Este método consiste en tomar una muestra de la emisión que permita determinar la concentración del contaminante y el flujo del gas portador, con el fin de calcular el flujo másico del contaminante.

Este muestreo se realiza con un muestreador de chimenea (figuras 5.1 y 5.2), cuyo esquema básico se muestra en la figura 5.3.

Figura 5.1.  Muestreador de chimenea AST (Auto Sampling Train) marca Andersen Instruments Inc.

Figura 5.2.  Muestreador de chimenea MST (Manual Sampling Train) marca Andersen Instruments Inc.

Figura 5.3.  Tren de muestreo isocinético para material particulado.

La muestra debe tomarse cumpliendo con el requisito de no generar una separación mecánica de los contaminantes con respecto al gas portador, en otras palabras la toma de la muestra debe realizarse a la misma velocidad en que son transmitidos los contaminantes en el ducto de muestreo; al cumplimiento de este requisito se le denomina muestreo isocinético.

El porcentaje de isocinetismo esta dado por la siguiente ecuación:

                                                                                  (5.1)       

En la cual:

Vn    =  Velocidad de toma de muestra.

Vs     =  Velocidad de gases en chimenea.

La muestra de gas que contiene el material particulado se succiona isocinéticamente del ducto o chimenea por el cual se emite a la atmósfera, haciendo uso de una sonda acoplado a un tubo pitot.

El tubo pitot tiene como propósito medir la presión de velocidad y así, calcular la velocidad de los gases en la chimenea o ducto donde se éste haciendo el muestreo.

La boquilla de muestreo puede variarse, para así modificar la velocidad de succión de tal modo que se pueda garantizar la condición de isocinetismo.

La sonda consta de dos tubos concéntricos y entre los dos va una resistencia eléctrica para calentar la sonda y evitar condensación de los gases cuando se succionan a través de la tobera.

El modulo de muestreo consta de la caja caliente donde se coloca el ciclón y el filtro para colectar el material particulado, y la caja fría donde se colocan en un baño de hielo los burbujeadores que retienen la humedad del flujo gaseoso.

Los gases luego de pasar por la sonda entran al ciclón, donde se quedan las partículas más grandes, y luego pasan por el filtro, en el cual se quedan las partículas más finas. Esto sucede en la caja caliente, la cual se mantiene así por medio de una resistencia, para impedir la condensación de los gases en el filtro, lo que ocasionaría taponamiento del mismo. El material particulado recolectado en los filtros se determina gravimétricamente.

Los gases cuando salen del modulo de muestreo pasan a través del cordón umbilical o línea de vacío al modulo de control. El cordón umbilical está compuesto de cables eléctricos, línea de succión y conexiones.

El modulo de control es la unidad que controla las operaciones del muestreo y está compuesto por dos manómetros (para determinar la presión de velocidad en el tubo pitot y la caída de presión en la placa de orificio), un medidor de gas seco, una bomba de vacío, válvulas de ajuste grueso y fino (solamente en equipos manuales) e interruptores para controlar el sistema.

Cuando se presentan condiciones no isocinéticas:

a)       Las partículas mayores tienden a moverse en la misma dirección inicial.

b)       Las partículas menores tienden a seguir las líneas de flujo.

c)        Las partículas intermedias sufren alguna deflexión.

Figura 5.4. Muestreo Isocinético vs. No Isocinético.

Figura 5.5. Muestreo Isocinético vs. No Isocinético.

Lograr que la toma de muestra se realice en forma isocinética, requiere la adopción de una estrategia de muestreo que incluye los siguientes métodos definidos por la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA).