O teste de emissões é um procedimento importante para medir e controlar a poluição do ar de fontes como veículos com motores de combustão, usinas de energia e outros equipamentos motorizados que produzem emissões de exaustão e evaporação.
Material particulado (PM), também conhecido como poluição por partículas, é o termo geral usado para descrever partículas sólidas e gotículas líquidas encontradas no ar. Uma vez inaladas, essas partículas podem afetar o coração e os pulmões e causar sérios problemas de saúde. As classes de partículas PM10 e PM2.5 (ou seja, partículas com diâmetro inferior a 10 μm e 2.5 μm, respectivamente) são cuidadosamente monitoradas, tanto nas fontes de emissões quanto no ar em geral, devido aos riscos potenciais à saúde.
A análise gravimétrica de PM coletada por filtração é a técnica mais amplamente utilizada para determinar as concentrações ambientais de PM, bem como a quantidade de PM nas emissões.
Por que a pesagem precisa é importante
A pesagem de material particulado em filtros é uma aplicação de pesagem diferencial. Como a quantidade de material particulado coletado é muito pequena em termos de peso, os filtros devem ser pesados com muita precisão, antes e depois do carregamento do material particulado.
Como regra geral, as diretrizes especificam uma balança com resolução de 1 μg ou 0,1 μg, com repetibilidade correspondente.
O peso do material particulado coletado nos filtros para testes de emissões pode ser extremamente baixo, portanto, o procedimento de pesagem deve ser realizado com muita precisão. As microbalanças Excellence Level com um kit de pesagem de filtro dedicado são perfeitas para testes de emissões. A excelente repetibilidade e o menor peso mínimo possível fornecem o desempenho de pesagem de que você precisa.
A ilustração acima descreve o processo para determinar gravimetricamente a quantidade de material particulado nos filtros.
Seja medindo material particulado em gases de escape, emissões evaporativas, atmosfera ou ar ambiente, o teste de emissões de pesagem de filtro gravimétrico segue o mesmo procedimento.
O ar limpo é reconhecido pela Organização Mundial da Saúde (OMS) como um requisito fundamental para a saúde e o bem-estar humanos. Em todo o mundo, uma legislação de emissões cada vez mais rigorosa está impulsionando a necessidade de técnicas de medição de material particulado (PM) mais sensíveis, precisas e reprodutíveis. Os órgãos reguladores agora exigem ensaios de emissões não apenas para poluentes tradicionais do escapamento, mas cada vez mais para emissões não provenientes do escapamento, como partículas de desgaste dos freios. Isso elevou a importância dos métodos gravimétricos de pesagem de filtros, das microbalanças de alto desempenho e dos processos laboratoriais acreditados.
Nos Estados Unidos, os ensaios de emissões para motores e veículos são regidos principalmente pelo US EPA 40 CFR Part 1065 – Engine-Testing Procedures, que especifica requisitos detalhados para sistemas de amostragem de partículas, condicionamento de filtros, ambientes de pesagem, desempenho do instrumento, calibração e análise gravimétrica de PM. Além disso, o 40 CFR Part 50 estabelece os National Ambient Air Quality Standards (NAAQS), incluindo o EPA PM2.5 Federal Reference Method (FRM) usado para monitoramento da qualidade do ar ambiente.
Na Europa, o monitoramento de emissões e da qualidade do ar é regido por uma combinação de legislação e normas. O recentemente adotado Regulamento (UE) 2024/1257 (Euro 7) introduz novos requisitos para emissões de veículos, incluindo emissões de partículas de freio e abrasão de pneus, enquanto a EN 12341 (publicada nacionalmente como BS EN 12341 e DIN EN 12341) define o método gravimétrico de referência para medir concentrações ambientais de PM10 e PM2.5.
A indústria automotiva continua sendo uma fonte significativa de poluentes atmosféricos, incluindo monóxido de carbono (CO), hidrocarbonetos (HC), óxidos de nitrogênio (NOx), material particulado (PM) e gases de efeito estufa (GHGs). Para demonstrar conformidade, os fabricantes devem realizar ensaios de emissões de acordo com normas internacionais reconhecidas e procedimentos regulatórios. Esses cada vez mais fazem referência a técnicas precisas de medição gravimétrica (ver tabela abaixo) e a sistemas de qualidade laboratoriais como ISO/IEC 17025 e ISO 14065, garantindo que os resultados sejam rastreáveis, repetíveis e adequados para certificação regulatória.
A pesagem gravimétrica de filtros continua sendo o método mais amplamente aceito para determinar a massa de partículas. Essas normas definem requisitos para materiais de filtro, períodos de condicionamento, controle ambiental da sala de pesagem, neutralização eletrostática, desempenho da balança, rastreabilidade e garantia da qualidade. À medida que os limites de emissões continuam a diminuir e as tecnologias de pós-tratamento se tornam cada vez mais eficazes, os laboratórios precisam medir quantidades cada vez menores de material particulado com confiança e reprodutibilidade.
| Regulamento / Norma | Aplicação da Medição de PM | Recomendação de Balança |
| EPA 40 CFR Part 1065 | PM de escapamento de motores e veículos | Microbalança com legibilidade mínima de 1 μg; 0,1 μg é preferível para emissões ultrabaixas e ensaios de desenvolvimento. |
| EPA PM2.5 FRM | Monitoramento da qualidade do ar ambiente | Balança analítica ou microbalança capaz de legibilidade de 1 μg; muitos laboratórios adotam sistemas de 0,1 μg para melhorar o desempenho da incerteza. |
| EN 12341 (BS EN / DIN EN / CEN) | Monitoramento da qualidade do ar ambiente (PM10 e PM2.5) | Microbalança com legibilidade de aproximadamente 1 μg; sistemas de 0,1 μg são comumente usados quando a menor incerteza é necessária. |
| SAE J2943 (2022) | Boa prática recomendada para pesagem de filtros de PM | Microbalança de alta estabilidade com 1 μg ou melhor; 0,1 μg recomendado para medições modernas de baixas emissões. |
| UN GTR No. 24 | PM de emissões de freio | Microbalança de alto desempenho adequada para análise gravimétrica de PM; a prática da indústria normalmente usa legibilidade de 1 μg ou 0,1 μg. |
| Euro 7 (EU 2024/1257) | Emissões de escapamento e de freio | Sistemas de microbalança capazes de detectar variações muito pequenas de massa particulada; tipicamente 1 μg no mínimo, com 0,1 μg preferido para laboratórios de desenvolvimento e certificação. |
| ISO/IEC 17025 | Acreditação de laboratório | Não há requisito específico de legibilidade; a balança deve ser calibrada, rastreável e capaz de atender aos objetivos de incerteza de medição. |
O Regulamento (UE) 2024/1257 (Euro 7) amplia o controle de emissões para além dos poluentes tradicionais do escapamento, introduzindo novos requisitos de durabilidade, disposições aprimoradas de conformidade em condições reais de uso, requisitos de durabilidade da bateria para veículos eletrificados e, pela primeira vez, limites para emissões não provenientes do escapamento, como partículas de freio e abrasão de pneus. Embora os limites de emissões no escapamento para muitos poluentes permaneçam semelhantes aos requisitos mais recentes do Euro 6, o Euro 7 amplia significativamente o escopo da regulamentação de emissões de veículos e introduz requisitos de conformidade ao longo da vida útil em um período muito mais longo de operação do veículo.
Novos requisitos de emissões de partículas de freio: o Euro 7 introduz ensaios obrigatórios de emissões de freio em laboratório com base em metodologias derivadas do UN GTR No. 24. Agora, os fabricantes de veículos devem demonstrar conformidade com os limites de material particulado de freio usando procedimentos controlados de ensaio em dinamômetro de freio, projetados para representar condições reais de condução. Esta é a primeira grande regulamentação global a estabelecer limites legalmente vinculativos para emissões de partículas de desgaste dos freios.
Para mais informações, consulte nossa página dedicada sobre Euro 7 Brake Testing, que aborda requisitos de dinamômetro de freio, sistemas de amostragem de partículas, metodologias de análise gravimétrica e estratégias de testes de conformidade.
À medida que os limites de emissões continuam a se tornar mais rigorosos e a carga de massa particulada nos filtros diminui, os laboratórios exigem cada vez mais balanças com legibilidade de 1 μg ou 0,1 μg. Combinadas com condições ambientais controladas e procedimentos acreditados pela ISO, as modernas microbalanças ultrafinas oferecem o desempenho necessário para atender tanto aos requisitos regulatórios atuais quanto aos desafios futuros dos ensaios de emissões.
Determinar o peso do material particulado é uma tarefa fundamental nos testes de emissões para controle ambiental e indústria automotiva.
Os resultados da pesagem precisam ser muito precisos, mas o processo em si enfrenta uma série de desafios, como a influência de cargas eletrostáticas ou temperatura nos filtros. Portanto, não hesite em pedir um conselho! Nossa equipe de especialistas está lá para ajudá-lo, quer você esteja procurando comprar uma balança ou precise de suporte com a aplicação de teste de pesagem/emissões de filtros. Entre em contato conosco e receba a assistência necessária.
Idealmente, uma sala limpa é preferível para pesagem de filtro para evitar contaminação potencial do ar circundante, bem como para ter mais controle sobre temperatura e umidade. Alternativamente, um porta-luvas pode ser usado, mas isso torna o processo bastante complicado, principalmente ao pesar um grande número de filtros. Além disso, existem vários outros desafios associados aos filtros de pesagem:
Manuseio de filtros
Rastreamento de amostra
Para aumentar ainda mais a complexidade do processo, os filtros devem ser rastreados com precisão. Cada filtro é pré-pesado, colocado em um suporte rotulado, climatizado e depois transportado para o local de teste. Após o carregamento do PM, os filtros são transportados de volta ao laboratório e pesados novamente. A precisão é colocada em risco se não houver um sistema à prova de falhas para garantir que os filtros não sejam misturados durante o processamento.
Precisão de pesagem
Com várias diretrizes especificando o sistema de pesagem a ser usado, é crucial que a balança utilizada atenda às necessidades da aplicação de pesagem do filtro. Para amostras tão pequenas, o peso líquido mínimo da balança é de importância crítica – pesar uma amostra abaixo desse peso não pode ser confiável para ter o nível de precisão exigido.
Hora
A pesagem do filtro para testes de emissões pode levar muito tempo para ser concluída. Processos de aclimatação, transporte de e para o local de teste, procedimentos de manuseio trabalhosos e um equilíbrio que demora a se estabilizar contribuem para que um teste típico de emissões de escapamento de carro leve até 2 dias ou mais para ser finalizado.
As microbalanças XPR da METTLER TOLEDO oferecem precisão única e pesos mínimos excepcionalmente baixos. Equipada com um kit especial de pesagem de filtro e com resolução de 0,2 μg, a XPR2U é ideal para pesagem de filtro e tem o benefício adicional de funções ativas de garantia de qualidade integradas para garantir que os resultados da pesagem atendam às tolerâncias e padrões definidos. A orientação integrada ao usuário garante que o processo de pesagem diferencial seja seguido com precisão.
As ferramentas certas
A adição de um leitor de código de barras oferece identificação rápida de amostras e a conveniência de combinar automaticamente filtros carregados com resultados pré-pesados para processamento mais rápido e menos erros de manuseio. Além disso, passar os filtros sobre o eletrodo de um Kit Antiestático neutraliza quaisquer cargas eletrostáticas presentes e garante que o verdadeiro resultado do PM seja medido.
Graças às várias opções de conectividade, os resultados da pesagem podem ser exportados diretamente para uma planilha em um PC ou para um sistema de banco de dados da empresa para inspeção e análise posterior.
As pinças da METTLER TOLEDO são especialmente projetadas para garantir o manuseio correto dos filtros delicados à medida que são transferidos de e para o cartucho de armazenamento e o kit de pesagem do filtro na balança.
Assista a este vídeo para conhecer os principais destaques das soluções de pesagem de filtros da METTLER TOLEDO para testes de emissões. Escolha desde soluções manuais inovadoras usando uma balança analítica ou microbalança até uma solução totalmente automatizada com um sistema robótico, desenvolvido em conjunto com a HORIBA.
As microbalanças XPR da METTLER TOLEDO são totalmente compatíveis com o software de laboratório LabX™. O LabX fornece orientação completa ao usuário do SOP sobre a balança. Ele reconhece o carregamento e descarregamento de filtros, simplificando e acelerando o processo.
O LabX registra automaticamente os valores de peso em relação aos IDs de amostra corretos e executa todos os cálculos automaticamente, incluindo a correção da flutuabilidade do ar.
Todos os dados e resultados são salvos com segurança em um banco de dados centralizado que fornece rastreabilidade total. Relatórios personalizados podem ser impressos ou transferidos para um sistema de informação interno.
Quando mais de 40 filtros são pesados por dia, o robô de filtro PFS-ONE, em combinação com o XPR2U, é a solução automatizada perfeita.
O inovador porta-filtro permite a identificação, aclimatação, armazenamento, transporte e pesagem em um único cartucho, sem interrupção ou remoção do filtro. Ele também atua como uma gaiola de Faraday, reduzindo assim as influências eletrostáticas.
A troca automatizada de amostras permite a pré-pesagem e a retropesagem sem esforço do filtro e os resultados são imediatamente transferidos para um PC para análise.
Se você estiver usando filtros grandes, por exemplo, para analisar filtrações industriais, a METTLER TOLEDO tem soluções práticas e econômicas para pesar filtros maiores em sua balança analítica. Com a adição de um kit de pesagem de filtro, filtros de até 110 mm podem ser convenientemente pesados em uma balança analítica METTLER TOLEDO Excellence. Para pesar filtros de até 150 mm, recomenda-se o uso de um ErgoClip dedicado. Ambas as soluções podem ser instaladas de forma rápida e fácil em sua balança existente.
Em primeiro lugar, o ambiente é importante. Idealmente, sua balança deve estar localizada em uma mesa de pesagem dedicada em uma sala com temperatura estável e umidade controlada. Os kits de pesagem de filtro para microbalanças e ultramicrobalanças da METTLER TOLEDO contêm um prato de pesagem especial que garante que os filtros sejam colocados corretamente na balança. O manuseio correto do filtro com pinças assimétricas ajudará a garantir que seus processos de pesagem de filtros sejam rápidos e eficientes.
Os filtros de PTFE são particularmente propensos a cargas eletrostáticas. Os números instáveis em sua balança sugerem que a célula de pesagem está sendo afetada por cargas eletrostáticas. A influência das cargas eletrostáticas pode afetar significativamente os resultados da pesagem. Use um kit antiestático antes de pesar cada filtro para remover quaisquer cargas que possam estar presentes.
A METTLER TOLEDO oferece soluções de pesagem de filtro para microbalanças e balanças analíticas. Existem dois kits de pesagem de filtros diferentes para microbalanças, permitindo pesar filtros com diâmetro de 20 mm a 70 mm; É fácil alternar entre os kits. Para pesar filtros maiores de até 150 mm de diâmetro em uma balança analítica, existem duas soluções de porta-filtro disponíveis.
