La mayoría de las pruebas de fugas implican el uso de gases trazadores, que son sustancias que se introducen en el exterior del equipo de muestreo de gas subterráneo de acuerdo con las pautas técnicas ASTM D7663, y también se describen en ASTM E74. En la prueba de fugas usando la cámara (shroud), el aire dentro de la cámara se monitorea usando un detector de gas trazador portátil, para medir la concentración de este gas junto con el monitoreo del punto de muestreo. Esta prueba se realiza para detectar que el aire ambiente no está contribuyendo al aire extraído del punto de muestreo que posteriormente se muestrearía, interfiriendo con los resultados reales. La presencia de gases trazadores (como los que se enumeran en ASTM E741) en el punto de muestreo indica que se está produciendo algún tipo de fuga, lo que puede llevar a la descalificación o al rechazo de los datos. Si el monitoreo en tiempo real con instrumentos de campo indica la presencia de gas trazador en la tubería de muestreo, la fuga puede eliminarse potencialmente antes del muestreo. Las fugas en el punto de muestreo de la Sub-Slab (en el piso) son comunes cuando se utilizan accesorios de acero inoxidable con un sello cementoso. Cox-Colvin desarrolló Vapor Pin® para eliminar este problema, pero también se debe considerar que otros puntos de conexión en el kit de muestreo pueden ser la causa de la fuga.
Las pruebas de fugas que utilizan gases trazadores como el helio requieren que se coloque una cámara (shroud) sobre el punto de muestreo y se le suministre el gas trazador. La siguiente figura ilustra un punto de muestreo Sub-Slab cubierto por una cámara Tupperware® (shroud). El gas trazador se mide en la cámara de muestra y la tubería con un instrumento de campo, y si la concentración de gas en la tubería de muestra excede el nivel permitido, típicamente 5 o 10% de la concentración en la cámara, el punto de muestreo se repara o se sustituye.
La prueba de fuga de gas trazador (prueba Shroud) ha sido considerada la número uno, bastante evidente en la literatura sobre intrusión de vapor, con varias ventajas. En primer lugar, la medición de las concentraciones de gas trazador en tiempo real (con instrumentos de campo) permite detectar y reparar las fugas de inmediato. En segundo lugar, en caso de que el gas helio se mezcle con la muestra, no interferirá con el análisis del laboratorio siempre que el helio sea puro. Sin embargo, tenga en cuenta que esta figura en particular muestra el uso de gas helio con calidad de globo. Algunas pautas técnicas recomiendan el uso de gas helio de alta pureza, pero es difícil de obtener y más caro. Quizás el ejemplo más obvio de una limitación con la prueba de fuga de helio es el hecho de que muchos o la mayoría de los detectores de helio dan falsos positivos en presencia de metano. La generación de metano es común en sitios de compuestos no clorados que tienen suelos compactos, pisos extensos, grandes fuentes de contaminantes u otras condiciones en las que el oxígeno se consume más rápidamente de lo que se puede reponer.
La limitación de los falsos positivos del metano se puede resolver utilizando una etiqueta de hexafluoruro de azufre (SF6) en lugar de helio. El hexafluoruro de azufre es parte de la familia de gases fluorados que son poderosos gases de efecto invernadero. Un marcador gaseoso más asequible y conveniente es Freon®, que se vende como un aerosol que elimina el polvo de los dispositivos electrónicos. Sin embargo, los estudios muestran que no está completamente garantizado que sea puro. Al igual que el gas helio para globos, los compuestos de estos removedores de polvo pueden hacer que aparezcan contaminantes en las muestras de gas del suelo. Además, como es difícil mantener una concentración conocida de Freon® en la cámara (shroud), su presencia en la muestra es solo un indicador cualitativo de fugas. Y debido a que la mayoría de los instrumentos de campo no pueden distinguir entre el trazador Freon® y la contaminación del gas subterráneo, las fugas no se reconocerán durante el muestreo. De hecho, la fuga tampoco será reconocida en el laboratorio a menos que se asegure que el laboratorio probará los ingredientes del limpiador de polvo.
El isobutileno se puede utilizar como gas trazador y, debido a sus propiedades de ionización química, se ha utilizado ampliamente para calibrar instrumentos de campo como los PID. Pero, como ocurre con cualquier trazador de compuestos orgánicos volátiles (COV), su presencia en la muestra, incluso en pequeñas fugas, puede ser un factor cuya presencia será suficiente para interferir en los análisis de laboratorio y elevar los límites de detección, lo que puede extrapolar la valores rectores.
Como se mencionó anteriormente, durante la prueba de fugas, se pone especial énfasis en el punto de muestreo donde se inserta la sonda, ya que se considera difícil de obtener y mantener un sello hermético entre el punto de muestreo y el contrapiso. En el pasado, la mayoría de los puntos de muestreo se insertaban en concreto con un sello cementoso, que tendía a romperse durante la manipulación. Vapor Pin® de Cox-Colvin se instala en el contrapiso sin necesidad de cemento y prácticamente nunca tiene fugas. La Sábana Santa que se muestra arriba detecta fugas en el punto de muestreo, pero no se detectan fugas en otras partes del tren de muestreo. Esta limitación se resuelve cubriendo el punto de muestra, el recipiente de muestra y el tubo intermedio con una cúpula (shroud) más grande, como se muestra en las figuras siguientes.
Se pueden obtener resultados similares con una cámara (shroud) construida con una bolsa de plástico enrollada sobre un marco o inflada con un flujo constante de helio. Desafortunadamente, las cámaras completamente cerradas (shroud) y el equipo de prueba asociado no son prácticos porque dificultan la capacidad de recolectar múltiples muestras.
