1. Dispositivo apto para el análisis y detección continua de partículas submicrométricas en entornos industriales caracterizado porque comprende:

- un módulo de preacondicionamiento (A) de partículas que a su vez comprende un dispositivo de ionización (2) con un ionizador (1) de partículas el cual cuenta con un blindaje (1.1) destinado a albergar una fuente radioactiva (1.2) para la ionización de partículas;- un módulo de entrada (C) de gas de arrastre;- medios de impulsión (9) para impulsar el gas de arrastre;- un módulo de análisis y detección (B) alimentado por el módulo de preacondicionamiento (A) y también alimentado con un flujo de arrastre desde el módulo de entrada (C) que comprende un DMA (3), una fuente de alto voltaje (5) destinada a alimentar el DMA (3) y un detector de partículas (6);- un módulo (D) de adquisición y control de datos;- un módulo de salida (E) de gas para la evacuación del gas de arrastre desde el módulo de análisis y detección (B) y del flujo proveniente del detector de partículas (6) o gas de aerosol monodispeso;- un bastidor (14) que soporta el módulo de preacondicionamiento (A) de partículas, el módulo de análisis y detección (B) de partículas, el módulo (C) de entrada de gas de arrastre, y el módulo de salida (E) de gas y que comprende medios de amortiguación (13) mecánicamente unidos a un soporte (F).2. Dispositivo según la reivindicación 1 caracterizado porque el blindaje (1.1) comprende:- un primer recubrimiento (1.1.1) interno de plomo, parcialmente envolvente de la fuente radioactiva (1.2);- un segundo recubrimiento (1.1.2) intermedio de aluminio, envolvente del primer recubrimiento (1.1.1) interno de plomo; y- un tercer recubrimiento (1.1.3) externo de cobre, envolvente del segundo recubrimiento (1.1.2) intermedio.3. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2 caracterizado porque el blindaje (1.1) de fuente radioactiva (1.2) comprende- un primer recubrimiento (1.1.1) interno de un espesor mínimo de 0,15 mm;- un segundo recubrimiento (1.1.2) intermedio de un espesor mínimo de 5,5mm;- y un tercer recubrimiento (1.1.3) externo de un espesor mínimo de 1,45 mm.4. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 caracterizado porque el ionizador (1) por fuente radiactiva (1.2) para cargar partículas comprende:- al menos un acceso (1.4) de partículas para alojar un conducto de entrada (15.1) de flujo de partículas y otro acceso (1.4) para alojar un conducto de salida (15.2) de partículas;- un blindaje (1.1) de fuente radioactiva (1.2) con un primer recubrimiento (1.1.1), un segundo recubrimiento (1.1.2) y un tercer recubrimiento (1.1.3) que además está sellado para impedir la manipulación indebida,donde el primer recubrimiento (1.1.1) interno presenta la forma de una superficie envolvente de un espacio interior adaptado para recibir una fuente radioactiva (1.2) con dos aberturas (1.4) de blindaje que comunica con la entrada y salida de partículas.5. Dispositivo según la reivindicación 1 caracterizado porque el módulo (D) de adquisición y control de datos comprende:- un medio de adquisición de datos y control (10) con medios (10.1) de entrada y salida para señales analógicas;- un medio (10.2) de entrada y salida digitales;- un interfaz (10.3) de comunicación;- primeros elementos (11) de transmisión de señales digitales; y- segundos elementos (12) de transmisión de señales analógicas;donde al menos uno de los primeros elementos (11) de transmisión de señales digitales conecta al medio (10.2) de entrada y salida digitales y al detector de partículas (6).6. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 caracterizado porque el detector de partículas (6) es un contador de núcleos de condensación.7. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 caracterizado porque el detector de partículas (6) es un electrómetro.8. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 caracterizado porque el ionizador (2) de partículas comprende una fuente radioactiva de Kr-85.9. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 caracterizado porque el interfaz (10.3) de comunicación está adaptado para conectarse a un red de comunicación industrial con bus y protocolo industrial.10. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9 caracterizado porque al menos una de las válvulas de control de flujo (4, 7, 8), comprende:- una válvula automática (8.2),- un par de elementos (8.1, 8.3) para mantener un flujo sustancialmente laminar y evitar las turbulencias de entrada,- un sensor (8.5),- un control de válvula (8.6), ydonde esta válvula (8) está adaptada para comunicarse mediante un bus digital (8.7)

Dispositivo apto para el análisis y detección continua de partículas submicrométricas en entornos industriales.

Objeto de la invención

La presente invención se refiere a un dispositivo apto para el análisis y detección continua de partículas submicrométricas en entornos industriales. Estos sistemas permiten el análisis de partículas que acompañan a las emisiones de gases en la industria, tales como las partículas que componen el humo de una fábrica, a partir de su tamaño y su distribución en número. Para ello, se presenta un dispositivo que permite la monitorización continua de la distribución de tamaños de partículas en industrias.

Antecedentes de la invención

Los entornos industriales demandan una medición ininterrumpida de partículas, sobre todo en aquellos sistemas orientados al control de partículas suspendidas en los gases que emiten las industrias. Las emisiones de la materia particulada, PM deben cumplir unas restricciones cada vez más estrictas. Actualmente estos requerimientos alcanzan a las partículas de tamaño inferior a 10 micras, PM10 e incluso a 2,5 micras, PM2,5. La importancia desde el punto de vista medioambiental y toxicológico de las partículas finas y ultrafinas hace prever que en un futuro próximo las restricciones alcancen a las partículas inferiores a 1 micra, PM1. Por tanto, la monitorización continua en este intervalo de tamaño de partícula, lo cual no es posible mediante los sistemas de medidas discontinuas de materia particulada, es de gran interés, no solo por los motivos anteriores sino también como un sistema de control de proceso.

