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ABNT-AssociaoBrasileira deNormas Tcnicas

Efluentes gasosos com o sistemafiltrante no interior do duto ou chaminde fontes estacionrias - Determinaode material particulado

NBR 12827SET 1993

Palavras-chave: Fonte estacionria. Efluente gasoso. Chamin 10 pginas

Origem: Projeto 01:601.03-010/1991CEET - Comisso de Estudo Especial Temporria do Meio AmbienteCE-01:601.03 - Comisso de Estudo de Amostragem em ChaminsNBR 12827 - Determination of particulate emission from stationary sources with in-stack filtration system - Method of testDescriptors: Gaseous effluents. Stationary sources. Particulate matterVlida a partir de 01.11.1993

Mtodo de ensaio

SUMRIO1 Objetivo2 Documentos complementares3 Definio4 Aparelhagem5 Execuo do ensaio6 ResultadosANEXO - Figuras

1 Objetivo1.1 Esta Norma prescreve o mtodo de determinaoda concentrao de material particulado em fluxos ga-sosos em dutos e chamins de fontes estacionrias, uti-lizando sistema filtrante imerso no efluente gasoso. Omaterial particulado coletado isocineticamente, sendosua massa determinada gravimetricamente aps a re-moo da gua no-combinada.

1.2 Este mtodo no aplicvel quando o fluxo gasosocontm gotculas de gua ou vapor saturado. Tambmno aplicvel quando a rea projetada do conjuntosonda/porta-filtro cobre mais de 5% da rea da seoda chamin.

1.3 Para aplicao desta Norma devem ser seguidas asrecomendaes da NBR 10700.

2 Documentos complementares

Na aplicao desta Norma necessrio consultar:

NBR 10700 - Planejamento de amostragem em

dutos e chamins de fontes estacionrias - Procedi-mento

NBR 10701- Determinao de pontos de amostra-gem em dutos e chamins de fontes estacionrias -Procedimento

NBR 10702 - Efluentes gasosos em dutos e chaminsde fontes estacionrias - Determinao da massa mo-lecular base seca - Mtodo de ensaio

NBR 11966 - Efluentes gasosos em dutos e chaminsde fontes estacionrias - Determinao da velocida-de e vazo - Mtodo de ensaio

NBR 11967 - Efluentes gasosos em dutos e chaminsde fontes estacionrias - Determinao da umidade -Mtodo de ensaio

NBR 12019 - Efluentes gasosos em dutos e chaminsde fontes estacionrias - Determinao de materialparticulado - Mtodo de ensaio

NBR 12020 - Efluentes gasosos em dutos e chaminsde fontes estacionrias - Calibrao dos equipamen-tos utilizados em amostragem - Mtodo de ensaio

3 Definio

Para os efeitos desta Norma adotada a definio de 3.1.

3.1 Material particulado

Qualquer partcula slida ou lquida que permanea neste

2 NBR 12827/1993

estado, nas condies de presso e temperatura da cha-min.

4 Aparelhagem

4.1 Equipamentos para amostragem

Os equipamentos para amostragem so os descritos em4.1.1 a 4.1.7.

4.1.1 Conjunto de boquilhas de ao inox com bordas finas

e cnicas.

4.1.2 Sonda, de material compatvel com a corrosividade

e temperatura do meio, provida de Pitot S, de termopar ede sistema de aquecimento que evite a condensao devapor durante a amostragem.

4.1.3 Extenso flexvel da sonda (para uso somente em

caso de necessidade), de material compatvel com a cor-rosividade e temperatura do meio, com paredes internaslisas, e provida de sistema de aquecimento que evite con-densao de vapor durante a amostragem.

4.1.4 Porta-filtro de material compatvel com a corrosivi-

dade e temperatura do meio, provido de um sistema devedao eficiente.

4.1.5 Condensador, composto de quatro borbulhadores

do tipo Greenburg Smith, ligados em srie com conexesde vidro ou de outro material no-contaminante, providode termmetro na sada do quarto borbulhador, com me-nor diviso de 1C. Os dois primeiros borbulhadores de-vem conter volumes conhecidos de gua, o terceiro deveestar vazio e o quarto deve conter slica-gel.

Nota: O segundo borbulhador deve ser com ponta normal, e osoutros trs com ponta modificada. Como referncia, ver aFigura 1 do Anexo.

4.1.6 Banho de gelo picado ou outro sistema de resfria-

mento equivalente.

4.1.7 Sistema de medio e controle composto basica-

mente de:

a) vacumetro;

b) vlvulas para controle de fluxo;

c) bomba de vcuo;

d) gasmetro seco, provido de termmetros, na en-trada e sada, com menor diviso de 1C;

e) placa de orifcio;

f) dois manmetros diferenciais com fundo de escalade 2452 Pa (250 mm H2O);

Nota: Nos casos de presses de velocidade inferiores a12,7 Pa (1,3 mm H

O), elas requerem o uso demanmetro de alta sensibilidade.

g) barmetro com menor diviso de 266,6 Pa(2 mm Hg);

h) termmetro com menor diviso de 1C, e cujoelemento sensvel ou termopar aquele acoplado sonda (ver 4.1.2);

i) cronmetro.

4.2 Aparelhagem para preparao e anlise da amostra

A aparelhagem a seguinte:

a) escova para boquilha;

b) pisseta;

c) frasco de vidro de borossilicato ou de polietileno,com capacidade de 500 mL a 1000 mL, com tampade vidro ou de polietileno;

d) placas de Petri;

e) balana com resoluo de 0,5 g;

f) vidro de relgio;

g) dessecador;

h) balana analtica com resoluo de 0,1 mg;

i) bquer de 250 mL;

j) proveta de 100 mL;

l) estufa;

m) pina;

n) banho-maria ou chapa de aquecimento.

5 Execuo do ensaio

5.1 Princpio do mtodo

O material particulado coletado isocineticamente pontoa ponto, e sua massa determinada gravimetricamente.Ao mesmo tempo, determinado o volume do gs amos-trado. A concentrao de material particulado obtidapela relao entre a massa e o volume do gs.

5.2 Materiais para amostragem

Os materiais so os descritos em 5.2.1 a 5.2.6.

5.2.1 Filtros apresentando, pelo menos, 99,95% de eficin-cia para reteno de partculas de at 0,3 m, de materialno-reativo com o meio e compatvel com a temperatura.

5.2.2 Slica-gel, com indicador de umidade, com granu-lometria de 1,0 mm a 3,4 mm (aproximadamente 16 mesha 6 mesh).

5.2.3 gua destilada.

5.2.4 Acetona grau p.a., com resduo mximo de 0,001%.

5.2.5 Cloreto de clcio anidro ou outro dessecante equi-valente com indicador de umidade.

NBR 12827/1993 3

5.2.6 Graxa de silicone para alto vcuo.

5.3 Procedimentos

5.3.1 Preparao

5.3.1.1 O trem de amostragem deve ser calibrado confor-

me a NBR 12020.

5.3.1.2 Verificar os filtros visualmente e identific-los. Eles

devem ser dessecados a uma temperatura de (20 5)C presso ambiente, por, pelo menos, 24 h. Depois, pes-los at massa constante, isto , at que a diferena entreduas pesagens consecutivas seja menor que 0,5 mg. Ano-tar a massa com exatido de 0,1 mg. Durante cada pesa-gem, os filtros no devem ser expostos atmosfera do la-boratrio por um perodo superior a 2 min e/ou a umaumidade relativa maior que 50%. Alternativamente, os fil-tros podem ser secos em estufa a 105C por 2 h a 3 h,dessecados por 2 h e pesados at massa constante, des-de que a temperatura da chamin no seja inferior a 105C.

5.3.1.3 Colocar cerca de 100 mL de gua destilada no pri-

meiro e no segundo borbulhadores a cerca de 200 g a300 g de slica-gel no quarto borbulhador, deixando o ter-ceiro borbulhador vazio. Pes-los com exatido de 0,5 g eanotar as massas iniciais.

5.3.1.4 Usando pina, colocar o filtro (identificado e pesa-

do) no porta-filtro, assegurando-se de que este estejacentrado, no permitindo vazamento.

5.3.1.5 Montar o trem conforme a Figura 1 do Anexo,

usando graxa de silicone nas juntas de vidro.

5.3.2 Determinao preliminar

5.3.2.1 Selecionar o local de amostragem e o nmero

mnimo de pontos conforme a NBR 10701. Marcar na son-da as distncias de cada ponto de coleta.

5.3.2.2 Calcular a rea projetada do conjunto sonda/por-

ta-filtro no interior da chamin, com a boquilha posiciona-da no centro (ver a Figura 2 do Anexo). No caso de a reaprojetada exceder 5% da rea da seo transversal doduto ou chamin, este mtodo no aplicvel.

