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
1
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
2
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,
3
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, inserese 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.
4
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
5
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 Flúorcarbono. 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
6
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, empregase 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.
sensor
mostrador
bateria
filamento de
compensação
9
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
10
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:
50
50
50
100
100
20
100
0
Não há risco de
combustão
0
100
Abaixo de 20% do LII
Continuar o monitoramento
com cautela
0
100
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.
11
0
100
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.
Metano
Pentano
100
Leitor do
Mostrador
50
Estireno
0
50
100
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
- equipamento utilizado na medição
- equipamento calibrado com
- valor obtido no mostrador
=
=
=
=
estireno;
Indicador de gás combustível (explosímetro);
pentano;
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:
12
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.
Metano
100
Pentano
Leitor do
50
Mostrador
Estireno
0
50
100
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;
13
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
14
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
15
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
hv
R+
e-
= uma molécula, orgânica ou inorgânica;
= um fóton de luz ultravioleta;
= molécula da substância ionizada;
= elétron
16
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.
17
amplificador
medidor
lâmpada
saída de
amostra
UV
eletrodo
eletrodo
entrada de
amostra
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,
18
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.
600
Leitura
no Medidor
400
BENZENO
200
100 300 500 700
ppm (em volume)
900
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
Acetona
amônia
Benzeno
Resposta Relativa
0,63
0,03
1,00
19
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:
Concentração Real =
Leitura do instrumento
Resposta relativa
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
20
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
21
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.
22
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.
23
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,
24
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 soluçãotampão, 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, recomendase 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 destacamse:




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:
25




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:
26
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
27
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 gássólido, 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
28
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.
29
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.
30
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
31
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
32
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.
33
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.
HS
liga
mshsdbauaj
bnsdhdfaju
jgfhfujf
jsusywhsh
desliga
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;
34









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.
35
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
36
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.
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37
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38