Determinação de Concentração de Partículas Inaláveis na Atmosfera

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Brasileira de
Normas Técnicas
Palavras-chave: Poluição. Atmosfera. Meio ambiente 8 páginas
Material particulado em suspensão na
atmosfera - Determinação da
concentração de partículas inaláveis
pelo método do amostrador de grande
volume acoplado a um separador
inercial de partículas
NBR 13412JUN 1995
Origem: Projeto 01:601.02-007/1994
CEET - Comissão de Estudo Especial Temporária de Meio Ambiente
CE-01:601.02 - Comissão de Estudo de Medição da Qualidade do Ar
NBR 13412 - Particulate matter as PM10 in the atmosphere - Determination of the
concentration of inhalable particles by the method of high volume sampling with an
inlet for inertial particle separation - Method of test
Descriptors: Pollution. Atmosphere. Environmental
Válida a partir de 31.07.1995
Método de ensaio
SUMÁRIO
1 Objetivo
2 Documentos complementares
3 Definições
4 Aparelhagem
5 Execução do ensaio
6 Resultados
ANEXO - Câmara para condicionamento e pesagem dos
filtros
1 Objetivo
Esta Norma prescreve o método para determinação da
concentração mássica de material particulado inalável em
suspensão na atmosfera, com diâmetro aerodinâmico menor
ou igual a 10 µm (MP10), em um período de amostragem de-
terminado, utilizando um amostrador de grande volume
acoplado a um separador inercial de partículas.
2 Documentos complementares
Na aplicação desta Norma é necessário consultar:
NBR 9547 - Material particulado em suspensão no ar
ambiente - Determinação da concentração total pelo
método do amostrador de grande volume - Método de
ensaio
ASTM-D-2896 - Method for evaluation of air assay media
by the monodisperse DOP (Dioctyl Phthalate) smoke
tests
40 CFR Code of Federal Regulations, ch.I(7-1-90
Edition) subchapter C, part 53, subpart D, US EPA,
Research Triange Park, N 27711, USA
3 Definições
Para os efeitos desta Norma são adotadas as definições de
3.1 a 3.4
3.1 Diâmetro aerodinâmico equivalente
Diâmetro de uma esfera de densidade de massa 1g/cm3,
que tenha a mesma velocidade terminal de uma partícula
sujeita à força gravitacional no ar, em condições de calmaria.
3.2 Material particulado inalável
Partículas em suspensão na atmosfera, com diâmetro aero-
dinâmico equivalente inferior ou igual a 10 µm, inaladas
através da boca e do nariz por meio da respiração.
3.3 Eficiência de amostragem
Relação, expressa em porcentagem, entre a concentração
mássica de partículas de um determinado tamanho que al-
cançam o filtro e a concentração de partículas do mesmo
tamanho que se aproximam do amostrador.
3.4 Ponto de corte 50%
Tamanho de partícula para o qual a eficiência de coleta do
amostrador é 50%.
4 Aparelhagem
A aparelhagem necessária à execução do ensaio é descrita
em 4.1 e 4.2.
Licença de uso exclusiva para Petrobrás S.A.
Licença de uso exclusiva para Petrobrás S.A.
2 NBR 13412/1995
4.1 De amostragem
4.1.1 O amostrador MP10 deve atender aos seguintes requi-
sitos:
a) a velocidade facial na entrada do separador inercial
e no filtro deve ser uniforme;
b) o filtro deve ser instalado em posição horizontal e
com o fluxo do ar em sentido descendente;
c) o filtro e suas partes internas devem ser protegidos
contra precipitação, insetos e outros materiais que
possam interferir na amostragem;
d) a instalação e remoção do filtro devem ser feitas de
forma adequada;
e) os vazamentos de ar que possam causar erros na
medida do volume de ar que passa pelo filtro devem
ser eliminados;
f) a saída do ar de exaustão deve estar a uma distância
suficiente da entrada da amostra, de forma a mini-
mizar a coleta do ar de exaustão;
g) a captação de poeira oriunda da superfície do piso
onde o amostrador está instalado deve ser minimi-
zada.
4.1.2 O amostrador deve possuir um sistema de entrada de
amostra de tal forma que, operando em uma vazão especi-
ficada pelo fabricante, seja capaz de discriminar partículas
quanto ao seu tamanho, atendendo a todas as especifica-
ções de desempenho, conforme descritas no 40 CFR Code
of Federal Regulations. A entrada do amostrador não deve
apresentar dependência significativa da direção do vento.
