Una microbalanza oscilante de elementos cónicos ( TEOM ) es un instrumento utilizado para la detección en tiempo real de partículas de aerosol midiendo su concentración de masa. Utiliza un pequeño tubo de vidrio vibratorio cuya frecuencia de oscilación cambia cuando las partículas de aerosol se depositan sobre él, aumentando su inercia . Los dispositivos basados en TEOM han sido aprobados por la Agencia de Protección Ambiental de los EE. UU. para el monitoreo de la calidad del aire ambiental y por la Administración de Seguridad y Salud Minera de los EE. UU. para monitorear la exposición de los mineros al polvo de carbón para prevenir varias enfermedades respiratorias.
El TEOM utiliza un tubo de vidrio hueco como microbalanza . Las partículas entrantes se depositan en un filtro en la punta del tubo y la masa añadida provoca un cambio en su frecuencia de oscilación que se detecta electrónicamente. El elemento se somete a un ciclo periódico para que vuelva a su frecuencia natural. La entrada del dispositivo solo permite la entrada de partículas del rango de tamaño deseado. Los dispositivos TEOM funcionan de forma continua y no necesitan cambios de filtro con tanta frecuencia como los muestreadores de aire de gran volumen. [1]
El ruido mecánico y las fluctuaciones dramáticas de temperatura pueden interferir con el funcionamiento de un dispositivo TEOM. [2] Además, las gotas de agua no se pueden distinguir de la masa de partículas, por lo que el dispositivo debe ajustar la temperatura del aire entrante para hacer que las gotas de agua se evaporen, [3] o contener un secador o un sensor de humedad para ajustar las lecturas. [4] En condiciones ideales, el TEOM es tan preciso como el método de referencia estándar, pero su sensibilidad presenta complicaciones para su uso en el monitoreo ambiental en áreas urbanas. [2]
Se puede utilizar un sistema de medición dinámica de filtros (FDMS) para ajustar el componente volátil de la masa. El TEOM tiene poca sensibilidad a las partículas semivolátiles debido a las condiciones de temperatura y humedad utilizadas. Los instrumentos TEOM con FDMS alternan entre un ciclo base y un ciclo de referencia, el último de los cuales mide la pérdida de masa del filtro cuando pasa aire limpio a través de él, lo que permite estimar la pérdida de masa durante el ciclo base. [4] [5] Es importante que el sistema de aire acondicionado no realice ciclos durante el mismo período que el instrumento TEOM, porque esto puede causar aliasing . [4]
Los instrumentos que utilizan TEOM han sido designados como métodos equivalentes federales por la Agencia de Protección Ambiental de los EE. UU. para el monitoreo de la calidad del aire ambiental de partículas finas y gruesas (PM 10 , PM 2.5 y PMc). [2] Los instrumentos TEOM son más rápidos que los métodos de atenuación beta y microbalanza de cristal de cuarzo (QCM) y evitan las dificultades con ellos . [6]
TEOM es la base de un monitor de polvo personal continuo (CPDM) para polvo de carbón en minas, para proteger a los trabajadores de la exposición al polvo de las minas de carbón que conduce a la enfermedad del pulmón negro y a la fibrosis masiva progresiva . Antes de la introducción de los CPDM, las partículas de polvo recogidas en un filtro debían analizarse en un laboratorio, lo que provocaba una demora de semanas en la obtención de los resultados. El monitoreo continuo permite a los mineros tomar medidas correctivas, como mudarse a otra área o cambiar sus actividades, si los niveles de polvo exceden los límites de exposición. En un estudio, esto condujo a una reducción del 90% en las muestras que excedían el límite de exposición al polvo. [7] [8] En febrero de 2016, la Administración de Seguridad y Salud Minera de los EE. UU. (MSHA) ordenó el uso de CPDM en las secciones de trabajo de las minas de carbón subterráneas y para los trabajadores que tienen evidencia del desarrollo de neumoconiosis . [9] A partir de 2017, el único instrumento CPDM aprobado por MSHA utiliza un TEOM. [10] [11]
A partir de 2013, el TEOM no se consideró adecuado para el monitoreo de nanomateriales en el lugar de trabajo debido a sus tamaños de partícula de corte de 10, 2,5 o 1 μm y el tamaño físico del instrumento. [12]
TEOM es una tecnología patentada desarrollada por Rupprecht and Patashnick Co., Inc. de Albany, Nueva York , cuya empresa sucesora (a partir de 2005) es Thermo Fisher Scientific . [7] "TEOM" es una marca registrada. [2] Originalmente se desarrolló como un monitor de masa de partículas ambientales de sitio fijo, [7] y los detectores de aerosoles TEOM estuvieron disponibles en 1981. [6]
El desarrollo del monitor de polvo personal continuo fue realizado originalmente por Rupprecht and Patashnick Co., Inc. y continuado por Thermo Fisher bajo contrato del Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional de los EE. UU. con aportes de otras organizaciones gubernamentales, laborales e industriales. [8] [11] Los monitores de polvo continuos montados en máquinas han estado disponibles desde 1997. [3]