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EQUIPAMENTOS PORTÁTEIS DE DETECÇÃO Por Anderson Pioli, Jorge Luiz Nobre Gouveia, Agnaldo Ribeiro de Vasconcellos

1. Introdução Em meados do século XIX, nos Estados Unidos, surgiu a necessidade de se determinar gases tóxicos e/ou gases asfixiantes nas minas de carvão. O gás metano, gerado pela decomposição da matéria orgânica, bem como o Enxofre, que gera o gás sulfídrico, foram os causadores de sérios danos à saúde daqueles que ali trabalhavam, chegando, em alguns casos, à morte. Os trabalhadores passaram, então, a portar pequenos animais aprisionados, tais como pássaros, roedores e, até mesmo, cães. Estes animais ficavam agitados, ao mínimo sinal da presença de gases, indicando, assim, uma provável contaminação do local. Devido ao rápido desenvolvimento industrial, com utilização e manuseio, cada vez mais freqüente de substâncias químicas tóxicas e inflamáveis pela indústria de transformação, bem como a crescente preocupação com a segurança industrial e a saúde ocupacional, por parte dos órgãos governamentais, surgiram, no mercado, uma série de instrumentos apropriados para a detecção de gases e vapores, bem como aparelhos para monitoramento em corpos hídricos, alertando-nos imediatamente, quando suas concentrações ultrapassam parâmetros aceitáveis. Na determinação de gases ou vapores, utilizam-se equipamentos analisadores fixos e equipamentos portáteis de detecção de leitura direta. O uso de analisadores fixos é restrito ao interior das instalações industriais, onde o monitoramento contínuo se faz necessário. Já a utilização dos analisadores portáteis de leitura direta, surgiu com a necessidade de realização de análises rápidas em campo por ocasião de acidentes ambientais, ou quando da necessidade de levantamento de valores relativos a saúde ocupacional e da segurança industrial. Cabe ressaltar que, neste trabalho, apenas serão abordadas considerações relativas ao uso de equipamentos portáteis. 2. Equipamentos de leitura direta de gases e vapores A concentração de gases e de vapores no ar pode ser rapidamente determinada pela leitura direta dos instrumentos. Essa leitura pode ser definida em equipamentos, nos quais, as amostras e análises são tomadas e realizadas diretamente pelo instrumento, sendo que as informações necessárias podem ser lidas diretamente em um mostrador ou indicador. Um instrumento ideal de leitura direta deverá ser capaz de amostrar o ar no local de trabalho, ou por ocasião da ocorrência de um acidente envolvendo substâncias químicas e dar a concentração de cada uma das substâncias que estejam sendo amostradas. 2.1 Aplicação 0s aparelhos colorimétricos, de leitura direta, usam as propriedades químicas do contaminante para a reação da substância com um agente químico que produz coloração. Uma técnica de detecção amplamente utilizada nas indústrias, em áreas de segurança, em estudos para saúde ocupacional e em atendimento a acidentes ambientais, tem sido o indicador colorimétrico, com tubos detectores, cuja aplicação principal é indicar a

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concentração dos gases e/ou vapores mediante a mudança de coloração. A simplicidade dessa operação, o seu baixo custo inicial e a versatilidade referente a detecção de inúmeros contaminantes, tornou popular este instrumento. Todavia, como todos os instrumentos, este equipamento também tem limitações no que se refere à sua aplicação, especificação e precisão. Assim, o usuário deve estar familiarizado com estas limitações, para evitar eventuais erros de interpretação dos resultados obtidos. Basicamente, o sistema de identificação de gases com tubos colorimétricos, também denominados tubos reagentes, é composto por dois elementos:

a bomba de sucção de ar; os tubos colorimétricos indicadores.

As bombas de fole, ao contrário das bombas de pistão, são projetadas para succionar e manter um volume interno de ar de exatamente 100 mililitros, específico para os tubos reagentes colorimétricos, com apenas uma bombada e não precisam ser calibradas. O detector de gases é um pequeno tubo de vidro hermeticamente selado, que contém materiais sólidos granulados, tais como Sílica Gel, Alumina e Pedra-pomes, os quais são impregnados com uma substância química que reage com um contaminante específico ou com um grupo de contaminantes, quando o ar que os contém passa pelo interior do tubo. 2.2 Princípio de Operação Antes de se iniciar uma medição, é necessário testar a hermeticidade da bomba de sucção. Para tanto, deverá ser observada a seguinte seqüência de operações:

comprimir totalmente a bomba de fole; tapar, com um dedo, no corpo da bomba, o orifício onde será inserido o tubo

reagente; sem destampar o orifício e não retirando o dedo, abrir a mão, liberando o fole; se a parte sanfonada retornar à sua posição normal, há o indício de que existe

vazamento de ar na bomba de fole.

2.3 Interpretação de Resultados

A leitura nos tubos reagentes é relativamente simples, uma vez que se pode observar a mudança da coloração do material sólido granulado no interior do tubo, total ou parcialmente, a qual é comparada com uma escala graduada, que vem impressa na parte externa dos tubos. De maneira geral, a unidade de medida da concentração dos gases monitorados com tubos colorimétricos é expressa em ppm (parte por milhão). Alguns tubos reagentes não possuem a escala impressa. Nesse caso, deve-se consultar o guia de instruções de uso, fornecido pelo fabricante e succionar o volume de amostra, indicado para a substância que se deseja detectar, de forma que a cor da camada do granulado reagente atinja a mesma coloração do padrão indicado no tubo, sendo que a concentração da substância será inversamente proporcional ao número de sucções. Algumas vezes a mudança de cor

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não é homogênea. Nesses casos, a maior extensão colorimétrica obtida no tubo deve ser considerada como sendo o valor de leitura. 2.4 Limitações e Considerações

Antes da realização das medições, é de suma importância que seja feita a leitura do guia de instruções de uso dos tubos reagentes que venham a ser utilizados nas medições, para se conhecer as colorações finais a serem observadas nos mesmos após a reação, bem como, saber as possíveis interferências de outras substâncias, da temperatura e da umidade. Os tubos reagentes têm a desvantagem de apresentar baixa exatidão e precisão. No passado, o Instituto Americano de Saúde e Segurança Ocupacional -NIOSH, dos Estados Unidos, testou e certificou tubos detectores que foram submetidos aos seus ensaios. Os valores encontrados, relativos à precisão da medição, foram de 35% a 50% do limite de exposição. A reação química que ocorre no interior dos tubos é afetada pelas baixas e as altas temperaturas, retardando e/ou acelerando a reação química e, conseqüentemente, o tempo de resposta, influindo, assim e diretamente, na veracidade dos resultados. Para reduzir este problema, recomenda-se que os tubos colorimétricos sejam mantidos em locais ventilados. As altas temperaturas aceleram a reação química, podendo causar um problema de descoloração da camada reagente, sem que o contaminante esteja presente. Isto também pode ocorrer com os tubos que ainda não tenham sido utilizados. Dessa forma, os tubos colorimétricos devem ser armazenados em locais com temperaturas moderadas, ou até mesmo refrigerados, prolongando, assim, a sua vida-útil. Alguns tubos reagentes possuem uma camada pré-filtrante, cuja finalidade é a eliminação de umidade e de outras substâncias que possam interferir na reação e, conseqüentemente, na medição. Assim, nos guias de instruções fornecidos pelos fabricantes dos tubos, são informados fatores de correção específicos, os quais deverão ser utilizados quando a umidade interferir nas medições realizadas. Os reagentes químicos, presentes nos tubinhos reagentes, deterioram-se com o tempo. Portanto, se faz necessário observar os períodos de validade indicados em suas respectivas embalagens, os quais, normalmente variam de um a três anos. Cada tubo reagente é indicado para detectar e medir a concentração de gases específicos, tais como amônia, cloro, gás sulfídrico, Hidrocarbonetos e Vapor de Mercúrio, entre outros. Como nenhum tubo colorimétrico é específico para medir uma única substância, deve-se tomar muito cuidado, para que interferências de outras substâncias químicas não invalidem os resultados das amostras. Muitos vapores e gases, comumente presentes na atmosfera, reagem com as mesmas substâncias químicas ou apresentam propriedades físicas similares. Assim, podem ser obtidas falsas leituras, altas ou baixas, para a substância que está sendo amostrada. Deve-se considerar que os resultados obtidos pelo sistema de detecção de gases utilizando-se tubos colorimétricos, não devem, sob quaisquer circunstâncias, serem utilizados como a única evidência da presença ou da ausência de um determinado contaminante. Todos os resultados devem ser utilizados juntamente com outros testes,

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análises químicas e informações que confirmem a identidade de uma substância desconhecida na atmosfera. Além das medições quantitativas, os tubos detectores colorimétricos também permitem realizar medições de caráter qualitativo. Mais de duzentos tipos de tubos reagentes colorimétricos, específicos para a medição de mais de quinhentas substâncias diferentes, estão disponíveis no mercado, cujas aplicações normais também incluem o monitoramento do ar no local de trabalho, a medição de emissões, o controle de qualidade, o controle de processos e o monitoramento de ar comprimido. 2.5 Sistema de Medição Por Meio Eletrônico Atualmente, no mercado brasileiro, já existe um equipamento portátil de detecção e medição de gases, moderno e mais preciso, dotado de um sistema de medição por sistema eletrônico, o qual consiste em um dispositivo eletrônico específico, denominado chip, e um analisador, os quais são utilizados para quantificar a medição e fornecer a indicação digital do resultado. A operação desse sistema de medição é baseada na combinação de sistemas eletrônicos, leitura óptica (chip) e de reação química. Cada chip é calibrado pelo fabricante, permite a realização de até dez medições e pode ser utilizado em um intervalo de até dois anos. A comunicação entre o chip e o analisador é estabelecida por meio de um código de barras, que fornece todos os parâmetros de condições analíticas, como por exemplo, identificação do produto a ser analisado, faixa de concentração, fluxo e tempo de medição e são específicos para cada reagente, o qual vem impresso em cada chip. O equipamento é de pequeno tamanho, seu peso é de aproximadamente 730 gramas, é alimentado eletricamente com pilhas alcalinas com durabilidade de até 450 minutos e opera na temperatura de 0 0C a 40 0C A utilização do equipamento é fácil e simples. Para realizar uma análise, basta ligar o equipamento e, seguindo as instruções que aparecem seqüencialmente no visor, insere-se o chip e move-se uma placa seletora. Ao finalizar a análise, o equipamento mostra a concentração da substância, sendo que, qualquer má interpretação no resultado é automaticamente eliminada, mediante uma indicação digital no visor. O equipamento também possui uma memória eletrônica integrada, a qual armazena até cinqüenta medições, informando data, horário, substância analisada, concentração obtida e o número consecutivo das medições em série. Os dados do local da medição são expressos em um código alfabético e podem ser inseridos manualmente, enquanto que os dados armazenados na memória do equipamento podem ser lidos e apagados, sempre que se queira. Para realizar medições em locais inacessíveis, o equipamento possui um sistema remoto, que consiste em uma bomba adicional e uma mangueira capilar com até 3 metros de comprimento, a qual é conectada ao equipamento e acionada automaticamente. Se for necessário, uma sonda telescópica também pode ser utilizada para a realização de amostragens.

