Unidades de concentración utilizadas en gases
Existen varias formas de expresar concentraciones. En gases las más utilizadas son %v/v (porcentaje en volumen), mg/L, g/m3 y µg/mL. Debido a que la bibliografía y los diferentes autores expresan la concentración y la dosis de maneras distintas, es necesario saber cómo relacionarlas para llevarlas a las unidades que nosotros estemos habituados a utilizar. Basaremos todos nuestros cálculos en la mezcla médica cuya concentración ya hemos comentado, para tener un ejemplo de interconversión de unidades.
Nuestra mezcla médica dijimos que estaba compuesta en un 99.95% de O2 y 0.05% de O3. Este porcentaje está expresado en volumen (en gases el porcentaje siempre es en volumen salvo que expresamente se diga que es porcentaje en masa). Entonces tenemos 0.05 L de O3 por cada 100 L de mezcla.
| 99.95% de O2 | ---> | 0.05 L O3 / 100 L mezcla |
| 0.05% de O3 |
Recordemos que 1000 L = 1 m3 y 1 L = 1000 mL. Luego
| 0.05 L O3 / 100 L mezcla | ----> | 50 mL O3 / 0.1 m3 | -----> | 500 mL O3 / m3 |
Es decir 500 ppmde O3.
Ahora bien, para pasar volumen de gas a masa de gas debemos conocer el peso
molecular de la sustancia y el volumen molar de la misma. Tenemos que hacer una
aclaración con respecto a este punto: los gases, a diferencia de las fases condensadas,
son muy sensibles a las condiciones de temperatura y presión. Por tanto, cuando
expresamos porcentajes en volumen y pasajes de volúmenes a masa debemos aclarar las
condiciones de temperatura y presión a las que estamos refiriendo los datos. En nuestro
caso, a menos que se indique lo contrario, expresamos las concentraciones a 1 atm de
presión (101.3 kPa, 760 Torr, 1.013 bar) y 20ºC (293.15 K).
El peso molecular del ozono es de 48 g/mol y, suponiendo comportamiento ideal
del gas, 1 mol de O3 ocupa 24 L a 20ºC y 1 atm. Entonces 48 g de O3 ocupan 24 L.
| 0.05 L O3 | ----> | 0.1 g O3 | -----> | 100 mg O3 (1g = 1000 mg) |
| 100 mg O3 / 100 L mezcla | ----------> | 1 mg O3 / L |
||
Es decir 1 mgO3 / L.
| 1 mg O3 / L | ----> | 1000 µg O3 / L | -----> | 1000 µg O3 / 1000 mL (1mg = 1000 µg) |
Luego, 1 µg O3 / mL.
| 100 mg O3 / 100 L mezcla | -----> | 1000 mg O3 / 1000 L mezcla |
| 000 mg O3 / 1000 L mezcla | -----> | 1 g O3 / 1 m |
Entonces, 1 g O3 / m3 .
También utilizamos una unidad derivada que nos evita trabajar con números
decimales en concentraciones bajas y corresponde a un porcentaje: µg O3 / 100 mL. La
equivalencia es la que sigue:
| 1 µg O3 / mL | -----> | 100 µg O3 / 100 mL |
Luego, 100 µg O3 / 100 mL.
También se utiliza una unidad que no corresponde a concentración pero que es
muy útil para calcular la dosis de gas ozono aplicada, los gramos por hora o miligramos
por hora. Esta unidad no corresponde a una concentración porque depende del caudal de
fluido que alimente el reactor. En nuestro caso:
1 mg O3 / L a un caudal de oxígeno medicinal de 1 L / min.
| 1 L / min | ----> | 60 L / 60 min | -----> | 60 L / h |
| 1 mg O3 / L | -----> | 60 mg O3 / 60 L | -----> | 60 mg O3 / h |
Luego, 60 mg O3 / h. Conociendo uno el tiempo de insuflación puede calcular
los mg de O3 administrados.
Asociación Argentina del Ozono - ADELO