Gestão na Qualidade do Ar - modulo III_Final

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Módulo III - Operação e Manutenção de Equipamentos de Monitoramento
Aula 10 - Analisadores contínuos de monitoramento de
 Ozônio (O3) e Monóxido de Carbono (CO)
10.1 Analisador Contínuo de Monitoramento de Ozônio O3 -
 Fotometria no ultravioleta (UV)
10.2 - Analisador Contínuo de Monóxido de Carbono (CO)
Referências Bibliográficas
3
4
10.1.1 Analisador Contínuo de Monitoramento de Ozônio O3 -
 Fotometria no ultravioleta (UV) 4
Introdução 4
9
13
Aula 11 - Analisadores contínuos de monitoramento de Dióxido de
 Enxofre (SO₂) e Óxidos de Nitrogênio (NO/NO2/NOX)
11.1 Analisador de Dióxido de Enxofre (SO2) – Fluorescência no ultravioleta
11.2 Analisador de Óxidos de Nitrogênio (NO / NO2 / NOX) –
Princípio de Quimiluminescência
Referências Bibliográficas
14
15
18
21
Aula 12 - Plano de gestão básico de operação, calibração e manutenção
 de uma estação de monitoramento da qualidade do ar
12.2 Calibração
12.2.1 Passo a passo da Calibração Pontual
Referências Bibliográficas
22
23
25
12.2.2 Passo a passo da Calibração Multiponto 26
12.3 Manutenção 28
29
Aula 13 - Equipamentos para medição automática de Material Particulado
13.1 Princípio da Atenuação de Radiação Beta
13.1.1 Verificação e Calibração
Referências Bibliográficas
30
31
33
13.2 Princípio Microbalança de Elemento Oscilante TEOM 34
37
Aula 14 - Amostradores de Grande Volume (AGV)
14.1 Princípio de Medição
14.2 Ensaio do Amostrador de Grandes Volumes (AGV)
Referências Bibliográficas
38
39
42
14.2.1 Procedimento de Ensaio de um AGV utilizando um PTV certificado 43
14.3 Operação – Amostragem 44
14.4 Manutenção 45
Anexos
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SUMÁRIO
3
AULA 10
MÓDULO III – OPERAÇÃO E MANUTENÇÃO DE EQUIPAMENTOS DE MONITORAMENTO
ANALISADORES CONTÍNUOS DE MONITORAMENTO DE OZÔNIO (03)
E MONÓXIDO DE CARBONO (CO)
Gestão da Qualidade do ar
4
INTRODUÇÃO
O módulo de operação e manutenção de analisadores contínuos de monitoramento da 
qualidade do ar foi elaborado tomando-se como base as tecnologias mais modernas de 
medição disponíveis no mercado mundial de fabricantes de equipamentos.
O quadro 1 apresenta os poluentes ambientais descritos nesta aula, com seus princípios de 
medição, assim como os principais fabricantes de equipamentos e as respectivas agências 
certificadoras. O quadro foi desenvolvido tendo como base a apresentação dos principais 
fabricantes que possuem equipamentos nas redes de monitoramento da qualidade do ar, com 
o objetivo de nortear quanto aos tipos de equipamentos existentes, visto que este curso não 
visa apresentar uma lista exaustiva de fabricantes.
Quadro 1: Poluentes-Princípios de Medição-Fabricantes-Certificações
Fonte: Jurandir Brito
Os analisadores contínuos atuais são fundamentados em tecnologias desenvolvidas com o 
avanço da computação. Todos os fabricantes utilizam os mesmos princípios de medição. As 
diferenças entre os diversos fabricantes ocorrem em função da precisão e linearidade; das 
medições e das condições de operação e manutenção do equipamento.
Os analisadores contínuos de amostragem de ozônio utilizados em redes de monitoramento 
da qualidade do ar, específicos para baixas concentrações, têm como princípio de medição a 
detecção da luz ultravioleta do ozônio. O ozônio absorve uma quantidade maior de radiação
10.1 ANALISADOR CONTÍNUO DE MONITORAMENTO DE OZÔNIO O3
 FOTOMETRIA NO ULTRAVIOLETA (UV)
Poluente 
Analisadores contínuos e microsensores eletroquímicos e ópticos
POLUENTES/ PRINCÍPIOS DE MEDIÇÃO/ PRINCIPAIS FABRICANTES/
PRINCIPAIS AGÊNCIAS CERTIFICADORAS
Equipamentos de monitoramento da qualidade do ar
Principais Fabricantes/ Certificações
Principais Certificações
Princípios de
Medição ENVEA ECOTECH THERMO HORIBA GRIMM
Analisador de Dióxido de
Enxofre (SO2)
Analisador de Monóxido de
Carbono (CO)
Analisador de Ozônio (O3)
Fluorescência no UV
Absorção no IF não dispersivo
Fotoetria no UV
Quimiluminescência
Beta (Atenuação Beta)
EPA/ CEN/ TUV
..
EPA/ CEN/ TUV
..
EPA/ CEN/ TUV
.. EPA/ CEN/ TUV
..
EPA/ CEN/ TUV
..
EPA/ CEN/ TUV
..
EPA/ CEN/ TUV
.. EPA/ CEN/ TUV
..
EPA/ CEN/ TUV
..
EPA/ CEN/ TUV
..
EPA/ CEN/ TUV
.. EPA/ CEN/ TUV
..
EPA/ CEN/ TUV
..
EPA/ CEN/ TUV
..
EPA/ CEN/ TUV
..
EPA/ CEN/ TUV
..
EPA EPA
EPA
EPA/ CEN/ TUV
..
EPA/ CEN/ TUV
..
ED
ED ED
- - -
-- - -
- -
Analisador de Oxidos de
Nitrogênio (NO/NO2/NOX)
Monitor de Material
Particulado
(PM10 e/ou PM2,5)
US EPA (EUA)
CEN (UE)
TUV Rheinland (Alemanha)
EPA (Agência Americana)
CEN (Agência Europeia)
TUV (Alemã)
ED (Agência Europeia)European Directive
2008/50/EC
Micro sensores para
poluentes gasosos
e para MP1; 2,5 E 10
Micro sensores eletroquímicos
e ópticos, respectivamente
TEOM
(Micro Balança
de Elemento Oscilante)
Sensor Óptico
.. ..
Gestão da Qualidade do ar
5
No analisador, um fotômetro UV (ultravioleta) determina a concentração de ozônio mediante 
a medição da atenuação da luz numa célula de absorção, num comprimento de onda de 
253,7 nm. A concentração de ozônio está diretamente relacionada com a magnitude desta 
atenuação. A figura 38 apresenta o espectro de absorção do ozônio.
para um comprimento de onda de 253,7 nm, que corresponde à principal linha de emissão de 
lâmpadas de mercúrio no espectro ultravioleta.
Características básicas de um analisador de ozônio:
• Faixa de Medição (Measurement Range) - 0-500 ppb / 0-10 ppm (selecionável 
e programável pelo usuário)
• Limite de Detecção (Detection limit) (2s) - 0.2 ppb
• Ruído (Noise) - 0.1 ppb
• Desvio do Zero (Zero drift) - <0.5 ppb / 24h
• Desvio do Padrão (Span drift) - <0.5 % / 24h
• Tempo de Resposta (Response time) - min. 20 s
• Linearidade (Linearity) - 1% (FS)
• Vazão de Amostragem (Sample flow-rate) - 1 l/min
• Capacidade de Memória (Memory Capacity) - 1 ano
• Conectividade (Output connectivity) 
• Rede Ethernet (RJ45), 3 x portas USB
• Temperatura de Operação (Standard operating temperature) – 0 °C a +35 °C 
Obs.: Vale salientar que as características básicas variam de acordo com o 
fabricante.
Gestão da Qualidade do ar
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Principais linhas da lâmpada ultravioleta
de vapor de marcúrio de baixa pressão
Absorção
O3
2,6
313,2
296,5
253,7
302,2
3
1000
100
180 200 220 240 260 280 300 320
100
10
0,1
C
oe
fic
ie
nt
e 
de
 a
bs
or
çã
o
Linhas eliminadas por
filtro de Vycor
Detector de resposta ultravioleta
Telureto de Césio
Comprimento de onda nm
Figura 38: Espectro de absorção do ozônio
Figura 39: Diagrama esquemático geral
Fonte: Manual O342M Environnement S.A.
Fonte: Manual O342M Environnement S.A.
No instrumento, passa-se o gás de referência através da célula de absorção para estabelecer 
uma leitura do “zero”. Pode-se, então, medir o valor da intensidade “io” correspondente à luz que 
passa através da célula, quando não existe ozônio presente na mesma. Após esta passagem, 
uma válvula solenoide1 fecha e faz passar pela célula a amostra contendo ozônio que se quer 
analisar. A figura 39 apresenta o diagrama esquemático geral dessa medição.
