Articulo de referencia

Detector de vapores explosivos

Los detectores de vapores explosivos (EVD) son instrumentos de detección de explosivos cuyo principio de funcionamiento se basa en el análisis selectivo de muestras de vapor rec...

Los detectores de vapores explosivos (EVD) son instrumentos de detección de explosivos cuyo principio de funcionamiento se basa en el análisis selectivo de muestras de vapor recogidas del aire, a diferencia de los detectores de trazas de explosivos (ETD), que requieren la recogida física de muestras de partículas de las superficies. Los EVD no se limitan a los explosivos y también pueden utilizarse para detectar narcóticos y otras sustancias ilícitas o peligrosas, como agentes biológicos o agentes de guerra química .

Los EVD se pueden clasificar en dos tipos: EVD portátiles y EVD de muestra preconcentrada. Las unidades portátiles tienen límites de detección en el rango de partes por millón o partes por mil millones, similares a los de los ETD o los perros detectores de explosivos . Los EVD de muestra preconcentrada tienen sensibilidades en el rango de partes por cuatrillón (10 −15 ).

Principio de funcionamiento

El proceso de detección se basa en dos pasos principales: muestreo y análisis. En los instrumentos portátiles, el muestreo y el análisis se realizan en el mismo dispositivo.

Muestreo

Se toma una muestra de aire de un volumen objetivo, que puede ser el interior de un camión, palé, caja u otro contenedor, mediante un sistema de aspiración por vacío. El dispositivo que toma esta muestra se conoce generalmente como "muestreador". En los instrumentos portátiles, la muestra de aire se inyecta directamente en el detector. Los detectores de vacío de muestra preconcentrada, que son fijos y tienen una sensibilidad mucho mayor, filtran y adsorben grandes cantidades de aire y requieren pasos adicionales antes del análisis.

Bomba de muestreo de aire en un aeropuerto

En los muestreadores de vapores de aire con preconcentración, el aire recogido pasa por un cartucho donde se retiene un porcentaje de los vapores muestreados. El cartucho suele estar basado en un adsorbente químico como TENAX [ 1 ] o un polímero superabsorbente . Para analizar un gran volumen, el aire muestreado se recoge normalmente a una velocidad superior a 100 litros por minuto; [ 2 ] el tipo de muestreador capaz de alcanzar esta alta velocidad de recogida se denomina muestreador de alto volumen (HVS). Una vez tomada la muestra, está lista para su análisis.

Análisis

En el caso de los instrumentos portátiles, los vapores se inyectan directamente en un dispositivo de análisis, y en los dispositivos de muestra preconcentrada, el cartucho que contiene el aire muestreado se inserta en el analizador, donde los vapores atrapados se liberan del adsorbente . Los métodos comunes de liberación de vapor son la desorción térmica y la desorción láser . En ambos tipos de instrumentos, los vapores se transportan a una región de ionización en un medio de gas limpio, donde se ionizan. Las fuentes radiactivas , la ionización por electrospray secundaria o la fotoionización son ejemplos de métodos utilizados para ionizar los vapores recolectados. Estos iones se analizan posteriormente; en dispositivos más sensibles, una técnica común para este fin es la espectrometría de masas , debido a los mayores requisitos en términos de sensibilidad y selectividad . Si el análisis de vapores explosivos es positivo, se activará una alarma. La mayoría de los análisis también proporcionarán niveles de concentración cuantitativos de los gases detectados.

En los dispositivos portátiles, el detector suele ser un espectrómetro de movilidad iónica .

