I test delle emissioni sono una procedura importante per misurare e controllare l'inquinamento atmosferico proveniente da fonti quali veicoli con motori a combustione, centrali elettriche e altre apparecchiature motorizzate che producono emissioni di scarico ed evaporative.
Il particolato (PM), noto anche come inquinamento da particelle, è il termine generico usato per descrivere le particelle solide e le goccioline liquide presenti nell'aria. Una volta inalate, queste particelle possono influenzare il cuore e i polmoni e causare seri problemi di salute. Le classi di particelle PM10 e PM2,5 (cioè particelle con diametro inferiore rispettivamente a 10 μm e 2,5 μm) sono attentamente monitorate, sia alle fonti di emissione che nell'aria in generale, a causa dei potenziali rischi per la salute.
L'analisi gravimetrica del PM raccolto tramite filtrazione è la tecnica più utilizzata per determinare le concentrazioni ambientali e la quantità nelle emissioni.
La pesatura del particolato sui filtri è un'applicazione di pesatura differenziale. Poiché la quantità di particolato raccolto è molto piccola in termini di peso, i filtri devono essere pesati in modo molto accurato, sia prima che dopo il caricamento del particolato.
Come regola generale, le linee guida specificano una bilancia con una risoluzione di 1 μg o 0,1 μg, con la relativa ripetibilità.
Il peso del particolato raccolto sui filtri per i test sulle emissioni può essere estremamente basso, pertanto la procedura di pesatura deve essere eseguita in modo molto accurato. Le microbilance di livello Excellence con un kit di pesata dei filtri dedicato sono perfette per i test delle emissioni. L'eccezionale ripetibilità e la pesata minima più bassa possibile garantiscono le prestazioni di pesata necessarie.
L'illustrazione sopra descrive il processo per determinare gravimetricamente la quantità di particolato sui filtri.
Che si tratti di misurare il particolato nei gas di scarico, nelle emissioni per evaporazione, nell'atmosfera o nell'aria ambiente, il test gravimetrico delle emissioni di pesatura del filtro segue la stessa procedura.
L’aria pulita è riconosciuta dall’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS) come un requisito fondamentale per la salute e il benessere umano. In tutto il mondo, una normativa sulle emissioni sempre più rigorosa sta spingendo la necessità di tecniche di misurazione del particolato (PM) più sensibili, accurate e riproducibili. Gli organismi di regolamentazione richiedono ora prove sulle emissioni non solo per gli inquinanti tradizionali di scarico, ma sempre più anche per le emissioni non di scarico, come le particelle derivanti dall’usura dei freni. Ciò ha accresciuto l’importanza dei metodi gravimetrici di pesata dei filtri, delle microbilance ad alte prestazioni e dei processi di laboratorio accreditati.
Negli Stati Uniti, le prove sulle emissioni di motori e veicoli sono disciplinate principalmente dallo US EPA 40 CFR Part 1065 – Engine-Testing Procedures, che specifica requisiti dettagliati per i sistemi di campionamento del particolato, il condizionamento dei filtri, gli ambienti di pesata, le prestazioni degli strumenti, la calibrazione e l’analisi gravimetrica del PM. Inoltre, il 40 CFR Part 50 stabilisce gli Standard nazionali di qualità dell’aria ambiente (NAAQS), incluso il Federal Reference Method (FRM) dell’EPA per il PM2.5, utilizzato per il monitoraggio dell’aria ambiente.
In Europa, il monitoraggio delle emissioni e della qualità dell’aria è disciplinato da una combinazione di legislazione e norme. Il recentemente adottato Regolamento (UE) 2024/1257 (Euro 7) introduce nuovi requisiti per le emissioni dei veicoli, comprese le emissioni di particelle dei freni e l’abrasione degli pneumatici, mentre la EN 12341 (pubblicata a livello nazionale come BS EN 12341 e DIN EN 12341) definisce il metodo gravimetrico di riferimento per misurare le concentrazioni ambientali di PM10 e PM2.5.
L’industria automobilistica rimane una fonte significativa di inquinanti atmosferici, tra cui monossido di carbonio (CO), idrocarburi (HC), ossidi di azoto (NOx), particolato (PM) e gas serra (GHG). Per dimostrare la conformità, i produttori devono effettuare prove sulle emissioni in conformità a standard internazionali riconosciuti e procedure regolatorie. Questi fanno sempre più riferimento a tecniche di misurazione gravimetrica precise (vedere la tabella seguente) e a sistemi di qualità di laboratorio come ISO/IEC 17025 e ISO 14065, garantendo che i risultati siano tracciabili, ripetibili e adatti alla certificazione normativa.
La pesata gravimetrica dei filtri rimane il metodo più ampiamente accettato per determinare la massa del particolato. Queste norme definiscono i requisiti per i materiali dei filtri, i periodi di condizionamento, il controllo ambientale della sala di pesata, la neutralizzazione elettrostatica, le prestazioni della bilancia, la tracciabilità e l’assicurazione della qualità. Poiché i limiti di emissione continuano a ridursi e le tecnologie di post-trattamento diventano sempre più efficaci, i laboratori devono misurare quantità di particolato sempre più piccole con fiducia e ripetibilità.
| Regolamento / Norma | Applicazione della misurazione del PM | Raccomandazione per la bilancia |
| EPA 40 CFR Part 1065 | PM di scarico di motori e veicoli | Microbilancia con leggibilità minima di 1 μg; 0,1 μg preferibile per emissioni ultra-basse e prove di sviluppo. |
| EPA PM2.5 FRM | Monitoraggio dell’aria ambiente | Bilancia analitica o microbilancia in grado di una leggibilità di 1 μg; molti laboratori adottano sistemi da 0,1 μg per migliorare l’incertezza di misura. |
| EN 12341 (BS EN / DIN EN / CEN) | Monitoraggio dell’aria ambiente (PM10 e PM2.5) | Microbilancia con una leggibilità di circa 1 μg; sistemi da 0,1 μg comunemente utilizzati dove è richiesta la minima incertezza. |
| SAE J2943 (2022) | Buona pratica raccomandata per la pesata dei filtri PM | Microbilancia ad alta stabilità di 1 μg o migliore; 0,1 μg raccomandati per le moderne misurazioni a basse emissioni. |
| UN GTR No. 24 | PM delle emissioni dei freni | Microbilancia ad alte prestazioni adatta all’analisi gravimetrica del PM; nella prassi industriale si utilizzano tipicamente leggibilità di 1 μg o 0,1 μg. |
| Euro 7 (UE 2024/1257) | Emissioni di scarico e dei freni | Sistemi di microbilancia in grado di rilevare variazioni di massa di particolato molto basse; in genere minimo 1 μg, con 0,1 μg preferibile per i laboratori di sviluppo e certificazione. |
| ISO/IEC 17025 | Accreditamento del laboratorio | Nessun requisito specifico di leggibilità; la bilancia deve essere calibrata, tracciabile e in grado di soddisfare gli obiettivi di incertezza di misura. |
Il Regolamento (UE) 2024/1257 (Euro 7) estende il controllo delle emissioni oltre i tradizionali inquinanti di scarico (allo scarico) introducendo nuovi requisiti di durata, disposizioni rafforzate di conformità nelle condizioni reali, requisiti di durata della batteria per i veicoli elettrificati e, per la prima volta, limiti per le emissioni non di scarico come le particelle dei freni e l’abrasione degli pneumatici. Sebbene i limiti delle emissioni allo scarico per molti inquinanti rimangano simili ai più recenti requisiti Euro 6, Euro 7 amplia in modo significativo l’ambito della normativa sulle emissioni dei veicoli e introduce requisiti di conformità sull’intero ciclo di vita per un periodo di utilizzo del veicolo molto più lungo.
Nuovi requisiti per le emissioni di particelle dei freni: Euro 7 introduce prove obbligatorie in laboratorio sulle emissioni dei freni basate su metodologie derivate dall’UN GTR No. 24. I costruttori di veicoli devono ora dimostrare la conformità ai limiti di particolato dei freni utilizzando procedure controllate di prova al banco freno progettate per rappresentare condizioni di guida reali. Si tratta della prima grande normativa globale che stabilisce limiti giuridicamente vincolanti per le emissioni di particelle derivanti dall’usura dei freni.
Per ulteriori informazioni, consultare la nostra pagina dedicata su Euro 7 Brake Testing, che illustra i requisiti del banco freno, i sistemi di campionamento del particolato, le metodologie di analisi gravimetrica e le strategie di verifica della conformità.
Poiché i limiti di emissione continuano a ridursi e il carico di massa del particolato sui filtri diminuisce, i laboratori richiedono sempre più bilance con leggibilità di 1 μg o 0,1 μg. In combinazione con condizioni ambientali controllate e procedure accreditate ISO, le moderne ultra-microbilance offrono le prestazioni necessarie per soddisfare sia gli attuali requisiti normativi sia le future sfide delle prove sulle emissioni.
La determinazione del peso del particolato è un'attività chiave nei test delle emissioni per il controllo ambientale e l'industria automobilistica.
I risultati di pesata devono essere molto accurati, ma il processo stesso deve affrontare una serie di sfide, come l'influenza delle cariche elettrostatiche o della temperatura sui filtri. Pertanto, non esitate a chiedere un consiglio! Il nostro team di esperti è a vostra disposizione per aiutarvi sia che stiate cercando di acquistare una bilancia sia che abbiate bisogno di assistenza per l'applicazione di pesatura dei filtri/test delle emissioni. Contattaci e ricevi l'assistenza di cui hai bisogno.
Idealmente, una camera bianca è preferibile per la pesatura dei filtri per evitare potenziali contaminazioni dall'aria circostante e per avere un maggiore controllo su temperatura e umidità. In alternativa, è possibile utilizzare una scatola a portaoggetti, ma questo rende il processo piuttosto macchinoso, in particolare quando si pesa un gran numero di filtri. Inoltre, ci sono molte altre sfide associate:
Gestione dei filtri
Tracciamento dei campioni
Per aggiungere ulteriore complessità al processo, i filtri devono essere tracciati con precisione. Ogni filtro viene pre-pesato, posto in un supporto etichettato, acclimatato e quindi trasportato al sito di prova. Dopo il caricamento del PM, i filtri vengono trasportati nuovamente in laboratorio e ripesati. L'accuratezza è messa a rischio se non è presente un sistema di sicurezza per garantire che i filtri non vengano confusi durante la lavorazione.
Accuratezza della pesata
Poiché le linee guida specificano il sistema di pesatura da utilizzare, è fondamentale che la bilancia utilizzata soddisfi le esigenze dell'applicazione di pesatura dei filtri. Per campioni così piccoli, il peso netto minimo della bilancia è di fondamentale importanza: non ci si può fidare del livello di accuratezza richiesto per pesare un campione al di sotto di questo peso.
Ore
La pesatura dei filtri per i test delle emissioni può richiedere molto tempo. I processi di acclimatazione, il trasporto da e verso il sito di prova, le laboriose procedure di movimentazione e un equilibrio lento a stabilizzarsi contribuiscono a far sì che un tipico test delle emissioni di scarico di un'auto richieda fino a 2 giorni o più per essere completato.
Le microbilance XPR di METTLER TOLEDO offrono una precisione unica e pesate minime eccezionalmente basse. Dotato di uno speciale kit di pesata filtri e con una risoluzione di 0,2 μg, l'XPR2U è ideale per la pesatura dei filtri e ha l'ulteriore vantaggio delle funzioni di garanzia della qualità attiva integrate per garantire che i risultati di pesata soddisfino le tolleranze e gli standard definiti. La guida utente integrata garantisce che il processo di pesata differenziale venga seguito con precisione.
Gli strumenti giusti
L'aggiunta di un lettore di codici a barre offre una rapida identificazione del campione e la comodità di abbinare automaticamente i filtri caricati con i risultati pre-pesati per un'elaborazione più rapida e un minor numero di errori di manipolazione. Inoltre, il passaggio dei filtri sull'elettrodo di un kit antistatico neutralizza le cariche elettrostatiche presenti e garantisce la misurazione del vero risultato PM.
Grazie alle molteplici opzioni di connettività, i risultati della pesata possono essere esportati direttamente in un foglio di calcolo su un PC o in un sistema di database aziendale per l'ispezione e ulteriori analisi.
Le pinzette METTLER TOLEDO sono progettate appositamente per garantire la corretta gestione dei delicati filtri durante il trasferimento da e verso la cartuccia di stoccaggio e il kit di pesatura dei filtri sulla bilancia.
Guarda questo video per scoprire le principali caratteristiche delle soluzioni di pesatura dei filtri METTLER TOLEDO per i test delle emissioni. È possibile scegliere tra soluzioni manuali innovative che utilizzano una bilancia analitica o una microbilancia fino a una soluzione completamente automatizzata con un sistema robotico, sviluppata in collaborazione con HORIBA.
Le microbilance XPR di METTLER TOLEDO sono completamente compatibili con il software di laboratorio LabX™. LabX fornisce una guida completa per l'utente alle SOP sulla bilancia. Riconosce il carico e lo scarico dei filtri, semplificando e velocizzando il processo.
LabX registra automaticamente i valori di peso rispetto agli ID campione corretti ed esegue automaticamente tutti i calcoli, inclusa la correzione della galleggiabilità dell'aria.
Tutti i dati e i risultati vengono salvati in modo sicuro in un database centralizzato che garantisce la piena tracciabilità. I report personalizzati possono essere stampati o trasferiti a un sistema informativo interno.
Quando vengono pesati più di 40 filtri al giorno, il robot filtrante PFS-ONE, in combinazione con XPR2U, è la soluzione automatizzata perfetta.
L'innovativo portafiltro consente l'identificazione, l'acclimatazione, lo stoccaggio, il trasporto e la pesatura in un'unica cartuccia, senza interruzione o rimozione del filtro. Agisce anche come una gabbia di Faraday, riducendo così le influenze elettrostatiche.
Il cambio automatico del campione consente di effettuare facilmente la pre e la contropesata del filtro e di trasferire immediatamente i risultati a un PC per l'analisi.
Se si utilizzano filtri di grandi dimensioni, ad esempio per l'analisi di filtrazioni industriali, METTLER TOLEDO offre soluzioni pratiche ed economiche per pesare filtri più grandi sulla bilancia analitica. Con l'aggiunta di un kit di pesata dei filtri, i filtri fino a 110 mm possono essere pesati comodamente su una bilancia analitica METTLER TOLEDO Excellence. Per pesare filtri fino a 150 mm, si consiglia l'uso di un ErgoClip dedicato. Entrambe le soluzioni possono essere installate in modo rapido e semplice sulla bilancia esistente.
In primo luogo, l'ambiente è importante. Idealmente, la bilancia dovrebbe essere collocata su un tavolo di pesata dedicato in una stanza con una temperatura stabile e un'umidità controllata. I kit di pesata con filtro per microbilance e ultramicrobilance METTLER TOLEDO contengono uno speciale piatto di pesata che garantisce il corretto posizionamento dei filtri sulla bilancia. La corretta gestione dei filtri con le pinzette asimmetriche contribuirà a garantire che i processi di pesatura dei filtri siano rapidi ed efficienti.
I filtri in PTFE sono particolarmente inclini alle cariche elettrostatiche. I valori instabili sulla bilancia suggeriscono che la cella di pesata è affetta da cariche elettrostatiche. L'influenza delle cariche elettrostatiche può influire in modo significativo sui risultati di pesata. Utilizzare un kit antistatico prima di pesare ciascun filtro per rimuovere eventuali cariche presenti.
METTLER TOLEDO offre soluzioni di pesata con filtro sia per microbilance che per bilance analitiche. Sono disponibili due diversi kit di pesata dei filtri per microbilance, che consentono di pesare filtri con diametro da 20 mm a 70 mm; È facile passare da un kit all'altro. Per pesare filtri più grandi fino a 150 mm di diametro su una bilancia analitica, sono disponibili due soluzioni di portafiltri.
Il kit di pesatura per microfiltri METTLER TOLEDO include due vaschette filtranti. Ognuno ha un contorno unico che assicura che il filtro sia centrato automaticamente. Il centraggio del filtro elimina gli errori di eccentricità per garantire risultati riproducibili e affidabili.
Dovrebbe essere in atto una SOP chiara per la pesatura dei filtri in un ambiente regolamentato. Tuttavia, in un processo manuale, possono verificarsi errori umani e in un processo che richiede molti passaggi, può essere facile commettere un errore. Il software LabX consente di creare un flusso di lavoro SOP dedicato alla pesata dei filtri. Le istruzioni dettagliate per la SOP sono fornite sul display della bilancia. Ogni passaggio richiede la conferma da parte dell'utente in modo da poter essere sicuri che la SOP sia stata seguita.
Ogni misurazione su QUALSIASI bilancia è soggetta a incertezza. Comprendere questa incertezza è la chiave per garantire risultati di pesata accurati. Non è la leggibilità a determinare l'accuratezza di uno strumento di pesatura, ma piuttosto la sua ripetibilità. Con i pesi dei campioni molto piccoli coinvolti nella pesata dei filtri, anche la capacità di pesare il campione netto minimo della bilancia è di fondamentale importanza.
Per trovare la bilancia appropriata per le proprie esigenze, è necessario conoscere la quantità minima che si desidera pesare e con quale precisione è necessario pesarla (cioè con quale tolleranza).
GWP® , lo standard di pesata globale di METTLER TOLEDO, vi aiuta a scegliere la bilancia giusta per soddisfare i requisiti delle vostre applicazioni. Chiedi al tuo rappresentante locale una raccomandazione gratuita sul saldo. Determina se la tua bilancia esistente soddisfa i tuoi requisiti di qualità.
I kit di pesata dei filtri METTLER TOLEDO sono dotati di coperchi in vetro, in modo da poter vedere facilmente cosa si sta facendo quando si posizionano e si rimuovono i filtri. Gli sportelli del paravento della microbilancia possono essere impostati per aprirsi a sinistra o a destra in base alle esigenze dell'operatore, in modo da rendere più ergonomica la gestione del filtro. Per accelerare ulteriormente il processo, il sensore a infrarossi SmartSens può essere utilizzato per aprire le porte con un semplice gesto della mano. Per la pesatura dei filtri ad alta produttività, si consiglia una soluzione automatizzata con il robot di pesatura dei filtri PFS-ONE.
La trascrizione manuale dei dati e dei risultati comporta un rischio intrinseco di errore. Collegando la bilancia al software LabX, è possibile eliminare completamente la trascrizione manuale e il rischio di errori associato. LabX esegue anche tutti i calcoli, comprese le correzioni della galleggiabilità dell'aria, eliminando un'ulteriore fonte di potenziali errori. Tutti i dati vengono salvati in modo sicuro in un database centralizzato in modo da beneficiare ulteriormente della completa integrità e tracciabilità dei dati.
È di vitale importanza etichettare le cartucce filtranti e assicurarsi che i risultati vengano registrati correttamente rispetto a ciascun filtro. Quando si gestiscono molti filtri, questa può essere una sfida. Il processo può essere notevolmente semplificato collegando la bilancia a LabX, a un lettore di codici a barre e a una stampante. LabX stampa automaticamente le etichette con codice a barre. Utilizzando i codici a barre, i campioni vengono identificati in modo univoco. LabX utilizza i codici a barre per registrare automaticamente i risultati del peso rispetto al campione corretto. Tutti i dati vengono salvati in modo sicuro in un database centralizzato che garantisce la piena tracciabilità. Il robot pesafiltri PFS-ONE è in grado di elaborare fino a 1.000 filtri al giorno in un processo completamente automatizzato con tutti i dati gestiti automaticamente.
L'emissione si riferisce al rilascio o allo scarico di sostanze (come gas, inquinanti o radiazioni) direttamente da una fonte nell'ambiente. L'immissione, d'altra parte, si riferisce alla presenza o alla concentrazione di queste sostanze nell'ambiente in un determinato luogo, spesso dove colpiscono persone, animali o ecosistemi. Essenzialmente, l'emissione riguarda l'uscita della sorgente, mentre l'immissione riguarda l'impatto o l'esposizione in un punto recettore.