Este requisito pode ser satisfeito por uma entrada de ar cir-
cular com centro no eixo vertical.
4.1.3 O amostrador deve possuir um dispositivo controla-
dor de vazão, capaz de mantê-la dentro dos limites especi-
ficados para o separador inercial, em condições de varia-
ções habituais de tensão da linha e perda de carga no filtro.
4.1.4 O amostrador deve fornecer meios de medir a vazão
total durante o período de amostragem. É recomendado um
registrador contínuo de vazão, com exatidão de 2%.
4.1.5 Deve ser usado um programador de tempo capaz de
ligar e desligar o amostrador, de forma a obter um período
de amostragem de(24 ± 1) h ((1440 ± 60) min).
4.1.6 O tempo de amostragem deve ser medido com um
totalizador de tempo (horâmetro) com exatidão de ± 15 min.
O totalizador é opcional para amostradores com registrador
contínuo de vazão (ver 4.1.4) que forneça tempo de amos-
tragem cuja exatidão atenda à especificação acima.
4.1.7 O amostrador deve possuir um manual que inclua ins-
truções detalhadas sobre operação, calibração e manuten-
ção.
4.1.8 Os filtros devem atender aos requisitos de 4.1.8.1 a
4.1.8.3.
4.1.8.1 Eficiência de coleta
Devem ser utilizados filtros com uma eficiência de coleta de
no mínimo 99% para partículas de diâmetro 0,3 µm, conforme
ASTM-D-2896.
4.1.8.2 Alcalinidade
Deve ser inferior a 25 microequivalentes/grama de filtro,
após no mínimo dois meses de estocagem em ambiente
limpo (sem contaminação por gases ácidos), sob tempera-
tura e umidade ambientes.
4.1.8.3 Integridade
É medida em termos da concentração equivalente de MP10
correspondente à diferença média entre as massas inicial e
final de um lote representativo de filtros pesados e manusea-
dos, sob condições reais ou simuladas de amostragem, po-
rém sem a passagem de ar através deles. Este procedi-
mento deve incluir pelo menos condicionamento, pesagem
inicial, instalação em um amostrador desligado, retirada do
amostrador, condicionamento e pesagem final dos filtros. A
diferença de massa não deve exceder ± 5 µg/m3, conside-
rando um volume nominal de ar correspondente a 24 h de
amostragem.
4.1.9 O calibrador padrão de vazão deve ser adequado para
a vazão de operação do amostrador e deve ser calibrado
contra um medidor padrão de volume primário. Deve apre-
sentar uma precisão de 2%. Pode ser utilizado, para a ca-
libração do amostrador MP10, o calibrador padrão de orifício
descrito na NBR 9547, para a amostragem de material parti-
culado total em suspensão no ar ambiente.
4.2 De análise
4.2.1 Ambiente condicionado
Sala de balança, ou dessecador, mantida à temperatura
entre 15oC e 30oC e umidade relativa entre 20% e 45%, com
controlador de umidade de precisão de 5% (ver Anexo).
4.2.2 Balança analítica
Balança com câmara de pesagem e pratos especiais que
possibilitem a pesagem do filtro aberto, com resolução de
no mínimo 0,1 mg (ver Anexo).
4.2.3 Fonte de luz
Deve-se utilizar fontes de luz do tipo empregado para exa-
minar chapas de raios X.
5 Execução do ensaio
5.1 Princípio do ensaio
O ar é aspirado por um amostrador a uma vazão constan-
te, através de uma entrada especialmente desenhada, onde
o material particulado em suspensão é separado inercial-
mente, em uma fração de tamanho igual ou inferior a 10 µm,
que é então coletada em um filtro. A massa do material
retido é determinada gravimetricamente e correlacionada
com o volume de ar amostrado para a determinação da
concentração.
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NBR 13412/1995 3
5.2 Precisão
A precisão do amostrador MP10 deve ser de 5 µg/m
3 para
concentrações abaixo de 80 µg/m3 e 7% para concentrações
acima de 80 µg/m3 (conforme 40 CFR Code of Federal
Regulations).
5.3 Exatidão
Como o tamanho das partículas que compõem o material
particulado do ambiente varia sobre ampla faixa e a
concentração varia com o tamanho da partícula, é difícil
definir a exatidão absoluta dos amostradores MP10. A
concentração mássica esperada, calculada para um
amostrador MP10, em amostragem de uma distribuição
específica de tamanhos de partícula, deve estar dentro de
± 10% da concentração calculada para um amostrador ideal,
cuja eficiência de amostragem está especificada no 40 CFR
Code of Federal Regulations. Da mesma forma, o tamanho
da partícula para amostragens com eficiência de 50% deve
ser de (10 ± 0,5) µm.
5.4 Fontes de erro
As fontes potenciais de erro são as seguintes:
a) partículas voláteis: deve-se proceder a pesagem do
filtro no menor intervalo de tempo possível após a
amostragem, para se evitar a perda destes materiais;
b) sulfatos e nitratos produzidos: podem resultar acrés-
cimos na concentração medida, devido à retenção
pelo filtro de dióxido de enxofre e ácido nítrico, for-
mando sulfatos e nitratos. A formação de sulfato de-
ve ser minimizada, utilizando-se filtros que atendam
à especificação de alcalinidade, conforme 4.1.8.2;
c) umidade: os efeitos da umidade ambiente na amos-
tra são inevitáveis. O procedimento descrito em 4.2.1
é utilizado para minimizar os efeitos da umidade no
meio filtrante;
d) manuseio do filtro: os filtros devem ser manusea-
dos cuidadosamente, para evitar erros devido a da-
nos no filtro ou perda de partículas coletadas. Os
filtros devem atender às especificações de inte-
gridade descritas em 4.1.8.3;
e) variações de vazão: variações na vazão de amos-
tragem podem alterar a característica seletiva por
tamanho de partículas do separador inercial. A ex-
tensão do erro depende da sensibilidade do sepa-
rador inercial a variações na vazão e da distribuição
das partículas na atmosfera. É necessária a utilização
de controlador de vazão para minimizar este erro;
f) determinação do volume de ar: possíveis erros na
determinação do volume de ar amostrado são mini-
mizados com o uso de dispositivos de controle da
vazão e de totalizadores do tempo de amostragem.
5.5 Coleta de amostra
5.5.1 O amostrador MP10 deve ser operado de acordo com
a orientação específica fornecida no manual de instruções
do fabricante. O procedimento geral descrito em 5.5.2 a
5.5.16 serve para orientar os passos envolvidos na ope-
ração de um amostrador MP10, admitindo que a calibração
da vazão do amostrador esteja baseada em medidas efe-
tuadas em condições reais de temperatura e pressão.
5.5.2 Examinar cada filtro, usando uma fonte de luz para ve-
rificar imperfeições, como furos e partículas. Filtros com
imperfeições visíveis não devem ser utilizados. Estabelecer
um registro de informações do filtro e atribuir um número de
identificação para cada um deles.
5.5.3 Equilibrar cada filtro no ambiente condicionado
(ver 4.2.1) por pelo menos 24 h.
5.5.4 Depois do equilíbrio, pesar cada filtro, com exatidão de
0,1 mg, e registrar a massa inicial com o número de identifi-
cação do filtro.
5.5.5 Instalar um filtro pré-pesado no amostrador, seguindo
as instruções fornecidas pelo manual do fabricante.
5.5.6 Ligar o amostrador e deixá-lo atingir o equilíbrio térmico.
Registrar a leitura do indicador de vazão e, se necessário, a
temperatura ambiente e a pressão barométrica. Determinar
a vazão do amostrador (m3/min), em condições reais de
temperatura e pressão, de acordo com as instruções
fornecidas no manual do fabricante.
Nota: Não são necessárias medições de temperatura ou de pressão
no local de amostragem, caso o indicador de vazão do
amostrador não exija correções (indicador de vazão mássica,
por exemplo) ou a temperatura média sazonal (ou anual) e a
pressão barométrica média para o local de amostragem sejam
incorporadas na calibração do amostrador. Caso sejam ne-
cessárias correções para temperatura e pressão, estas podem
ser obtidas por medições no próprio local ou em uma estação
meteorológica próxima.
5.5.7 Caso a vazão esteja fora da faixa aceitável, especificada
pelo fabricante, verificar se existem vazamentos e, se ne-
cessário, ajustar a vazão no ponto especificado.