Sensibilidad y selectividad

El número de compuestos en un medio multicomponente, como la atmósfera , aumenta exponencialmente con la presión parcial (p). Por ejemplo, al analizar la atmósfera con un detector sensible a una presión parcial p = 0,8 atm , solo se detecta un compuesto; a p = 0,01 atm, se pueden clasificar 5 compuestos, etc. Para que un instrumento analítico distinga estos componentes entre sí a medida que disminuye p, es necesario aumentar la sensibilidad, así como la resolución o la selectividad del sensor. [ 3 ] En el caso de los EVD, los requisitos de detección en términos de sensibilidad y selectividad son bastante exigentes, ya que la presión de vapor de la mayoría de los explosivos o drogas es del orden de partes por billón o incluso partes por cuatrillón. Además, si la sustancia objetivo está bien empaquetada y envuelta, la presión de vapor disminuye aún más, típicamente de 3 a 5 órdenes de magnitud menor. Los instrumentos portátiles no tienen la capacidad de detectar a este nivel, y solo las técnicas de muestras preconcentradas pueden cumplir los requisitos para detectar estos materiales en concentraciones extremadamente bajas.

Ventajas y desventajas

Los EVD se comparan a menudo con los detectores de trazas de explosivos (ETD), ya que cumplen en gran medida los mismos propósitos; los EVD portátiles tienen un rendimiento similar al de los ETD comparables, pero existen diferencias significativas al comparar las ventajas y desventajas de los EVD estacionarios de muestra preconcentrada:

Ventajas

  • La tecnología EVD permite escanear camiones o contenedores completos en un solo análisis, lo que reduce significativamente los costos de inspección en comparación con otras técnicas, como la obtención de imágenes o los detectores de trazas de explosivos , donde la carga debe descargarse e inspeccionarse individualmente.
  • Los EVD generan resultados cuantitativos, evitando la interpretación humana, que es propensa a errores, lo que reduce la tasa de falsas alarmas .
  • La altísima sensibilidad se traduce en una elevada tasa de detección .
  • Los dispositivos de escaneo electrónico (EVD) preservan la privacidad de los artículos que se van a escanear, ya que se trata de una tecnología no intrusiva en comparación con las técnicas de imagen.

Desventajas

  • Los requisitos técnicos de los EVD son exigentes y suelen basarse en la espectrometría de masas, por lo que son instrumentos costosos. Sin embargo, los costes operativos a largo plazo pueden ser menores.
  • La presión de vapor depende en gran medida de la temperatura, por lo que la capacidad de detección de los EVD en escenarios de baja temperatura (< 10 °C (50 °F) ) es limitada.  

Aplicaciones

La principal aplicación de los EVD (dispositivos de detección del ébola) es la seguridad. Otras aplicaciones incluyen el análisis atmosférico, el control del fraude alimentario , el desminado y aplicaciones médicas como la detección de enfermedades como el cáncer, la tuberculosis o la diabetes mediante el análisis del aliento .

Reglamentos

La Conferencia Europea de Aviación Civil aprobó la implementación de EVD en la Unión Europea para su uso en el control de carga aérea a partir de marzo de 2023, según el Reglamento de Ejecución (UE) 2023/566 de la Comisión. [ 4 ] El reglamento entró en vigor en abril de 2023, con el objetivo principal de aumentar el nivel de seguridad en la UE.

Referencias

  1. Cao, X.-L.; Hewitt, CN Atmos. Environ., Part A 1993, 27 (12), 1865−1872.
  2. Xiaofeng Xie, H. Dennis Tolley, Milton L. Lee, Muestreador de aire de alto flujo con empaquetamiento concéntrico para compuestos orgánicos volátiles y semivolátiles de partes por billón, Journal of Chromatography A, Volumen 1502, 2017, Páginas 1-7, ISSN 0021-9673, https://doi.org/10.1016/j.chroma.2017.04.020 .
  3. Lograr una sensibilidad al vapor de 0,01 partes por cuatrillón en el cribado de carga de gran volumen D. Zamora, M. Amo-Gonzalez, M. Lanza, G. Fernández de la Mora y J. Fernández de la Mora Analytical Chemistry 2018 90 (4), 2468-2474 DOI: 10.1021/acs.analchem.7b00795
  4. "REGLAMENTO DE EJECUCIÓN (UE) 2023/566 DE LA COMISIÓN" . EUR-Lex . 13 de marzo de 2023.