5.3.2.3 Medir a presso esttica do gs no duto ou chami-

n, a temperatura e a faixa de presso de velocidade. recomendvel ensaiar o conjunto Pitot S/linhas flexveis/manmetro contra vazamento conforme a NBR 11966.Determinar a massa molecular de acordo com aNBR 10702, e a umidade segundo a NBR 11967.

5.3.2.4 Selecionar uma boquilha baseando-se nos dados

coletados e conforme a NBR 12019.

5.3.2.5 O tempo mnimo de coleta por ponto deve ser de

2 min, e o tempo total no deve ser inferior a 60 min. Ca-sos especiais devem ser previamente estudados.

5.3.3 Ensaio de vazamento

5.3.3.1 O ensaio de vazamento deve ser executado antes

de iniciar a coleta (com o trem j montado), sempre queocorrer troca de componentes (antes e aps a troca), e

aps a concluso da coleta. O ensaio de vazamento deveser conduzido da seguinte forma:

a) ligar o sistema de aquecimento e aguardar at queele atinja a temperatura desejada;

b) fechar a entrada da boquilha, abrir completamentea vlvula de ajuste fino, fechar a vlvula de ajustegrosso e ligar a bomba de vcuo;

c) abrir parcialmente a vlvula de ajuste grosso e fe-char vagarosamente a vlvula de ajuste fino atatingir a depresso desejada.

5.3.3.2 No ensaio inicial e aps a troca de componentes, a

depresso deve ser de 50,663 KPa (380 mm Hg). No ensaiofinal e no anterior troca de componentes, a depressodeve ser a mxima obtida durante a coleta. Anotar a taxade vazamento. Para eliminar a depresso do sistema,destampar, devagar, a boquilha e desligar a bomba ime-diatamente.

5.3.3.3 No ensaio inicial ou aps a troca de componentes,

a taxa de vazamento no deve exceder 0,6 L/min. No casode a taxa de vazamento exceder 0,6 L/min, localizar e eli-minar o vazamento.

5.3.3.4 Para os ensaios final e intermedirios (anteriores

troca de componentes), se a taxa de vazamento encontradano exceder 0,6 L/min, a coleta aceitvel e no devem sernecessrias correes do volume. No caso de a taxa devazamento exceder 0,6 L/min, o volume coletado at omomento do ensaio pode ser corrigido conforme 6.1.4.1.

5.3.4 Operao do trem

5.3.4.1 Limpar os furos de acesso da sonda no duto ou cha-

min antes de comear o ensaio, para minimizar a chancede coletar material depositado.

5.3.4.2 Nivelar e zerar o manmetro no incio da amostragem

e verific-lo periodicamente durante a amostragem.

5.3.4.3 Fazer o ensaio de vazamento conforme 5.3.3.

5.3.4.4 Antes de comear a amostragem, remover o plugue

da boquilha e verificar se a sonda est na posio correta.Ligar a bomba e ajustar as vlvulas para a condio iso-cintica. Quando houver depresso muito elevada na cha-min, cuidar para que a vlvula de ajuste grosso estejafechada antes de introduzir a sonda na chamin, a fim deevitar o refluxo da gua. Se necessrio, a bomba pode serligada antes da introduo da sonda, com a vlvula deajuste grosso fechada.

5.3.4.5 Anotar a leitura inicial do gasmetro seco. A cada

mudana de ponto de amostragem ou a cada paradaeventual (por exemplo: ensaios de vazamento interme-dirios, troca de componentes), deve ser feita a leitura dogasmetro seco. Anotar as outras informaes requeridaspela planilha de campo (ver Figura 3 do Anexo) a cadaponto ou a intervalos de tempo menores, definidos emfuno de variaes das condies fluidodinmicas.

5.3.4.6 Vedar o furo de acesso durante a coleta, para evitar

interferncia entre o efluente gasoso e o ambiente.

4 NBR 12827/1993

5.3.4.7 Cuidar para que no haja impactos acidentais, tanto

com a boquilha quanto com o porta-filtro, a fim de minimi-zar a possibilidade de perda de material coletado.

5.3.4.8 Adicionar gelo na caixa fria durante a amostragem,

de maneira a garantir que a temperatura dos gases, nasada do sistema de condensao, esteja abaixo de 20C.

5.3.4.9 Caso a depresso no sistema aumente muito, difi-

cultando a manuteno da vazo requerida, o filtro deveser trocado. recomendvel que seja trocado o conjuntoporta-filtro e filtro, em vez de apenas o filtro. Deve ser feitoensaio de vazamento conforme 5.3.3 antes e depos da tro-ca.

5.3.4.10 Desligar a bomba no fim da amostragem, remover

a sonda da chamin e anotar a leitura final do gasmetroseco. Fazer o ensaio de vazamento final.

5.3.4.11 Aps a amostragem e durante o transporte do con-

junto porta-filtro e filtro, este deve ter suas extremidadesvedadas, a fim de evitar perdas. Drenar para o sistema decondensao todo condensado eventualmente presentena sonda ou extenso flexvel, caso utilizada. Vedar as ex-tremidades dos sistema de condensao.

5.3.5 Recuperao e manuseio da amostra

5.3.5.1 Proceder limpeza externa da sonda logo que ela

seja removida da chamin no final da amostragem. Deixaro conjunto esfriar.

5.3.5.2 Separar uma parte da soluo de lavagem para a

prova em branco.

5.3.5.3 Remover cuidadosamente o filtro, com uma pina,

e coloc-lo em uma placa de Petri identificada. Caso se-ja necessrio dobrar o filtro, a face coletora deve ficar vol-tada para a parte interna. Transferir cuidadosamente paraa placa de Petri qualquer material particulado que estejaaderido na parte interna do porta-filtro.

5.3.5.4 Lavar o interior da boquilha e a parte frontal do por-

ta-filtro, transferir o produto da lavagem para um recipien-te identificado. Marcar o nvel do volume transferido.

5.3.5.5 Pesar os quatro borbulhadores com exatido de

0,5 g.

5.3.5.6 Pesar os filtros, obedecendo ao mesmo procedi-

mento adotado na preparao.

5.3.5.7 Transferir quantitativamente o volume obtido em

5.3.5.4 para um bquer graduado, previamente seco emestufa a 105C e tarado. Anotar o volume e secar em ba-nho-maria ou chapa de aquecimento at quase secura,fazer a secagem final em estufa a 105C e pesar, aps res-friamento em dessecador.

5.3.5.8 Fazer uma prova em branco com, aproximada-

mente, 200 mL da soluo separada em 5.3.5.2. Adotar omesmo procedimento utilizado na amostra. Descontar oresduo da prova em branco do resduo obtido em 5.3.5.7,obedecendo relao dos volumes utilizados.

5.3.5.9 Utilizar a Figura 4 do Anexo para as anotaes

relativas de 5.3.5.5 a 5.3.5.8.

P TgY Vg T Pg

0,0477 Y V'ag Pg

1,667 (V + Vag)

0,00346T MagP

i=1

n

5.4 Representatividade da amostragem

necessrio que a amostragem seja representativa dascondies de operao da fonte de emisso. Deve-seento efetuar pelo menos duas determinaes de mate-rial particulado por fonte. A amostragem deve ser consi-derada representativa se os resultados obtidos em cadacoleta no forem discrepantes entre si.

6 Resultados

6.1 Clculos

Usando a nomenclatura de 6.2, proceder aos clculos in-dicados em 6.1.1 a 6.1.14.

6.1.1 Presso absoluta do gs na chamin ou duto:

P = Patm + Pe

6.1.2 Presso absoluta no gasmetro:

Pg = Patm +

6.1.3 Volume de gua nas condies da chamin ou duto:

Vag =

6.1.4 Volume de gs medido nas condies da chamin

ou duto:

V =

Sendo que:

Vg = Vgf - Vgi

6.1.4.1 No caso de constatar-se, durante e/ou no final da

amostragem, um vazamento acima de 0,6 L/min, o valorde Vg deve ser calculado como indicado a seguir:

Vg = (Vgf - Vgi) - Qi i

6.1.5 Umidade:

Bag =

6.1.6 Volume de gua nas condies da chamin ou duto:

Vag =

6.1.7 Massa molecular, base mida:

MMu = MMs (1 - Bag) + 18 Bag

6.1.8 Velocidade mdia do gs na chamin ou duto:

v = 34,97 Cp

6.1.9 Isocintica:

a) I' =

b) I =V Ab

13,6H

Bag V1 - Bag

m

Cp ' Ab T'g (1 - B'ag) V

VagVag + V

'

NBR 12827/1993 5

Tabela

Smbolo Unidade Significado

Ab m2 rea da boquilha.A m2 rea da chamin.Bag adimensional umidade dos gases expressa em termos de proporo em volume do vapor de gua nos

gases da chamin ou duto.B'ag adimensional umidade dos gases avaliada previamente para o ponto de coleta e intervalo de tempo ',

expressa em termos de proporo em volume do vapor de gua nos gases da chaminou duto.

C mg/Nm3 concentrao de material particulado nas condies normais, base seca.Cp adimensional coeficiente do Pitot S.I % isocintica.I' % isocintica no ponto de coleta no intervalo de tempo '.Mag g massa total de gua coletada nos borbulhadores.Mmp mg massa total de material particulado coletado.MMs g/g mol massa molecular, base seca.MMu g/g mol massa molecular, base mida.P mm Hg presso absoluta do gs na chamin ou duto.Patm mm Hg presso atmosfrica.Pe mm Hg presso esttica da chamin ou duto.Pg mm Hg presso absoluta do gasmetro.Q m3/h vazo do efluente nas condies da chamin ou duto.Qi m3/min taxa de vazamento no perodo i.Qnbs Nm3/h vazo do efluente nas condies normais, base seca.T K temperatura absoluta mdia do gs na chamin ou duto.T' K temperatura absoluta do gs no ponto de coleta.Te kg/h taxa de emisso do material particulado.Tg K mdia das temperaturas mdias do gs na entrada e sada do gasmetro.T'g K mdia das temperaturas do gs na entrada e sada do gasmetro no ponto de coleta.v m/s velocidade mdia do gs na chamin ou duto.V m3 volume do gs medido no gasmetro nas condies da chamin ou duto.Vag m3 volume de gua nas condies da chamin ou duto.Vg m3 volume do gs medido no gasmetro nas condies de ensaio.V'ag m3 volume do gs seco coletado no ponto de coleta, no intervalo de tempo ', medido no ga-

smetro nas condies de ensaio.Vgf m3 leitura final no gasmetro.Vgi m3 leitura inicial no gasmetro.

/continua

6.1.10 Vazo nas condies da chamin ou duto:

Q = 3600 v A

6.1.11 Vazo nas condies normais (0C e 1 atm), base

seca:

Qnbs =

6.1.12 Volume do gs medido nas condies normais (0C

e 1 atm), base seca:Vgn =

6.1.13 Concentrao de material particulado nas condi-

es normais, base seca:

C =

6.1.14 Taxa de emisso de material particulado:

Te = 10-6 C Qnbs

6.2 Nomenclatura

A nomenclatura com respectivas unidades utilizadasnos clculos de 6.1 constam na Tabela.

0,3592 Vg Pg YTg

T

Vgn

0,3692 Q P (1 - Bag)

Mmp

6 NBR 12827/1993

Smbolo Unidade Significado

Vgn Nm3 volume de gs medido nas condies normais, base seca.Y adimensional fator de correo do medidor.H mm H2O mdia aritmtica das presses diferenciais do orifcio.P mm H2O presso de velocidade da chamin ou duto. min tempo total de coleta. ' min tempo de coleta no ponto de coleta.i min durao do perodo i.

(mm H2O)0,5 mdia das razes quadradas de P.(mm H2O)0,5 raiz quadrada de P no ponto de coleta.

/continuao

/ANEXO

NBR 12827/1993 7

8 NBR 12827/1993

Figura 2 - rea projetada e clculo de percentual de bloqueio

NBR 12827/1993 9

10 NBR 12827/1993

COLETA/AMOSTRAGEMDATAFIRMA

Componentes % Acumulada % Bx Hx Hx . Bx

CO2O2

CON2

TOTAL 100%

0,32

0,28

0,44

0,28

MMs

BorbulhadorFinal Inicial Diferena

1

2

3

4

TOTAL

Filtro (n)Final Inicial Diferena

Massa de gua coletada (g)

Massa de material particulado coletado (g)

TOTAL

Massa de material particulado coletado naboquilha, porta-filtro (g)Bquer (n)

Final Inicial Diferena

TOTAL

Prova em branco (g)

Filtros + boquilha + porta-filtro - Prova em branco - Total (g)

Figura 4 - Modelo de formulrio para produtos de combusto, material particulado, gua coletada e prova embranco

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