5.5.8 Acertar o programador de tempo para iniciar e encerrar
a amostragem no período desejado. Para fins de comparação
com o padrão legal, é necessário que as amostragens com-
pletem períodos de 24 h.
5.5.9 Registrar os dados da amostragem (identificação do
local, data da amostragem, número de identificação do filtro,
modelo do amostrador e número de série) em formulário
apropriado.
5.5.10 Executar a amostragem conforme a programação.
5.5.11 Determinar a vazão média nas condições reais (Qr)
em m3/min para o período de amostragem, de acordo com
as instruções dadas no manual do fabricante. Registrar a
leitura final do totalizador de tempo (t) e, se necessário, a
temperatura ambiente e a pressão barométrica para o pe-
ríodo de amostragem.
5.5.12 Remover cuidadosamente o filtro do amostrador. Tocar
somente as bordas do filtro. Dobrá-lo ao meio de sua maior
dimensão, com a face exposta à coleta voltada para dentro.
Licença de uso exclusiva para Petrobrás S.A.
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4 NBR 13412/1995
5.5.13 Colocar o filtro em um recipiente protetor (por exemplo,
envelope de papel).
5.5.14 Registrar todos e quaisquer fatores (como condições
meteorológicas, atividade de construção civil, incêndios,
etc.) que possam interessar no registro de informação do
filtro.
5.5.15 Levar o filtro ao ambiente condicionado, logo que
possível, por pelo menos 24 h, sob as mesmas condições
de temperatura e umidade usadas para a pesagem inicial
(ver 5.5.3 e 5.5.4).
5.5.16 Imediatamente após o equilíbrio, executar a pesagem
final.
5.6 Calibração
5.6.1 Requisitos gerais
5.6.1.1 É necessária a calibração do dispositivo indicador
de vazão do amostrador, a fim de que se possa relacionar
as medidas de vazão a um padrão primário. Um calibrador
padrão de vazão, calibrado contra um medidor padrão de
volume primário, deve ser usado para calibrar ou verificar a
exatidão do dispositivo indicador de vazão do amostrador.
5.6.1.2 A discriminação de tamanhos de partículas por
separação inercial requer que a velocidade do ar no sistema
de entrada do amostrador seja mantida em um certo valor.
Assim, a vazão no separador inercial deve ser mantida, ao
longo do período de amostragem, dentro da faixa especi-
ficada pelo fabricante. As vazões especificadas são
volumétricas, medidas em condições reais de temperatura
e pressão no local. Por outro lado, as concentrações mássi-
cas de MP10 são computadas usando vazões corrigidas
para condições-padrão de temperatura e pressão (Qp).
5.6.2 Procedimentos de calibração
5.6.2.1 Os amostradores MP10 empregam tipos variados de
dispositivos controladores e indicadores de vazão. Os
procedimentos específicos usados para a calibração ou
verificação da vazão variam, dependendo dos tipos de con-
trolador e indicador de vazão. Recomenda-se, geralmente,
que a calibração seja para vazão volumétrica real (Qr),
mas pode ser para vazão volumétrica padrão (Qp), contanto
que os requisitos de 5.6.1 se mantenham satisfeitos. O pro-
cedimento geral aqui apresentado é para vazão volumé-
trica real.
5.6.2.2 Deve-se consultar o manual do fabricante e seguir
os procedimentos de calibração específicos para o
amostrador MP10.
5.6.3 Calibração do calibrador padrão de vazão
Calibrar o calibrador padrão de vazão com um medidor pa-
drão de volume primário. Estabelecer uma correlação de
calibração (por exemplo: uma equação ou conjunto de cur-
vas) tal que a relação com o padrão primário apresente
exatidão de 2%, dentro da faixa de condições reais de
temperatura e pressão nas quais o calibrador padrão de
vazão deve serutilizado. Recalibrar o calibrador padrão de
vazão periodicamente.
5.6.4 Calibração do amostrador
5.6.4.1 Seguindo o manual do fabricante, remover o separador
inercial do amostrador e instalar o calibrador padrão de
vazão no amostrador, de modo que se possa medir com
precisão a vazão do amostrador. Deve-se certificar de que
não haja vazamento entre o calibrador padrão de vazão e o
amostrador.
5.6.4.2 Escolher um mínimo de três vazões (m3/min), espa-
çadas sobre a faixa de vazão especificada para o separador
inercial, conforme 4.1.2, que possam ser obtidas por ajuste
da vazão do amostrador. Seguindo o manual de instrução
do fabricante, determinar a relação entre a vazão indicada
pelo calibrador de vazão (m3/min) e a resposta do amos-
trador. Registrar a temperatura ambiente e a pressão ba-
rométrica. Alguns dispositivos de indicação de vazão podem
exigir, para leitura, correções de temperatura e pressão.
Para tanto, fazer as correções usando a temperatura
ambiente e a pressão barométrica durante a amostragem.
Contudo a temperatura sazonal média (ou anual) e a pressão
barométrica média para o local de amostragem podem ser
incorporadas na calibração do amostrador, evitando assim
correções por ocasião da amostragem. Consultar o manual
do fabricante para orientação adicional.
5.6.4.3 Em seguida à calibração, assegurar-se de que o
amostrador, com um filtro limpo instalado, esteja operando
na sua vazão, em m3/min (ver 5.6.1.2).
5.6.4.4 Recolocar o separador inercial.
5.7 Manutenção
5.7.1 Deve ser efetuada periodicamente uma limpeza
completa nas partes internas do separador inercial de par-
tículas, de acordo com as recomendações do fabricante.
Esta limpeza visa evitar erros na amostragem provocada
por arraste de partículas retidas no interior do separador.
5.7.2 Quando o equipamento não estiver operando, deve-se
proteger a abertura de entrada do ar (no separador inercial),
de modo a evitar a entrada de insetos ou outros elementos
estranhos à amostragem.
6 Resultados
6.1 Cálculos
6.1.1 Calcular a vazão média do período de amostragem
corrigida para as condições-padrão (Qp). Quando o indi-
cador de vazão do amostrador estiver calibrado nas condi-
ções reais de temperatura e pressão, a vazão Qp é calculada
pela seguinte equação:
Qp = Qr . 
 Pm 
 Tm 
 
 Tp 
 Pp 










Onde:
Qp = vazão média nas condições-padrão, em m3/min
Qr = vazão média nas condições reais de tempera-
tura e pressão (ver 5.5.11), em m3/min
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Pm = pressão barométrica média durante o período
de amostragem ou pressão barométrica média
no local de amostragem, em kPa (ou mmHg)
Tm = temperatura ambiente média durante o período
de amostragem ou temperatura ambiente média
sazonal (ou anual) no local de amostragem,
em K
Tp = temperatura padrão, definida como 298 K
Pp = pressão padrão, definida como 101,3 kPa (ou
760 mmHg)
6.1.2 Calcular o volume total de ar amostrado pela seguinte
equação:
Vp = Qp x t
Onde:
Vp = ar total amostrado em unidade de volume nas
condições-padrão, em m3
t = tempo de amostragem, em min
6.1.3 Calcular a concentração de MP10 pela seguinte
equação:
C = (Mf - Mi) x 106 / Vp
Onde:
C = Concentração de massa, em µg/m3
Mf,Mi = massas final e inicial do filtro, em g
/ANEXO
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ANEXO - Câmara para condicionamento e pesagem dos filtros
c) deve conter um higrômetro para verificação da umi-
dade;
d) deve possuir duas aberturas frontais que possibilitem
a introdução da mão do operador para pesagem dos
filtros;
e) deve possuir porta lateral com vedação de
30 cm x 30 cm, para introdução do filtro;
f) deve possuir um par de luvas tipo utilizadas em in-
cubadora hospitalar, fixadas nas aberturas mencio-
nadas na alínea d), de forma a evitar o contato direto
do operador com o interior da câmara.
A-1 A Figura apresenta um esquema da câmara de pesa-
gem a ser utilizada para condicionamento e pesagem dos
filtros.
A-2 A câmara deve apresentar as seguintes especificações:
a) as arestas devem ser vedadas com silicone ou outro
material que mantenha uma boa vedação;
b) deve ser mantida aos níveis de umidade recomen-
dados em 4.2.1 para condicionamento do filtro. Para
tanto, é necessário que a sílica-gel seja colocada na
câmara pelo menos 12 h antes da colocação do fil-
tro na câmara;
Licença de uso exclusiva para Petrobrás S.A.
Licença de uso exclusiva para Petrobrás S.A.
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Figura - Câmara de pesagem