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3. Indicadores de oxigênio Os indicadores de oxigênio, também denominados oxímetros, são equipamentos utilizados para medir a concentração de oxigênio na atmosfera. Normalmente, as medições da concentração de oxigênio na atmosfera são feitas na faixa de 0% a 25%. 3.1 Aplicação Estes equipamentos são utilizados para monitorar atmosferas em diferentes situações. 3.1.1 Necessidades de Proteção Respiratória Normalmente, o ar atmosférico possui 20,8% de oxigênio. Assim, se o oxigênio estiver abaixo de 19,5% na atmosfera, esse lugar é considerado um local com deficiência de oxigênio. Dessa forma, é necessário a utilização de equipamento de proteção respiratória especial, como por exemplo, um conjunto autônomo de respiração. 3.1.2 Aumento da Concentração de oxigênio O aumento da concentração de oxigênio pode causar risco de combustão. Geralmente, quando as concentrações de oxigênio na atmosfera estão acima de 25%, essas atmosferas são consideradas ricas em oxigênio, aumentando, assim, o risco de combustão de substâncias inflamáveis. 3.1.3 Utilização de Outros Equipamentos Alguns outros equipamentos de monitoramento requerem suficiência de oxigênio, para a sua operação normal e adequada. Por exemplo, quando a concentração de oxigênio no ar está abaixo de 14%, os equipamentos de indicação de gás combustível não apresentam resultados. Igualmente, no que tange à segurança intrínseca dos equipamentos de monitoramento, a aprovação para a sua utilização segura refere-se à sua operação em uma atmosfera normal e não em atmosferas ricas em oxigênio. 3.1.4 Presença de Substâncias Contaminantes A diminuição da concentração de oxigênio na atmosfera pode ocorrer em decorrência do seu consumo, pela reação de combustão, pela oxidação ou pelo deslocamento de ar, causados por outras substâncias químicas que também contaminem o ambiente. 3.2 Princípio de Operação

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Os equipamentos detectores de oxigênio possuem três componentes básicos para sua operação:

a bomba de sucção; o sensor de oxigênio; o mostrador.

A bomba de sucção pode ser uma bomba aspiradora ou uma bomba difusora de ar. O sensor de oxigênio é eletroquímico, ou seja, é uma célula galvânica com dois eletrodos, sendo o catodo de Ouro e o anodo de Chumbo, ambos imersos em uma solução eletrolítica. O mostrador pode ser analógico, com uma escala graduada e um ponteiro indicador, ou digital. Em alguns equipamentos, o ar ambiente é succionado para o interior do detector de oxigênio, com a utilização de uma bomba aspiradora, enquanto que, em outros, o ar ambiente é succionado por difusão, até o referido sensor. As moléculas de ar entram no sensor através de uma membrana de Polímero de Flúor-carbono. As reações químicas do oxigênio, com a solução eletrolítica e com os eletrodos, reduzem o oxigênio e geram uma corrente elétrica, proporcional à pressão parcial de oxigênio na amostra. A corrente elétrica gerada produz um sinal resultante, o qual é amplificado por um circuito eletrônico que é energizado por uma bateria. A corrente, então, se converte em uma voltagem proporcional tendo, como resultado, a deflexão do ponteiro do medidor ou gerando uma leitura digital no mostrador, que expressa o resultado da medição em porcentagem do volume de oxigênio. O sensor está contido em um dispositivo de encapsulamento de plástico, acoplado a um cabo de 3 metros ou a um cabo de 15 metros de comprimento, sendo que, se o sensor falhar ou for desconectado, um alarme sonoro emitirá um som contínuo. 3.3 Interpretação de Resultados Os equipamentos indicadores de oxigênio são equipamentos de leitura direta, devendo sempre ser aferidos antes da sua utilização; porém, essa aferição deve ser realizada somente na altitude e na temperatura do local onde o equipamento será utilizado. O resultado de cada medição aparecerá diretamente no mostrador do equipamento e poderá ser obtida pressionando-se um interruptor externo, desde que a unidade esteja ligada, estando o alarme ativado ou não. Quando a concentração de oxigênio for igual ou menor que 19,5 % em volume – esse valor é o ponto de alarme normalmente estabelecido –, o alarme sonoro soará continuamente, durante mais de 24 horas, até que seja desativado manualmente ou até que a concentração de oxigênio volte para uma concentração maior que 19,5 %. 3.4 Limitações e Considerações

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As altas concentrações de dióxido de carbono (CO2) na atmosfera diminuem a vida-útil do sensor de oxigênio. Como regra geral, o equipamento poderá ser utilizado em atmosferas com concentrações maiores que 0,5% de dióxido de carbono; porém, a substituição do sensor será mais freqüente. A vida-útil do sensor de oxigênio em uma atmosfera normal, ou seja, em uma atmosfera com 0,04% de dióxido de carbono, pode variar de uma semana a um ano, dependendo do projeto do seu fabricante. Alguns agentes químicos oxidantes tais como ozônio e cloro, podem causar interferências no sensor de oxigênio, como, por exemplo:

causar aumento na leitura e, conseqüentemente, indicar alta concentração de oxigênio;

indicar concentração normal, nas situações em que a concentração real de oxigênio seja igual ou menor que a concentração indicada no mostrador.

Igualmente, as altas temperaturas podem afetar a resposta do indicador de oxigênio, uma vez que:

a faixa normal para operação do equipamento varia entre 0 0C e 49 0C; entre –32 0C e 0 0C, a resposta do equipamento é muito lenta; abaixo de –32 0C, o sensor pode ser danificado, em decorrência do congelamento

da solução. Portanto, conforme já mencionado, os equipamentos deverão ser calibrados na temperatura na qual serão utilizados. A operação dos equipamentos indicadores de oxigênio também depende da pressão atmosférica absoluta. A concentração natural de oxigênio é uma função da pressão atmosférica, em uma determinada altitude. Considerando que a porcentagem de oxigênio não varia com a altitude, o peso da atmosfera é maior, ao nível do mar. Portanto, ao nível do mar, mais moléculas de oxigênio e moléculas de outros componentes do ar atmosférico são comprimidas dentro de um determinado volume, que em altitudes maiores. À medida que a altitude aumenta, esta compressão diminui, resultando em um número menor de moléculas de ar que são comprimidas em um dado volume. Dessa forma, um equipamento indicador de oxigênio, que tenha sido calibrado e aferido ao nível do mar e venha a ser operado em uma altitude de alguns milhares de metros, fornecerá medidas incorretas e, conseqüentemente, indicará deficiência de oxigênio na atmosfera, devido a uma menor quantidade dessas moléculas, que são empurradas para o sensor. Portanto, conforme já mencionado, se faz necessário que a calibração e a aferição dos equipamentos sejam realizadas na mesma altitude em que os mesmo estarão sendo utilizados. 3.5 Calibração do Equipamento

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Normalmente, o sensor eletroquímico é acondicionado em uma embalagem especial contendo uma atmosfera inerte. Assim, o sensor deverá ser removido dessa embalagem, antes que o instrumento seja calibrado e utilizado novamente. A calibração desses equipamentos deve, sempre, ser realizada em um local ventilado e não contaminado, sendo que, quando realizada ao nível do mar, com 20,8% de oxigênio. Portanto, para a calibração correta de um equipamento indicador de oxigênio, deverão ser seguidas as seguintes etapas:

remover o sensor da embalagem que contém a atmosfera inerte; ligar o cabo do sensor ao conector localizado na lateral do equipamento; pressionar o interruptor localizado na lateral do instrumento; verificar o valor registrado no mostrador.

Caso não seja registrado nenhum valor, ou seja, a leitura indicar 0 %, devem ser verificados:

a validade da vida útil do sensor e, se necessário, efetuar a sua troca; a carga da bateria alcalina de 9 volts e, se necessário, efetuar a sua troca.

Caso o valor indicado no mostrador for diferente de 0 %, a calibração será efetuada, girando-se, com uma chave-de-fenda, um parafuso pequeno localizado na parte superior do equipamento, até que seja indicado o valor de 20,8 % de oxigênio no mostrador do equipamento. Os equipamentos são de pequeno tamanho, com peso de aproximadamente 730 gramas; são alimentados eletricamente, com pilhas alcalinas, com durabilidade de até 450 minutos; operam nos limites máximos de temperatura entre –18 0C e 52 0C; sua calibração é linear, com 1% do fundo de escala, à temperatura constante; sua escala de leitura ocorre na faixa de 0 % a 25 %; o erro máximo de compensação, devido a influência de temperatura, é de 5% do fundo de escala, sendo que 90 % das medidas efetuadas são indicadas no mostrador em menos de 20 segundos. 4. Indicadores de gás combustível Os indicadores de gás combustível, também denominados explosímetros, são equipamentos especialmente fabricados para medir os limites de concentrações de gases e vapores inflamáveis, misturados com o ar. 4.1 Aplicação Quando certas proporções de vapores inflamáveis são misturadas com o ar e uma fonte de ignição está presente, a mistura pode inflamar e, assim, também pode ocorrer uma explosão. Os limites das concentrações em que isto ocorre são denominados Limites de Inflamabilidade, os quais incluem todas as concentrações em que ocorre fulgor ou fogo, caso a mistura ignize. A menor concentração de vapores inflamáveis no ar é denominada

