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28 Março 2024
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Casos de estudo: Monitorização da Qualidade do Ar

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A emissão de substâncias tais como poeiras, fumos, gases, odores ou vapores, em quantidades suficientes para interferir directa ou indirectamente na vida humana, vegetal ou animal ou bens provoca poluição atmosférica. A qualidade do ar é o termo que se emprega, usualmente, para traduzir o grau de poluição do ar que respiramos.

Os poluentes podem ser classificados como primários se são emitidos directamente para a atmosfera a partir das fontes de emissão ou como secundários se são produzidos na atmosfera através de reacções químicas e fotoquímicas. Os principais poluentes são os óxidos de azoto (NOx), os óxidos de enxofre (SOx), o monóxido de carbono (CO), o ozono e as partículas em suspensão (PM10). As fontes de poluição atmosférica podem ser de origem natural (actividade vulcânica, fogos florestais, decomposição da matéria orgânica, etc.) ou de origem antropogénica - consequência da actividade humana (actividade industrial, tráfico de veículos, navios, aviões, etc.).

Com a finalidade de mitigar os efeitos da poluição atmosférica sobre a saúde humana têm vindo a ser adoptadas desde há alguns anos medidas legislativas quer a nível nacional quer a nível comunitário. A Tabela 1 mostra os principais diplomas nacionais relativos à qualidade do ar.

 

Tabela 1 – Legislação nacional referente à qualidade do ar

Diploma Âmbito
Decreto-Lei nº 276/96 Define as linhas de orientação da política da gestão da qualidade do ar
Decreto-Lei nº111/2002 Estabelece os valores limite no ar ambiente do SO2, NO2 e NO, partículas em suspensão PM10, Pb, benzeno e CO, bem como as regras de gestão da qualidade do ar aplicáveis a esses poluentes.
Decreto-Lei nº 320/2003 Estabelece limites e objectivos a longo prazo para as concentrações do ozono (O3) no ar ambiente.
Decreto-Lei nº 351/2007 Transpõe a Directiva n.º 2004/107/CE, relativa ao arsénio, ao cádmio, ao mercúrio, ao níquel e aos hidrocarbonetos aromáticos policíclicos no ar ambiente.

 

Com a finalidade de monitorizar a qualidade do ar têm sido instaladas em vários locais do País estações de monitorização equipadas com analisadores automáticos que permitem o registo contínuo da concentração de vários poluentes. Estes dados na forma de concentrações horárias, bem como o índice da qualidade do ar podem ser consultados on-line no sítio http://www.qualar.org. O índice da qualidade do ar (IQAR) de uma determinada área é calculado a partir da média aritmética resultante para cada um dos poluentes medidos em todas as estações da rede dessa área. Estes valores são depois comparados com as gamas de concentrações associadas a uma escala de cores. O grau de qualidade do ar é determinado com base na pior classificação obtida entre os diferentes poluentes. Na Figura 1 podem ser identificadas a localização das estações de monitorização da Região Centro.

 

Representação das zonas e aglomerações da Região Centro e localização das estações de monitorização. Fonte: Relatório da Qualidade do Ar na Região Centro – 2006.
Figura 1 – Representação das zonas e aglomerações da Região Centro e localização das estações de monitorização. Fonte: Relatório da Qualidade do Ar na Região Centro – 2006.

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Sensores Electroquímicos

Os sensores electroquímicos permitem detectar a presença de diferentes tipos de gases (Figura 2). O seu funcionamento baseia-se na reacção com o gás a medir, da qual resulta uma corrente eléctrica proporcional à concentração do gás.

Geralmente um sensor electroquímico é constituído por um eléctrodo de medição e um contra-eléctrodo, separados por um electrólito.

 

Configuração típica de um sensor electroquímico.
Figura 2 – Configuração típica de um sensor electroquímico.

 

Um gás que entre em contacto com o sensor passa inicialmente por uma pequena abertura, do tipo capilar, difundindo-se de seguida através de uma membrana hidrofóbica. As dimensões da abertura capilar e dos poros da membrana permitem controlar a quantidade de gás que chega ao sensor, variando consoante o gás a analisar. A membrana tem a função acrescida de impedir que o electrólito saia do sensor.

Após difusão através da membrana, as moléculas de gás reagem na superfície do eléctrodo de medição, segundo um mecanismo de oxidação ou de redução. Usualmente os eléctrodos são feitos de um material nobre como a platina ou ouro.

A corrente eléctrica que passa a fluir entre o eléctrodo de medição e o contra-eléctrodo é medida, permitindo quantificar a presença do gás.

Dependendo da sua aplicação final, os sensores electroquímicos apresentam diferentes características, nomeadamente em termos de selectividade, sensibilidade, tempo de resposta e período de vida. Estas características poderão resultar de um compromisso entre os diferentes componentes do sensor. Por exemplo, um sensor com grande sensibilidade, para medição de concentrações baixas, apresenta abertura capilar e tamanhos de poros de membrana maiores, de modo a que uma maior quantidade de gás entre no sensor. No entanto esta configuração permitirá também que moléculas de vapor de água, provenientes da solução de electrólito, escapem para o exterior, diminuindo assim o período de vida do sensor.

Os sensores electroquímicos têm como principais aplicações a monitorização dos limites de exposição a gases tóxicos, a detecção de fugas e a segurança pessoal. Devido ao seu baixo consumo de energia este tipo de sensores, cujas especificações típicas se mostra na Tabela 2, é muito utilizado em aplicações portáteis.

Tabela 2 - Especificações típicas de sensores  electroquímicos para gases tóxicos. 

Gama de Medição  Valores
CO 300 ppm
SO2 100 ppm
NO2 NH3 HCl NO  50 ppm  10 ppm  30 ppm 100 ppm
Período de vida Usualmente 12 a 24 meses. Depende do fabricante e do sensor.
Temperatura de operação -40ºC a 45ºC
Tempo de Resposta T80 < 50 s

 

Na presente instalação utilizam-se sensores electroquímicos para medição das concentrações de CO, SO2 e NO2. Os sensores fazem parte de um único instrumento (Figura 3), o qual disponibiliza médias relativas a 15 minutos de medições. A comunicação com o computador é feita através de ligação RS232.

 

Imagem da caixa que contém os sensores electroquímicos.
Figura 3 – Imagem da caixa que contém os sensores electroquímicos.

 

Tabela 3 - Especificações dos sensores electroquímicos utilizados.

Gama de Medição  Valores
CO 100 ppm
SO2  40 ppm
NO2  10 ppm
Limite Mínimo de Detecção de: CO SO2 NO2     0,1 ppm 0,025 ppm 0,020 ppm
Período de vida Até 24 meses, dependendo dos níveis de gás medidos.
Temperatura de operação -20ºC a 50ºC
Tempo de Resposta T90 < 40 s

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