Analizadores de Oxígeno: Métodos de Análisis

Los Analizadores de Oxígeno son accesorios fundamentales para todo profesional o usuario de sistemas de hipoxia artificial.

Entre los analizadores de oxígeno, los hay que utilizan tecnología diferenciada para llegar a conocer la concentración de oxígeno y en esta entrada del Blog de Hipoxia desarrollamos las características esenciales de las 4 metodologías más utilizadas en los analizadores de oxígeno.

De todas formas, el hecho de que puedan utilizarse tecnologías diferenciadas para el análisis de ox´ígeno, eso no quiere decir que en cualquier circunstancia valga cualquiera de ellos. En función de las características del fluido en el que analizar el oxígeno, de la precisión necesaria, de la temperatura, de su rapidez de respuesta,… hay tecnologías que se usan en un ámbito u otro. Y como comentaremos al final, en el campo del control de la altitud simulada o hipoxia artificial de uso personal, los analizadores de oxígeno más utilizados son los que utilizan celda galvánica o de tipo electroquímico.

En el uso de la Hipoxia Artificial en el ámbito de la Salud y el Deporte, es frecuente el uso de Analizadores de Oxígeno que nos permitan conocer con exactitud el grado de Hipoxia debido a 2 posibles razones:

1. A la hora de realizar una sesión de Hipoxia Intermitente en Reposo o de Ejercicio en Hipoxia, estamos respirando directamente el aire hipóxico que nos aporta el aparato, pero el generador de hipoxia no tiene un analizador de oxígeno incorporado y queremos comprobar que la concentración de oxígeno real sea la anunciada por el fabricante del aparato.
2. A través de un generador de hipoxia estamos modificando el aire ambiente de una tienda o cámara o habitación, y queremos comprobar la evolución de la concentración de oxígeno en dicho “aire ambiente”. No hay otra forma de saber la concentración de oxígeno de una estancia, si no se utiliza directamente un analizador de oxígeno.

Sea por una u otra razón, suele ser habitual el uso de Analizadores de Oxígeno, pero ¿cómo se realiza el análisis del oxígeno?

Existen básicamente 4 métodos o técnicas diferentes de análisis de oxígeno del aire:

Análisis mediante el método de Zirconio

Un analizador de oxígeno de zirconio, también conocido como sensor de oxígeno de óxido de zirconio, es un tipo de analizador que mide la concentración de oxígeno en una muestra de gas utilizando una membrana de óxido de zirconio (ZrO2) como material sensible al oxígeno.
El funcionamiento de un analizador de oxígeno de zirconio se basa en la propiedad del óxido de zirconio de conducir iones de oxígeno. En el analizador de oxígeno de zirconio la membrana de óxido de zirconio, está expuesta a la muestra de gas cuya concentración de oxígeno queremos medir en un lado y a un gas de referencia (generalmente aire) en el otro lado. La diferencia de concentración de oxígeno entre los dos lados crea una fuerza impulsora para que los iones de oxígeno se muevan a través de la membrana generando una diferencia de potencial (voltaje) entre los dos lados de la membrana. Este voltaje es proporcional a la diferencia en la concentración de oxígeno entre la muestra y el gas de referencia y se correlaciona con la concentración de oxígeno en la muestra de gas.
Los analizadores de oxígeno de zirconio ofrecen varias ventajas, como alta precisión, respuesta rápida, amplio rango de medición y resistencia a la contaminación por gases ácidos o alcalinos.

Análisis por método Electroquímico o de Célula Galvánica

En esta técnica de análisis, el oxígeno difunde a través de una membrana y de un líquido electrolítico a un cátodo, que comunica a través del electrolito con el ánodo. Se genera una corriente eléctrica entre ambos polos que es proporcional a la cantidad de oxígeno. Es un método de análisis en el que la respuesta es más lenta que en otros métodos, pero por el contrario es un método suficientemente preciso (entre un 2 y un 3%, en función de los aparatos), económicamente interesante y es el más utilizado en los analizadores de oxígeno utilizados en el control y medida de la hipoxia artificial.

Análisis mediante el método Optico

Algunos gases absorben longitudes de onda de luz únicas (colores). Esta propiedad permite detectar la concentración de un gas determinado en una mezcla. Es un método de análisis rápido, utilizado también en algunos analizadores de gases respiratorios.

Análisis mediante método Paramagnético

El oxígeno es un gas paramagnético, lo que significa que es atraído por campos magnéticos potentes, siendo esta atracción ligada a la cantidad de oxígeno existente la que es utilizada para analizar el contenido de oxígeno de una mezcla de gas determinada. Es un método de análisis rápido y preciso por lo que también ha sido utilizado en los aparatos de análisis de gases respiratorios utilizados en laboratorios de fisiología de esfuerzo y tienen la posibilidad de ser utilizada en presencia de gases inflamables o potencialmente explosivos y por ello muy usados en anestesia.

Los analizadores de oxígeno electroquímicos, los más utilizados

Los requerimientos concretos del análisis de oxígeno en el control de la hipoxia artificial no precisan de analizadores con respuesta inmediata (los cambios en las concentraciones de oxígeno no son instantáneas), las precisiones exigidas habitualmente no son inferiores al 2% (salvo en investigación, una concentración del 15.0% o 15.3% no supone un gran cambio de ‘intensidad’ hipóxica), las variaciones de temperatura no son muy elevadas (al fin y al cabo es un entorno cerrado y relativamente ‘amigable’),… y por todo ello -junto con el tamaño, portabilidad y precio- la mayor parte de los analizadores de hipoxia utilizados se basan en el Método Electroquímico o de Célula Galvánica. Tienen la desventaja relativa de las necesidades de calibración y de su ‘agotamiento’ por lo que tienen una vida limitada.

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En una próxima entrada nos centraremos en las características, funcionamiento, modo de empleo (y sus razones), de los analizadores de oxígeno basados en el método Electroquímico. Si quieres recibir las publicaciones de este Blog a través de correo electrónico, puedes suscribirte a través del Botón «Suscribirse» en la parte superior derecha de esta entrada.