Verifica delle emissioni: determinazione gravimetrica del particolato

Verifica delle emissioni: determinazione gravimetrica del particolato

Soluzioni di pesata dei filtri per la determinazione gravimetrica del particolato (PM) nelle emissioni di scarico ed evaporative

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Emissions Testing

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Weight of particulate matter collected on filters for Emissions Testing can be extremely low, therefore the weighing procedure has to be performed very accurately. See why METTLER TOLEDO Excellence Micro-balance, equipped with especially developed accessories for filter weighing, is the best choice for Emissions Testing application.

Per ulteriori informazioni, consultate queste sezioni:

  1. Workflow e problematiche dell'applicazione
  2. Soluzioni METTLER TOLEDO
  3. Domande frequenti

 

Workflow per la verifica delle emissioni

Quando si misura il particolato nei gas di scarico, nelle emissioni evaporative, nell'atmosfera o nell'aria ambiente, il test gravimetrico eseguito con la pesata di filtri segue la medesima procedura.

1. Innanzitutto, viene pesato in laboratorio un filtro pulito.
2. I filtri vengono caricati nelle apposite cartucce etichettate, precondizionati e trasportati alla sede della verifica.
3. Presso la sede della verifica, l'aria o i gas vengono fatti passare attraverso il filtro a una portata nota e per un periodo di tempo specifico. Il particolato (PM) presente viene trattenuto dal filtro.
4. In laboratorio, i filtri carichi vengono ricondizionati e nuovamente pesati.
5. Sottraendo il peso del filtro nuovo, è possibile determinare la massa di PM (pesata differenziale). La concentrazione di PM viene calcolata utilizzando la portata del campione di gas/aria.

Sebbene il test possa essere eseguito con un filtro soltanto, si usa ripeterlo più volte e conservare il filtro nuovo come riferimento per eliminare il conteggio di fondo. I filtri possono essere usati singolarmente o in combinazione in un'unità a più stadi.

Workflow tipico: processo di pesata di filtri

  • I filtri nuovi vengono pesati su una bilancia da laboratorio
  • I filtri vengono caricati nelle apposite cartucce etichettate
  • I filtri vengono precondizionati prima del test sulle emissioni
  • Le cartucce vengono trasportate presso la sede della verifica
  • Il PM può essere raccolto utilizzando un filtro singolo o a più stadi
  • È possibile eseguire più test
  • In laboratorio, i filtri carichi vengono ricondizionati e nuovamente pesati
  • La massa del particolato viene determinata con la differenza di peso
  • La concentrazione di PM viene calcolata utilizzando il volume del campione di gas/aria


Know-how per la verifica delle emissioni

L'Organizzazione mondiale della sanità (OMS) considera l'aria pulita come "un requisito di base per la salute e il benessere degli esseri umani" e fornisce linee guida relative a determinati inquinanti applicabili a tutte le regioni in cui l'ente opera.

Gli standard sulle emissioni stabiliscono limiti rispetto alla quantità ammissibile di specifici inquinanti atmosferici che può essere rilasciata da determinate fonti in periodi di tempo circoscritti.

Negli Stati Uniti, lo standard CFR 40 parte 50 dello United States Code of Federal Regulations (codice delle normative federali) riguarda la qualità dell'aria a livello nazionale. L'Occupational Safety and Health Administration (OSHA), organismo del dipartimento del lavoro degli Stati Uniti, ha pubblicato le normative (standard - 29 CFR) concernenti la qualità dell'aria, mentre il National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) opera anch'esso per promuovere la sicurezza e la salute sul lavoro.

L'Unione Europea ha definito la propria legislazione nella forma della DIRETTIVA 2008/50/CE sulla qualità dell'aria ambiente e sulla necessità di un'aria più pulita in Europa; la DIRETTIVA 2008/1/CE riguarda l'integrazione di prevenzione e controllo dell'inquinamento, mentre la DIRETTIVA 89/654/CEE specifica i requisiti minimi relativi a salute e sicurezza per il luogo di lavoro.

Il settore automobilistico è una delle principali fonti di numerosi inquinanti atmosferici, tra cui monossido di carbonio (CO), idrocarburi (HC), ossidi di azoto (NOx), particolato (PM) e gas serra (GHG).Sia nell'Unione Europea che negli Stati Uniti sono state implementate leggi volte a controllare le emissioni dai veicoli e i loro produttori sono obbligati a condurre i test sulle emissioni.

Esistono diversi metodi e linee guida per la verifica delle emissioni e della concentrazione di particolato. Uno di questi è il metodo della pesata gravimetrica dei filtri. Le linee guida e le normative definiscono le procedure volte a garantire un filtraggio accurato e riproducibile delle emissioni e specificano quali filtri e quale sistema di pesata dovrebbero essere usati per la misura, come illustrato nella tabella seguente.


Esempi di requisiti delle linee guida per gli strumenti di pesata e bilance consigliate:



Linea guida


Risoluzione
richiesta


Ripetibilità richiesta
Bilancia
Ultra-microMicro
CFR 40
parte 1065
Procedura di verifica del motore0,1 μg2,5 μg/
0,25 μg
 
DIRETTIVA 2004/26/CEEmissione di inquinanti gassosi e particolato derivanti da motori a combustione interna da installare in sistemi mobili non stradali1 μg2 μg 
DIRETTIVA 2005/78/CEEmissione di inquinanti gassosi e particolato derivanti da motori con accensione a compressione usati nei veicoli ed emissione di inquinanti gassosi derivanti da motori ad accensione comandata alimentati con gas naturale o gas di petrolio liquefatto usati nei veicoli1 μg (filtro da 70 mm)/0,1 μg (filtro da 47 mm)2 μg


Si prevede che, a fronte di normative sempre più stringenti e degli sviluppi tecnologici nei motori a combustione, la quantità di PM raccolta dai filtri si ridurrà gradualmente. Poiché le linee guida richiedono solitamente una bilancia con una risoluzione pari a 1 μg o 0,1 μg, una ultramicrobilancia altamente accurata rappresenta l'unica soluzione in grado di soddisfare le esigenze odierne e future.

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Domande frequenti

Qual è il modo migliore per ottenere risultati rapidi e affidabili quando si pesano i filtri?

Innanzitutto, l'ambiente è molto importante. Teoricamente, la bilancia dovrebbe essere collocata su un tavolo dedicato in una camera con temperatura stabile e umidità controllata. I kit per la pesata di filtri per le microbilance e le ultramicrobilance METTLER TOLEDO contengono un piatto di pesata speciale che garantisce il posizionamento corretto dei filtri sulla bilancia. La corretta manipolazione dei filtri con le pinzette asimmetriche contribuisce a garantire la rapidità e l'efficienza dei processi di pesata.

Sto usando i filtri PTFE, ma la bilancia non si stabilizza facilmente e le cifre oscillano. Qual è il motivo?

I filtri PTFE sono particolarmente sensibili alle cariche elettrostatiche. Le cifre instabili sulla bilancia suggeriscono che la cella di pesata sia influenzata dalle cariche elettrostatiche. L'influenza delle cariche elettrostatiche può incidere in modo significativo sui risultati delle pesate. Utilizzate un kit antistatico prima di pesare ogni filtro allo scopo di rimuovere le eventuali cariche presenti.

Devo pesare diverse tipologie e dimensioni di filtri.

METTLER TOLEDO offre soluzioni di pesata dei filtri sia per le microbilance che per le bilance analitiche. Esistono due diversi kit per la pesata di filtri con le microbilance, che consentono di pesare filtri di diametro compreso tra 20 mm e 70 mm; inoltre, 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 supporto.

Le normative che stiamo seguendo prevedono il posizionamento centrale dei filtri al momento della pesata. Come è possibile garantire questo requisito?

Il kit per la pesata di filtri METTLER TOLEDO dedicato alle microbilance comprende due piatti per filtri. Ciascuno dispone di un profilo unico che garantisce la centratura automatica del filtro. La centratura del filtro elimina gli errori di eccentricità e garantisce risultati affidabili e riproducibili.

Come posso garantire la conformità alla SOP per la pesata dei filtri?

Per pesare i filtri in un ambiente regolamentato è necessario implementare una SOP chiara. Tuttavia, durante una procedura manuale gli operatori possono commettere degli sbagli e, laddove siano richiesti numerosi passaggi, è facile incorrere in errori. Il software LabX vi permette di creare il vostro workflow dedicato alla SOP per la pesata di filtri. Le istruzioni dettagliate per la SOP vengono fornite dal display della bilancia. Ogni fase richiede la conferma da parte dell'utente e questo garantisce che la SOP venga seguita in modo accurato.

Che bilancia devo utilizzare per ottenere risultati accurati dalle pesate dei filtri?

Ogni misura su QUALSIASI bilancia è soggetta all'incertezza. Comprendere questa incertezza è fondamentale allo scopo di garantire risultati di pesata accurati. Non è la risoluzione che determina l'accuratezza di uno strumento di pesata, quanto piuttosto la sua ripetibilità. Poiché i filtri sono caratterizzati da pesi estremamente ridotti, anche la pesata netta minima tipica ha un'enorme importanza.

Per trovare la bilancia più adatta alle vostre esigenze dovreste sapere qual è la quantità più piccola che intendete pesare e quanto accurata deve essere la pesata (ovvero qual è il livello di tolleranza).

Lo standard di pesata globale di METTLER TOLEDO, GWP®, vi aiuta a scegliere la bilancia ideale per soddisfare i vostri requisiti applicativi. Chiedete all'esperto locale una consulenza gratuita sulla bilancia. Stabilite se la vostra bilancia soddisfa i requisiti di qualità.

GWP® Recommendation

Com'è possibile migliorare la produttività quando si pesano i filtri?

I kit per la pesata di filtri METTLER TOLEDO sono dotati di tappi in vetro che consentono di avere piena visibilità delle fasi di posizionamento e rimozione dei filtri. Gli sportelli del paravento della microbilancia possono essere impostati in modo tale da aprirsi a destra o sinistra a seconda delle esigenze dell'operatore, per rendere più ergonomica la manipolazione dei filtri. Per velocizzare ulteriormente il processo, il sensore a infrarossi SmartSens può essere usato per aprire gli sportelli con un gesto della mano. Per una pesata di filtri a elevata produttività, consigliamo una soluzione automatica dotata del robot PFS-ONE.

I miei risultati presentano 5 o più cifre decimali. Come posso evitare gli errori durante la trascrizione dei risultati?

La trascrizione manuale di dati e risultati comporta un rischio di errore intrinseco. Collegando la bilancia al software LabX è possibile evitare completamente la trascrizione manuale e il rischio di errori a essa associato. LabX esegue inoltre tutti i calcoli, comprese le correzioni della spinta statica dell'aria, eliminando un'ulteriore causa di potenziali errori. Tutti i dati vengono salvati in modo sicuro all'interno di un database centralizzato, per permettervi di sfruttare inoltre la tracciabilità dei dati e la Data Integrity.

Come posso evitare i possibili scambi dei filtri? Devo anche garantire la tracciabilità.

È estremamente importante etichettare le cartucce dei filtri e garantire che i risultati vengano registrati in modo corretto per ciascun filtro. La gestione di più filtri può comportare dei problemi. È possibile semplificare significativamente il processo collegando la bilancia a LabX, a un lettore di codici a barre e a una stampante. LabX stampa automaticamente etichette dotate di codice a barre. Utilizzando questi codici, i campioni vengono identificati in modo univoco. LabX utilizza i codici a barre per registrare automaticamente i risultati della pesata a fronte del campione corretto. Tutti i dati vengono salvati in modo sicuro in un database centralizzato in grado di garantire la totale tracciabilità. Il robot per la pesata di filtri PFS-ONE è in grado di elaborare fino a 1.000 filtri al giorno, con un processo e una gestione dei dati completamente automatici.

Domande frequenti sulla verifica delle emissioni