Un método que se ha probado en el pasado han sido los trazadores líquidos, que es una versión simplificada de la prueba de fugas, que normalmente utiliza alcohol isopropílico. Por lo general, esta prueba implica colocar un paño empapado en alcohol debajo de la cúpula (shroud) o simplemente envolverlo en la base del tubo de muestreo y esperar a ver si el alcohol aparece en el informe del laboratorio. Las pruebas con trazadores líquidos que utilizan alcohol isopropílico tienen varias limitaciones. Primero, una pequeña cantidad de marcador líquido es suficiente para inutilizar la muestra de gas del suelo. Aunque el “Isopropyl” no es un problema común de intrusión de vapor, su presencia en una muestra puede elevar los niveles lo suficiente como para interferir con los análisis de laboratorio e interferir con los límites normales de los informes de los “screening levels”. Además, las concentraciones de un trazador líquido debajo de una cámara (shroud) suelen ser muy altas y variables, lo que dificulta la cuantificación de cualquier fuga. Vale la pena señalar que es obvio que si se coloca un paño empapado en alcohol isopropílico directamente sobre un tubo de muestra sin cubrirlo, la cantidad de fuga no se puede cuantificar. Lo peor de todo es que la fuga no se detectará hasta que los resultados de laboratorio estén disponibles.
En el pasado, algunas empresas usaban una capa de crema de afeitar en el tubo de muestreo, en lugar de un paño empapado en alcohol. La crema de afeitar era más sencilla de manipular que un paño empapado en alcohol, y su concentración de COV era relativamente más baja, lo que las hacía más aptas para no dañar las muestras de gas del suelo. El punto era que tendría que encontrar un laboratorio con la capacidad de detectar gases propulsores utilizados en aerosoles, y las fugas no se pueden cuantificar y, por lo general, no se pueden detectar en tiempo real.
Vapor Pin® evita variaciones en el uso de la cámara (shroud) y reduce las limitaciones durante la prueba de fugas mediante pruebas por medios mecánicos, con presiones de vacío y agua destilada. No pretendemos haber inventado el procedimiento por medios mecánicos, pero durante mucho tiempo ha sido el procedimiento que hemos defendido y hemos hecho referencia a varios documentos de orientación sobre intrusión de vapor que admitimos o recomendamos, incluido el Hawai’i (2014), Guías de Nueva Jersey (2016) y Pensilvania (2017).
Antes de realizar un muestreo de gas en el suelo, los recipientes de vacío y los reguladores deben estar “Shut-in” de acuerdo con las pautas técnicas de ASTM D7663-11, también descritas en la Guía de muestreo de Canister de 2010 de Restek. El procedimiento consiste en ensamblar los cilindros, reguladores y tapones, abrir y cerrar momentáneamente la válvula en un área limpia, preferiblemente al aire libre. Las presiones de vacío en el medidor del regulador se registran y monitorean durante uno a cinco minutos y, de acuerdo con ASTM, el vacío no debe caer más de 0,5 pulgadas de equivalente de mercurio (en Hg, aproximadamente 1 libra por pulgada cuadrada). Al realizar la prueba antes de partir para el trabajo de campo, el equipo con fugas se puede ajustar o reemplazar según sea necesario. Después de verificar la integridad del equipo, los Canisters y reguladores no se pueden desmontar hasta que se complete el muestreo. La prueba de cierre (Shut-in) permite que entre una pequeña cantidad de aire en el recipiente de muestreo, pero la cantidad es demasiado pequeña para tener un efecto medible en los resultados, siempre que los recipientes no se prueben en un área altamente contaminada.
En el segundo paso de la prueba de fugas, comprobará el tren de muestreo. Hemos descubierto que, al utilizar Vapor Pins®, rara vez encontrará fugas en el punto de muestreo de la Sub-Slab y, en la mayoría de los casos, la fuga se producirá en la conexión Swagelok® entre el tubo de muestra y el regulador. Lo probamos conectando aproximadamente 60 cm de tubería de ¼ de pulgada al regulador con arandelas Swagelok® dobles y apretando las conexiones. Conectamos una bomba de vacío portátil al tubo, colocamos un vacío de al menos 15 pulgadas Hg en el tubo y monitoreamos el vacío, como hicimos durante la prueba de cierre “shut-in” con el recipiente Canister. Se hacen ajustes para detener cualquier fuga y el tubo se deja en el regulador hasta que se completa el muestreo.
Finalmente, el punto de muestreo Sub-Slab (usando el Vapor Pin®) se prueba para detectar fugas vertiendo agua destilada en el pozo después de instalar el Vapor Pin® y observando el nivel del agua mientras se purga el gas subterráneo. Si el punto de muestreo se ha instalado en modo permanente, el agua se vierte directamente al pozo. Si el punto de muestreo se instaló en modo temporal, el agua se vierte en el “Water Dam”, un trozo de tubería de PVC, que se fija alrededor del Vapor Pin®, fijándolo al piso, utilizando plastilina “Play-Doh®”.
Hemos descubierto que la prueba de fugas a través de medios mecánicos es la forma más sencilla de verificar la integridad del tren de muestreo con la menor probabilidad de alterar el muestreo. Ya ha sido publicado en el mercado americano y será publicado en artículos de nuestro blog con el tema “Focus on the Environment”, que dice que la mayor variable en el muestreo de gas en el suelo es la variación espacial. Por lo tanto, cualquiera que sea la aerodinámica de la prueba de estanqueidad, que permite recolectar más muestras o lecturas de gases en el suelo, mejorará la comprensión de uno de los temas que más espacio ha conquistado en el escenario ambiental brasileño, a saber, la intrusión de vapores.
En el próximo artículo ” Focus on the Environment “, discutiremos la simultaneidad de tomar muestras de aire interior en interiores y gas en el suelo.