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El misterioso poder de los detectores de conductividad térmica: ¿Cómo detectar componentes ocultos en los gases?
Cómo funciona
El corazón de un TCD es una bobina calentada eléctricamente y controlada por temperatura, ubicada dentro del sensor del detector. En circunstancias normales, el calor de la bobina fluirá de manera constante hacia el cuerpo del detector. Sin embargo, a medida que el analito fluye y la conductividad térmica del efluente disminuye, la temperatura de la bobina aumentará, lo que provocará un cambio en su resistencia. Este cambio de resistencia generalmente se detecta mediante un circuito de puente de Wheatstone, que produce un cambio de voltaje medible.
En el diseño clásico del detector de conductividad térmica, un flujo de referencia fluye sobre una segunda resistencia en un circuito puente, que compensa la deriva causada por fluctuaciones de flujo o temperatura. Una vez separadas las columnas, el TCD genera picos basados en la concentración de los compuestos que fluyen a través de él, y sus posiciones y áreas están relacionadas con el tipo y la concentración de los compuestos, respectivamente.
Detector multiusos El TCD a menudo se denomina "detector universal" y se utiliza en cromatografía para medir la concentración de cada compuesto en una muestra. A diferencia de un detector de ionización de llama (FID), que reacciona solo a compuestos inflamables, un TCD puede detectar todos los compuestos, tengan o no enlaces carbono-hidrógeno. Aunque el TCD y el FID son comparables en su capacidad para detectar concentraciones muy bajas (sub-ppm o ppb), el TCD es más adecuado para su uso con helio como gas portador debido a los peligros de almacenamiento del hidrógeno, especialmente en áreas altamente sensibles.Todos los compuestos orgánicos e inorgánicos tienen conductividades térmicas diferentes a las del helio o el hidrógeno, por lo que casi todos ellos pueden detectarse.
Consideraciones operativasTCD es una técnica no específica y no destructiva que se puede utilizar para analizar gases permanentes como argón, oxígeno, nitrógeno y dióxido de carbono, que no se pueden detectar mediante FID.
Una nota importante al operar un TCD es nunca interrumpir el flujo de gas si la bobina de calentamiento se sobrecalienta, ya que esto hará que la bobina se queme. Aunque las bobinas TCD suelen estar pasivadas químicamente para evitar la reacción con el oxígeno, la capa de pasivación puede dañarse al entrar en contacto con compuestos halogenados, por lo que se debe evitar el análisis de dichos compuestos tanto como sea posible. Si se analiza el hidrógeno, la señal de hidrógeno aparecerá negativa cuando el gas de referencia sea helio. Esto se puede evitar utilizando argón o nitrógeno, aunque esto reducirá en gran medida la sensibilidad del detector a otros compuestos.
Ámbito de aplicación
Los detectores de conductividad térmica se utilizan en muchas áreas, incluidas las pruebas de función pulmonar médica, el análisis de cromatografía de gases e incluso en la industria cervecera para medir la cantidad de dióxido de carbono en muestras de cerveza. También se puede utilizar para monitorear la pureza del hidrógeno en generadores de turbinas de vapor enfriados con hidrógeno, detectar la pérdida de helio en tanques de helio con imanes superconductores MRI y cuantificar el valor calorífico del metano en muestras de biogás en la industria energética.En la industria de alimentos y bebidas, el TCD se puede utilizar para cuantificar o verificar la composición de los gases del envasado de alimentos, mientras que en la industria del petróleo y el gas, se utiliza para cuantificar el porcentaje de hidrocarburos capturados durante el proceso de perforación.
A medida que la tecnología continúa avanzando, estos detectores no sólo están mejorando los procesos industriales existentes, sino que también nos proporcionan una comprensión más profunda del mundo químico que nos rodea. ¿Qué tipo de cambios traerá esta tecnología en el futuro?
