcto funcionamiento de la misma.

La validación de la aplicación informática se realizó trabajando paralelamente con el procediendo

trabajo que se venía realizando hasta ahora que es con los formatos en papel y con el que se propone

con la base de datos.

Para la comprobación de que funciona la base de datos, se hicieron los siguientes pasos:

- Se forma al personal para el uso de la base de datos

- Se generan los filtros a la vez anotado en papel y en la aplicación cuando se introducen en la sala

de balanza pasando a estar acondicionados y cuando pase el tiempo necesario para estar preparados

para pesada, además se debe indicar el tipo de filtro, quien realiza el acondicionamiento y cada una

de las pesadas los equipos que se emplean y el método analítico que se va a seguir.

- Se realiza la primera pesada cuando el técnico considera registrando los resultados tanto en los

formatos papel como en la base de datos al igual que la segunda pesada. Durante la realización de

las pesadas consecutivas, se realizaban comprobaciones de posibles errores del tipo de transcripción

o de no cumplir los tiempos establecidos entre pesadas o acondicionamiento. Obteniéndose un

resultado de peso inicial satisfactorio.


Página 111 de 142

- Tras obtener peso inicial constante, se procede a la adjudicación de campaña y a dar salida de las

muestras, para la realización del muestreo que este caso es la comparativa de captadores ubicados

en paralelo.

- Una vez realizado el muestreo se realiza la entrada de las muestras en la base de datos. Todos estos

procesos se han realizado de forma paralela al establecido anteriormente a modo de comprobación y

a modo de aseguramiento de no existir fallo en proceso final total.

- Se realiza primera pesada tras haber transcurrido 48 horas de acondicionamiento en la sala de

balanza como mínimo tal cual indica el método de análisis y la segunda pesada dejando entre ambas

al menso 24h y sometiendo además a la base de datos a diferentes comprobaciones de fallos de

valores de tiempos de forma intencionada para comprobar su funcionamiento.

- Por último se realiza la extracción de los resultados para la realización del informe.

Una vez finalizadas las pruebas, se realizó el estudio de los resultados obtenidos y comprobando

que son los mismos que los obtenidos en los formatos, además se corrobora que se ha mantenido en

todo momento la similitud de los resultados durante la comprobación.

Los resultados de las pruebas realizadas se en dos actuaciones la realiza en el año 2009 y la

realizada en el año2010. En la primera prueba se compararon los captadores de PM 10, para ello se

hizo muestrear tres captadores de PM 10 que siguen el método de referencia indicado por la norma,

además se colocaron también para ver el correcto funcionamiento unos analizadores automáticos de

partículas para partículas PM 10, los cuales no son de referencia.

En los resultados de la Figura.13-1.Actividad de control 2009 de captadores en paralelo, se

observa el correcto funcionamiento de la toma de muestra, gracias al correcto funcionamiento del

método de análisis. Los códigos que se muestran son de los equipos empleados, los cuales serían:

Los que comienzan como I-EQ-CBV- son captadores de bajo volumen de 2,3m3/h de flujo, con

cabezal PM 10, y dispuestos para que alojen un filtro de 47 mm de diámetro. En cuanto a los

equipos beta son analizadores que automáticos para la determinación de partículas PM 10, el

cual posee su cabezal de discriminación PM 10 también pero la determinación es a través de la

radiación β.


Página 112 de 142

Figura.13-1.Actividad de control 2009 de captadores en paralelo Como se observa en la figura anterior el comportamiento es idóneo, ya que todos los equipos

observan los cambios de cantidades partículas en cada muestreo, y todos trabajan el mismo

orden.

En la prueba realizada en el año 2010 se hizo que muestreasen dos captadores de PM 10 al

mismo tiempo y diversos días, dicho equipos cumplen los requisitos indicados por la norma. Son

captadores de bajo volumen de 2,3m3/h de flujo, con cabezal PM 10, y dispuestos para que

alojen un filtro de 47 mm de diámetro.

Con resultados que se pueden observar en la Figura13-2. Actividad de control 2010 de

captadores en paralelo, se aprecia el correcto funcionamiento de la toma de muestra, gracias al

correcto funcionamiento del método de análisis, en este caso es aplicando la base de datos.

0,0

20,0

40,0

60,0

80,0

100,0

120,0

140,0

1 2 3 4 5 6 7 8

microgram

os / m

3

I‐EQ‐CBV‐02 en UMI II

I‐EQ‐CBV‐05 en UMI II

I‐EQ‐CBV‐07 en UMI P

Beta UMI II

Beta UMIP


Página 113 de 142

Figura13-2. Actividad de control 2010 de captadores en paralelo

Como se observa en la grafica el comportamiento es idóneo para los captadores de partículas, ya

que todos los equipos observan los cambios de cantidades partículas, y todos trabajan el mismo

orden.

Los resultados de estas muestras se obtuvieron de dos fuentes, la base de datos y los formatos de

análisis, debido que se obtuvieron los mismo resultados, tal y como era de esperar, no se muestran

evidencias de que afecte negativamente en el método de determinación. Además se observa que el

trabajo se realiza de forma más ágil para la obtención del resultado final.

14. Discusión de los resultados de la validación

Tras la adquisición de la balanza, se realizaron las actuaciones necesarias para comprobar el

correcto funcionamiento de la balanza. Entre ellas estaba la calibración de la misma por un

laboratorio de calibración de masas acreditado y la validación del método de análisis con este

equipo en función del tipo de soporte de muestreo. Las operaciones para la validación se realizarán

en las instalaciones, con los equipos y condiciones que se usarán para los posteriores análisis.

Para garantizar la validez del método con el equipo de más reciente adquisición, se deben obtener

conclusiones satisfactorias en cada parámetro que se evalúe para la realización de la validación. Se

considera que los resultados son aceptables, si cumplen los criterios de aceptación y de rechazo que

han sido establecidos a priori. Entre estos requisitos se indicaban cuales eran los parámetros que se

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

40,0

45,0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

microgram

os / m

3

I‐EQ‐CBV‐04 PM 10

I‐EQ‐CBV‐02 PM 10


Página 114 de 142

debían estudiar, lo cual se encuentra indicado en el apartado de “Materiales y métodos”, en la parte

de validación.

A priori se exigirían los mismos requisitos que teníamos con la anterior balanza que era la Sartorius

de lectura 10µg. Posteriormente se fue concretando hasta llegar a unos requisitos más adecuados a

los que se requerían realmente y así cumplir la principal función de la adquisición del equipo.

Dichos valores, obtenidos de más de cien filtros analizados, se encuentran en las tablas de resultados

de validación del anexo III.

Los resultados obtenidos en la validación se indicarán en función de cada método y el filtro que se

emplea, evaluando lo que se había estudiado antes y lo que se ha estudiado con el nuevo equipo de

trabajo. Cabría comentar que existen partes de la validación que no se habían estudiado

anteriormente y que durante la realización de este proyecto se han cubierto. El motivo principal por

el que no se había realizado la validación completa antes de la adquisición de la balanza era porque

una vez que se acredita a un laboratorio por una norma, Entidad Nacional de Acreditación indicaba

que como la norma ya que estaba comprobada y si se sigue los requisitos de esta no hacía falta la

validación. Posteriormente esta indicación cambió ya que cada laboratorio debía demostrar que se

cumplían dichos requisitos con los medios de los que dispone.

La validación se muestra para el método de análisis de PM 10 y de PM 2,5 en cuanto a evaluación

de los cambios obtenidos, para el caso de las partículas totales en suspensión (PTS) no se puede

evaluar el cambio, debido a que esta determinación se continúa realizando con la balanza antigua,

aún así se muestran los valores obtenidos en la validación de dichos soportes por el método indicado

en el decreto 151/2006 de la Junta de Andalucía.