Existen diversas formas de detección de partículas submicrométricas, pero para entornos industriales es atractiva la utilización de Analizadores de Movilidad Eléctrica Diferencial, llamados DMAs (acrónimo de "Differential Mobility Analyzers") debido a su resolución y por la información que proporcionan sobre las partículas en el rango de tamaños inferior a la micra. Aunque la utilización de DMA en la clasificación de partículas es conocida en el estado de la técnica, no está resuelta la implementación de dispositivos como el DMA en entornos industria- les.

Los DMA pueden separar, clasificar y caracterizar las distintas especies cargadas (macromoléculas, partículas líquidas o sólidas) existentes en un aerosol según su movilidad eléctrica.

Una clasificación mediante un DMA depende de la trayectoria de las partículas respecto a los electrodos y aberturas del analizador DMA. Dentro del DMA las partículas describen diferentes trayectorias (parabólicas) bajo la acción de la fuerza del gas de arrastre y la fuerza eléctrica. La curvatura de las trayectorias depende de la movilidad eléctrica de la partícula. Sólo las partículas con una determinada movilidad eléctrica son clasificadas para unas condiciones de funcionamiento definidas. En este sentido las vibraciones que se transmiten a los analizadores DMA y a las partes críticas de un dispositivo que los incorpore, en contacto mecánico con el mismo, producen efectos indeseables en la operación. Por ello no es sencillo implementar estas técnicas en entornos industria- les.

Para un correcto funcionamiento del DMA es necesario conseguir una distribución de carga eléctrica de las partículas conocida antes de introducirlas en el DMA. Es deseable el uso de ionizadores o cargadores de partículas basados en una fuente radioactiva para conseguir esta distribución de cargas, pero, sin embargo a la hora de su incorporación en entornos industriales se presentan problemas debido a los requerimientos impuestos por las normativas vigentes de protección radiológica sobre el uso de materiales radiactivos ionizantes.

Muchos de estos ionizadores utilizan una fuente radioactiva para proporcionar una distribución de carga f a estas partículas antes de introducirlas en el DMA. La actividad de esta fuente radioactiva presenta riesgos para la salud humana que hacen conveniente la utilización de un blindaje. Esto es especialmente relevante para aquellos ionizadores que haya que situar en recintos industriales y en los que operarios o trabajadores pudieran exponerse a la radiación generada por la fuente que incorpora el equipo. En la presente situación se hace necesario proporcionar una solución a este problema reduciendo los efectos biológicos de la radiación.

Actualmente se mide la dosis efectiva de radiación, que determina el efecto biológico sobre un tejido irradiado. El valor de esta magnitud depende del tipo de la radiación, de la energía de la radiación, del tejido biológico y del efecto biológico considerado. Se admite como límite de dosis 1 mSv/año, que fue publicado en el Real Decreto 783/2001 sobre Protección contra las Radiaciones Ionizantes.

Límites de dosis (RD 783/2001)

El Real Decreto 1836/1999, modificado por el Real Decreto 35/2008, Reglamento sobre instalaciones nucleares y radiactivas, señala que la aprobación de un tipo de aparato que incorpore sustancias radiactivas o que sea generador de radiaciones ionizantes, con vistas a su exención como instalación radiactiva, no presentará, en condiciones normales de funcionamiento, una tasa de dosis superior a 1 μSv/h en ningún punto situado a 0,1 m de la superficie accesible del mismo.

Por último, también es necesario proporcionar un sistema de comunicaciones que permita su fácil integración en estos entornos industriales, ya que es deseable establecer una comunicación con los datos registrados por el dispositivo para proceder al control del mismo así como para el análisis de los datos proporcionados.

Descripción de la invención

La presente invención consiste en un dispositivo para medir la concentración y distribución de tamaño de partículas submicrométricas en tiempo real adecuado para su uso en entornos industriales según la reivindicación 1. El equipo se ha diseñado para trabajar en caudales de muestreo y medida próximos a los utilizados para muestreo en conductos de emisiones industriales, lo que supone muestreos próximos al isocinetismo. Hay que anotar que incluso las partículas submicrométricas pueden afectarse por el efecto inercial turbulento en el punto de muestreo independiente.

Para resolver el problema técnico así como otros que pueden apreciarse en los ejemplos de realización, el dispositivo comprende una pluralidad de elementos que se han agrupado en módulos:

• "un módulo de preacondicionamiento de partículas que a su vez comprende un dispositivo de ionización con su ionizador de partículas el cual cuenta con un blindaje destinado a albergar una fuente radioactiva para la ionización de partículas";

Este módulo comprende un dispositivo de ionización, con su ionizador, para proporcionar un flujo de partículas con una distribución de carga f definida adecuadas para ser introducidas en la entrada de partículas del DMA.

El ionizador tiene una fuente radioactiva capaz de ionizar el flujo de partículas y llevar a una distribución de carga conocida a las partículas de tamaño submicrométrico que lo componen. Los parámetros de la fuente radioactiva se seleccionan en función del tamaño de partícula en el flujo, y en función del flujo de gas, tiempo de residencia del gas en el cargador y dimensiones geométricas del mismo.

Según un modo de realización, el blindaje sobre la fuente radioactiva está formado por los siguientes recubrimientos: