MONITORAMENTO DE VOCS ‐ PID OU FID? PID OU FID? FID OU PID? Esta é a questão No Brasil não existe padrão de qualidade do ar para Hidrocarbonetos Totais (também conhecidos por HCT) ou Compostos Orgânicos Voláteis (conhecidos também como VOCs ou COVs). Porém, com frequência cada vez maior, os órgãos ambientais estão exigindo o monitoramento no ar deste “grupo de poluentes”. GERAL Uma das principais decisões a serem tomadas quando se pretende realizar o monitoramento de Hidro‐
carbonetos Totais ou VOCs no ar ambiente é qual a metodologia mais apropriada: PID ou FID. Nas próximas páginas tentaremos uma descrição de ambas as tecnologias assim como apresentaremos detalhes, vantagens e desvantagens de cada uma. Mencionaremos brevemente no final deste trabalho a exis‐
tência de outras duas metodologias que na verdade não se aplicam a este caso, mas são também utilizadas para monitorar hidrocarbonetos no ar. Mas primeiro uma definição: Os nomes PID e FID vem de: PID: PHOTOIONISATION DETECTOR FID: FLAME IONISATION DETECTOR Em português o primeiro quer dizer: ‐ Detector por Foto Ionização e o segundo: ‐ Detector por Ionização por Chama NECESSIDADE DO MONITORAMENTO DOS HIDROCARBONETOS VOLÁTEIS OU VOCs Muitas indústrias usam solventes e outros hidrocarbonetos, seja no processo em si, seja por evaporação no uso de tintas, (pintura), impressoras de alta velocidade, colagem com adesivos, limpeza com solventes etc. Em outros casos, o problema é devido à contaminação do solo com hidrocarbonetos, seja por vazamento de tanques, por descaso ou descuido (lembrar que há mais de uns 15 a 20 anos atrás ninguém se interessava ou se preocupava com estes problemas e borras de produtos de petróleo eram simplesmente jogadas no solo sem nenhum cuidado gerando os atuais passivos ambientais sérios). Na indústria de petróleo e petroquímica ocorrem continuamente milhares de pequenos vazamentos em eixos de bombas, de compressores, ao encher tanques, em suspiros e na tomada de amostras. Solventes típicos utilizados na indústria incluem MEC (metil‐etil‐cetona), Celusolve etc. Estes solventes precisam ser monitorados caso as taxas de emissão da fábrica sejam altas. Em indústrias com processos que emitem hidrocarbonetos para o ar são usados com frequência, filtros de adsorção com carvão ativo. É costume incluir na saída destes filtros um monitor contínuo de VOCs para de‐
tectar quando o filtro se saturou. Uma vez saturado, o filtro, praticamente não reterá os poluentes, aumentan‐
do a emissão em quase duas ordens de magnitude, o que pode gerar problemas sérios de poluição do ar. Finalmente existem processos como as coquerias das siderúrgicas que emitem uma grande quantidade de compostos orgânicos diferentes, alguns dos quais são altamente tóxicos (Benzeno e outros cancerígenos). Em resumo, frequentemente existe uma necessidade justificada para monitorar estes compostos orgâni‐
cos classificados como Hidrocarbonetos Totais ou VOCs. DESCRIÇÃO GERAL Ambos os métodos (FID e PID) conseguem detectar as moléculas de hidrocarbonetos no ar através da quebra das mesmas (na verdade quebram a ligação dos átomos de Carbono com os de Hidrogênio), gerando íons que, por ter carga, são atraídos a eletrodos com carga oposta. O desempenho de um instrumento de monitoramento de VOCs depende de sua habilidade em quebrar os hidrocarbonetos, seja com a energia de uma lâmpada Ultravioleta no caso do PID ou de uma chama no caso do FID. DESCRIÇÃO SIMPLIFICADA DO PID. De maneira simplificada, podemos dizer que um detector tipo PID usa a alta energia de uma lâmpada Ul‐
travioleta especial, para “quebrar” as moléculas de hidrocarbonetos gerando radicais. Estes radicais que tem carga elétrica se descarregam nos eletrodos de um medidor /condensador. A corrente elétrica gerada por esta descarga é proporcional ao número de moléculas na amostra. Como o volume da amostra no instrumento é sempre o mesmo, pode‐se facilmente calcular então a concentração dos VOCs na amostra. A maioria dos monitores de VOCs opera com uma lâmpada de 10,6 eV. Porem existem disponíveis, para usos mais específicos ou especiais, lâmpadas de 10,0 eV e 11,8 eV. Em parágrafos posteriores explicaremos mais detalhadamente as vantagens e desvantagens de cada uma. Como a maioria das moléculas de hidrocarbonetos passam pela câmara sem serem quebradas ou se re‐
combinam após sua exposição à forte luz ultravioleta, não ocorre nenhuma transformação material da amostra e podemos dizer, sem muitas restrições, que a análise é não destrutiva. A detecção PID, por ser um método óptico /físico, possui alta velocidade de resposta. Na verdade a maior contribuição para a demora na leitura será o tempo que a amostra leva até entrar no instrumento e passar pela câmara de detecção. HISTÓRICO A metodologia de detecção PID é muito simples e compacta e os primeiros detectores PID foram comer‐
cializados na década de 70 do século passado. Seu primeiro uso importante foi na detecção do MVC (monôme‐
ro utilizado para fabricação do PVC) após ser provado claramente por detalhados estudos médi‐
cos/toxicológicos que o MVC era, de fato, um forte cancerígeno e tóxico. Após esta primeira aplicação, e devido ao sucesso, seu uso foi ampliado para muitos outros hidrocarbo‐
netos, sobretudo solventes, sendo uma tecnologia muito difundida em instrumentos portáteis para uso em segurança do trabalho e higiene industrial. No diagrama abaixo é mostrado um esquema simplificado do detector tipo PID. A sensibilidade de detecção a várias substâncias e compostos orgânicos pode ser controlada até certo ponto variando a energia da fonte ultravioleta. Existem lâmpadas comumente usadas de 10,0 eV, 10,6 eV e 11,8 eV (esta última usada com pouca fre‐
quência devido principalmente a sua curta vida útil). Outra grande vantagem do PID é que as lâmpadas não tem energia suficiente como para ionizar o Oxigê‐
nio, Dióxido de Carbono, Nitrogênio, Monóxido de Carbono ou Vapor d’água e Metano. Portanto, o PID é um detector excelente para uso especificamente na medição de quantidades pequenas de vapores orgânicos (VOCs). A lâmpada de 11,8 eV permite a detecção de outros hidrocarbonetos além dos detectados pelas lâmpa‐
das de 10,0 e 10,6 eV. Porem, o uso desta lâmpada, com energia maior, tem dois sérios inconvenientes: a) A sensibilidade (limite de detecção) é umas 10 vezes menor que as mais comuns e; b) A vida útil é de umas 200 horas comparada com mais de 8000 horas para uma lâmpada com energia menor. FIG. 1. Na foto acima é mostrado um detector portátil de uso industrial tipo PID DESCRIÇÃO MAIS DETALHADA O detector por foto ionização utiliza a radiação ultravioleta de alta energia para ionizar uma pequena porção da amostra que foi introduzida na câmara de ionização. O processo de ionização em si é iniciado primei‐
ro pela absorção de um fóton de alta energia por uma molécula e um composto orgânico nesta câmara. Se a molécula tem um potencial de ionização igual ou menor que a energia do Fóton (hv) a molécula é ionizada for‐
mando um íon positivo e um elétron. R+hv => R+ + e‐ Esta formação de íon ocorre num campo elétrico entre os eletrodos do coletor da câmara de ionização do detector. Os íons e elétrons que alcançam os eletrodos formam uma pequena corrente de ionização que é amplificada pelo circuito eletrônico do instrumento. A quantidade de íons que chegam aos eletrodos (e, por consequência a corrente gerada) será diretamen‐
te proporcional, em qualquer momento dado, à concentração de moléculas ionizáveis dentro do detector. Afortunadamente, só uma percentagem extremamente pequena do total de moléculas potencialmente ionizáveis produze de fato íons e, deste modo contribuem na geração de corrente. Tem sido estimado que aproximadamente só 0,01% das moléculas se transformam em íons e atingem os eletrodos coletores. Assim, no caso de detecção por foto ionização, virtualmente todas as moléculas passam pelo detector sem sofrer nenhuma mudança física ou química. Portanto o PID é chamado de um detector virtualmente não destrutivo. DESCRIÇÃO DO DETECTOR FID A tecnologia FID é mais antiga e vem sendo utilizada, há muitos anos, em cromatografia em laboratórios e processos industriais. Baseia‐se na geração de íons com carga elétrica após contato com uma chama que quebra a ligação Car‐
bono –Hidrogênio. Os detectores tipo FID, mencionados no primeiro parágrafo do tópico possuem alta eficiência, assim co‐
mo uma ampla faixa de medição que é linear e são muito sensíveis aos compostos orgânicos normalmente en‐
contrados no ar ambiente. No diagrama abaixo é apresentado um esquema simplificado do detector tipo FID mostrando à direita embaixo as entradas de ar de amostra e o combustível (H2), à direita em cima o filamento utilizado para ignição da chama, no centro embaixo o jato para a chama, em cima a exaustão do lado esquerdo o sistema elétrico de medição da corrente gerada pelos íons gerados na chama. A chama oxida os compostos orgânicos resultando em CO2 e água. Neste processo são formados íons que estando num campo elétrico no próprio detector geram uma corrente. Este campo elétrico é formado pelo jato onde ocorre a chama e um eletrodo coletor cilíndrico próximo a ela. A amostra de ar com hidrocarbonetos se mistura com o hidrogênio dentro do FID e na base do jato. Uma fonte externa adicional de ar ultra puro (sem hidrocarbonetos) fornece o oxigênio necessário para a combus‐
tão. Um diagrama simplificado do exposto acima pode ser visto na figura abaixo. Devido à presença do campo elétrico entre o jato e o coletor, os íons negativos formados (gerados) na chama migram para o coletor. Ao chegarem ao coletor geram uma mínima corrente iônica. Esta corrente que pode ser de só 10‐10 até 10‐12 Amperes (ou seja, pode ser de milionésimos de micro Amperes) é proporcional ao número de íons gerados o que, por sua vez é proporcional às moléculas de CHx presentes. Diferentemente do PID, o detector de chama responde a praticamente todos os compostos orgânicos, incluindo principalmente o Metano. A corrente gerada pelos íons negativos depende da quantidade de ligações Carbono –Hidrogênio que‐
bradas, a resposta do instrumento na verdade está relacionada à concentração molar do composto e também ao número de átomos de carbono por molécula. Cabe, portanto, destacar que uma molécula de, por exemplo, C6 H12 gerará uma resposta muito maior que uma de metano (CH4), pois a primeira tem seis ligações C‐H que podem ser rompidas gerando íons. Por isso, com frequência os resultados de um FID são dados como PPMC (ou seja, incluem um C no final da unidade para indicar que são para cada carbono). ALGUMAS VANTAGENS E DESVANTAGENS DO PID A metodologia PID é muito mais simples e compacta, permitindo um instrumento menor, mais leve e que não precisa de vários equipamentos ou “reagentes” auxiliares como combustível, ar puro de combustão etc. Podemos dizer que o fato de não precisar de H2, que é um gás perigoso e explosivo em condições típicas de uso, é a principal vantagem do PID sobre o FID. A principal desvantagem (que compartilha com o FID) é que os instrumentos deste tipo não permitem determinar os hidrocarbonetos específicos presentes no ar. Ou seja, a análise não permite dizer, por exemplo, que o hidrocarboneto presente é Benzeno. No caso do FID isto não é totalmente verdade, pois são oferecidos instrumentos no mercado que fazem alguma diferenciação (ver abaixo nos parágrafos dedicados à separação Metano – Não Metanos nos instrumen‐
tos FID). Uma possível vantagem adicional do PID (que em alguns casos pode ser considerado um defeito) é que não mede nem detecta METANO (CH4). O FID detecta qualquer hidrocarboneto que tenha uma ligação C‐H obviamente incluindo o Metano. Os compostos orgânicos detectados e que podem ser medidos com um detector PID dependem princi‐
palmente do potencial de ionização de cada composto e da lâmpada utilizada. Outra vantagem comum com o FID é que os limites inferiores de detecção do PID são bastante baixos. Os PIDs possuem normalmente uma faixa de medição de 0‐30 ppm com resolução normalmente de 1 ppm. Exis‐
tem, porém modelos sofisticados que podem medir numa faixa menor e com resoluções de 0,5 e de até 0,1 ppm. Os instrumentos fixos com detector FID têm sensibilidade normalmente maior e podem medir em faixas de 0‐5 ppm com resolução de 0,1 ppm. Mas ao custo de precisar de combustível e ar puro de combustão. Afortunadamente e falando de forma bem ampla, o PID tem alta sensibilidade e excelente resposta pa‐
ra vários compostos considerados cancerígenos presentes no ar ambiente. Por exemplo, o Tolueno tem po‐
tencial de 8,82 eV e os Xilenos 8,45 eV. FIG. 2.: Visão do interior de um monitor de VOCs portátil tipo PID mostrando no lado direito o cilindro com a lâmpada e em baixo dele a bomba, uma mangueira de teflon e o conector para saída da amostra e do lado esquerdo a parte eletrônica do instrumento. OUTRA DESVANTAGEM DO PID Um fenômeno muito raro, mas que pode acontecer (ou seja, é possível, mas não provável) e que pode resultar em erros de leitura é o chamado efeito de “quenching” (não encontro uma boa tradução para esta palavra, mas a mais próxima e extinção). Na presença de concentrações muito altas de gases que absorvem luz na faixa do ultravioleta da lâmpada do PID, pode acontecer que a luz que “sobra”, pois não foi absorvida por estas moléculas, não seja suficiente para ionizar uma quantidade suficiente de moléculas dos VOCs presentes. Neste caso a leitura do instrumento será menor que a realidade. Mas isto é muito raro de acontecer, pois precisa de concentrações realmente altas de outros gases que absorvam justamente na faixa ultravioleta da lâmpada, o que não é comum. FIG. 3. Monitor portátil PID para compostos orgânicos voláteis. FIG. 4. A foto acima mostra um monitor contínuo de VOCs fixo com metodologia PID, bomba de vácuo interna e saídas analógicas e de alarmes. Instrumento simples, robusto e para operação 24 horas por dia oferecido pela Energética
. ATE AQUI CALIBRAÇÃO DO PID Para calibração dos instrumentos tipo PID o gás mais utilizado é o Isobutileno. As únicas exceções são quando sabemos, com bastante certeza, qual ou quais são os gases ou compostos presentes no local que queremos monitorar. Neste caso é melhor usar este mesmo gás ou combinação de gases para calibrar o instrumento. Um exemplo ajudará a entender melhor isto. Digamos que eu quero monitorar as concentrações de compostos orgânicos voláteis no interior de um galpão onde é realizada a pintura de peças metálicas. Conversando com o fornecedor da tinta ele informou que o solvente utilizado é o MEC. Neste caso específico é muito mais interessante e correto utilizar este solvente como gás padrão e não o Isobutileno. Voltando ao Isobutileno. Porque é o mais usado? A resposta é que este composto oferece uma serie de vantagens práticas entre as quais: ‐ é fácil de manusear ‐ não é tóxico ‐ é muito estável com o tempo ‐nas concentrações “normais” está ainda bem longe da faixa de explosividade. LIMPEZA DA LÂMPADA A lâmpada utilizada nos detectores PID vai ficando “suja” com o uso. Seja pela existência de partículas na amostra, seja pelo acúmulo dos próprios hidrocarbonetos ou os produtos de sua oxidação que se depositam ou grudam no vidro da lâmpada. À medida que a lâmpada vai ficando suja, o instrumento vai perdendo sensibilidade e obtém uma respos‐
ta menor à mesma concentração de poluentes. O usuário deve permanecer atento a esta possibilidade e, se durante uma calibração, percebe que a res‐
posta do instrumento caiu abaixo do aceitável, vai ter que limpar a lâmpada. A limpeza da lâmpada normalmente consiste em retirá‐la do instrumento e fazer um polimento do Vi‐
dro/lente da mesma. Alguns fabricantes fornecem, junto com o instrumento, um pó fino para polir a lâmpada e, dependendo do uso, até especificam uma frequência recomendável para este processo. SEPARAÇÃO METANO NÃO METANOS USANDO FID Existem disponíveis no mercado mundial instrumentos tipo FID muito sofisticados que permitem uma separação do Metano do resto dos Hidrocarbonetos voláteis presentes no ar (estes outros hidrocarbonetos são comumente chamados de Não Metanos); A foto abaixo mostra um equipamento deste tipo oferecido pela Energética. Porque desta necessidade que complica e encarece o instrumento? Qual a vantagem de separar o Metano dos Não Metanos? A principal vantagem de poder separar o Metano do resto dos Hidrocarbonetos voláteis presentes é que o Metano não é considerado um poluente tóxico que tenha efeitos negativos sobre a saúde (cuidado não esta‐
mos aqui nos referindo aos efeitos negativos do metano como gás de efeito estufa). O Metano está, com grande frequência, presente no ar ambiente. Sobretudo próximo a pântanos, lixões e onde possam ocorrer processos de decomposição de material orgânico. Se numa situação destas, nós monitorarmos a concentração de Hidrocarbonetos Totais (voláteis) pode‐
mos encontrar valores altos de concentração (digamos, por exemplo, 40 ppm de Hidrocarbonetos Totais), po‐
rém fica a dúvida de qual das duas situações abaixo está presente. a) 38 ppm de Metano e 2 dos outros Hidrocarbonetos Voláteis ou b) 2 ppm de Metano e 38 dos restantes Hidrocarbonetos voláteis. Como o Metano não é considerado um poluente a situação a) é muito mais “confortável” e tranquila com relação poluição do ar que a situação b). Os detectores tipo PID simplesmente não lêem o Metano; o ignoram completamente. FIG. 5. Visão interna de um monitor portátil de Hidrocarbonetos Totais tipo FID, mostrando do lado es‐
querdo o tanque de H2 para a chama e do lado direito o abafador de chama que faz o instrumento ser intrinsecamente seguro. No centro a parte eletrônica do mesmo. DETALHES DO DETECTOR FID Nos diagramas a seguir podemos ver vários detalhes de um detector FID de um instrumento de uso contínuo (não portátil) tipo FID. FIG. 6. Duas visões do detector tipo FID incluindo um esquema detalhado das peças internas. FIG. 7. O mesmo detector acima mostrando o sistema de ignição e o termopar que monitora a tempera‐
tura da chama (e desliga o fornecimento do H2 caso a temperatura caia). No diagrama abaixo se mostra a parte interna do Monitor contínuo de Hidrocarbonetos que usa o detec‐
tor mostrado acima. FIG. 8. Diagrama mostrando os principais componentes internos de um monitor contínuo de Hidrocarbo‐
netos Totais tipo FID (sem separação Metano/ Não Metanos) FIG. 9. Diagrama interno dos principais componentes de um monitor contínuo de Hidrocarbonetos totais tipo FID com separação Metano e Não Metanos mostrando as diferenças com relação ao instru‐
mento similar sem separação. Estas diferenças incluem uma válvula giratória e uma coluna croma‐
tográfica de separação mais elaborada e complexa. FIG. 10. Diagrama mostrando o funcionamento da válvula de controle que permite a separação Metano /Não metano e as várias conexões pneumáticas. FIG. 11. Monitor portátil completo que possui detector PID e FID (ambos) no mesmo instrumento. Limite de detecção 100 ppb benzeno (PID); 300 ppb hexano (FID), utilizado principalmente para audito‐
rias de vazamentos em refinaria de petróleo e indústria petroquímica onde são exigidos os dois métodos. FIG. 12. Diagrama esquemático dos dois sensores em paralelo do instrumento da foto acima. RESPOSTA A DIFERENTES COMPOSTOS A resposta dos detectores PID varia muito dependendo do composto. Ou seja, não quer dizer que por um composto ser ionizável, que a resposta do instrumento será muito boa e com alta sensibilidade. Devido a estas variações, é necessário calibrar o instrumento com um composto reconhecidamente fácil de medir como Isobutileno e depois calibrar novamente com o composto que quere‐
mos medir (se soubermos qual é). Com isto podemos determinar um Fator de Resposta para este composto em particular. Na tabela abaixo são mostrados, para cinco compostos diferentes, seu potencial de ionização (eV) e o fa‐
tor de resposta “normal” de um detector PID. Composto Metano Benzeno Óxido de Etileno Hexano Óxido Nítrico Potencial de Ionização (eV) ‐‐‐‐‐ 9,25 10,57 10,18 9,25 Fator de Resposta ‐‐‐‐‐‐ 0,7 33,8 11,3 44,9 Outro tipo de composto para o qual a resposta de um instrumento PID é bem baixa são os hidrocarbone‐