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Limite Inferior de Inflamabilidade – LII, enquanto que a maior concentração de vapores inflamáveis no ar é denominada Limite Superior de Inflamabilidade – LSI. Para os gases inflamáveis e para expressar grandes concentrações de gases, emprega-se a porcentagem em volume – a concentração de 1% em volume corresponde a 10.000 ppm (partes por milhão). As concentrações, que se encontram abaixo do LII, são muito pobres para serem ignizadas, enquanto que as concentrações, que se encontram acima do LSI, são muito ricas. Nos tipos mais simples de indicadores de gás combustível, existe somente uma escala, geralmente com leituras de 0 a 100 % do LII – Limite Inferior de Inflamabilidade. Com os explosímetros, obtém-se resultados quantitativos e não qualitativos. Isso significa que é possível detectar a presença e a concentração de gás e/ou vapor inflamável em uma mistura de gases; entretanto, não é possível diferenciar o gás e/ou o vapor, das demais substâncias presentes. 4.2 Princípio de Operação Os indicadores de gás combustível possuem uma câmara interna, a qual contém um filamento que provoca a combustão do gás inflamável. Para facilitar a combustão, o filamento é aquecido a uma alta temperatura ou é revestido com um agente catalítico de Platina ou Paládio, ou de ambos. Entretanto, os equipamentos indicadores de gás combustível não detectam neblinas explosivas, inflamáveis ou atomizadas, tais como neblinas de óleos lubrificantes e poeiras explosivas, uma vez que as mesmas são retidas em um filtro de algodão localizado antes do sensor, o qual impede que essas misturas cheguem até o filamento e contaminem o agente catalítico, especialmente o de Platina. O filamento é parte de um circuito resistor balanceado, conhecido como Ponte de Wheatstone, o qual é mostrado na Figura 1 e descrito na página seguinte.

bateria

sensor

mostrador

filamento de

compensação

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Figura 1 – Circuito da Ponte de Wheatstone

Em um dos lados da ponte, o ar amostrado passa sobre o filamento, que está aquecido a uma alta temperatura. Se o ar contiver um gás ou um vapor inflamável, o filamento causa a sua combustão e um calor adicional é liberado, aumentando a resistência elétrica do filamento. No outro lado da ponte existe um outro filamento, semelhante ao anterior, selado e aquecido de forma idêntica, o qual anula todas as mudanças na corrente elétrica e na resistência, devido às variações da temperatura ambiente. A variação da resistência da corrente elétrica, que ocorre nos filamentos quando da passagem do fluxo da amostra, é devida à presença de gases ou de vapores combustíveis. Essas mudanças na corrente elétrica provocam deflexões no ponteiro existente no mostrador do equipamento, as quais são expressas como porcentagens do LII - Limite Inferior de Inflamabilidade. 4.3 Limitações e Considerações A sensibilidade e a precisão dos indicadores de gás inflamável são afetadas por vários fatores, os quais incluem a presença de poeira, a umidade alta e as temperaturas extremas. Por essas razões, as sondas de amostragem, de muitos modelos do equipamento, são equipadas com um filtro de poeira e com um agente secante. Os equipamentos não devem ser utilizados em ambientes extremamente frios ou quentes, uma vez que tais temperaturas interferem na resposta do instrumento. A presença de silicone, de silicatos e de outros compostos contendo silicone, também podem prejudicar seriamente a resposta do equipamento. Algumas dessas substâncias contaminam rapidamente o filamento, fazendo com que o mesmo deixe de funcionar corretamente. O chumbo tetra-etila, presente em alguns tipos de gasolina, produz um sólido de combustão, o qual irá depositar-se sobre o filamento, causando a perda de sensibilidade do mesmo. Havendo a suspeita da presença de gasolina contendo chumbo tetra-etila, no local a ser monitorado, o equipamento deverá ser aferido após cada uso. Um método adicional para prevenir a contaminação pelo chumbo tetra-etila é a utilização de um filtro inibidor, o qual é colocado na cavidade do filtro-padrão do equipamento. Este filtro provoca uma reação química com os vapores de chumbo tetra-etila, gerando uma substância bem mais volátil para a combustão, prevenindo, assim, a contaminação do filamento catalítico de platina. O uso dos indicadores de gás combustível deve estar associado a atmosferas normais de oxigênio, sendo que, para o perfeito funcionamento do explosímetro, a concentração mínima de oxigênio na atmosfera é da ordem de 14%. Gases ácidos, tais como cloreto de hidrogênio e fluoreto de hidrogênio, bem como o dióxido de enxofre, podem corroer o filamento, provocando baixas leituras no medidor, mesmo na presença de altas concentrações de combustíveis. Os vestígios destas

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interferências podem não afetar as leituras, diretamente, mas podem diminuir a sensibilidade dos elementos detectores. 4.4 Interpretação de Resultados O usuário do indicador de gás combustível poderá, como resultado de medições realizadas em ambientes contaminados com vapores inflamáveis, encontrar as seguintes situações:

Não há risco de

combustão Abaixo de 20% do LII

Continuar o monitoramento com cautela

Acima de 20% do LII Há risco de combustão

Figura 2 – Exemplos de resultados de medições de inflamabilidade

Vale ressaltar, que os três exemplos mostrados também se aplicam ao que pode ser observado, por ocasião da calibração dos equipamentos com gases inflamáveis de concentrações conhecidas. Entretanto, em muitas situações emergenciais, o ar do ambiente a ser monitorado está contaminado com outras substâncias inflamáveis, muito diferentes daquelas substâncias que foram utilizadas na calibração do equipamento. Assim sendo, faz-se necessária a utilização de curvas de calibração e de conversão, fornecidas pelo fabricante do equipamento, as quais permitem determinar o valor real do Índice de Inflamabilidade (% do LII) das substâncias monitoradas. Exemplo 1: Na medição do Índice de Inflamabilidade (% do LII) em uma atmosfera contendo vapores de metano, realizada com um indicador de gás combustível (explosímetro) que foi calibrado com pentano, obteve-se, no mostrador do equipamento, o valor de 50% do LII. Determinar o valor real do Índice de Inflamabilidade. Assim, temos: - substância que foi monitorada = metano; - equipamento utilizado na medição = Indicador de gás combustível (explosímetro); - equipamento calibrado com = pentano; - valor obtido no mostrador = 50 % do LII.

100

50100100

0

50

1000 100100

50

20

0 0

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Uma vez que o explosímetro utilizado no monitoramento foi calibrado com o gás pentano, para a obtenção do valor real do Índice de Inflamabilidade (% do LII), relativo ao gás metano, deverão ser seguidas as seguintes etapas:

1. localizar no gráfico apresentado abaixo, a curva de calibração correspondente à substância que foi monitorada na atmosfera, ou seja metano;

2. encontrar o valor registrado no mostrador do equipamento (50% do LII), no eixo vertical do gráfico, indicado como leitura no mostrador;

3. a partir deste ponto do eixo vertical, seguir até à linha da curva de calibração referente à substância metano;

4. encontrar o valor correspondente, no eixo horizontal do gráfico abaixo, indicado como porcentual do LII, onde se obtém o valor real do índice medido, ou seja 30% do LII.

Porcentual do LII

Figura 3: Exemplo de medição do Índice de Inflamabilidade Portanto, a leitura de 50 % do LII, relativa ao gás metano, que foi obtida no mostrador do equipamento, corresponde ao Índice de Inflamabilidade real de 30% do LII. Exemplo 2: Na medição do Índice de Inflamabilidade (% do LII) em uma atmosfera contendo vapores de estireno, realizada com um indicador de gás combustível (explosímetro) que foi calibrado com pentano, obteve-se, no mostrador do equipamento, o valor de 15% do LII. Determinar o valor real do Índice de Inflamabilidade e, também, a concentração correspondente da substância. Assim, temos: - substância que foi monitorada = estireno; - equipamento utilizado na medição = Indicador de gás combustível (explosímetro); - equipamento calibrado com = pentano; - valor obtido no mostrador = 15 % do LII. Uma vez que o explosímetro utilizado no monitoramento foi calibrado com o gás pentano, para a obtenção do valor real do Índice de Inflamabilidade (% do LII), relativo ao gás metano, deverão ser seguidas as seguintes etapas:

100

0

50

Pentano

Estireno

10050

Metano

Leitor do Mostrador

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1. localizar no gráfico apresentado abaixo, a curva de calibração correspondente à

substância que foi monitorada na atmosfera, ou seja estireno; 2. encontrar o valor registrado no mostrador do equipamento (15% do LII), no eixo

vertical do gráfico, indicado como leitura no mostrador; 3. a partir deste ponto do eixo vertical, seguir até à linha da curva de calibração

referente à substância estireno; 4. encontrar o valor correspondente, no eixo horizontal do gráfico abaixo, indicado

como porcentual do LII, onde se obtém o valor real do índice medido, ou seja 40% do LII.

Porcentual do LII

Figura 4: Exemplo de medição do Índice de Inflamabilidade

Portanto, a leitura de 15 % do LII, que foi obtida no mostrador do equipamento, relativa ao gás estireno, corresponde ao Índice de Inflamabilidade real de 40% do LII. Lembrando que, 1% em volume de um gás corresponde a 10.000 ppm desse mesmo gás e, ainda, que o LII do estireno é de 1,1%, temos: 100% do LII = 1, 10% em volume = 11.000 ppm de Estireno; logo: 40% do LII = 0,44% em volume = 4.400 ppm de estireno. 4.5 Calibração do Equipamento Normalmente, os fabricantes aconselham que a calibração dos indicadores de gás combustível seja verificada, no mínimo, uma vez ao mês e, se necessário, calibrados. O procedimento de verificação de um equipamento indicador de gás combustível consiste em:

1. ligar o equipamento e aguardar o tempo necessário para o aquecimento do filamento;

2. ajustar o zero do equipamento em uma atmosfera livre de gases e vapores combustíveis;

3. pressionar o botão de teste, a fim de verificar o estado das baterias;

100

0

50

Pentano

Estireno

50

Metano

100

Leitor do Mostrador

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4. submeter o equipamento a uma concentração conhecida de um gás inflamável, normalmente fornecido pelo fabricante do equipamento juntamente com o conjunto de calibração, e comparar se a resposta informada no mostrador do instrumento com o valor indicado na folha de calibração que acompanha o equipamento.

Se o equipamento não apresentar a resposta esperada e o filamento estiver em perfeito estado, o equipamento deverá ser calibrado. Para a realização da calibração devem ser observados os seguintes procedimentos:

✔ ligar o equipamento e aguardar o tempo necessário para o aquecimento do filamento;

✔ ajustar o zero do equipamento em uma atmosfera livre de gases e vapores combustíveis;

✔ pressionar o botão de teste, a fim de verificar o estado das baterias;

✔ retirar a alça metálica do equipamento;

✔ retirar a tampa lateral esquerda, que é presa por quatro parafusos;

✔ puxar a placa do circuito eletrônico para fora do equipamento, o suficiente para permitir a realização de ajustes nos potenciômetros;

✔ girar o botão de zero no painel externo, até que a indicação do ponteiro no mostrador indique exatamente 50% do LII;

✔ ajustar o potenciômetro de controle de zero no circuito eletrônico, até que a indicação do ponteiro no mostrador indique exatamente 0% do LII;

✔ aplicar o gás de calibração no sensor do equipamento, até que a indicação do ponteiro no mostrador atinja a leitura correta desejada, conforme a concentração do gás que foi informada pelo fabricante, observando-se que, caso isto não ocorra, o potenciômetro de medida (span) deverá ser ajustado, em seguida;

✔ ajustar o potenciômetro de medida (span), se necessário, até que seja atingida a leitura correta desejada.

4.6 Considerações Gerais Cabe ressaltar, que existem no mercado, atualmente, diversos modelos de indicadores de gás combustível, os quais apresentam várias modificações construtivas, especialmente no que se refere à forma de captação da amostra a ser analisada. Por exemplo, para succionar a amostra, alguns modelos possuem um bulbo aspirador, diferentemente do que ocorre com outros equipamentos, os quais, para conduzir a amostra até a câmara de combustão, operam pelo processo de difusão. Alguns equipamentos portáteis de detecção também oferecem a possibilidade de reunir, em um só equipamento, sensores específicos de detecção de gases combustíveis e de oxigênio e, também, de gases tóxicos, tais como cloro, gás sulfídrico e monóxido de carbono, entre outros. 4.7 Indicadores de Gás Combustível - Eliminadores de metano

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Um ponto importante a destacar é o fato de, nas emergências químicas, ser muito comum se deparar com situações onde há a suspeita de estar ocorrendo o aporte de gás metano para o local que está sendo monitorado. Esse gás, também denominado gás natural ou gás do pântano, é comumente encontrado nas redes de esgoto, devido à decomposição de matéria orgânica ali presente, podendo, também, ser decorrente de vazamentos em redes subterrâneas de transporte e fornecimento de gás natural para residências e indústrias e, também, em redes subterrâneas de fornecimento de gás natural veicular para postos de revenda de combustíveis automotivos. Nessas situações, o gás metano pode se tornar um interferente durante a realização de medições dos Índices de Inflamabilidade (% do LII) em campo, podendo, em muitos casos, mascarar os resultados e levar à tomada de decisões inadequadas. O metano é o hidrocarboneto com menor peso molecular, possui apenas um carbono e, também, é o primeiro da Série de Hidrocarbonetos. Por esse motivo, o metano possui seus elétrons muito próximos ao núcleo, o que lhe confere um Potencial de Ionização - PI elevado, próximo de 13,0 eV (eletrovolts). Dessa forma, o gás metano é impossível de ser detectado por equipamentos fotoionizadores que estejam identificando compostos com Potencial de Ionização de até 11,7 eV. Isso ocorre para que os fotoionizadores não sofram a interferência de gases, normalmente presentes na atmosfera, tais como o oxigênio, cujo Potencial de Ionização é de 12,08 eV, como o gás carbônico, cujo Potencial de Ionização é 13,79 eV, e como o nitrogênio, cujo Potencial de Ionização é de 15,58 eV. Por se tratar de um gás inflamável, normalmente o metano é monitorado com equipamentos que possuem sensores catalíticos, como é o caso dos explosímetros, os quais determinam a concentração total dos gases inflamáveis, contudo, sem poder identificá-los. Atualmente, no mercado, existem equipamentos indicadores de gás combustível que possuem um dispositivo eliminador de metano, o qual possibilita que os equipamentos operem normalmente, porém sem detectar o gás metano. Isso proporciona a obtenção de leituras precisas das concentrações de hidrocarbonetos, mas sem a interferência do gás metano. 4.7.1 Princípio de Operação O principio de operação desses equipamentos baseia-se em um circuito eletrônico que causa a diminuição da temperatura no filamento de platina existente no sensor e que provoca a oxidação dos hidrocarbonetos, para uma temperatura abaixo de 540 °C, que é temperatura de ignição do metano, eliminando, desta forma, a sensibilidade do sensor a esse gás. A redução da temperatura não interfere na capacidade do monitor em detectar gases de outros hidrocarbonetos, o que também possibilita ao operador definir suas leituras, com a inclusão do metano ou não. Os resultados das medições realizadas são expressos em % do LII - Limite Inferior de Inflamabilidade ou em concentração em ppm (partes por milhão). 5. Fotoionizadores

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Os fotoionizadores são equipamentos de medição específicos e portáteis, também denominados detectores de fotoionização, especialmente indicados para a detecção e determinação da concentração total de COV – Compostos Orgânicos Voláteis, mesmo em baixas concentrações e com boa resolução para os hidrocarbonetos aromáticos. 5.1 Aplicação Em função de sua capacidade de detectar uma grande quantidade de substâncias químicas, os fotoionizadores são utilizados na caracterização e no reconhecimento de uma ampla variedade de compostos orgânicos e inorgânicos, presentes na área monitorada, na forma de gás ou vapor. Os fotoionizadores oferecem boa resposta para se determinar a concentração total de vapores de hidrocarbonetos – saturados, insaturados, alicíclicos e aromáticos – , normalmente presentes na gasolina e no óleo diesel, razão pela qual, esses equipamentos são especialmente indicados para os trabalhos de investigação, quando a concentração de vapores de combustíveis é baixa. Se as substâncias contaminantes forem conhecidas, os fotoionizadores também podem ser utilizados na avaliação dos níveis de exposição a essas substâncias, sendo que os resultados obtidos podem fornecer uma concentração aproximada, sendo esta informação também utilizada na escolha do nível de proteção individual adequado para cada situação. Embora esses equipamentos não identifiquem as substâncias químicas que estão presentes no ambiente, eles indicam quais são as áreas que apresentam concentrações mais elevadas de Compostos Orgânicos Voláteis, em relação às demais áreas adjacentes, delimitando, desta forma, as áreas de trabalho, baseado nos níveis de concentração obtidos nas medições. 5.2 Princípio de Operação Os fotoionizadores detectam concentrações de gases e vapores de Compostos Orgânicos Voláteis, mediante a utilização de uma lâmpada que gera luz ultravioleta localizada em seu interior, a qual fornece Energia de Ionização, igual ou maior que do que o Potencial de Ionização da substância química a ser detectada. Conseqüentemente, o contaminante presente no ar é ionizado. O processo da fotoionização pode ser ilustrado pela seguinte reação química:

R + hv R+ + e- R

Onde: R = uma molécula, orgânica ou inorgânica; hv = um fóton de luz ultravioleta; R+ = molécula da substância ionizada; e- = elétron

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A energia necessária para remover o elétron mais externo de uma molécula é denominada de Potencial de Ionização – PI, o qual é específico para cada substância química. Quando um fóton de radiação ultravioleta (hv) atinge uma substância química, este ioniza a sua molécula (R), caso a energia de radiação seja igual ou maior que o Potencial de Ionização da referida substância. Em razão dos íons serem partículas carregadas, estes podem ser coletados em uma placa carregada e produzir corrente elétrica. A corrente medida é diretamente proporcional ao número de moléculas que foram ionizadas. A molécula (R), indicada na equação mostrada na página anterior, indica que a fotoionização é um processo não destrutível, isto é, após ocorrida a fotoionização, a substância sai do detector e é liberada do equipamento para a atmosfera, sem sofrer quaisquer modificações na sua estrutura. Os fotoionizadores utilizam uma bomba de sucção para captar a amostra para o interior do instrumento, onde os contaminantes são expostos à luz ultravioleta, resultando em partículas carregadas negativamente (íons), as quais são coletadas e mensuradas. A luz ultravioleta, utilizada para ionizar as substâncias químicas, é emitida por uma lâmpada de descarga gasosa. Essas lâmpadas contêm gás a baixa pressão, que permitem a passagem de corrente de alta intensidade. Uma grande variedade de lâmpadas, que emitem luz ultravioleta, são produzidas com diferentes energias de ionização, modificando-se a composição dos gases contidos em seu interior. Dentre as varias lâmpadas com diferentes Potenciais de Ionização, disponibilizadas pelos fabricantes, destacam-se as lâmpadas de 10, 2 eV (eletrovolts) e as lâmpadas de 10,6 eV, por terem uma vida-útil prolongada, normalmente de 1 a 2 anos de uso e oferecerem resultados mais estáveis. A Figura 5 mostra um diagrama de lâmpada detectora de fotoionização e a união de eletrodos.

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amplificador

eletrodo entrada de amostra

eletrodo

saída deamostra

medidor

lâmpada

UV

Figura 5 – Diagrama de uma lâmpada detectora de fotoionização e a união de eletrodos Normalmente, as lâmpadas comercializadas estão disponíveis com energia de ionização nos valores de 8,4 eV, 9,5 eV, 10,0 eV; 10,2 eV; 10,6 eV e 11,7 eV. Na Tabela 1, são apresentados os Potenciais de Ionização de algumas substâncias químicas.

Tabela 1 – Potencial de ionização de algumas substâncias químicas

Substância Química Potencial de Ionização

Acetona 9,70 amônia 10,10

Benzeno 9,20 cianeto de hidrogênio 13,90 Cloreto de hidrogênio 12,70

Gás Carbônico 13,79 Hexano 10,18

hidrogênio 15,43 Nitrogênio 15,58

metano 12,98 monóxido de carbono 14,01

oxigênio 12,08 Propano 11,10

Sulfeto de hidrogênio 10,50 Tricloroetileno 9,45 Trietilamina 8,00

Vapor d'Água 12,59 Fonte: Apostila do curso " Air Monitoring for Hazardous Materials ", da EPA. 5.3 Interpretação dos Resultados Quando se desconhece a composição química dos Compostos Orgânicos Voláteis amostrados, os fotoionizadores que utilizam lâmpadas de 10,6 eV e que, por exemplo,

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tenham sido calibrados com isobutileno, poderão ser utilizados na determinação total dessas substâncias, desde que as mesmas sejam ionizáveis até 10,6 eV; porém, os resultados obtidos serão expressos em concentrações totais em ppm (partes por milhão), com equipamento calibrado para isobutileno. Entretanto, se a substância for conhecida e, portanto, não se tratar de uma mistura, como por exemplo, a presença, em um ambiente, de vapores de n-hexano, cujo Potencial de Ionização é de 10,18 eV, o resultado obtido deverá ser corrigido para n-hexano, uma vez que o equipamento foi calibrado para isobutileno, e ser expresso como equivalente à concentração total de n-hexano. Observando-se a curva de calibração que é apresentada na Figura 6, pode-se constatar que a mesma é linear, até o valor de 500 ppm em volume. Para concentrações maiores, é interessante utilizar amostras diluídas, a fim de se obter melhor precisão. Em alguns casos, as concentrações elevadas de certas substâncias químicas apresentam distorções nos resultados, ou seja, valores baixos, devido à não linearidade da curva de calibração do equipamento, a partir de certas concentrações. Como exemplo, também pode ser observado na Figura 6 que, a partir de 900 ppm de benzeno, não se estabelece uma resposta linear.

Figura 6 - Curva de calibração de equipamento fotoionizador

Uma vez que cada equipamento fotoionizador é calibrado para uma determinada substância química, as leituras obtidas no mostrador do equipamento – referentes a outras substâncias que não sejam a mesma que tenha sido utilizada na calibração – , deverão ser corrigidas mediante o uso de tabelas que apresentem respostas relativas, conforme exemplificado na Tabela 2.

Tabela 2 – Respostas relativas para algumas substâncias químicas, utilizando-se um fotoionizador com uma lâmpada de 10,2 eV e calibrado para benzeno

Substância Química Resposta Relativa

Acetona 0,63 amônia 0,03

Benzeno 1,00

200

400

600

100 300 500 700 900

BENZENO

Leitura no Medidor

ppm (em volume)

20

Substância Química Resposta Relativa Cloreto de Vinila 0,50

Fosfina 0,20 Hexano 0,22

Isobutileno 0,55 m-Xileno 1,12

Fonte: Apostila do curso " Air Monitoring For Hazardous Materials "

Para se obter a Concentração Real da substância em estudo, utiliza-se a seguinte relação: 5.4 Limitações e Considerações Os gases, cujos Potenciais de Ionização forem iguais ou menores que o Potencial de Ionização da lâmpada utilizada no equipamento fotoionizador, serão sempre ionizados. As principais substâncias componentes do ar atmosférico, ou seja oxigênio, gás carbônico e nitrogênio, não são de interesse durante os monitoramentos de contaminantes gasosos. Uma vez que os seus Potenciais de Ionização são, respectivamente, 12,08 eV, 13,79 eV e 15,58 eV, para que os mesmos não sejam detectados, faz-se necessário que as lâmpadas que venham a ser utilizadas nos fotoionizadores tenham Potencial de Ionização inferior aos mesmos. Assim, para que o oxigênio, o gás carbônico e o nitrogênio não sejam detectados, a lâmpada com maior Potencial de Ionização, normalmente utilizada para essas situações, é a de 11,7 eV. Caso contrário, estariam sendo detectados os gases do ar atmosférico, que não são objetos de avaliação, para a determinação de contaminantes oriundos de vazamentos de substâncias químicas. As lâmpadas utilizadas nos fotoionizadores possuem fluoreto de magnésio ou fluoreto de lítio. O fluoreto de magnésio é empregado nas lâmpadas de energia mais baixa, enquanto que o fluoreto de lítio é empregado nas lâmpadas de energia mais alta, de 11,7 eV. O fluoreto de lítio é utilizado para permitir a emissão de fótons, com alta energia. Entretanto, o mesmo sofre a interferência da umidade do ar, reduzindo, assim, a vida útil da lâmpada de 11,7 eV. Na prática, temos que a lâmpada de 11,7 eV tem, em média, um décimo da vida-útil de uma lâmpada de 10,6 eV. Cabe salientar, que os fotoionizadores não respondem a determinados hidrocarbonetos de baixo peso molecular, tais como metano e etano e também a certos gases e vapores tóxicos, tais como gás cianídrico e tetracloreto de carbono, os quais também não podem ser detectados pelo equipamento, por apresentarem alto Potencial de Ionização. Assim, o gás metano, que possui alto Potencial de Ionização e é o principal constituinte do gás natural, não poderá ser detectado pela técnica da fotoionização. O gás metano é gerado pela fermentação natural de esgotos domésticos e, normalmente, está presente em aterros sanitários, podendo, ainda, agir como um interferente nas medições realizadas

Leitura do instrumento Resposta relativa

Concentração Real =

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com fotoionizadores, devido à absorção de energia de luz ultra violeta, sem sofrer ionização. Isso reduz a ionização de outras substâncias químicas que, eventualmente, estejam presentes no local da medição. De acordo com os Potenciais de Ionização que foram apresentados na Tabela 1, pode-se constatar que, além do metano, outros gases, também presentes nos esgotos domésticos e industriais, tais como gás carbônico, monóxido de carbono, hidrogênio e, inclusive, vapor d'água, não podem ser detectados pela técnica da fotoionização. Embora o vapor d'água não seja ionizado pelas lâmpadas de fotoionização, o mesmo é capaz de defletir, dispersar e absorver a luz ultravioleta, na câmara de ionização. Altas concentrações de vapor d'água podem reduzir, ou mesmo bloquear, a capacidade do instrumento em detectar baixas concentrações da substância contaminante a ser monitorada. A temperatura e a umidade também interferem nas medições e podem causar alguns problemas ao equipamento, ou seja, quando o instrumento ainda não estiver aquecido suficientemente e for levado a uma atmosfera quente e úmida, a umidade poderá condensar-se na lâmpada, reduzindo, assim, a luz ultravioleta emitida. A umidade do ar também reduz a ionização das substâncias a serem monitoradas, provocando uma redução na medição. Alguns modelos de fotoionizadores não são intrinsecamente seguros; portanto, para serem utilizados em atmosferas potencialmente inflamáveis ou combustíveis, faz-se necessário que o seu uso seja e esteja sempre associado ao uso simultâneo de um indicador de gás combustível. Atualmente, encontram-se disponíveis no mercado, diversos modelos de equipamentos fotoionizadores, intrinsecamente seguros. As linhas de alta-tensão, os transformadores de força e luz, bem como, a eletricidade estática e a rádio-freqüência, principalmente a de rádios de comunicação, podem interferir durante a realização das medições. Com a utilização da lâmpada, a intensidade da luz ultravioleta diminuirá; contudo, ela ainda terá a mesma energia de ionização, mas a resposta será mais lenta. Isso poderá ser detectado durante a calibração e os ajustes do instrumento. Alguns modelos de fotoionizadores mais modernos possuem conexões para a interface com computadores pessoais e, também, possuem um registrador de dados, específico para armazenar as leituras realizadas em diversos pontos de amostragem, de modo que os resultados obtidos possam ser transferidas para um computador. 5.5 Calibração Os fotoionizadores são sempre calibrados para uma substância química específica, sendo que a resposta do instrumento para outras substâncias químicas poderá ser obtida a partir de informações fornecidas pelos fabricantes, mediante a utilização de tabelas e curvas de calibração. 6. Monitores químicos específicos

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Além da operação contínua e do monitoramento pessoal, esta linha de instrumentos foi idealizada para Controle e Higiene do Trabalho, bem como durante acidentes envolvendo a liberação de gases e vapores tóxicos. Alguns modelos possuem uma interface e um software apropriados, que dão acesso ao armazenamento de dados, em longos períodos, e apresentação gráfica dos resultados em computador. Os monitores mais comuns são usados para se detectar monóxido de carbono e gás sulfídrico, mas, também estão disponíveis monitores para amônia, cianeto de hidrogênio e cloro. 6.1 Aplicação Esses equipamentos são de alta precisão durante o monitoramento, graças a compensações controladas por um microprocessador interno. São, também, dotados de um alarme sonoro e de um alarme visual alimentados por baterias, os quais disparam sempre que a concentração do gás que estiver sendo monitorado na atmosfera exceder o nível de segurança pré-estabelecido. 6.2 Princípio de Operação As moléculas da substância são adsorvidas, em uma célula eletroquímica contendo uma solução química e dois ou mais eletrodos. A substância em análise reage com a solução e com os eletrodos. A reação que ocorre no interior da célula pode gerar uma corrente elétrica ou uma mudança na condutividade da solução. Essas alterações serão diretamente proporcionais à concentração da substância. A mudança no sinal é expressa através de um movimento na agulha ou uma resposta digital no medidor. A seletividade do sensor depende da escolha da solução química e dos eletrodos. 6.3 Interpretação dos Resultados Esses equipamentos específicos oferecem leituras diretas, as quais podem ser observadas em mostradores digitais ou analógicos. Os resultados obtidos com esses instrumentos são apresentados em leituras expressas em partes por milhão (ppm) ou em porcentagem em volume (% em volume). 6.4 Limitações e Considerações Assim como os sensores de oxigênio, os sensores eletroquímicos se desgastam com o tempo, principalmente quando expostos à alta umidade e a temperaturas extremas. Atualmente, esses monitores específicos estão limitados apenas para detectar alguns gases. As células eletroquímicas sofrem algumas interferências de outros gases. Por exemplo, os sensores de monóxido de carbono também respondem ao gás sulfídrico. 6.5 Calibração Duas verificações devem ser feitas antes da utilização destes instrumentos, ou seja, a verificação do zero e a verificação do valor de referência (span). Se necessário, os mesmos devem ser ajustados.

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É importante frisar que estas verificações devem ser feitas na mesma altitude em que o instrumento será utilizado. Se isto não for feito, poderão ocorrer erros nas leituras. Vale lembrar, também, que os instrumentos devem ser calibrados com a utilização de sistemas de calibração (kits) que, normalmente, são fornecidos pelos fabricantes dos equipamentos. 7. Medidores de pH Os medidores de pH também são denominados pH-metros. Para se medir a acidez ou alcalinidade de uma solução, usamos uma escala denominada escala de pH. Essa escala possui valores de pH, compreendidos entre 0 e 14. O pH de uma substância química pode ser determinado colorimetricamente ou eletrometricamente. O método colorimétrico requer menos equipamentos; porém, o mesmo é sujeito a muitas interferências, prestando-se, por isso, apenas para estimativas grosseiras. O método eletrométrico é considerado um método-analítico-padrão. 7. 1 Aplicação As soluções ácidas apresentam valores de pH, inferiores a 7, enquanto que as soluções alcalinas apresentam valores de pH, superiores a 7. O valor de pH igual a 7 indica um meio neutro. O caráter ácido ou básico é conferido a uma solução, pela presença de íons H+ ou de íons OH-. As águas naturais, em geral, têm o pH compreendido entre 4,0 e 9,0; contudo, na maioria das vezes, as águas são ligeiramente alcalinas, devido à presença de Carbonatos e de Bicarbonatos. Valores diferentes destes, ou seja, menores que 4,0 e maiores que 9,0, normalmente, podem ser atribuídos à presença de despejos industriais, ácidos ou alcalinos. 7.2 Princípio de Operação O princípio básico da medição eletrométrica de pH é a determinação da atividade de íons de hidrogênio, pela verificação potenciométrica, utilizando-se os seguintes dispositivos:

um eletrodo-padrão, contendo hidrogênio; um eletrodo-de-referência.

A membrana do eletrodo de vidro separa dois líqüidos com diferentes concentrações de íons H+, desenvolvendo-se, entre os dois lados da membrana, um potencial proporcional à diferença de pH entre os dois líquidos, que é medido em relação a um potencial de referência, o qual, por sua vez, é dado por um eletrodo de Calomelano Saturado. O eletrodo de vidro e o eletrodo-de-referência podem ser combinados em um só eletrodo.

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A Figura 7, apresentada a seguir, indica os componentes de um eletrodo de vidro.

Figura 7 – Componentes de um eletrodo de vidro Uma fina camada de vidro especial, sensível aos íons H+, está localizada na extremidade do tubo de vidro. O tubo é preenchido com uma solução de pH constante, na qual, também é imerso um filamento condutor. Se, na solução processada, a atividade do íon hidrogênio for maior ou menor que dentro do eletrodo, um Diferencial de Potencial – DP, maior ou menor, ocorrerá na extremidade do vidro. 7.3 Interpretação dos Resultados Os resultados obtidos com esses instrumentos apresentam leituras, expressas diretamente no mostrador do aparelho, com uma ou duas casas decimais, de forma analógica ou digital. 7.4 Limitações e Considerações O método eletrométrico é, praticamente, isento de interferentes tais como cor e turbidez, e, ainda, de materiais coloidais, cloro livre, oxidantes, redutores ou alto conteúdo de gás. Os óleos e as graxas podem interferir no equipamento, causando resposta lenta. A influência da temperatura da amostra, no potencial do eletrodo, é determinada e compensada pelo próprio equipamento. O denominado erro alcalino é o erro negativo de determinação de pH, que aparece quando a concentração de íons H+ é muito pequena em relação às concentrações dos outros cátions da amostra, principalmente do cátion sódio. Esses cátions se difundem através da membrana do eletrodo, dificultando a migração dos ânions, resultando, assim, no acúmulo de um potencial mais elevado e indicando um pH mais baixo. O erro alcalino também é conhecido como erro do sódio. Esse erro ocorre em valores de pH superiores a 10 e pode ser corrigido, consultando-se a tabela ou a curva de calibração,

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que são fornecidas pelo fabricante, para cada tipo de eletrodo utilizado. Esse erro também pode ser evitado, utilizando-se um eletrodo especial, denominado eletrodo de baixo erro alcalino. 7.5 Calibração Para a calibração correta de um equipamento medidor de pH, deverão ser seguidas as seguintes etapas:

imergir os eletrodos em uma solução-tampão, normalmente com pH = 6,86; ajustar o compensador de temperatura para a temperatura da solução-tampão

indicada pelo fabricante, a qual, em geral, é a temperatura ambiente; agitar ligeiramente a solução-tampão; cessar a agitação e aguardar a estabilização da solução; ajustar o ponteiro do mostrador para o pH = 6,86, se for o caso; remover os eletrodos da solução-tampão; descartar a porção de solução-tampão utilizada.

Concluída essa etapa, a operação deverá ser repetida, porém utilizando outra solução-tampão, igualmente apropriada e normalmente com pH = 4,01, de maneira que o pH das amostras a serem analisadas seja intermediários entre os pH das soluções-tampões utilizadas na calibração. Quando são feitas determinações de pH, porém ocasionalmente, o aparelho deve ser calibrado antes de cada medição. Quando são feitas várias determinações de pH, porém de forma continuada, recomenda-se que a calibração do equipamento seja efetuada a cada duas horas de uso. 7.5.1 Recomendações Para o perfeito funcionamento dos medidores portáteis de pH, é fundamental que sejam observadas as recomendações dos fabricantes dos equipamentos, das quais destacam-se:

verificar sempre se há alguma trinca ou problema mecânico na parte inferior do tubo do eletrodo de vidro;

se for constatado qualquer trica ou defeito no eletrodo de vidro, efetuar a sua troca imediata, haja vista que o mesmo não terá mais recuperação;

observar a presença de possíveis bolhas de ar na solução-padrão de Cloreto de Potássio, contida no interior do eletrodo;

se forem constatadas bolhas de ar, eliminá-las totalmente, agitando-se o eletrodo em sentido vertical.

7.5.2 Limpeza dos Eletrodos Para a limpeza dos eletrodos, bem como para a remoção de depósitos de contaminantes formados e acumulados nas membranas, devem ser realizadas as seguintes etapas:

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mergulhar os eletrodos, por vinte segundos, em uma solução de ácido clorídrico a 50%;

lavar bem os eletrodos com água destilada; deixar os eletrodos em repouso, por vinte e quatro horas, em uma solução de 3,5

M (Molar) de cloreto de potássio; caso os eletrodos estejam contaminados com óleos e graxas, que se aderem

facilmente às superfícies dos mesmos, remover os contaminantes com solventes apropriados, fornecidos pelo fabricante, ou com acetona.

8. Cromatógrafos a gás A cromatografia a gás é uma técnica analítica utilizada para promover a separação de substâncias voláteis de uma amostra, através de seu arraste por meio de um gás inerte, sobre uma coluna cromatográfica. Os equipamentos, portáteis ou de laboratório, que utilizam essa técnica analítica são denominados cromatógrafos. 8.1 Aplicação Os cromatógrafos a gás portáteis permitem que sejam realizadas análises qualitativas e análises quantitativas em campo, em determinadas situações. Embora os resultados obtidos em campo possam não ser tão precisos quanto aqueles obtidos em análises de cromatografia a gás realizadas em laboratório, os mesmos podem ser úteis para o processo de seleção de áreas contaminadas, reduzindo, dessa forma, o número de amostras a serem coletadas e necessárias para as análises em laboratório. Alguns cromatógrafos a gás portáteis podem ser programados para realizarem amostragens e análises periódicas, armazenarem os resultados correspondentes a essas análises nos denominados cromatogramas e recuperá-los posteriormente. Alguns equipamentos mais modernos podem ser programados para desenvolverem amostragens periódicas das concentrações de Vapores Orgânicos Totais e, caso as concentrações ultrapassem determinados limites pré-fixados, identificarem os contaminantes e informá-los no equipamento, ao ser acessado o modo operacional cromatógrafo. 8.2 Princípio de Operação Conforme mencionado, a cromatografia a gás é uma técnica analítica utilizada para promover a separação de substâncias voláteis de uma amostra, denominada mistura, através de seu arraste por meio de um gás, denominado fase móvel ou gás de arraste, sobre uma coluna cromatográfica, denominada fase estacionária, como mostrado na Figura 8, apresentada a seguir. Após a separação dos componentes da mistura na coluna cromatográfica e após a sua eluição, estes são conduzidos para um detector, onde são identificados e quantificados. O sinal gerado pelo detector é transmitido e enviado para um integrador, onde os dados são processados e o resultado é informado na forma de um gráfico, denominado cromatograma. Basicamente, os cromatógrafos a gás são constituídos por cinco elementos:

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1. a fonte do gás de arraste, ou seja, um cilindro metálico sob alta pressão, munido

de reguladores da pressão de saída para o equipamento; 2. o sistema de injeção de amostras no equipamento; 3. a coluna de separação dos componentes da mistura, posicionada em um forno; 4. o detector; 5. o registrador.

Figura 8 – Componentes de um cromatógrafo a gás O Método de Separação Cromatográfica, em fase gasosa, consiste no seguinte:

a amostra é injetada em um bloco de aquecimento, onde imediatamente se vaporiza e é arrastada pela corrente do gás de arraste, para a coluna cromatográfica;

o gás de arraste deve apresentar alto grau de pureza e não deve interferir na amostra;

os componentes da amostra são adsorvidos, ao nível da cabeça da coluna, pela fase estacionária, e, depois, dessorvidos por nova porção do gás de arraste;

este processo repete-se, sucessivas vezes, à medida que a amostra vai sendo deslocada, pelo gás de arraste, para a saída da coluna, a uma velocidade própria, pelo que se forma, conseqüentemente, uma banda correspondente a cada uma dessas substâncias.;

os componentes da mistura são eluídos, um após o outro, por ordem crescente dos respectivos coeficientes de partilha, e penetram em um detector.

Em análises por cromatografia a gás, devem ser respeitadas as seguintes condições técnicas:

1. os gases que se encontram contidos em cilindros metálicos, sob pressão, são distribuídos ao sistema por registros separadores (manifolds), passam por um filtro instalado na entrada da linha e, em seguida, entram no cromatógrafo a gás;

2. as amostras a serem analisadas têm que ser introduzidas no equipamento, sob a forma de vapor, no menor volume e no tempo mínimo possíveis, sem qualquer decomposição ou fracionamento e sem alteração das condições de equilíbrio da coluna. Geralmente, as amostras líqüidas são injetadas com uma micro-seringa, através de um septo de borracha auto-vedável, para um bloco metálico que é

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aquecido por um resistor controlado. A amostra é então vaporizada e levada para a coluna cromatográfica, pela corrente do gás de arraste.

Em geral, empregam-se dois tipos básicos de colunas cromatográficas: as colunas de enchimento, denominadas colunas empacotadas, e as colunas tubulares, denominadas colunas capilares.

✔ colunas empacotadas: são constituídas por tubos de aço inoxidável, de cobre, de níquel ou de vidro, com diâmetros internos que variam de 3,175 mm a 6,350 mm e comprimentos que variam de 1 metro a 5 metros. As colunas de vidro são usadas para análises de produtos farmacêuticos e biológicos enquanto que as de aço inoxidável são utilizadas para fins genéricos. As colunas empacotadas são preenchidas por uma fase líqüida, não volátil, específica para a cromatografia gás-líqüido. No caso da cromatografia gás-sólido, os materiais de enchimento dessas colunas são sólidos adsorventes, tais como alumina, carvão ativado, sílica e zeólitos sintéticos (Chromosorb), entre outros;

✔ colunas capilares: são constituídas de tubos finíssimos de sílica fundida, com diâmetros internos que variam de 0,05 mm a 0,32 mm (narrow bore) e de 0,45 mm a 0,53 mm (wide bore) e comprimentos que variam de 10 metros a 100 metros. Essas colunas são revestidas internamente por uma camada rugosa, denominada celite, impregnada de uma fase líqüida oleosa orgânica, de alto ponto de ebulição.

As colunas empacotadas fornecem resultados com melhor resolução, em comparação com as colunas capilares; entretanto; o volume de amostra utilizado em colunas capilares é menor que quando se utilizam colunas empacotadas. Localizado na saída da coluna separadora, o detector reage à chegada dos componentes que foram separados, à medida que estes saem da coluna, fornecendo um sinal elétrico correspondente. A temperatura do compartimento do detector deve ser suficientemente elevada para evitar a condensação dos vapores da amostra, sem provocar a decomposição desta. Existem diversos tipos de detectores para as diferentes análises e compostos pesquisados. Os principais detectores utilizados em cromatógrafos a gás são os seguintes:

FID – Detectores de Ionização de Chama; PID – Detectores de Fotoionização; ECD – Detectores de Captura de Elétrons.

✔ FID – Detectores de Ionização de Chama: constituem um dos tipos mais

utilizados de detectores, devido à sua alta sensibilidade e à larga banda linear. Nestes dispositivos, existe uma pequena chama de hidrogênio, em presença de um excesso de ar e rodeada por um campo eletrostático. Os compostos orgânicos, eluídos da coluna cromatográfica, são submetidos à combustão, durante a qual se formam fragmentos iônicos e elétrons livres, os quais são recolhidos e produzem uma corrente elétrica, proporcional à velocidade com que os componentes da amostra penetram na chama. Os detectores FID respondem muito bem aos compostos orgânicos, em níveis de ppm (partes por milhão). Os detectores FID não respondem aos compostos inorgânicos, com exceção daqueles que sejam facilmente ionizáveis. A insensibilidade desses

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detectores, à água, aos gases permanentes, ao monóxido de carbono e ao dióxido de carbono, constitui uma vantagem na análise de extratos aquosos e em estudos sobre poluição atmosférica;

✔ PID – Detectores de Fotoionização: os eluentes da coluna cromatográfica são fotoionizados por uma luz ultravioleta, emitida por uma lâmpada de 10,6 eV. A corrente produzida pelos íons é medida pelo detector e é proporcional à concentração e à resposta do material que foi ionizado. Esses detectores são utilizados, principalmente, para as análises de compostos orgânicos, tais como hidrocarbonetos aromáticos e hidrocarbonetos insaturados, entre outros;

✔ ECD – Detectores de Captura de Elétrons: são detectores seletivos, específicos para análises de compostos eletrofílicos, tais como compostos organoclorados, pesticidas e nitrocompostos. Uma fonte de níquel-63 ioniza as moléculas do gás de arraste. As partículas beta, emitidas pelo isótopo, ionizam o gás de arraste enquanto que os íons e os elétrons resultantes migram para o ânodo-coletor, por influência de uma voltagem polarizada e pulsante, aplicada entre a fonte e o coletor. A freqüência de pulsação é controlada, de forma a manter a corrente constante, e é a geradora do sinal analítico. A aplicação mais importante dos detectores, por captura de elétrons, reside na determinação dos pesticidas clorados e dos compostos polinucleares.

Em geral, os cromatogramas são traçados em uma tira de papel, pelo registrador que se encontra ligado ao sinal de saída do sistema detector-amplificador. O sinal de saída do sistema detector / amplificador / registrador deve ser linear com as concentrações de cada substância detectada. Esta condição define a banda utilizável do detector, a qual, associada à sensibilidade, fornece os limites de concentração. 8.3 Interpretação dos Resultados Os resultados de uma análise cromatográfica, a serem interpretados, podem ser obtidos de duas maneiras:

por análise quantitativa; por análise qualitativa.

8.3.1 Interpretação dos Resultados Obtidos por Análise Qualitativa Se a temperatura da coluna e a taxa de fluxo do gás de arraste forem constantes, os compostos serão eluídos da coluna em um tempo característico, denominado tempo de retenção, o qual é característico do composto e o tipo de coluna utilizada. O tempo de retenção, conforme demonstrado no cromatograma ilustrado na Figura 9, é a distância sobre os eixos dos tempos, desde o ponto de injeção da amostra até ao pico de um componente eluído.

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Figura 9 – Cromatograma ilustrando tempos de retenção

As análises cromatográficas qualitativas podem ser realizadas pela comparação dos tempos de retenção de compostos de uma amostra desconhecida com os tempos de retenção de compostos conhecidos, sob condições analíticas-padrão, idênticas. O tempo de retenção dos compostos de uma amostra depende, basicamente, de alguns fatores, tais como:

✔ tipo de coluna cromatográfica utilizada: diferentes substâncias adsorventes de enchimento e líqüidos oleosos de revestimento, modificam o tempo de retenção dos compostos;

✔ temperatura da coluna: à medida que a temperatura da coluna aumenta, o tempo de retenção de cada composto diminui;

✔ comprimento da coluna: aumentando-se o comprimento da coluna cromatográfica, aumenta-se o tempo de retenção;

✔ escoamento do gás de arraste: aumentando-se, ao dobro, a taxa de escoamento do gás de arraste, reduz-se o tempo de retenção de cada composto, pela metade.

Na Figura 10, é apresentado um modelo de cromatograma, ilustrando os tempos de retenção e a identificação de alguns compostos.

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Figura 10 – Cromatograma ilustrando tempos de retenção e identificação de

compostos 8.3.2 Interpretação dos Resultados Obtidos por Análise Quantitativa As análises cromatográficas quantitativas podem ser feitas, pela comparação da área do pico do composto presente na amostra analisada com a área equivalente à área do pico de algumas substâncias-padrão conhecidas. A área do pico pode ser quantificada, de diferentes maneiras. A área correspondente ao pico do cromatograma de um determinado composto é proporcional à concentração deste composto, no detector do equipamento. 8.3.2.1 Triangulação A triangulação, conforme demonstrado na Figura 11, transforma o pico do cromatograma em um triângulo, utilizando-se os lados do pico para formar os lados do triângulo e utilizando-se a linha base do cromatograma para formar a base do triângulo. A área do pico é calculada utilizando-se a seguinte fórmula:

Área = 1/2 Base x Altura

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Figura 11 – Cálculo da área do pico, pela triangulação 8.3.2.2 Integradores Os integradores calculam a área do pico, eletronicamente, e registram o resultado. Em função da facilidade de operação, esses equipamentos são muito utilizados em cromatógrafos portáteis. Quando um microprocessador é utilizado, os tempos de retenção dos compostos presentes em uma amostra são comparados com os tempos de retenção dos compostos utilizados como padrões e, desta forma, a leitura identifica os compostos presentes na amostra. Já quando um composto é identificado, a área equivalente ao pico deste composto é comparada com a área do pico do padrão equivalente e, então, a concentração da amostra é fornecida. Portanto, ao se utilizar os integradores, cada amostra analisada é avaliada, tanto qualitativamente como quantitativamente. 8.4 Limitações e Considerações Conforme já mencionado, os cromatógrafos a gás permitem a realização de análises qualitativas e quantitativas, em determinadas situações no campo. Embora os resultados obtidos em campo possam não ser tão precisos quanto aqueles obtidos em análises de cromatografia a gás realizadas em laboratório, eles podem ser úteis para o processo de seleção de áreas contaminadas, reduzindo, assim, o número de amostras necessárias para uma análise a ser realizado em laboratório. Também foi mencionado, que alguns cromatógrafos portáteis podem ser programados para realizar amostragens periódicas, armazenar os cromatogramas e recuperá-los, posteriormente. Alguns equipamentos mais modernos podem ser programados para desenvolver amostragens periódicas da concentração de vapores orgânicos totais e, caso a concentração ultrapassar determinados limites pré-fixados, o equipamento identifica o contaminante no modo cromatógrafo. Amostras de solo e de água podem ser analisadas por meio de equipamentos nos quais é utilizada uma técnica analítica específica, denominada Headspace. Esses equipamentos são apropriados para a determinação de compostos voláteis em amostras líqüidas ou sólidas, para as quais, em geral, não haveriam condições analíticas. O método de

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separação cromatográfica, executado pela Técnica Headspace, consiste nas seguintes etapas:

uma porção da amostra é colocada em um frasco e, em seguida, recrava-se a tampa;

o frasco é aquecido por um determinado período, normalmente a 80 °C, durante trinta minutos, ocorrendo a partição das moléculas, ou seja, parte dessas moléculas atinge a parte superior do frasco;

o frasco é acoplado diretamente ao cromatógrafo, no qual, o gás de arraste penetra no frasco e provoca o transporte da massa gasosa da amostra para o interior do cromatógrafo;

a análise cromatográfica transcorre normalmente e, então, é gerado o cromatograma.

A sensibilidade analítica dos cromatógrafos portáteis sempre dependerá dos compostos a serem determinados, bem como do método de amostragem e do detector escolhidos para a análise. 9. Medidores de interface Os medidores de interface são equipamentos eletrônicos utilizados para a determinação do nível de água e da espessura da lâmina de substâncias líqüidas imiscíveis em água, tais como:

combustíveis automotivos; hidrocarbonetos que se encontrem em fase livre, sejam eles menos densos ou

mais densos que a água. 9.1 Aplicação Os medidores de interface possuem amplo emprego e aplicação na área ambiental e em estudos hidrogeológicos, em especial para a determinação da presença de Poluentes Orgânicos no interior de poços-de-monitoramento, poços d'água e caixas de rebaixamento de lençol freático, comumente existentes em subsolos de prédios residenciais e comerciais, dentre outros locais. 9.2 Princípio de Operação Conforme mencionado, os equipamentos medidores de interface são especificamente destinados à medição do nível de água e da espessura da lâmina da substância contaminante e, normalmente, são montados em um carretel plástico que se encontra apoiado em um suporte metálico. Enrolada no carretel encontra-se uma fita de PAD - Polietileno de Alta Densidade milimetrada e marcada a cada meio centímetro, a qual também possui dois condutores de aço inoxidável em sua ponta, os quais são protegidos por uma sonda metálica também de aço inoxidável.

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Para a determinação dos níveis dos líqüidos, os equipamentos medidores de interface utilizam os seguintes dispositivos:

um emissor de raio-infravermelho; um coletor.

Quando a sonda entra em contato com um líqüido, o raio-infravermelho é desviado do coletor, sendo ativados, simultaneamente, um sinal sonoro e um sinal luminoso. Caso a amostra em análise seja uma substância com baixa condutividade, os sinais são contínuos. Por outro lado, caso o líqüido que esteja sendo medido com o equipamento seja água, a condutividade da mesma provoca o fechamento de um circuito elétrico, o qual, neste caso, se sobrepõe ao circuito do raio-infravermelho, razão pela qual os sinais passam a ser intermitentes. A ilustração de um equipamento medidor eletrônico de interface é mostrada na Figura 12, apresentada na página seguinte.