Los resultados se discutirán como se ha comentado antes en función del método por el que se rige y

del soporte de muestreo empleado. Para el caso de la norma UNE-EN 12341:1999(PM 10) y la

UNE-EN 14907:2006(PM 2,5) la validación se considera la misma por indicaciones del laboratorio

de referencia nacional, Instituto de salud Carlos III. Indica que las partículas son similares en cuanto

al comportamiento según las condiciones de acondicionamiento.

- Filtro de 47 mm de diámetro Para el caso de los filtros de microfibra de vidrio, se comprueba que con la balanza nueva se ha

llegado a un límite de cuantificación inferior al que había, el cual era 10 mg/filtro, y ahora es de

1mg/filtro. Los criterios que estaban fijados con anterioridad son mayores que los actuales, pasando


Página 115 de 142

de un 10% de coeficiente de variación en precisión y veracidad a un 3%. Se ha completado la

validación cubriendo el estudio de precisión y veracidad en todo el rango (desde 1mg/filtro a 600

mg/filtro) con la balanza adquirida.

Para los filtros de mismo tamaño pero de microfibra de cuarzo se observa que con la balanza nueva

se ha llegado a un límite de cuantificación más pequeño que el que había con el de vidrio que era 1

mg/filtro y ahora es de 0.5 mg/filtro. Se completa la validación cubriendo todo el rango acreditado

que es desde 0,5 a 600 mg /filtro con la balanza actual, cumpliendo los criterios de precisión y

veracidad, los cuales son inferiores al 3%.

- Filtro de 150 mm de diámetro En la validación tanto para los filtros de microfibra de cuarzo como para los de microfibra de vidrio,

se ha llagado a cuantificar 1 mg/filtro, marcando este punto como él limite de cuantificación. Se han

realizado estudios cuantitativos en diferentes valores del rango llegando a cubrir todo el rango con

la balanza actual que iría desde 1mg/filtro a 600mg/filtro. No se pueden comprar los resultados

obtenidos actuales con los de la balanza original porque hoy hay estudios de validación con este tipo

de filtros anteriores.

- Filtro cuadrado de 203 x 254 mm Este solo hay estudios de cuarzo y puesto que se continua realizando la labor de pesaje en la balanza

original, se ha completado el estudio de validación en este proyecto, llegándose a cuantificar con

estos filtros hasta 2 mg/filtro, el cual sería el límite de cuantificación. El estudio de validación re ha

completado estudiando la precisión y la veracidad en todo el rango que iría desde 2 mg/filtro a 600

mg/filtro.

En cuanto a la validación de las partículas totales en suspensión, se emplea solo un tipo de filtro y se

sigue el método de análisis indicado en el DECRETO 151/2006 (PTS) de la Junta de Andalucía.

Este método es más permisivo que el anteriormente mencionado para la cuantificación de partículas

de PM 10 o de PM 2,5, y dado que el laboratorio sigue el indicado por estos últimos, las

condiciones de acondicionamiento quedan evidenciadas que se cumplen. Se han realizado las

pruebas con partículas no tan pequeñas como las de PM 10. Los resultados obtenidos están dentro

de lo criterios preestablecidos y este estudio se ha realizado en la balanza original, ya que se

pretende distribuir el trabajo entre las dos balanzas y esta labor está destinada a la dicha balanza. Se

puede observar en los resultados del anexo III, que con la balanza Sartorius original se ha llegado a

un límite de cuantificación 1 mg/filtro y el rango estudiado cubre hasta 1300 mg/filtro.

RESULTADOS Y DISCUSIÓNbibing.us.es/proyectos/abreproy/70277/fichero/4...Resultados y discusión...

Documents

Transcript of RESULTADOS Y DISCUSIÓNbibing.us.es/proyectos/abreproy/70277/fichero/4...Resultados y discusión...