tos altamente clorados. Possuem, alem de alto potencial de ionização, baixa resposta. Possivelmente isto seja devido a que as moléculas de Cl ligadas ao hidrocarboneto absorvem a energia da luz ultravioleta e atenuam os efeitos desta energia. Os detectores tipo PID NÃO são lineares. Isto e é frequentemente corrigido pelos fabricantes utilizando uma curva de correção inserida na memória do microcontrolador do instrumento, ou seja, no firmware. Os fabricantes e fornecedores falam que os instrumentos tipo PID são analisadores de NÃO METANOS. Isto é verdade, mas só parcialmente, pois o instrumento realmente não mede ou detecta o Metano. Mas tam‐
bém não detecta nem Etano nem Propano. E estes dois compostos são NÃO METANOS. Cabe informar que o tipo FID detecta, e sem problemas, estes três hidrocarbonetos. Ou seja, o usuário tem que estar muito atento e ter cuidado, pois o PID pode estar “enganando” se estão presentes no ar sendo monitorado compostos com potencial de ionização elevados e que não são Metano. Pois não serão medidos. Uma vantagem de ambos os detectores PID e FID é que a “qualidade” do monitoramento independe da vazão de amostragem (obviamente até certo ponto, pois com vazão zero não vamos ter amostra renovada na câmara de detecção). Ou seja, se o instrumento está amostrando o ar ambiente com digamos 100 ou 200 ml /min os valores medidos não variarão se aumentamos a vazão de amostragem para uns 500 ml/min. Devido aos problemas de sujeira acumulada na lâmpada, muitos fabricantes de PID recomendam que a vazão seja diminuída espaçando com isto os períodos entre limpeza da lâmpada. OUTRAS METODOLOGIAS SIMILARES A pesar de não serem usadas em instrumentos típicos para monitoramento de hidrocarbonetos ou VOCs no ar ambiente existem, duas outras metodologias “similares” que mencionaremos brevemente, pois podem ser consideradas “primas próximas”. Muito utilizadas em instrumentos fixos e até portáteis para detecção de explosividade e segurança do trabalho, são instrumentos mais simples, com peso menor, e medem normalmente concentrações bem maio‐
res. A faixa de medição normalmente está condicionada ou dirigida a medir o LEL (limite inferior de explosivi‐
dade), ou seja, não estamos falando de ppms ou ppbs e sim de valores medidos normalmente em %. Não explicaremos em detalhe o que é o LEL, mas basta dizer que é uma faixa de concentrações na qual uma mistura do gás com ar ou oxigênio ocorrerá oxidação (uma oxidação rápida é uma combustão muito rápida é uma explosão). Com este objetivo principal existem, há muitos anos, instrumentos que se valem de duas outras tecnolo‐
gias importantes e confiáveis: ‐ Detectores por Absorção no Infravermelho ‐ Detectores Catalíticos Como já mencionado várias vezes cada tecnologia ou metodologia tem vantagens e desvantagens que as fazem mais ou menos aplicáveis às diferentes situações. SENSORES CATALÍTICOS Usados há mais de 50 anos, no campo, os sensores catalíticos, também conhecidos como pelistores, usam uma tecnologia com alta resposta. A metodologia baseia‐se no fato de que todo processo de oxidação (ou combustão) de gás combustível gera calor. O sensor detecta então este aumento de temperatura e converte a mudança de temperatura provo‐
cada pela oxidação num sinal analógico que pode então ser alimentado a um microprocessador do instrumen‐
to. Quanto mais gás combustível, maior o calor gerado, maior a temperatura do sensor e maior o sinal analógi‐
co gerado pelo sensor. O principal inconveniente deste tipo de sensor é que o elemento catalisador, chamado elemento ativo, precisa de uma superfície de troca e de reação ampla e não contaminada. Inicialmente o sensor está nestas condições, mas com o tempo vai ficando “entupido” ou envenenado (é o termo utilizado tecnicamente) per‐
