OCDE 104 Presión de vapor

La directriz 104 de la OCDE, Presión de vapor, publicada en el marco de las directrices de la OCDE sobre conducta empresarial responsable para empresas multinacionales (directrices de la OCDE), describe ocho métodos para medir la presión de vapor. Cada uno puede aplicarse en diferentes rangos de presión de vapor. La presión de vapor de una sustancia (en pascales) se define como la presión de saturación sobre una sustancia sólida o líquida y se determina a diversas temperaturas (en kelvin).

Los métodos utilizados son:

• Método dinámico (método de Cottrell)
• Método estático
• Método del isotenio
• Método de efusión: balance de presión de vapor
• Método de efusión: celda de Knudsen
• Método de efusión: termogravimetría isotérmica
• Método de saturación de gas
• Método de rotor giratorio

Estos métodos son aplicables únicamente a compuestos que no se descomponen en las condiciones de prueba. Cuando los métodos experimentales no sean aplicables por razones técnicas, también se puede estimar la presión de vapor. En el apéndice de la guía se incluye un método de estimación sugerido.

La presión de vapor en cualquiera de estos métodos debe determinarse para al menos dos temperaturas. Se recomiendan tres o más temperaturas en el rango de 0 a 50 grados Celsius para verificar la linealidad de la curva de presión de vapor. Para los métodos de efusión y saturación de gas, se recomienda un rango de temperatura de 120 a 150 grados Celsius en lugar de 0 a 50 grados Celsius.

En el ámbito de la seguridad química y las normativas ambientales, determinar con precisión las propiedades físicas de las sustancias es crucial. Una de estas propiedades es la presión de vapor, la presión ejercida por un vapor en equilibrio termodinámico con su fase líquida o sólida a una temperatura dada. Este valor ayuda a predecir cómo una sustancia química podría evaporarse, dispersarse en el aire o comportarse en procesos industriales.

OECD 104, un protocolo estándar desarrollado para medir la presión de vapor de manera confiable y reproducible, garantiza que los datos generados en laboratorios de todo el mundo sean mutuamente aceptados por organismos reguladores como la Agencia Europea de Sustancias Químicas (ECHA) bajo REACH o la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA).

La presión de vapor se define en esta guía como la presión de saturación sobre una sustancia sólida o líquida y se mide en pascales (Pa) a diversas temperaturas en grados Kelvin (K). Una presión de vapor alta indica que una sustancia es volátil y puede presentar riesgos respiratorios o contribuir a la contaminación del aire, mientras que valores bajos indican estabilidad. Por lo tanto, esta guía se considera importante.

Los datos de presión de vapor son un elemento clave en las evaluaciones de riesgos. Estos datos influyen en la clasificación de las sustancias químicas en los sistemas internacionales y en sus requisitos de etiquetado, transporte y manipulación. Por ejemplo, los compuestos orgánicos volátiles (COV) de alta presión de vapor se estudian por su papel en la formación de smog.

La norma OCDE 104 destaca por su flexibilidad, ya que describe ocho métodos diferentes de medición de la presión de vapor, cada uno adaptado a distintos rangos de presión y tipos de sustancias (p. ej., líquidos, sólidos o sustancias que pueden descomponerse con el calor). Estos métodos se comparan en una práctica tabla incluida en la guía, que describe sus principios, aplicabilidad y alcance: desde presiones ultrabaja hasta niveles atmosféricos. Es importante destacar que todos los métodos presuponen que la sustancia de prueba permanece estable en las condiciones de prueba; la descomposición invalida los resultados.

A continuación se presenta un desglose de los métodos básicos:

• Método de efusión (célula de Knudsen):
  • Principio: Se expulsa una muestra de un pequeño horno dentro de una cámara de vacío a través de una pequeña abertura. Se mide la tasa de pérdida de masa y se utiliza para calcular la presión de vapor mediante la ecuación de Knudsen.
  • Ideal para: sólidos o líquidos de baja volatilidad. Ideal para condiciones de vacío.
• Método del isotenio:
  • Principio: Una muestra líquida en un dispositivo de tubo en U se hierve al vacío y se lee la presión de un manómetro mientras se mantiene una temperatura constante.
  • Ideal para: líquidos puros. Evita la interferencia de la fase gaseosa.
• Método de saturación de gas:
  • Principio: Un gas portador inerte (por ejemplo, nitrógeno) se satura con el vapor de la sustancia a una temperatura controlada, luego se captura y se cuantifica (por ejemplo, mediante cromatografía de gases).
  • Ideal para: Sustancias volátiles. Ampliamente utilizado en pruebas ambientales debido a su precisión.
• Método estático:
  • Principio: La sustancia se lleva al equilibrio en un recipiente cerrado con un manómetro y se mide directamente la presión en el espacio de cabeza.
  • Ideal para: líquidos. Es simple, pero requiere desgasificación para eliminar el aire.
• Método dinámico (método Cottrell):
  • Principio: El punto de ebullición se mide a diferentes presiones utilizando un evaporador de película fina para acelerar la evaporación.
  • Ideal para: líquidos muy volátiles. Eliminación rápida.
• Otros métodos: Los tres métodos restantes (método del tubo caliente, métodos manométricos y métodos termogravimétricos) cubren escenarios específicos, como altas temperaturas o la monitorización continua de la pérdida de masa. Cada método incluye descripciones detalladas de los instrumentos, los pasos del procedimiento, el procesamiento de datos y los criterios de validación.

Para realizar una prueba OCDE 104, se suele preparar una muestra de 0,1 a 10 g y se toman mediciones a diferentes temperaturas (p. ej., en incrementos de 20 a 50 grados Celsius). La seguridad es fundamental; las sustancias volátiles requieren campanas extractoras, y los controles de temperatura previenen explosiones.

Los desafíos incluyen garantizar la ausencia de segregación (verificada mediante comprobaciones de pureza previas y posteriores a las pruebas) y tener en cuenta las impurezas. Para la extrapolación de temperatura, la guía recomienda precaución a temperaturas superiores a 20 K desde los puntos medidos. Los métodos predictivos pueden complementar, pero no reemplazar, los datos experimentales.

Hoy en día, la OCDE continúa actualizando las directrices para abordar desafíos emergentes como los nanomateriales. Dado que el tamaño de partícula de los nanomateriales puede alterar su volatilidad, se realizan ajustes específicos para cada nanomaterial en las pruebas de presión de vapor. A medida que el cambio climático aumenta la preocupación por las emisiones volátiles, la importancia de estas directrices en la química sostenible está cobrando mayor relevancia.

En definitiva, la OCDE 104 proporciona un marco sólido y adaptable para la determinación de la presión de vapor, lo que constituye un ejemplo de cooperación internacional en análisis químicos. Al estandarizar los métodos, no solo facilita el cumplimiento normativo, sino que también protege la salud pública y el medio ambiente. En una era de rápida innovación química, herramientas como la OCDE 104 enfatizan que la medición precisa es la base de una gestión responsable.

Nuestra organización, con una larga trayectoria y un meticuloso seguimiento de los avances científicos y tecnológicos globales, realiza pruebas, mediciones y análisis en una amplia gama de áreas para empresas de todos los sectores, con un equipo cualificado y una amplia infraestructura. En este contexto, también ofrecemos servicios de prueba de acuerdo con la Guía de Presión de Vapor 104 de la OCDE.