Las pruebas de emisiones son un procedimiento importante para medir y controlar la contaminación del aire de fuentes como vehículos con motores de combustión, centrales eléctricas y otros equipos motorizados que producen emisiones de escape y evaporativas.
La materia particulada (PM), también conocida como contaminación por partículas, es el término general utilizado para describir las partículas sólidas y las gotas líquidas que se encuentran en el aire. Una vez inhaladas, estas partículas pueden afectar el corazón y los pulmones y causar graves problemas de salud. Las clases de partículas PM10 y PM2,5 (es decir, partículas con un diámetro inferior a 10 μm y 2,5 μm respectivamente) se controlan cuidadosamente, tanto en las fuentes de emisión como en el aire en general, debido a los posibles riesgos para la salud.
El análisis gravimétrico de PM recolectado a través de filtración es la técnica más utilizada para determinar las concentraciones ambientales de PM, así como la cantidad de PM en las emisiones.
Por qué es importante un pesaje preciso
El pesaje de partículas en filtros es una aplicación de pesaje diferencial. Como la cantidad de partículas recogidas es muy pequeña en términos de peso, los filtros deben pesarse con mucha precisión, tanto antes como después de la carga de las partículas.
Como regla general, las directrices especifican una balanza con una resolución de 1 μg o 0,1 μg, con la correspondiente repetibilidad.
El peso de las partículas recogidas en los filtros para las pruebas de emisiones puede ser extremadamente bajo, por lo que el procedimiento de pesaje debe realizarse con mucha precisión. Las microbalanzas Excellence Level con un kit de pesaje de filtros específico son perfectas para las pruebas de emisiones. La excelente repetibilidad y el peso mínimo más bajo posible proporcionan el rendimiento de pesaje que necesita.
La ilustración anterior describe el proceso para determinar gravimétricamente la cantidad de partículas en los filtros.
Ya sea para medir partículas en los gases de escape, las emisiones de evaporación, la atmósfera o el aire ambiente, la prueba gravimétrica de emisiones de pesaje de filtros sigue el mismo procedimiento.
La Organización Mundial de la Salud (OMS) considera que el aire limpio "es un requisito básico para la salud y el bienestar humanos" y proporciona pautas para contaminantes seleccionados que son aplicables en todas las regiones de la OMS.
Los estándares de emisión establecen límites cuantitativos sobre la cantidad permisible de contaminantes atmosféricos específicos que pueden liberarse de fuentes específicas durante períodos de tiempo específicos.
En los EE. UU., CFR 40 Parte 50 es parte del Código de Regulaciones Federales de los Estados Unidos y se refiere a los estándares nacionales de calidad del aire. La Agencia de Protección Ambiental (EPA) lo actualiza regularmente para reflejar los cambios en los estándares y regulaciones de calidad del aire. La Administración de Seguridad y Salud Ocupacional (OSHA), parte del Departamento de Trabajo de los Estados Unidos, publicó regulaciones (Normas - 29 CFR) sobre la calidad del aire, y el Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH) también se ocupa de promover la seguridad y la salud en el trabajo.
La Unión Europea establece una legislación en forma de DIRECTIVA 2024/2881 sobre la calidad del aire ambiente y una atmósfera más limpia para Europa; La DIRECTIVA 2010/75/UE se refiere a la prevención y el control integrados de la contaminación; y la DIRECTIVA 89/654/CEE especifica las disposiciones mínimas de salud y seguridad en el lugar de trabajo.
El sector automotriz es una fuente clave de una variedad de contaminantes atmosféricos, incluidos monóxido de carbono (CO), hidrocarburos (HC), óxidos de nitrógeno (NOx), partículas (PM) y gases de efecto invernadero (GEI). Tanto en la Unión Europea como en los Estados Unidos, existe legislación para controlar las emisiones de los vehículos motorizados y los fabricantes de vehículos motorizados están obligados a realizar pruebas de emisiones.
Existen muchos métodos y pautas para probar las emisiones y la concentración de partículas. Uno de ellos es el método de pesaje gravimétrico del filtro. Las directrices y reglamentos definen los procedimientos para garantizar un filtrado preciso y reproducible de las emisiones, y especifican qué filtros deben utilizarse y qué sistema de pesaje utilizar para la medición, como se muestra en la siguiente tabla.
| Directriz | Obligatorio legibilidad | Repetibilidad requerida | Equilibrar | ||
| Ultramicro | Micro | ||||
| CFR 40 Parte 1065 | Procedimiento de prueba del motor | 0,1 μg | 0,5 μg | ✔ | |
| DIRECTIVA 2014/25/UE | Emisión de gases y partículas contaminantes procedentes de motores de combustión interna que vayan a instalarse en máquinas móviles no de carretera | 0,1 μg (filtro de 37 mm) / 1 μg (filtro de 47 mm) | 2 μg | ✔ | ✔ |
| Reglamento (CE) n.º 595/2009 | Emisión de gases y partículas contaminantes procedentes de motores de encendido por compresión destinados a vehículos y emisión de gases contaminantes procedentes de encendido por chispa, motores alimentados con gas natural o gas licuado de petróleo destinados a vehículos | 0,1 μg (filtro de 37 mm) / 1 μg (filtro de 47 mm) | 2 μg | ✔ | ✔ |
Se prevé que, como resultado de regulaciones cada vez más estrictas combinadas con los avances tecnológicos en los motores de combustión, la cantidad de PM recolectada en los filtros disminuirá gradualmente. Con pautas que generalmente especifican una balanza con una legibilidad de 1 μg o 0,1 μg, una ultramicrobalanza de alta precisión es, por lo tanto, la única solución para satisfacer las necesidades actuales y futuras.
Determinar el peso de las partículas es una tarea clave en las pruebas de emisiones para el control ambiental y la industria automotriz.
Los resultados de pesaje deben ser muy precisos, pero el proceso en sí se enfrenta a una serie de desafíos, como la influencia de las cargas electrostáticas o la temperatura en los filtros. Por lo tanto, ¡no dudes en pedir consejo! Nuestro equipo de expertos está ahí para ayudarle, tanto si desea comprar una balanza como si necesita ayuda con la aplicación de pesaje de filtros/pruebas de emisiones. Contáctenos y reciba la asistencia que necesita.
Idealmente, es preferible una sala limpia para el pesaje de filtros para evitar la posible contaminación del aire circundante, así como para tener más control sobre la temperatura y la humedad. Alternativamente, se puede usar una guantera, pero esto hace que el proceso sea bastante engorroso, especialmente cuando se pesa una gran cantidad de filtros. Además, existen varios otros desafíos asociados con el pesaje de filtros:
Manejo de filtros
Seguimiento de muestras
Para agregar más complejidad al proceso, los filtros deben rastrearse con precisión. Cada filtro se pesa previamente, se coloca en un soporte etiquetado, se aclimata y luego se transporta al sitio de prueba. Después de la carga de PM, los filtros se transportan de regreso al laboratorio y se vuelven a pesar. La precisión se pone en riesgo si no existe un sistema a prueba de fallas para garantizar que los filtros no se mezclen durante el procesamiento.
Precisión de pesaje
Con varias directrices que especifican el sistema de pesaje que se va a utilizar, es crucial que la balanza utilizada satisfaga las necesidades de la aplicación de pesaje de filtros. Para muestras tan pequeñas, el peso neto mínimo de la balanza es de vital importancia: no se puede confiar en que el pesaje de una muestra por debajo de este peso tenga el nivel de precisión requerido.
Hora
El pesaje de filtros para las pruebas de emisiones puede tardar mucho tiempo en completarse. Los procesos de aclimatación, el transporte hacia y desde el lugar de la prueba, los laboriosos procedimientos de manipulación y un equilibrio que tarda en asentarse contribuyen a que una prueba típica de emisiones de escape de un automóvil tarde hasta 2 días o más en finalizar.
Las microbalanzas XPR de METTLER TOLEDO ofrecen una precisión única y pesos mínimos excepcionalmente bajos. Equipado con un kit especial de pesaje de filtros y con una legibilidad de 0,2 μg, el XPR2U es ideal para el pesaje de filtros y tiene la ventaja adicional de funciones de control de calidad activas integradas para garantizar que los resultados del pesaje cumplan con las tolerancias y estándares definidos. La guía de usuario incorporada garantiza que el proceso de pesaje diferencial se siga con precisión.
Las herramientas adecuadas
La adición de un lector de código de barras ofrece una identificación rápida de las muestras y la conveniencia de hacer coincidir automáticamente los filtros cargados con los resultados pesados previamente para un procesamiento más rápido y menos errores de manejo. Además, pasar los filtros sobre el electrodo de un kit antiestático neutraliza cualquier carga electrostática presente y garantiza que se mida el verdadero resultado de PM.
Gracias a las múltiples opciones de conectividad, los resultados de pesaje pueden exportarse directamente a una hoja de cálculo en un PC o a un sistema de base de datos de la empresa para su inspección y posterior análisis.
Las pinzas de METTLER TOLEDO están especialmente diseñadas para garantizar el manejo correcto de los delicados filtros a medida que se transfieren hacia y desde el cartucho de almacenamiento y el kit de pesaje de filtros en la balanza.
Vea este vídeo para conocer los principales aspectos destacados de las soluciones de pesaje de filtros de METTLER TOLEDO para pruebas de emisiones. Elija desde soluciones manuales innovadoras que utilizan una balanza analítica o microbalanza hasta una solución totalmente automatizada con un sistema robótico, desarrollado junto con HORIBA.
Las microbalanzas XPR de METTLER TOLEDO son totalmente compatibles con el software de laboratorio LabX™. LabX proporciona una guía completa para el usuario de SOP sobre la balanza. Reconoce la carga y descarga de filtros, simplificando y acelerando el proceso.
LabX registra automáticamente los valores de peso con respecto a los ID de muestra correctos y realiza todos los cálculos automáticamente, incluida la corrección de la flotabilidad del aire.
Todos los datos y resultados se guardan de forma segura en una base de datos centralizada que proporciona una trazabilidad completa. Los informes personalizados se pueden imprimir o transferir a un sistema de información interno.
Cuando se pesan más de 40 filtros al día, el robot filtrante PFS-ONE, en combinación con el XPR2U, es la solución automatizada perfecta.
El innovador portafiltros permite la identificación, la aclimatación, el almacenamiento, el transporte y el pesaje, todo en un solo cartucho, sin interrumpir ni retirar el filtro. También actúa como una jaula de Faraday, reduciendo así las influencias electrostáticas.
El cambio automatizado de muestras permite un prepesaje y un pesaje posterior del filtro sin esfuerzo y los resultados se transfieren inmediatamente a una PC para su análisis.
Si utiliza filtros grandes, por ejemplo, para analizar filtraciones industriales, METTLER TOLEDO dispone de soluciones prácticas y rentables para pesar filtros más grandes en su balanza analítica. Con la adición de un kit de pesaje de filtros, los filtros de hasta 110 mm se pueden pesar cómodamente en una balanza analítica Excellence de METTLER TOLEDO. Para pesar filtros de hasta 150 mm, se recomienda el uso de un ErgoClip dedicado. Ambas soluciones se pueden instalar rápido y fácilmente en su balanza existente.
Maximice la calidad de sus resultados de pesaje en diez pasos y haga que el delicado proceso de micropesaje sea más eficiente.
En primer lugar, el medio ambiente es importante. Lo ideal es que su balanza esté situada en una mesa de pesaje específica en una sala con una temperatura estable y una humedad controlada. Los kits de pesaje de filtros para microbalanzas y ultramicrobalanzas de METTLER TOLEDO contienen un plato de pesaje especial que garantiza que los filtros se coloquen correctamente en la balanza. El manejo correcto del filtro con pinzas asimétricas ayudará a garantizar que sus procesos de pesaje de filtros sean rápidos y eficientes.
Los filtros de PTFE son particularmente propensos a la carga electrostática. Las cifras inestables de su balanza sugieren que la célula de pesaje se ve afectada por cargas electrostáticas. La influencia de las cargas electrostáticas puede afectar significativamente a los resultados del pesaje. Utilice un kit antiestático antes de pesar cada filtro para eliminar cualquier carga que pueda estar presente.
METTLER TOLEDO ofrece soluciones de pesaje de filtros tanto para microbalanzas como para balanzas analíticas. Hay dos kits de pesaje de filtros diferentes para microbalanzas, lo que le permite pesar filtros con un diámetro de 20 mm a 70 mm; Es fácil cambiar entre los kits. Para pesar filtros más grandes de hasta 150 mm de diámetro en una balanza analítica, hay dos soluciones de portafiltros disponibles.
El kit de pesaje de microfiltros de METTLER TOLEDO incluye dos bandejas de filtro. Cada uno tiene un contorno único que garantiza que el filtro se centre automáticamente. El centrado del filtro elimina los errores de excentricidad para garantizar resultados reproducibles y fiables.
Debe existir un SOP claro para pesar los filtros en un entorno regulado. Sin embargo, en un proceso manual, pueden ocurrir errores humanos, y en un proceso que requiere muchos pasos, puede ser fácil cometer un error. El software LabX le permite crear su propio flujo de trabajo SOP de pesaje de filtros dedicado. Las instrucciones paso a paso para el SOP se proporcionan en la pantalla de la balanza. Cada paso requiere la confirmación del usuario para que pueda estar seguro de que se ha seguido el POE.
Cada medición en CUALQUIER balanza está sujeta a incertidumbre. Comprender esta incertidumbre es la clave para garantizar resultados de pesaje precisos. No es la legibilidad lo que determina la precisión de un instrumento de pesaje, sino su repetibilidad. Con los pesos de muestra muy pequeños involucrados en el pesaje de filtros, la capacidad mínima de peso neto de la muestra de la balanza también es de vital importancia.
Para encontrar la balanza adecuada a sus necesidades, debe saber la cantidad más pequeña que desea pesar y con qué precisión debe pesarla (es decir, con qué tolerancia).
GWP® , el estándar de pesaje global de METTLER TOLEDO, le ayuda a elegir la balanza adecuada para satisfacer los requisitos de su aplicación. Pídale a su representante local una recomendación de saldo gratuito. Determine si su balanza existente cumple con sus requisitos de calidad.
Los kits de pesaje de filtros de METTLER TOLEDO tienen tapas de vidrio, por lo que es fácil ver lo que está haciendo al colocar y quitar filtros. Las puertas cortaaires de microbalanza se pueden configurar para que se abran hacia la izquierda o hacia la derecha según las necesidades del operador para que el manejo del filtro sea más ergonómico. Para acelerar aún más el proceso, el sensor de infrarrojos SmartSens se puede utilizar para abrir las puertas con un movimiento de la mano. Para el pesaje de filtros de alto rendimiento, recomendamos una solución automatizada con el robot de pesaje de filtros PFS-ONE.
La transcripción manual de datos y resultados conlleva un riesgo inherente de error. Al conectar su balanza al software LabX, puede eliminar por completo la transcripción manual y el riesgo de errores asociado. LabX también realiza todos sus cálculos, incluidas las correcciones de flotabilidad del aire, eliminando una fuente adicional de posibles errores. Todos los datos se guardan de forma segura en una base de datos centralizada, por lo que se beneficia aún más de la integridad y trazabilidad completas de los datos.
Es de vital importancia etiquetar los cartuchos de filtro y asegurarse de que los resultados se registren correctamente en cada filtro. Cuando se manejan muchos filtros, esto puede ser un desafío. El proceso se puede simplificar enormemente conectando su balanza a LabX, un lector de códigos de barras y una impresora. LabX imprime etiquetas con códigos de barras automáticamente. Mediante el uso de códigos de barras, las muestras se identifican de forma única. LabX utiliza los códigos de barras para registrar automáticamente los resultados de peso con la muestra correcta. Todos los datos se guardan de forma segura en una base de datos centralizada que proporciona una trazabilidad completa. El robot de pesaje de filtros PFS-ONE puede procesar hasta 1.000 filtros al día en un proceso totalmente automatizado con todos los datos gestionados automáticamente.
La emisión se refiere a la liberación o descarga de sustancias (como gases, contaminantes o radiación) directamente de una fuente al medio ambiente. La inmisión, por otro lado, se refiere a la presencia o concentración de estas sustancias en el medio ambiente en un lugar particular, a menudo donde afectan a personas, animales o ecosistemas. Esencialmente, la emisión se refiere a la salida de la fuente, mientras que la inmisión se refiere al impacto o la exposición en un punto receptor.