Figura 12 – Ilustração de um medidor eletrônico de interface

9.3 Medições e Interpretação de Resultados Para a realização da medição do nível de água e da espessura da fase livre de substâncias líqüidas imiscíveis, menos densas ou mais densas que a água, procede-se das seguintes maneiras: 9.3.1 Substância Menos Densa que a Água

posicionar o equipamento, o mais próximo possível do local a ser monitorado; conectar o cabo de aterramento a um ponto metálico adequado e ligar o

equipamento; descer a sonda no local a ser monitorado, desenrolando muito lentamente a fita;

liga desliga

mshsdbauajbnsdhdfaju

jgfhfujf jsusywhsh

HS

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quando os sinais de alarme forem ativados, indicando que a sonda tocou o líqüido sobrenadante, parar de desenrolar a fita, imediatamente;

observar que o sinal de alarme será contínuo, indicando a interface do ar com a substância sobrenadante;

efetuar a leitura do valor observado na fita, referente à profundidade atingida pela mesma ao tocar a fase livre da substância, em relação à borda do local;

anotar o valor da leitura efetuada; prosseguir a medição, descendo a sonda no local de monitoramento,

desenrolando muito lentamente a fita; quando o sinal de alarme mudar para intermitente, indicando a interface da

substância sobrenadante com a água, parar de desenrolar a fita, imediatamente; efetuar a leitura do valor observado na fita milimetrada, referente à profundidade

atingida pela mesma, ao término da fase livre da substância e, conseqüentemente, referente ao ponto em que o sensor tocar a água;

anotar o valor da leitura efetuada; determinar a espessura da fase livre da substância sobrenadante, subtraindo-se o

valor da segunda leitura do valor da primeira. Cabe ressaltar, que se não houver nenhuma substância em fase líqüida sobrenadante, apenas o alarme intermitente será acionado, indicando, assim, a presença de somente água no local. 9.3.2 Substância Mais Densa que a Água

posicionar o equipamento, o mais próximo possível do local a ser monitorado; conectar o cabo de aterramento a um ponto metálico adequado e ligar o

equipamento; descer a sonda no local a ser monitorado, desenrolando muito lentamente a fita; quando os sinais de alarme forem ativados, indicando que a sonda tocou a água,

parar de desenrolar a fita, imediatamente; observar que o sinal de alarme será intermitente, indicando a interface do ar com a

água; efetuar a leitura do valor observado na fita milimetrada, referente à profundidade

atingida pela mesma ao tocar a água, em relação à borda do local; anotar o valor da leitura efetuada; prosseguir a medição, descendo a sonda no local em monitoração, desenrolando

muito lentamente a fita; quando o sinal de alarme mudar para contínuo, indicando a interface da água com

a fase da substância, parar de desenrolar a fita, imediatamente; efetuar a leitura do valor observado na fita, referente à profundidade atingida pela

mesma, ao término da fase da água, ou seja, quando o sensor tocar a fase da substância submergida;

anotar o valor da leitura efetuada; prosseguir a medição, descendo a sonda no local em monitoração, desenrolando

muito lentamente a fita, até o sensor tocar o fundo do local que está sendo monitorado;

observar que o sinal de alarme será contínuo, indicando a fase da substância submergida;

determinar a espessura da fase livre de substância líqüida, submergida, subtraindo-se o valor da segunda leitura do valor da primeira.

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Cabe ressaltar, que se não houver fase livre de nenhuma substância submergida, apenas o alarme intermitente será acionado, indicando, assim, a presença de somente água naquele local. 9.4 Limitações e Considerações Uma vez que, na maioria das vezes, as medições realizadas envolvem substâncias inflamáveis, tais como gasolina, óleo diesel e outros solventes, por razões de segurança, é conveniente sempre aterrar o equipamento adequadamente, antes de seu uso. A utilização do medidor de interface deverá ser feita sempre com aterramento adequado, ou seja, a presilha ligada ao cabo metálico espiralado que acompanha o equipamento sempre deverá ser fixada em uma haste metálica ou em um ponto metálico ligados ao solo, para que ocorra a transferência de elétrons para a terra, equalizando assim, uma eventual diferença de potencial. A maioria dos equipamentos eletrônicos medidores de interface apresentam uma precisão de 2 milímetros de espessura. Os equipamentos devem ser mantidos sempre limpos e protegidos. O prisma óptico da sonda deve ser limpo após cada leitura, bem como a parte da fita que for submersa, não devendo ser utilizados solventes para a limpeza, mas apenas água limpa, sabão neutro e uma escova macia. 10. Considerações finais As concentrações de gases e de vapores no ar, bem como a presença de contaminantes em corpos hídricos ou no solo, podem afetar significativamente a composição desses meios. As leituras diretas dessas concentrações, realizadas em campo com equipamentos portáteis de detecção, fornecem resultados que, na maioria dos casos, estarão identificando e quantificando essas substâncias químicas, as quais também serão objeto para a realização das seguintes ações:

avaliar os riscos à saúde pública; avaliar os riscos às equipes de atendimento; escolher os equipamentos de proteção pessoal adequados; delinear áreas de proteção; determinar os efeitos potenciais das sustâncias ao meio ambiente; escolher ações para combater os riscos, com segurança e eficácia.

Os instrumentos de leitura direta foram, inicialmente, desenvolvidos para serem dispositivos de alarmes em instalações industriais onde ocorressem vazamentos ou, quando em casos de acidentes, pudessem liberar uma alta concentração de uma substância química conhecida. Atualmente, esses instrumentos podem detectar baixas concentrações de algumas classes específicas de substâncias químicas, fornecendo informações no momento da

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amostragem, permitindo, assim, uma tomada rápida de decisão para as ações subseqüentes ao acidente; entretanto, cabe ressaltar, que as análises realizadas em laboratório fornecem resultados mais precisos que aquelas que são realizadas em campo. Quando se realizam análises em laboratórios, faz-se necessário a coleta e a preservação adequada das amostras, evitando-se, assim, qualquer alteração nas características originais de cada amostra e, portanto, gerando um custo adicional. Devido ao grande número de substâncias químicas é comum haver a necessidade de serem coletadas amostras de uma substância química desconhecida, para analisá-las em laboratório, em função das limitações relativas aos equipamentos portáteis de detecção ou da impossibilidade de se identificar, exatamente, a substância envolvida. Na escolha dos equipamentos portáteis de detecção, alguns pontos devem ser considerados, dentre os quais destacam-se:

a resistência do material; a facilidade na sua operação; os equipamento serem portáteis; os equipamento serem intrinsecamente seguros; os equipamento terem a capacidade de fornecer resultados confiáveis.

Assim como os equipamentos de monitoramento de leitura direta, existem no mercado vários testes semi-quantitativos de análise rápida, específicos para aplicações de monitoramento ambiental em corpos hídricos, com destaque para os parâmetros físicos e para os parâmetros químicos de diversas substâncias químicas, tais como:

cloro; cianetos; amônia; metais pesados; espécies orgânicas.

A grande vantagem desses testes semi-quantitativos-rápidos é a simplicidade de sua realização, não requerendo treinamento específico para o seu uso, assim como, permite eliminar a necessidade de realização de coleta de amostra e o envio das mesmas para serem analisadas em laboratório. Entretanto, as condições da amostra, ou seja, a presença de cor e a presença de turbidez, interferem consideravelmente na análise, uma vez que estes testes baseiam-se no desenvolvimento de uma coloração, quando adiciona-se um reagente específico a uma porção da amostra em análise. É importante destacar, que se faz necessário a realização de monitoramentos constantes durante o atendimento a acidentes ambientais envolvendo substâncias químicas, a fim de se avaliar os possíveis danos ao meio ambiente, como também fornecer a concentração dos contaminantes presentes no local, permitindo, assim, que as equipes de atendimento possam desempenhar suas atividades com segurança. 11. Bibliografia

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- NEOTRONICS: Instrumentos de Monitoramento. Georgia USA: Neotronics. 1991. (Catálogo de equipamentos)

- MSA: Equipamentos de Proteção e Instrumentos de Detecção de Gases. São Paulo Brasil: MSA.1992. (Catálogo de equipamentos)

- MAS: Products For Hazmat Protection Pittsburg USA: MSA.1988. (Catálogo de equipamentos)

- FOXBORO: Analyzers infrared. Massachussets USA: Foxboro.1988. (Catálogo de equipamentos)

- FOXBORO: Organic vapor analyzer. Massachussets USA: Foxboro.1984. (Catálogo de equipamentos)

- HNU: Gas chromatographs for environmental analysis. Massachussets USA. HNU.1990. (Catálogo de equipamentos)

- MSA: Mini guia de Produtos de Segurança e Proteção. São Paulo: MSA.1993. (Catálogo de equipamentos)

- MSA: Indicador de oxigênio. São Paulo: MSA.1984. (Catálogo de equipamentos) - MSA: Indicador de gás sulfídrico. São Paulo:MSA.1984. (Catálogo de

instrumentos) - MSA: Indicador de monóxido de carbono. São Paulo: MSA.1989. (Catálogo de

instrumentos) - DRÄGER: Detector de Gases. São Paulo: Dräger.1990. (Catálogo de

instrumentos) - FOXBORP: Portable vapor analyzer. Massachussets USA: Foxboro.1985.

(Catálogo de instrumentos) - FOXBORRO: Multipoint ambient air monitors. Massachussets USA: Foxboro.1985.

(Catálogo de instrumentos) - SPEX: Analisador Portátil de Ar Ambiente. São Paulo: Spex.1988. (Catálogo de

instrumentos) - MSA: Alarme de Gás Combustível. São Paulo: MSA.1988. (Catálogo de

instrumento) - POSSEBOM, José: Apostila do Curso de Gases e Vapores Orgânicos. São Paulo:

Fundação Armando Alves Penteado, 1984. - FILHO, Nécio de Souza et alli: Apostila do Seminário de Instrumentação e Leitura

da Monitoração de Gases, Vapores e Contaminantes Tóxicos. MSA. São Paulo.1989.

- BRASIL - Norma L5.145 CETESB: Determinação de pH em Águas- Método Eletrométrico.

- AIHA: Manual of recomend practice of combustible gas indicators and portable, direct reading hidrocarbon detectors - First edition American Industrial Association.1980.

- EPA: Apostila do curso: Emergency response to hazardous material incidents.1992 - EPA: Apostila do curso: Air monitoring for hazardous materials. 1993. - WILLARD, H; Merritt, L, Jr.; Dean, J: Análise Instrumental: Fundação Calouste

Gulbenkian – Lisboa 2 a edição. 986 p. - PERKIN ELMER INSTRUMENTS: Curso Básico de Cromatografia a Gás. - HS HIDRO-SUPRIMENTOS: Equipamentos para Hidrogeologia e Engenharia

Ambiental.