O kit de pesagem de microfiltros da METTLER TOLEDO inclui dois recipientes de filtro. Cada um tem um contorno único que garante que o filtro seja centralizado automaticamente. A centralização do filtro elimina erros de excentricidade para garantir resultados reprodutíveis e confiáveis.
Um POP claro deve estar em vigor para pesar filtros em um ambiente regulamentado. No entanto, em um processo manual, podem ocorrer erros humanos e, em um processo que requer muitas etapas, pode ser fácil cometer um erro. O software LabX permite que você crie seu próprio fluxo de trabalho de SOP de pesagem de filtro dedicado. As instruções passo a passo para o POP são fornecidas no visor da balança. Cada etapa requer confirmação do usuário para que você possa ter certeza de que o SOP foi seguido.
Cada medição em QUALQUER balança está sujeita a incertezas. Compreender essa incerteza é a chave para garantir resultados de pesagem precisos. Não é a legibilidade que determina a precisão de um instrumento de pesagem, mas sim sua repetibilidade. Com os pesos de amostra muito pequenos envolvidos na pesagem do filtro, a capacidade mínima de peso líquido da amostra da balança também é de importância crítica.
Para encontrar a balança adequada às suas necessidades, você precisa saber a menor quantidade que deseja pesar e com que precisão precisa pesá-la (ou seja, com que tolerância).
O padrão global de pesagem da METTLER TOLEDO, o GWP® , ajuda você a escolher a balança certa para atender aos requisitos de sua aplicação. Peça ao seu representante local uma recomendação de saldo gratuito. Determine se a sua balança existente atende aos seus requisitos de qualidade.
Os kits de pesagem de filtros da METTLER TOLEDO têm tampas de vidro para que seja fácil ver o que você está fazendo ao colocar e remover filtros. As portas do protetor de vento da microbalança podem ser ajustadas para abrir para a esquerda ou para a direita de acordo com as necessidades do operador para que o manuseio do filtro seja mais ergonômico. Para acelerar ainda mais o processo, o sensor infravermelho SmartSens pode ser usado para abrir as portas com o aceno de uma mão. Para pesagem de filtro de alto rendimento, recomendamos uma solução automatizada com o robô de pesagem de filtro PFS-ONE.
A transcrição manual de dados e resultados acarreta um risco inerente de erro. Ao conectar sua balança ao software LabX, você pode eliminar totalmente a transcrição manual e o risco associado de erros. O LabX também realiza todos os seus cálculos, incluindo correções de flutuabilidade do ar, removendo mais uma fonte de possíveis erros. Todos os dados são salvos com segurança em um banco de dados centralizado para que você se beneficie ainda mais da integridade e rastreabilidade completas dos dados.
É de vital importância rotular os cartuchos de filtro e garantir que os resultados sejam registrados corretamente em cada filtro. Ao lidar com muitos filtros, isso pode ser um desafio. O processo pode ser bastante simplificado conectando sua balança ao LabX, um leitor de código de barras e uma impressora. O LabX imprime etiquetas com código de barras automaticamente. Usando códigos de barras, as amostras são identificadas de forma exclusiva. O LabX usa os códigos de barras para registrar automaticamente os resultados do peso em relação à amostra correta. Todos os dados são salvos com segurança em um banco de dados centralizado, fornecendo rastreabilidade total. O robô de pesagem de filtros PFS-ONE pode processar até 1.000 filtros por dia em um processo totalmente automatizado com todos os dados tratados automaticamente.
Emissão refere-se à liberação ou descarga de substâncias (como gases, poluentes ou radiação) diretamente de uma fonte para o meio ambiente. A imissão, por outro lado, refere-se à presença ou concentração dessas substâncias no meio ambiente em um determinado local, muitas vezes onde afetam pessoas, animais ou ecossistemas. Essencialmente, a emissão é sobre a saída da fonte, enquanto a imissão é sobre o impacto ou exposição em um ponto receptor.