dendo sua eficiência e eficácia o que torna o instrumento inadequado. Por outro lado a simplicidade, robustez e tamanho menor deste tipo de instrumento são as principais vantagens que oferece. Podem‐se também destacar, a longa vida útil (caso não ocorra envenenamento) facilidade para instala‐
ção e calibração e ao fato de que um instrumento deste tipo permite detectar uma grande variedade de gases combustíveis – compostos de hidrocarbonetos. Outro inconveniente menor é que a única maneira de saber com tranquilidade que o instrumento está funcionando corretamente é testando/verificando com um gás padrão de forma frequente e rotineira, sendo necessária uma recalibração frequente. DETECTORES POR ABSORÇÃO NO INFRAVERMELHO Os detectores por infravermelho (conhecidos como IR ou NDIR do inglês Infra Red ou Non Dispersive In‐
fra Red) se baseiam no princípio de absorção de radiação seletiva pelas moléculas do gás que queremos detec‐
tar e medir. Em outras palavras, se um gás absorve luz na faixa infravermelha e eu faço passar um feixe desta luz por uma câmara onde estão presentes as moléculas do gás, a energia que chega ao outro lado desta câmara será tanto menor quanto maior seja a concentração de moléculas na câmara absorvendo a luz. Colocando um detec‐
tor de luz infravermelha no lado oposto da lâmpada na câmara, seu sinal será inversamente proporcional à concentração do gás na câmara. Para muitos compostos, a absorção de energia é mais intensa e específica na faixa do Infravermelho. Com frequência os detectores deste tipo para instrumentos portáteis possuem duas fontes de radiação distintas, uma na frequência na qual os compostos absorvem e outra com um comprimento de onda no qual as moléculas NÃO absorvem luz. FIG. 13. Instrumento infravermelho fixo para segurança industrial As principais vantagens de um instrumento deste tipo comparado com um catalítico (lembremos que a faixa de concentrações medidas é muito superior a os do PID ou FID) são que NÃO está sujeitos à contaminação ou envenenamento e que podem operar continuamente na presença do gás sendo medido. Outra grande vantagem que não deve ser desprezada, sobretudo para prevenção de acidentes em locais fechados é que o detector infravermelho não precisa de ar ou oxigênio para funcionar assim como também pode funcionar em atmosferas com níveis de O2 superiores aos do ar ambiente. Os sensores catalíticos preci‐
sam de O2 para a oxidação/combustão que gerará o calor necessário para a medição. Por outro lado, os detectores ou instrumentos baseados na absorção da luz no infravermelho possuem algumas desvantagens e inconvenientes que devem ser considerados. A primeira (meio óbvia) é que o gás/composto a ser medido ou detectado tem que absorver energia na frequência do infravermelho que a lâmpada emite. Por exemplo, o H2 não absorve no infravermelho e sua pre‐
sença será simplesmente ignorada pelo instrumento. Outro inconveniente é que a sensibilidade, para vários gases/compostos diferentes também será diferen‐
te de forma tal que a concentração resultante não será a real e sim uma “mistura” das respostas a cada gás (próximo a uma media ponderada). Cabe mencionar que para situações/localizações extremas, tais como temperaturas muito altas ou muito baixas, condições de muito alta umidade, vibrações fortes etc. normalmente são preferidos instrumentos catalí‐
ticos por sua robustez e tolerância a extremos, assim como manutenção mais simples. Resumindo existem duas outras tecnologias de detecção, já muito testadas no campo, que funcionam bem e que podem ser aplicadas em muitas situações industriais onde o interesse principal é a segurança. Po‐
rem, cada caso é um caso e a escolha de qual mais se adéqua depende de uma serie de fatores que tem que ser avaliados com cuidado. Esperamos ter dado nas páginas precedentes uma “pincelada” geral sobre o monitoramento dos Hidro‐
carbonetos Voláteis (VOCs,) as diferentes tecnologias utilizadas para sua medição e as principais vantagens, desvantagens e aplicações de cada tecnologia. ARQCAF/BIBLIOTECA / MONIT DE VOCS REV04‐09‐04‐14