Medições de ozônio
Detector de
medição UV
Placa de módulo
Detector UV
de referência
Fonte de
energia
estabilizada
Senssores de
vazão,
temperatura e
pressão
Exaustão Amostra
Purificador
de ozônio
Regularização da taxa de fluxo
Válvula
solenóide
de ciclo
Bomba
UV
UV
UV
UV
UV
UV
UV
UV
UV
UV
UV
UV
UV
UV
UV
UV
UV
UV
UV
UV
UV
UV
UV
UV
UV
UV
UV
UV
UV
UV
UV
UV
UV
UV
UV
UV
UV
UV
UV
UV
UV
UV
UV
UV
UV
UV
UV
UV
UV
UV
UV
UV
UV
UV
UV
UV
UV
UV
UV
UV
V
V
V
V
UV
UV
UV
UV
UV
UV
UV
UV
UV
UV
UV
UV
UV
UV
UV
UV
Bancada óptica
Lâ
m
p
ad
a 
U
V
UV
UV
UV
UV
UV
UV
UV
UV
UV
UV
UV
UV
Gestão da Qualidade do ar
7
Devido à atenuação da luz pelo ozônio, o fotômetro só detecta uma intensidade de luz “i”; 
a relação i / io é uma medida da luz absorvida pelo ozônio contida na amostra. A Lei de Beer 
Lambert2 estabelece a relação da luz absorvida em um determinado comprimento de onda 
com a concentração deozônio presente na amostra.
“A intensidade de um feixe de luz monocromática decresce exponencialmente à medida 
que a concentração da substância absorvente aumenta aritmeticamente”
No sistema de medição, a radiação emitida pela lâmpada de UV passa pela amostra dentro 
da câmara de medição. Por meio de dois espelhos, a luz é refletida duas vezes, atingindo, em 
seguida, o sensor. Dentro da célula passam alternadamente a amostra com O3 e a amostra 
com O3 removido. De modo a compensar os desvios da lâmpada UV e para realizar as duas 
medições iO e i sob as mesmas condições, um detector de “referência UV” integra a energia 
emitida pela lâmpada UV. A duração das medições iO (amostra sem O3) e i (amostra com O3) 
será verificada usando a “referência UV”, de modo que essas duas medições possam ser feitas 
sob as mesmas condições.
Uma medição corresponde ao seguinte ciclo, com duração de aproximadamente 10 segundos:
I. Passagem do gás através do filtro seletivo de O3; ventilação da câmara de medição (4 
segundos);
II. Medição de iO feita através da medição de UV (duração definida pela referência de UV);
III. Atuação da válvula solenoide;
IV. Passagem do gás diretamente para a câmara de medição, ventilação (4 segundos);
V. Medição de i feita através da medição de UV (duração definida pela referência UV).
Válvula Solenoide - Dispositivo eletromecânico para controle de fluxo do gás ou líquido
Lei de Beer Lambert - Também conhecida como lei de Beer ou lei de Beer-Lambert-Bouguer é uma relação 
empírica que, na Óptica, relaciona a absorção de luz com as propriedades do material atravessado por esta.
1
2
Gestão da Qualidade do ar
8
A duração da medição depende de um sensor da radiação da lâmpada de UV. Para garantir 
as mesmas condições de radiação nas duas medições, a quantidade de energia emitida é 
totalizada em um ciclo de medição e o tempo da outra medição varia de maneira a injetar a 
mesma quantidade de energia. Para o cálculo da concentração é necessário também os valores 
da pressão e temperatura da amostra. Essas informações são enviadas ao microprocessador 
por sensores instalados na saída da amostra.
Devido à sensibilidade extrema do aparelho em relação à estabilidade da fonte luminosa, 
os aparelhos mais sofisticados e precisos utilizam duas células de absorção que operam em 
paralelo e alternadamente, conforme pode ser visualizado na figura 40.
Figura 40: Diagrama básico de fluxo de amostragem de O3
Fonte: Manual O342e Environnement S.A. (Envea)
Entrada de amostra de gás
Filtro de material
particulado
5μm 
Purificador
de ozônio
Válvula solenoide dos
ciclos i e i0
Meio de
absorção
Restritor 34mm
Sensor de
pressão do
meio gasoso
Sensor de
pressão
da bomba
Sensor de
pressão
interna
Ventilação
Sensor de
temperatura
interna
Bomba
Sensor de
temperatura do
meio gasoso
I
C
0
10.1.1 ANALISADOR CONTÍNUO DE MONITORAMENTO DE
 OZÔNIO (O3) FOTOMETRIA NO ULTRAVIOLETA (UV)
Gestão da Qualidade do ar
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O sistema consiste de duas células e dois fotômetros A e B idênticos que compartilham a 
mesma fonte de UV. Essas duas células operam defasadas em 180º, porém sincronizadas. Ou 
seja, quando a célula A contém o ar referência, a célula B contém amostra, e vice-versa.
Os dois detectores integram os sinais simultaneamente. Portanto, o valor de “i” na célula B, (i 
(B)) é determinado exatamente ao mesmo tempo em que é medido o “io” na célula A (io (A)). As 
válvulas solenoides mudam a cada ciclo e depois de um certo período, são medidos io (B) e i (A).
Da equação de Beer Lambert pode ser determinada a concentração (C) na célula A, CA = i (A) 
/ io (A) e o mesmo para a célula B, CB = i (B) / io (B). Tomando o valor médio dessas duas leituras, 
são eliminadas as flutuações ocasionadas por instabilidades, especialmente da lâmpada de UV.
10.2 ANALISADOR CONTÍNUO DE MONÓXIDO DE CARBONO
Os analisadores contínuos de amostragem de monóxido de carbono, específicos para baixas 
concentrações no ar ambiente sob condições atmosféricas, usam o princípio de detecção por 
absorção no infravermelho (IR) não dispersivo. Em função das novas tecnologias ópticas e 
eletrônicas, esse tipo de analisador oferece numerosas vantagens.
Características básicas de um analisador de ozônio:
USB;
Temperatura de Operação (Standard operating temperature) - +5 °C a +40 °C;
Influência da Pressão (Pressure influence) - <0.1 ppm / kPa;
Bomba de Amostragem Interna (Internal sampling pump).
Onde:
C = Concentrção
C (A) = Concentração na célula A
C (B) = Concentração na célula B
C = {C(A) + C(B)}/2
• Faixa de Medição (Measurement Range) - 0-50 ppm, (ou 0-300 ppm);
• Limite de Detecção (Detection limit (2s)) - 0.05 ppm;
• Ruído (Noise) - 0.025 ppm;
• Desvio do Zero (Zero drift) - <0.2 ppm / 7 dias;
• Desvio do Padrão (Span drift) - <0.5 % / 7 dias;
• Tempo de Resposta (Response time) - 20 - 90 sec. (programável);
• Linearidade (Linearity) - ±1% (of F.S.);
• Vazão de Amostragem (Sample flow-rate) - 1 l/min.;
Gestão da Qualidade do ar
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O analisador de monóxido de carbono utiliza como princípio de funcionamento a absorção de 
radiação infravermelho (IR) com disco de correlação (funciona como obturador e é acionado por 
um motor, composto por 6 setores, 2 setores opacos, 2 setores vazios e 2 setores contendo uma 
célula cheia de monóxido de carbono), conforme pode-se verificar na figura 41.
Figura 41: Diagrama esquemático geral do Analisador de Monóxido de Carbono –
Absorção no Infravermelho não dispersivo
Fonte: Manual CO12e Environnement S.A. (Envea)
Obs.: Vale salientar que as características básicas variam de acordo com o 
fabricante.
Interruptor
fotográfico
Válvula
solenóide
Medição
Câmara de medição
Câmara óptica
janela
Detector
Infravermelho
Restritor
Bomba de
ventilação
Fitro óptico
Transmissor
infravermelho
Motor
Setor de medição
Setor escuro
Setor de referência de CO
Pressão
de bomba
Pressão
de Câmara
Filtro
Zero
Calibração Entrada de amostra
Filtro de poeira
• Armazenamento de Dados (Data storage) – 1 Ano (Dados em minuto) 
Conectividade (Output connectivity) Ethernet (RJ45 socket, UDP protocol, 
Modbus TCP), 3 x portas USB;
• Temperatura de Operação (Standard operating temperature) - +5 °C a +40 °C;
• Influência da Pressão (Pressure influence) - <0.1 ppm / kPa;
• Bomba de Amostragem Interna (Internal sampling pump).
Gestão da Qualidade do ar
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Neste tipo de analisador a fonte de IR é um filamento aquecido. O gás CO absorve a radiação 
IR apenas na faixa de comprimento de onda em torno de 4,67 nm. A figura 42 apresenta os 
espectros de absorção para vários gases na faixa de infravermelho.
Os analisadores mais modernos possuem filtros que permitem a passagem apenas de radiação 
com comprimento de onda na faixa 4,7 +/- 0,12 nm, trabalhando só na faixa de comprimento 
de onda do CO.
Figura 42: Espectros de absorção para vários gases na faixa de Infravermelho
Fonte: Manual CO12M Environnement S.A. (Envea)
I.R
Comprimento de onda
2 5 10 15μm
cm
6665000
0.1 1 10
105 104 103 102cm
100μm
CO2 CO2
CH4 CO2
C2H4 C2H4
CH4
C2H4
No sistema de medição a radiação emitida pela fonte IR é interceptada pelo disco de correlação, 
que funciona como obturador3, acionado por motor, numa rotação de 1.300 rpm. Esse disco 
possui 6 regiões: 2 opacas, onde a radiação é bloqueada; 2 regiões furadas, onde passa toda 
a radiação emitida; e 2 regiões preenchidas por um filtro a gás com CO, que absorve toda a 
radiação correspondente ao CO. Nas extremidades do disco existem pinos (simples e duplos) 
que, por meio de um sensor óptico, enviam informação ao sistema eletrônico (microprocessador). 
A finalidade desses pinos é informar ao sistema microprocessador como deve ser tratado o sinal 
que está sendo medido.
Obturador - dispositivo mecânico que abre e fecha, controlando o tempo de exposição à luz. É uma espécie de 
cortina acionada por um motor.
3
Gestão da Qualidade do ar
12
A radiação, ao entrarna célula de amostra, é refletida várias vezes, perfazendo um caminho 
total de aproximadamente 5,6 metros. Ao sair da célula, antes de atingir o sensor de radiação, 
a amostra passa por um filtro óptico que bloqueia a faixa de radiação não desejável. O sensor 
é uma célula foto condutora4 de PbSe4 mantida a -30 ºC, por meio de elementos tipo Peltier⁵, 
como verificado na figura 43 – Diagrama básico de fluxo de amostragem de CO.
No sistema de medição a amostra colhida passa, inicialmente, por um filtro de teflon, em 
seguida por uma válvula solenoide, pela câmara de reação e depois pela bomba responsável 
pela circulação da amostra. A vazão de 80 l/h é limitada por um restritor de vazão. Ou seja, antes 
de entrar na célula de amostra, existem sensores de vazão e de pressão. Depois de passar pela 
célula, a amostra é descartada para o ambiente. O diagrama básico de fluxo de amostragem é 
apresentado na figura 43.
Câmara de
medição
Saída da bomba
Bomba
Limitador
de vazão
(restritor)
Filtro de
ar zero
Detector de Vazão
Sensor de pressão
Entrada do gás
padrão
Entrada de
amostra
Válvula
solenoide
Amostra: SV1 e SV2 desligado
Referência: SV1 e SV2 ligado
Zero: SV1 ligado e SV2 desligado
Amostra
SV1
2 1
3
2 1
3
Para
bomba
Gás
padrão
SV2
Zero
Figura 43: Diagrama básico de fluxo de amostragem de CO
Fonte: Manual CO12M Environnement S.A.
Célula foto condutora – Semicondutores, em determinada situação são isolantes e em outra são condutores, neste 
caso composta de Chumbo (Pb) e Selênio (Se).
Efeito Peltier - Também conhecido como força eletromotriz de Peltier, é a produção de um gradiente de temperatura 
na junção de dois condutores (ou semicondutores) de materiais diferentes quando submetidos a uma tensão elétrica 
em um circuito fechado.
4
5
Gestão da Qualidade do ar
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ENVIRONNEMENT S.A. Manual CO12M. Poissy, França : s/d. Disponível em: <http://www.envirolab.rs/pdf/
co12m_uk.pdf> Acesso em: 22 set. 2021
_____.Manual CO12e. Poissy, França : 2016. Disponível em: < http://norditech.com.au/wp-content/
uploads/2019/09/CO12e_User_Manual_Eng_17.03.pdf> Acesso em: 27 set. 2021
_____. Manual O342M. Poissy, França: 2010. Disponível em : <http://www.lisa.u-pec.fr/~formenti/Tools/Manuals/
O342MA_10.06.pdf> Acesso em: 22 set. 2021
_____.Manual O342e. Poissy, França: 2017. Disponível em: <http://norditech.com.au/wp-content/
uploads/2019/09/O342e_Eng_17.03.pdf> Acesso em: 27 set. 2021
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AULA 11
MÓDULO III – OPERAÇÃO E MANUTENÇÃO DE EQUIPAMENTOS DE MONITORAMENTO
ANALISADORES CONTÍNUOS DE MONITORAMENTO DE DIÓXIDO
DE ENXOFRE (SO2) E ÓXIDOS DE NITROGÊNIO (NO/NO2/NOx)
Gestão da Qualidade do ar
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11.1 ANALISADOR DE DIÓXIDO DE ENXOFRE (SO2)
 FLUORESCÊNCIA NO ULTRAVIOLETA
Os analisadores contínuos de amostragem de dióxido de enxofre, específicos para baixas 
concentrações, utilizados em redes de monitoramento da qualidade do ar, têm o princípio de 
detecção baseado na fluorescência em ultravioleta (UV). O método de fluorescência ultravioleta 
baseia-se no fato de que as moléculas de dióxido de enxofre (SO2) presentes em uma amostra de 
ar, quando bombardeadas com radiação luminosa ultravioleta, são excitadas (SO2*) apresentando 
fluorescência característica ao retornar ao estado fundamental (SO2). A concentração de SO2 na 
amostra é então medida através das alterações da fluorescência captadas por sensores.
As mais recentes tecnologias óticas e eletrônicas garantem várias vantagens e confiabilidade 
a esse tipo de analisador.
Como já descrito, as moléculas de SO2 absorvem radiação na faixa do Ultravioleta UV (214 
nm) e passam de um estado fundamental (normal) para um estado eletrônico excitado. Ao 
regressarem ao seu estado fundamental (normal), liberam radiação de fluorescência que será 
medida por um tubo fotomultiplicador.
Obs.: Vale salientar que as características básicas variam de acordo com o 
fabricante.
Características básicas de um analisador de ozônio:
• Faixa de Medição (Measurement range) - 0-1 ppm / 0-10 ppm (selecionável 
pelo usuário ou escala automática);
• Limite de Detecção (Detection limit (2s)) - < 0.4 ppb;
• Ruído (Noise) - < 0.2 ppb;
• Desvio do Zero (Zero drift) - < 1 ppb / 24h;
• Desvio do Padrão (Span drift) - < 0.5 % / 24h;
• Tempo de Resposta (Response time) - 20 - 120 sec. (programável);
• Linearidade (Linearity) - 1% (da Escala Total);
• Vazão de Amostragem (Sample flow-rate) - 20 L/h;
• Armazenamento de Dados (Data storage) - 1 ano;
• Comunicação (Communication) - Rede Ethernet (RJ45), 3 x portas USB;
• Temperatura de Operação (Standard operating temperature) – 0 °C a +35 °C. 
Obs.: Vale salientar que as características básicas variam de acordo com o 
fabricante.
Gestão da Qualidade do ar
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No sistema de amostragem a amostra passa inicialmente por um filtro de teflon e, em seguida, 
pela válvula solenoide seletora de amostra/calibração, passando também por um outro filtro 
(Carbon Kicker) que tem a finalidade de eliminar moléculas de hidrocarbonetos que poderiam 
mascarar a medição do SO2.
Este filtro consiste em dois tubos concêntricos, sendo o tubo interior confeccionado de um 
polímero especial de silicone, que apresenta a propriedade de ser permeável às moléculas 
de hidrocarbonetos (HC) se a pressão externa ao tubo for menor. Desta maneira, ao atingir a 
célula de medição, a amostra estará livre de contaminantes, como demonstrando na figura 45. 
A amostra a ser analisada, isenta das moléculas de HC, é direcionada para a câmara de reação 
onde é irradiada com uma radiação Ultravioleta (UV) ajustada em um comprimento de onda 214 
nm, específico para absorção das moléculas de SO2.
A figura 44 apresenta o diagrama geral de um analisador.
Câmara de 
permeação
interna
Filtro de
carvão
ativado
Filtro de
carvão
ativado
Entrada do
gás padrão
Restritor
Restritor
Câmara de
reação
Microprocessador
SO2
SO2
Tubo
Fotomultiplicador Fotodiodo Veneziana
Filtro de pó
entrada da
amostra
Bomba
Saída da
bomba
Dispositivos de eliminação
de hidrocarbonetos aromáticos
Fonte de
energia
estabilizada
Lâmpada de
zinco
ultravioleta
Lâmpada de
zinco
ultravioleta
Filtro de carvão ativado
Tubo pata a retirada de carbono
Entrada da
amostra
Bomba
Restritor
Câmara
HC
HC
HC
HC
HC
HC
HC
HC
HC
HC
HC
HC
HC
HC
Figura 44: Diagrama geral
Figura 45: Carbon Kicker - Filtro para conter os compostos de carbono.
Fonte: Manual AF22M Environnement S.A. (Envea)
Fonte: Manual AF22M Environnement S.A.
Gestão da Qualidade do ar
17
Após a passagem pelo Carbon Kicker, um fotodiodo (dispositivo semicondutor que converte 
luz em corrente elétrica) mede a radiação UV gerada pela lâmpada e refletida por meio de um 
espelho. Esse procedimento ocorre durante o processamento do sinal, de forma a compensar 
qualquer variação da energia UV.
A interferência de moléculas de alguns compostos é eliminada com a filtragem ótica de 
300 a 400 nm. Esta fluorescência é medida pelo tubo fotomultiplicador (PM) colocado ao 
lado da câmara de reação. No início de cada ciclo “Zero-ref.1”, uma persiana é colocada entre a 
lâmpada UV e a entrada da câmara de medição por 40 segundos. Este “zero-ref” corresponde 
à fluorescência sem a presença da amostra com SO2. A figura 46 apresenta o diagrama básico 
de fluxo.
Zero-Ref - função dos monitores de poluentes que permite realinhar o valor medido para o ponto zero, no valor 
teórico do “0”.
Conjunto de valores
solenoides
Revestimento
EV1
SV1
L= 290mm
L= 220mm
L= 290mm
L= 280mmL
= 
26
0
m
m
EV2
SV2
Restritor + filtro
de poros
Filtro de zero/SO2
Entrada de
amostra
Entrada do gás
padrão Saída da bomba
Bomba de vácuo
Amostra: SV1 e SV2 desligado
Zero: SV1 ligado e SV2 desligado
Referência: SV1 e SV2 ligados
Tubo de PFTE Ø2x4
Tubo de silicone Versilic
EV1
SV1
EV2
SV2Câmara
Óptica
Amostra Zero
Gás
padrão2 13
2 1
3
Câmara
Óptica
Figura 46: Diagrama básico de fluxo do amostrador de SO₂
Fonte: ManualAF22M Environnement S.A. (Envea)
Fonte: Manual AF22M Environnement S.A.
1
Gestão da Qualidade do ar
18
O princípio de medição citado baseia-se na luminescência gerada pela reação química entre 
óxido de nitrogênio (NO) e ozônio (O3), resultando em dióxido de nitrogênio excitado (NO2*).
11.2 ANALISADOR DE ÓXIDOS DE NITROGÊNIO (NO / NO2 /
 NOX) – PRINCÍPIO DE QUIMILUMINESCÊNCIA
Características básicas de um analisador de nitrogênio:
• Faixa de Medição (Measurement Range) - 0-1 ppm / 0-10 ppm, (selecionável 
pelo usuário ou escala automática);
• Parâmetros Medidos (Measured parameter) - NO, NO2 e NOx;
• Limite de Detecção (Detection limit (2s)) - <0.2 ppb;
• Ruído (Noise) - <0,1 ppb;
• Desvio do Zero (Zero drift) - <1 ppb / 24h;
• Desvio do Padrão (Span drift) - <1 ppb / 7 dias;
• Tempo de Resposta (Response time) min. - 40 s;
• Linearidade (Linearity) - 1% (da Escala Total);
• Repetibilidade (Repeatability) - 1%;
• Vazão de Amostragem (Sample flowrate) - 0.66 l/min (1 l/min com secador de 
amostra);
• Capacidade de Memória (Memory Capacity) - 1 Ano (médias de 15 minutos);
• Conectividade (Output connectivity) – Rede Ethernet (RJ45 socket, UDP 
protocol, Modbus TCP), Portas USB;
• Temperatura de Operação (Standard operating temperature) – 0 °C a +40 °C;
• Pressão da Câmara (Chamber pressure) - 200 hPa;
• Conversor de Molibdênio (NOx converter Molybdenum) - (regulado a 340 °C);
• Tubo Purificador de Ozônio (Ozone scrubber Heated catalytic);
• Temperatura do Tubo Multiplicador controlada (P.M temperature controlled) - 
0 °C;
• Temperatura da Câmara de Reação (Reaction chamber temperature) - 60 °C.
Obs.: Vale salientar que as características básicas variam de acordo com o 
fabricante.
Gestão da Qualidade do ar
19
Um filtro ótico instalado no monitor é ajustado para faixa menor que 610 nm e tem por objetivo 
evitar a interferência de compostos de hidrocarbonetos.
A transformação de NO em NO2 ocorre pela reação:
Quimiluminescência
É a energia luminosa originada de reações químicas de NO (monóxido de nitrogênio), com O3 
(ozônio), gerando NO2 (dióxido de nitrogênio) na faixa de 600 a 1200 nm.
Este tipo de analisador utiliza dois canais de medição. Uma parte da amostra é enviada, através de 
um dos canais, para a medição na câmera de NO. A outra parte da amostra é enviada primeiramente 
para um forno de conversão, para redução do NO2 em NO. O resultado analisado nesta câmara é, 
assim, proporcional ao NO + NO2 (reduzidos a NO), que é chamado de NOx.
O sensor é um tubo fotomultiplicador, mantido a 10 ºC por meio de elemento Peltier2. A medição 
entre as duas seções da câmara é feita alternadamente. Um disco com recorte especial, acionado 
por motor girando a 250 rpm, seleciona a câmara que enviará sinal para o sensor (medição de NO2 
e ajuste do zero pelo bloqueio total da radiação).
A informação da seção em medição é enviada ao microprocessador por meio de um pino acoplado 
ao eixo do motor. A figura 47 apresenta um diagrama geral de um analisador de NO+NO2 e a figura 
48, um diagrama básico do fluxo da amostra.
O retorno do NO2* (estado excitado) para o NO2 (estado fundamental) gera energia luminosa (Qui-
miluminescência) que é medida pelo analisador.
Para ser medido por quimiluminescência, o NO2 deve ser primeiramente transformado em NO. 
Molibdênio aquecido em um forno é usado como catalisador para facilitar esta redução, conforme 
a reação apresentada a seguir.
Efeito Peltier - Também conhecido como força eletromotriz de Peltier é a produção de um gradiente de temperatura 
na junção de dois condutores (ou semicondutores) de materiais diferentes quando submetidos a uma tensão elétrica 
em um circuito fechado.
NO + O3 -> NO2* + O2
NO2* -> NO2 + hv
3 NO2 + Mo -> 3 NO + MoO3
Os analisadores contínuos de amostragem de óxidos de nitrogênio, específicos para baixas con-
centrações no ar ambiente, sob condições atmosféricas, operam pelo princípio de que o monóxido 
de nitrogênio (NO) emitirá luz (quimiluminescência) na presença de moléculas de ozônio (O3) alta-
mente oxidantes.
2
Gestão da Qualidade do ar
20
Câmara de
reação
Câmara de
pré reação
Válvula solenoide
ciclo #2
Válvula solenoide
ciclo #1
Restritor
de ozônio
Restritor
de amostra
Zero Referência
Amostra
Gerador
de ozônio
Conjunto
de secagem
Direção do
gerador
de ozônio
Direção da
montagem
da bomba
Figura 47: Diagrama Geral
Figura 48: Diagrama básico de fluxo
Fonte: Manual AF22M Environnement S.A. (Envea)
Fonte: Manual AF22M Environnement S.A. (Envea)
Fluxo de exaustão
(limpeza)
Câmara de 
Reação
Conjunto
de secagem
Câmara de
pré reação
Restritor
de
ozõnio
Gestritor
de
ozõnio
Restritor de amostra
Zero
Amostra
Direção do gerador
de ozônio
Direção da
montagem de
bombas de
vácuo
Direção da
permeação da
entrada de
ar zero
Bancada de
permeação
Válvula solenoide
ciclo #2
Válvula solenoide
ciclo #1
Gestão da Qualidade do ar
21
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ENVIRONNEMENT S.A. Manual AC32M. Poissy, França: 2010. Disponível em: <http://www.lisa.u-pec.fr/~formenti/
Tools/Manuals/AC32MA_10-06.pdf> Acesso em: 22 set. 2021
_____. Manual AF22M. Poissy, França: 2010. Disponível em: <http://hydroflo.net/images/stories/PDF_Files/
Manuals/EnvironnementSA/AF22MA_10.06.pdf> Acesso em: 22 set. 2021
22
AULA 12
MÓDULO III – OPERAÇÃO E MANUTENÇÃO DE EQUIPAMENTOS DE MONITORAMENTO
PLANO DE GESTÃO BÁSICO DE OPERAÇÃO, CALIBRAÇÃO 
 MANUTENÇÃO DE UMA ESTAÇÃO DE MONITORAMENTO
DA QUALIDADE DO AR
Gestão da Qualidade do ar
23
12.1 PLANO BÁSICO DE GESTÃO
Nesta aula será descrito um plano básico de gestão de uma estação de monitoramento da 
qualidade do ar apresentando, inicialmente, o princípio geral aplicado aos analisadores, dado 
importante para entendimento de uma calibração; as frequências de verificações (checklist); as 
frequências das calibrações e manutenções; a rastreabilidade de uma calibração; e as certifica-
ções apresentadas pelos fabricantes dos analisadores.
Conforme já informado na Aula 10, o princípio de medição é característico de cada composto 
monitorado. Em relação aos fabricantes, as diferenças ocorrem em função da precisão e linea-
ridade das medidas.
Quanto à manutenção e operacionalidade dos equipamentos, os critérios adotados são espe-
cíficos de cada fabricante, sendo apresentados nos respectivos manuais. A empresa ou órgão 
que adquirir um equipamento deve estabelecer um plano de manutenção tomando como base 
as recomendações descritas no manual.
Princípio básico de medição de um analisador
Princípio básico de calibração
Calibração Pontual
Os analisadores contínuos de poluentes gasosos de monitoramento da qualidade do ar têm 
como princípio básico a absorção ou emissão de radiações eletromagnéticas, visto que cada 
composto gasoso absorve ou emite radiações dentro de uma faixa específica de comprimento 
de onda. Com isso, pode-se determinar as concentrações dos gases, pois a energia emitida ou 
absorvida é proporcional à concentração do gás na amostra.
Cada analisador possui um sensor específico, que detecta um fenômeno físico, 
representando-o sob a forma de sinal, geralmente elétrico. Em teoria, o Sensor Ideal é o 
que possui as seguintes qualidades:
Nesta calibração são injetados 2 padrões de checagem, onde o Ponto 1 é o “Ponto Zero” e o 
Ponto 2 é o “Ponto de Escala” ou “Span”;
O Sensor Real possui incertezas/desvios associados, pois ao longo do tempo ele oscila. 
Desse modo, deve-se prever esse desvio (Ideal X Real) e, eventualmente, corrigi-lo, por meio 
da calibração.
Calibrar um monitor significa confrontar com um padrão certificado com a finalidade de 
corrigir os desvios ocorridos. São necessários no mínimo 2 pontos para correção.
As calibrações podem ser Pontuais ou Multipontos.
Linearidade;
Precisão; e
Fidelidade.
12.2 CALIBRAÇÃO
Gestão da Qualidade do ar
24
Calibração Multiponto
Além da injeção dos pontos de zero e span, são injetados, no mínimo, mais 3 pontos entreeles.
As figuras 49 e 50 apresentam graficamente a função do Sensor Ideal e a relação entre o 
Sensor Ideal e o Sensor Real, respectivamente, onde se verifica que é necessária a correção do 
Ponto Zero e do Ponto Span.
Sinal elétricoF
en
ôm
en
o 
fí
si
co
Sensor Ideal
0
0
1
1
Figura 49: Função - Sensor Ideal
Figura 50: Sensor Ideal X Sensor Real
Fonte: Jurandir Brito
Fonte: Jurandir Brito
Sinal elétrico
Sensor Real
Desvio span
Desvio Zero
Fe
n
ôm
en
o 
fí
si
co 1
0
0
1
Sensor Ideal
Tendo em vista que os monitores contínuos de material particulado possuem 
procedimentos específicos de calibração, diferentemente dos analisadores contínuos 
de poluentes gasosos, os procedimentos de calibração dos mesmos são descritos na 
aula específica desses monitores.
Gestão da Qualidade do ar
25
12.2.1 PASSO A PASSO DA CALIBRAÇÃO PONTUAL 
Verificação da data e hora do equipamento;
Troca do filtro de entrada de amostra;
Verificação dos filtros de circulação de ar; e
Checagem dos sinais multiplexadores (sinais de operacionalidade do equipamento) 
que, em caso de distorção, devem ser ajustados antes da calibração.
Preferencialmente, fazer toda a calibração pela entrada de amostra, com o intuito 
de validar o caminho percorrido pela amostra, lembrando de registrar o período de 
calibração para extrair as informações de calibração quando da validação de dados 
de amostragens;
Injetar ar zero (ar limpo de impurezas), podendo ser usado um cilindro de ar sintético 
puro ou um equipamento gerador de ar zero. Pode ser usado também Zero eletrônico 
(Zero-Ref), existente em alguns analisadores, como os analisadores de SO2 e CO. Em 
alguns casos, pode ser usado um filtro de carvão antes da injeção do ar atmosférico;
Injetar o padrão de referência (Span), que deve ser um padrão gasoso com 
concentração de gás do composto a ser analisado, livre de impurezas. As 
concentrações devem ser de aproximadamente 80% do valor do fundo de escala ou 
do range (faixa de amostragem) do analisador utilizado, de acordo com a orientação 
de cada fabricante;
Após a injeção do padrão de referência, uma diferença de até mais ou menos 10% 
entre o valor lido no monitor e a concentração real do padrão é considerada aceitável, 
devendo-se apenas ajustar o aparelho até obter a concentração real. Desvios 
acima de 10% requerem uma intervenção no aparelho para ajustes. Na maioria 
dos analisadores o ajuste da calibração é realizado por meio de um coeficiente de 
correção (K), chamado de KSPAN.
A calibração deve levar em consideração uma mistura padrão com baixa incerteza 
associada, certificada e com rastreabilidade na Rede Brasileira de Calibração (RBC). 
A escolha do padrão de ar zero (ar sintético) deve levar em consideração o mesmo 
procedimento.
Passo 1 - Checagens iniciais e manutenções preditivas:
Passo 2 - Calibração
Saiba Mais
A calibração pontual deve ser realizada com a seguinte frequência:
• Ajuste do ZERO – Diária;
• Calibração Pontual (Span) - no mínimo mensal.
O anexo 1 apresenta um modelo de registro de calibração pontual.
Gestão da Qualidade do ar
26
12.2.1 PASSO A PASSO DA CALIBRAÇÃO MULTIPONTO
A calibração multiponto segue o mesmo procedimento da calibração pontual quanto à che-
cagem inicial e à calibração do Zero e do Span. Após injeção dos pontos Zero e Span é neces-
sária a injeção de, no mínimo, mais 3 pontos (concentrações do padrão) entre o Zero e o Span 
(80% do valor do fundo de escala/range do equipamento). Exemplificando:
Calibração Pontual
Calibração Multiponto
Se um analisador de SO2 está configurado com o fundo de escala/range de 1.000 ppb, deve 
ser feito o ajuste do Ø (Zero) e utilizar uma concentração de padrão gasoso de SO2 de 800 ppb 
para calibrar o Span.
O procedimento consiste na injeção de mais 3 concentrações entre o Zero e o Span. Por 
exemplo:
A calibração Multiponto requer a utilização de um gás padrão de alta concentração, que será 
diluído com ar sintético puro através de um Multicalibrador Gasoso Digital (MGC).
 Ø (Zero)
800 ppb (Span)
200 ppb
400 ppb
600 ppb
A figura 51 apresenta o esquema do princípio de operação de um Multicalibrador Gasoso 
Digital (MGC).
Figura 51: Multicalibrador Gasoso Digital (MGC) - Princípio de Operação
Fonte: Manual MGC - Envea
Câmara
de reação
Saída Entrada
SaídaEntrada
Saída de gás
Entrada
de gás
MFC 1
ar zero
MFC 2
gás padrão
Entrada de
ar zero
Orifício
crítoco
Gerador
de ozônio
Microprocessador
Display
Gestão da Qualidade do ar
27
Multicalibrador Gasoso Digital (MGC)
É um instrumento calibrador padrão de geração de Ozônio / Multigás. Esse aparelho possui 2 
controladores de fluxo de massa térmica, um gerador de ozônio, um fotômetro, uma câmara de 
mistura, uma câmara de reação para titulação de fase gasosa e a eletrônica de controle. Esse 
equipamento é bastante utilizado em redes de monitoramento da qualidade do ar.
O padrão gasoso de alta concentração será diluído na câmera de mistura do MGC com a 
adição de ar zero. O analisador é calibrado com a concentração diluída gerada.
A frequência de calibração multiponto deve ser, no mínimo, bimensal, ou depois de cada 
manutenção corretiva, o que ocorrer primeiro.
Os analisadores de ozônio (O3) precisam ser calibrados através do gerador de ozônio do MGC 
ou de outro gerador externo, visto que o gás ozônio só é produzido através da exposição do 
oxigênio em uma excitação elétrica.
Os analisadores de ozônio (O3) e de óxidos de nitrogênio (NO/NO2/NOx), devem também ser 
calibrados através de uma Titulação em Fase Gasosa (GPT). Essa titulação avalia a eficiência do 
conversor nos analisadores e deve ser feita, no mínimo, anualmente.
A GPT refere-se à injeção de ozônio e NO ao mesmo tempo, gerando a reação apresentada 
na fórmula NO + O3 -> NO2* + O2, comparando-se posteriormente os valores medidos nos 
respectivos analisadores (ozônio e óxidos de nitrogênio) com os cálculos estequiométricos1 da 
reação.
As calibrações devem seguir as normativas estabelecidas na ABNT NBR ISO 10012:2004 - 
Sistemas de gestão de medição - Requisitos para os processos de medição e equipamentos de 
medição.
O anexo 2 apresenta um modelo de registro de calibração multiponto onde são registradas as 
seguintes informações: tag do analisador, range de trabalho do analisador, erro máximo admissível 
no processo “definido”, identificação do padrão utilizado, concentração do padrão utilizado (VR1, 
VR2, VR3), incerteza do padrão utilizado, validade do padrão utilizado, rastreabilidade do padrão, 
replicabilidade para VR1, VR2 e VR3.
Observação: Todas as atividades realizadas nos monitores como calibração, manutenções 
preditivas, preventivas e corretivas devem ser registradas e arquivadas.
Cálculo Estequiométrico - Determina a quantidade de reagentes que se deve utilizar numa reação e a quantidade de 
produtos que serão obtidos na análise de parâmetros como: vibração, ruído, inspeção visual, análise de calibração, 
dentre outras.
1
Gestão da Qualidade do ar
28
12.3 MANUTENÇÃO
Manutenção Preditiva
Manutenção Preventiva
Manutenção corretiva
É o acompanhamento periódico dos equipamentos. O procedimento é baseado na análise de 
dados coletados através de monitoração ou inspeções. Ela se baseia na análise de parâmetros 
como: vibração, ruído, inspeção visual, análise de calibração, dentre outras.
Ocorre em um horário pré-determinado com o objetivo de aumentar a eficiência dos 
equipamentos, reduzindo a quantidade de retrabalhos e garantindo a disponibilidade dos 
equipamentos. Ela permite a identificação precoce de problemas, aumentando significativamente 
a vida útil dos equipamentos, reduzindo custos com a manutenção corretiva, permitindo um 
melhor planejamento do orçamento. As manutenções preventivas são estabelecidas pelos 
fabricantes nos manuais específicos de cada analisador.
É a manutenção não planejada. Ela é realizada quando algo impede o funcionamento da 
máquina ou equipamento. As manutençõespreditiva e preventiva têm o objetivo de evitar a 
manutenção corretiva, uma vez que esta gera retrabalho e indisponibilidade dos equipamentos.
Gestão da Qualidade do ar
29
ENVIRONNEMENT S.A. Manual AC32M. Poissy, França: 2010. Disponível em: <http://www.lisa.u-pec.fr/~formenti/
Tools/Manuals/AC32MA_10-06.pdf> Acesso em: 22 set. 2021
_____. Manual MGC 101. Seregno, Itália: s.d. Disponível em: <https://www.environnement.it/public/articoli/244/
Files/mgc101_multi-gas-calibrator_envea.pdf> Acesso em: 22 set. 2021
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
30
AULA 13
MÓDULO III – OPERAÇÃO E MANUTENÇÃO DE EQUIPAMENTOS DE MONITORAMENTO
EQUIPAMENTOS PARA MEDIÇÃO AUTOMÁTICA
DE MATERIAL PARTICULADO
Gestão da Qualidade do ar
31
As duas metodologias amplamente usadas e certificadas para o monitoramento contínuo de 
material particulado são as que possuem como princípios de medição a “Atenuação de Radiação 
Beta” e a “Microbalança oscilante de elemento cônico” - TEOM.
As metodologias atenuação de radiação beta e microbalança oscilante são descritas a seguir.
Nesse tipo de monitor é usada uma fonte radioativa de baixa energia, equipada com uma 
fonte de Carbono 14 com atividade de 3.66 mBq. Conforme definido pela Comissão Nacional 
de Energia Nuclear (CNEN, 2011), a atividade limite para isenção de requisitos de proteção 
radiológica de C14 é de 10 mBq. Portanto, esse tipo de fonte é isenta dos requisitos de proteção 
radiológica, mas não de controle regulatório, sendo necessário seguir os trâmites junto à CNEN.
Essa isenção deve ser solicitada por meio de requerimento eletrônico no Portal de Instalações 
Radiativas da CNEN. O ofício de isenção deve ser emitido em nome do usuário final. Caso essas 
fontes radioativas mudem de responsável, a nova instituição deve solicitar as devidas alterações 
junto à CNEN.
Os monitores do tipo Atenuação de Radiação Beta determinam a concentração das partículas 
a partir da medição da quantidade de radiação absorvida quando uma amostra é exposta a uma 
fonte radioativa.
Raios Beta de baixa energia são absorvidos por colisão com elétrons, cujo número é 
proporcional à densidade. Dessa forma, a absorção é uma função da massa do material irradiado, 
independentemente de sua natureza físico-química.
Um valor de referência é calculado no início de cada ciclo de medição. Esse valor é a 
quantidade de radiação absorvida por um filtro limpo. Depois de calculada essa referência, a 
amostra é succionada e passa através desse filtro com uma vazão ajustada de 1 m³/h. Então, 
a amostra depositada no filtro é exposta a um contador Geiger Muller1. A periodicidade desse 
procedimento é determinada pelo usuário.
O aumento da massa de partículas depositadas no filtro é proporcional à redução na intensidade 
dos raios beta na câmara de medição. Ocorrem, simultaneamente, a deposição da massa de 
partículas e a medição de raios Beta nesta posição única da “mancha” que se forma no filtro, o 
que resulta na observação contínua da concentração correspondente ao incremento de massa 
no filtro.
Tome nota
Atualmente, além dessas metodologias, outras foram desenvolvidas, como o 
monitoramento de partículas no ambiente através de dispersão de luz, já certificada 
junto à Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos (US EPA, 2021) e os micro 
sensores ópticos, através da difração de raio laser, que são certificadas apenas pela 
União Europeia (European Directive 2008/50/EC).
13.1 PRINCÍPIO DA ATENUAÇÃO DE RADIAÇÃO BETA
Contador Geiger Muller – Aparelho para medir emissões radioativas1
Gestão da Qualidade do ar
32
Os monitores Beta de última geração são configurados com um sistema especial de 
monitoramento de temperatura e umidade do tubo de coleta da amostra, que permite 
regular esses parâmetros e até mesmo interromper a sucção da amostra de ar em condições 
desfavoráveis, que possam causar condensação de umidade no coletor de amostra.
O monitor Beta possui os modelos para amostragem de partículas MP10, MP2,5 e sequencial, 
onde ambas as granulometrias são medidas consecutivamente. A figura 52 apresenta a visão 
frontal de um monitor contínuo de material particulado tipo Beta e a figura 53, o desenho 
esquemático de seu funcionamento.
Tome nota
A diferença entre a leitura original, feita com o filtro limpo, e a leitura final (filtro + 
partículas) é diretamente proporcional à massa de partículas coletada no filtro. À 
medida que as partículas são coletadas e se depositam no filtro, a leitura diferencial 
muda e o sinal resultante é convertido pelo microprocessador do sistema para se 
obter as concentrações de Material Particulado. Os resultados do instrumento podem 
ser vistos no display digital do mesmo e impressos em uma pequena impressora 
acoplada na parte frontal do aparelho (caso de alguns fabricantes).
Fita de Filtro
Entrada da Amostra
Fonte Emissora de Radiação
Bobina Alimentadora do FiltroBobina de Recolhimento do Filtro
Detector de Radiação Geiger-Muller
Figura 52: Face frontal, visão geral do conjunto do coletor e monitor Beta
Fonte: www.manualslib.com/manual/2079357/Environnement-Mp101m.html?page=25#manual
Gestão da Qualidade do ar
33
Cotador Geiger - Muller
Bobina de
fornecimento
Bobina de
recolhimento
Depósito
particulado
Suporte de
fonte radioativa
Fonte radioativa
Filtro da
fita
Figura 53: Medidor Beta
Fonte: Manual MP101M Environnement S.A
Os procedimentos de verificação e calibração de um monitor Beta devem ser realizados 
regularmente para assegurar a precisão das medições realizadas. Durante a realização dos 
procedimentos descritos no manual do equipamento, é verificada e corrigida a resposta 
do analisador à medição de uma densidade superficial conhecida chamada de “pastilha de 
referência2.
O contador Beta é verificado por dois testes específicos: o teste do contador e o teste de 
densidade.
O teste do contador é usado para verificar a influência do ruído do contador Geiger nas 
medições e corresponde a medições repetidas e sucessivas no papel de filtro em branco com 
a bomba de fluxo desligada.
O teste de densidade é usado para medir a densidade superficial de uma “pastilha de 
referência” sem realizar calibração. Nesse teste, simula-se um depósito de material particulado 
de densidade conhecida, (“pastilha de referência”). Essa pastilha de referência é disponibilizada 
pelo fabricante junto com o analisador e deve ser mantida em área limpa e sem umidade, 
observando-se a sua validade.
Contador Geiger Muller – Aparelho para medir emissões radioativas
13.1.1 VERIFICAÇÃO E CALIBRAÇÃO
1
Pastilha de referência – É uma pastilha com densidade e massa conhecida usada como padrão de referência, a 
mesma é parte integrante dos componentes do monitor.
2
Gestão da Qualidade do ar
34
Essas checagens devem ser realizadas a cada seis meses ou após a manutenção do 
equipamento. Em áreas urbanas com altas concentrações de partículas, deve-se verificar e 
limpar a cabeça amostradora em frequência menor que seis meses. O reservatório de água de 
chuva também deve ser esvaziado periodicamente. Se necessário, recipientes maiores estão 
disponíveis para substituição.
Esse equipamento obtém a concentração de partículas inaláveis no ambiente por meio de 
medições diretas da massa de partículas coletadas em um filtro.
Alguns monitores incorporam uma balança inercial que mede diretamente a massa 
correspondente às partículas coletadas. A amostra passa através do filtro, onde as partículas se 
depositam, o que gera a necessidade da troca periódica desse filtro quando saturado.
O princípio de operação do equipamento é baseado na frequência de oscilação do elemento 
de suporte do filtro. Quanto mais partículas se depositam nesse filtro, menor é a frequência de 
vibração desse suporte.
À medida que as partículas se depositam no filtro, a frequência natural de oscilação do 
elemento decresce, existindo uma relação direta entre a mudança de frequência do elemento 
e a massa no filtro.13.2 Princípio Microbalança de Elemento Oscilante TEOM
 (Tapered Element Oscillating Microbalance)
As seguintes manutenções preventivas devem ser realizadas no monitor Beta:
• Verificação dos parâmetros elétricos do analisador (MuxSignal) - são os sinais 
elétricos que indicam a operacionalidade de cada parâmetro de controle, 
como pressão, temperatura, vazão etc.;
• Substituição do papel de filtro e da fita de impressão;
• Verificação da tensão da fita filtrante;
• Calibração;
• Teste de fluxo de sucção;
• Verificação das conexões do contador Beta, conforme descrito no manual;
• Limpeza da cabeça amostradora, conforme orientação do manual;
• Verificação dos diafragmas e das válvulas da bomba
Gestão da Qualidade do ar
35
Importante
No monitor TEOM o elemento de amostragem deve ser mantido a elevada 
temperatura - acima de 50 °C, o que provoca a eliminação de compostos voláteis. 
O equipamento também apresenta alta sensibilidade às mudanças na umidade 
relativa e alta sensibilidade à vibração. Por esse motivo, o sistema de amostragem 
gera algumas interferências durante o monitoramento. O valor medido não é uma 
leitura direta do instrumento, pois o aparelho mede as alterações na frequência 
vibratória do elemento sensor e então as converte para uma estimativa de massa, 
com base em um modelo teórico ideal.
O monitor tipo TEOM é calibrado por meio de kit específico que contém um filtro de massa 
conhecida, fornecido pelo fabricante. O procedimento altera entre um ciclo base e um ciclo de 
referência, que mede a perda de massa do filtro quando o ar limpo passa por ele. A circulação 
de ar causa interferência nessa operação. A figura 54 apresenta o desenho esquemático de um 
monitor TEOM.
Bomba de vácuo
Exaustão
Desvio de
linha de fluxo
Divisor de fluxo
13.7 L/min 3 L/min
Microbalança Oscilante
de Elemento Cônico
(TEOM)
MP10
Entrada de
amostragem
(TSP, PM2,5)
Amplificador e
contador de
frequência
Transdutor de
massa
Unidade de
sensor aquecido
Controlador
de fluxo de
massa
Filtros
em linha
Figura 54: Desenho esquemático de um monitor TEOM
Fonte: Manual TEOM Thermo Fischer Scientific, 2007
Gestão da Qualidade do ar
36
Transdutor é um dispositivo que transforma um tipo de energia em outro. Pode converter, por exemplo, uma magnitude física, 
como posição, velocidade, temperatura, luz, entre outras, em um sinal elétrico normalizado. Essa propriedade é utilizada 
principalmente por sensores.
No manual do equipamento são recomendadas as seguintes calibrações e 
manutenções básicas regulares:
• Substituição dos filtros TEOM - quando a porcentagem de carregamento se 
aproxima de 100% ou a cada 30 dias;
• Limpeza da entrada de amostra – depois da substituição dos filtros ou a cada 
30 dias;
• Substituir os filtros de linha de fluxo – em caso de desvios ou a cada 6 meses;
• Limpeza do sistema de entrada de ar (Cabeça de amostragem) – anualmente;
• Manutenção da bomba de amostragem – a cada 18 meses;
• Verificação e ajuste da temperatura ambiente – anualmente;
• Verificação dos fluxos de medição – anualmente;
• Verificação de vazamento – mensalmente;
• Verificação e ajuste do transdutor3 de massa – anualmente.
3
Gestão da Qualidade do ar
37
Comissão Nacional de Energia Nuclear (CNEN), Posição Regulatória 3.01/
001:2011 - Critérios de Exclusão, Isenção e Dispensa de Requisitos de Proteção Radiológica. Disponível em : http://
appasp.cnen.gov.br/seguranca/normas/pdf/pr301_01.pdf. Acesso em 23 set 2021.
ENVIRONNEMENT S.A. Manual MP 101M. Poissy, França: 2014. Disponível em : <http://norditech.com.au/wp-
content/uploads/2019/09/MP101M_User_Manual_Eng_14.04.pdf> Acesso em: 22 set. 2021.
THERMO FISHER SCIENTIFIC. Manual TEOM. Franklin, MA, EUA: 2007. Disponível em: <https://tools.thermofisher.
com/content/sfs/manuals/EPM-TEOM1405-Manual.pdf> Acesso em: 22 set. 2021.
UNIÃO EUROPEIA. DIRETIVA 2008/50/CE DO PARLAMENTO EUROPEU E DO CONSELHO de 21 de Maio de 2008 
relativa à qualidade do ar ambiente e a um ar mais limpo na Europa. In: Jornal Oficial da União Europeia. Disponível 
em: <https://eur-lex.europa.eu/legal-content/PT/TXT/HTML/?uri=CELEX:32008L0050&from=EN> Acesso em: 
22 set. 2021.
US EPA. List of Designated Reference and Equivalent Methods, 2021. Disponível em: https://www.epa.gov/sites/
default/files/2021-06/documents/designated_reference_and_equivalent_methods_-_07152021.pdf. Acesso em 
23 set 2021.’
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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AULA 14
MÓDULO III – OPERAÇÃO E MANUTENÇÃO DE EQUIPAMENTOS DE MONITORAMENTO
AMOSTRADORES DE GRANDE VOLUME (AGV)
Gestão da Qualidade do ar
39
Os Amostradores de Grande Volume (AGV) MP10 e MP2.5 têm como princípio de medição 
a sucção de uma quantidade de ar ambiente, que passa através de um filtro de papel de 
microquartzo ou de fibra de vidro, A amostragem tem duração de 24 horas com vazão constante 
de 1,13 m3/min. A concentração de partículas em suspensão no ar ambiente é computada 
dividindo-se a massa de partículas coletada pelo volume de ar amostrado, e é expressa em 
microgramas por metro cúbico (vg/m³). A figuras 54 apresenta exemplo de amostrador de MP10 
e a figura 55 apresenta um desenho esquemático de funcionamento de um amostrador AGV.
Pelo princípio de medição, uma amostra de ar passa por uma cabeça de separação, configurada 
com um conjunto de boqueiras que aceleram o ar para dentro de uma câmara de impactação, 
onde partículas maiores que 10 μm - para o amostrador MP10, e maiores que 2,5 μm - para o 
amostrador MP2,5, ficam retidas em uma camada oleosa. A vazão de amostragem é constante 
e obtida através da passagem do ar pelo Controlador Volumétrico de Vazão (CVV) tipo Venturi1.
Figura 55 - Amostrador de Grande
volume (AGV) - MP10
Fonte: Energética (2021a) Reprodução MMA
14.1 PRINCÍPIO DE MEDIÇÃO
Motoaspirador
CVV
Tela de insetos
Zona de
Fracionamento
Tubo de saída
Entrada
DOMO
Jato aceleração
Fluxo
Filtro
Placa de
coleta
Tomada de
pressão
Figura 56 - Desenho de funcionamento de
um amostrador AVG
Cabeça de Separação MP10
É dotada de um conjunto de boqueiras que aceleram o ar de coleta para dentro de uma 
câmara de impactação, onde partículas maiores que 10 μm ficam retidas numa camada oleosa. 
A fração de ar com partículas menores que 10 μm (MP10) é carreada para fora da câmara e segue 
para um filtro de coleta (fibra de vidro ou microquartzo), onde ficam retidas as partículas. Visto 
que a velocidade do ar é crítica para a manutenção do ponto de corte de 10 μm, é importante, 
então, manter-se a vazão correta de 1,13 m3/min (± 10 %), em condições reais de temperatura e 
pressão. Ver figura 57.
Gestão da Qualidade do ar
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Figura 57: Cabeça de Separação MP10
Fonte: Energética (2021a)
Cabeça de Separação MP₂,5
É dotada de um conjunto de 40 boqueiras que aceleram o ar coletado para dentro de uma 
câmara de impactação, onde partículas maiores que 2,5 μm ficam retidas numa camada oleosa. 
A fração de ar com partículas menores que 2,5 μm (MP2,5) é carreada para fora da câmara e segue 
para um filtro de coleta (fibra de vidro ou microquartzo), onde ficam retidas as partículas. Visto 
que a velocidade do ar é crítica para a manutenção do ponto de corte de 2,5 μm, é importante, 
então, manter-se a vazão correta de 1,13 m3/min (± 10 %), em condições reais de temperatura e 
pressão. Ver figura 58.
 Figura 58: Cabeça de Separação MP₂,5
Fonte: Energética (2021b)
Gestão da Qualidade do ar
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Controlador Volumétrico de Vazão (CVV) tipo Venturi
É um controlador volumétrico de vazão, que funciona como orifício crítico quando o ar, ao 
passar pelo estrangulamento, chega próximo à velocidade do som. No Venturi, quase toda a 
energia perdida no estrangulamento é recuperada, desta forma, obtém-se o vácuo necessário 
ao funcionamento do equipamento. Próximo do estado crítico, e para um determinado 
diâmetro mínimo de estrangulamento, a vazão passa a depender das condições a montante do 
estrangulamento, ou seja, da perdade carga no filtro, da pressão barométrica e da temperatura 
ambiente. O diâmetro do estrangulamento é ajustado até obter-se uma vazão constante em 
torno de 1,13 m3/min. Ver figura 59.
 Figura 59: Controlador Volumétrico de Vazão (CVV) tipo Venturi
Fonte: Energética (2021b)
Exaustão
Motoaspirador
- Pressão atmosférica
- Temperatura ambiente
- Pressão de estagnação
Manômetro de
coluna d’água
Área de
estrangulamento
Fluxo
Filtro
Pª
Po
Po
Pª
Pª
Tª
Tª
O efeito Venturi ocorre quando, num sistema fechado, o fluido em movimento constante dentro de um duto 
uniforme se comprime momentaneamente ao encontrar uma zona de estreitamento, diminuindo sua pressão.
1
Gestão da Qualidade do ar
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O equipamento pode ser calibrado/ensaiado de maneira simples e segura, no próprio local 
de operação, mediante o uso de um Padrão de Transferência de Vazão (PTV), que é composto 
por um “copo” com um orifício; uma placa adaptadora (para instalação no amostrador); um 
relatório de ensaio do “copo” de orifício; um conjunto de cinco placas circulares de resistência, 
respectivamente com 8, 9, 10, 13 e 18 furos; um manômetro de coluna contendo um líquido 
indicador de densidade 1,0 e com 400 mm na escala; e uma mangueira flexível para ligação do 
copo de orifício ao manômetro. Ver Figura 60.
14.2 ENSAIO DO AMOSTRADOR DE GRANDES
 VOLUMES (AGV)
 Figura 60: Ensaio de um AGV MP10
Foto: Jurandir Brito
Tome nota
A cada 12 meses, o PTV deve ser calibrado (através de um túnel de vento) por 
empresa cadastrada junto à Rede Brasileira de Calibração (RBC). Os anexos 3, 4 e 5 
apresentam um modelo de ensaio de calibração do PTV. 
Gestão da Qualidade do ar
43
14.2.1 PROCEDIMENTO DE ENSAIO DE UM AGV UTILIZANDO
 UM PTV CERTIFICADO
Em campo
Substituir a tampa do porta filtro de MP10 ou MP2.5 pela placa adaptadora do kit de ensaio, 
colocar um filtro limpo, ajustar e apertar suavemente as 4 porcas borboleta;
Instalar a placa de menor resistência, contendo 18 furos, sobre a sede circular da placa 
adaptadora. A seguir, montar o orifício de calibração sobre a placa de resistência, 
apertando-a suavemente com a rosca de acoplamento;
Verificar a conexão da mangueira situada na parte inferior do cilindro com o registrador 
de vazão;
Instalar o manômetro em “U” na casinhola. Afrouxar a porca que prende a escala, abrir 
ambas as torneiras do manômetro e ajustar o zero com o nível do líquido;
Conectar o manômetro em “U” à tomada de pressão do orifício de calibração do kit;
No manômetro em “U” fixado na lateral do amostrador, soltar a porca que prende a escala, 
abrir ambas as torneiras do manômetro e ajustar o zero com o nível do líquido;
Instalar uma nova carta gráfica no registrador se o equipamento ainda usar registrador 
analógico;
Ajustar o zero na carta gráfica registradora através do parafuso central, sempre no sentido 
horário;
Ligar o motor, deixando-o funcionar por 5 minutos, para que o ar de exaustão do 
motoaspirador atinja o equilíbrio térmico;
Registrar no formulário de calibração o diferencial de pressão (Delta P) indicado no 
manômetro, na unidade de polegada de água. O Delta P é a soma das deflexões obtidas 
em ambos os lados do manômetro instalado na lateral do amostrador;
Desligar o motor;
Repetir as operações para as quatro placas restantes (nº 13, nº 10, nº 8 e nº 9 );e
Anotar a temperatura ambiente e a pressão barométrica do local.
No laboratório
Após a coleta de dados em campo, o cálculo deverá ser feito por meio da equação da reta, 
método de regressão, usando as leituras anotadas, que representam as vazões medidas. 
A equação é usada como referência direta para se obter a vazão real.
O critério de aceitação da curva obtida no cálculo deverá possuir um coeficiente de 
correlação (medida do grau de relação entre duas variáveis) da equação (r) ≥ 0,99.
Gestão da Qualidade do ar
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Preparação do Filtro
Frequência de Ensaio
Examinar cada filtro contra uma fonte de luz para verificar a ocorrência de imperfeições 
visíveis (furos etc.). Filtros com imperfeições não devem ser usados;
A amostragem deve seguir as seguintes etapas:
Os amostradores devem ser verificados: I) após 600 horas de operação ou 25 amostragens 
no local onde o AGV estiver operando; II) quando houver deslocamento do amostrador de um 
local para outro; III) após paradas para manutenção (trocas de escovas e motor); ou IV) quando 
ocorrer qualquer outra alteração significativa no sistema.
14.3 OPERAÇÃO – AMOSTRAGEM
Identificar o filtro com uma numeração que deve ser feita próxima à margem do filtro, de 
forma cuidadosa, para evitar seu rompimento;
Deixar o filtro previamente identificado em um dessecador por 24 horas. Esse procedimento 
elimina a umidade e prepara o filtro para a pesagem em balança analítica com sensibilidade 
de miligrama.
Instalação do Filtro
Levantar a tampa superior do equipamento, abrir a porta dianteira, limpar qualquer 
acúmulo de poeira ao redor do porta filtro com um pincel ou pano;
Soltar as porcas de acionamento manual da parte superior do porta filtro e retirar a tampa 
de alumínio; colocar cuidadosamente o filtro previamente pesado, diretamente sobre a 
tela de arame, em sua parte central, e com o lado rugoso voltado para cima;
Colocar novamente a tela de alumínio, apertar as porcas de maneira a evitar vazamento 
nas bordas, fechar a tampa superior e programar a amostragem no equipamento.
Retirada do Filtro e da Carta Gráfica
 
Primeiramente, abrir a tampa superior, retirar a tampa de alumínio do porta filtro, soltando 
os 4 parafusos; remover o filtro, dobrar o filtro ao meio com o material coletado para 
dentro; colocar o filtro em um envelope de papel ou saco plástico identificado com o 
nome da estação e a data da coleta;
Retirar a carta do registrador e identificá-la;
Levar o filtro para o laboratório, deixando-o no dessecador durante 24 horas, pesar o filtro 
e fazer os cálculos de amostragem.
Após cada medição, deve-se:
Gestão da Qualidade do ar
45
Manutenção da Cabeça de Amostragem
A cabeça de amostragem deve ser inspecionada a cada amostragem e sua limpeza deve ser 
feita a cada 6 meses ou, em caso de amostragens em áreas com concentrações elevadas de 
material particulado, em um tempo menor, conforme observado na inspeção. As figuras 61 e 62 
apresentam a cabeça de amostragem antes e depois da realização de uma manutenção.
As manutenções devem seguir as orientações contidas nos manuais dos equipamentos 
e correspondem às manutenções da cabeça de amostragem, da base do amostrador e do 
motoaspirador.
O procedimento de manutenção deve seguir as seguintes etapas:
14.4 MANUTENÇÃO
Controle dos produtos de combustão incompleta, com o uso adequado da taxa de 
injeção do ar; e
Uso de combustíveis mais limpos, que reduzem as emissões de partículas.
Manutenção da Base do Amostrador
Manutenção do Motoaspirador
A base do amostrador onde o filtro é instalado deve ser inspecionada a cada período de 
amostragem, removendo qualquer depósito de material por meio de limpeza com um pincel 
ou um pano seco. Em caso de alguma imperfeição verificada na tela ou nas juntas, estas devem 
ser trocadas.
As condições operacionais do motoaspirador devem ser verificadas a cada 300 a 400 horas 
de uso. Os procedimentos de manutenção e substituição de peças devem seguir as orientações 
do manual de operação do equipamento.
 Figura 61: Cabeça de amostragem precisando
de limpeza
 Figura 62: Cabeça de amostragem após limpeza
Foto: Jurandir Brito Foto: Jurandir Brito
Gestão da Qualidade do ar
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Anexos
Anexo A – Formulário de Ensaio
Gestão da Qualidade do ar
47
Anexo B – Modelos de Relatórios
Gestão da Qualidade do ar
48
Anexo C – Registro de Amostragem
Gestão da Qualidade do ar
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ENERGÉTICA IND. E COM. LTDA. Manual de Operação AGV MP10. Disponível em: <https://www.energetica.ind.br/
wp-content/uploads/2016/01/env1_manual-mp10_rev_11.pdf> Acesso em: 22set. 2021a
_____. Manual de Operação AGV MP2,5. Disponível em: <https://www.energetica.ind.br/wp-content/
uploads/2016/01/env1_manual-mp25_rev_06.pdf> Acesso em: 22 set. 2021b
_____. Manual de Operação AGV PTSCVV. Disponível em: <https://www.energetica.ind.br/wp-content/
uploads/2016/01/env1_manual-ptscvv_rev_04.pdf> Acesso em: 22 set. 2021c