Amostrador de grande volume (Hi-Vol) para PTS

O amostrador de grande volume, conhecido como Hi-Vol, é o equipamento clássico para medir Partículas Totais em Suspensão (PTS) no ar ambiente. Ele está presente há décadas em programas de monitoramento de minerações, siderúrgicas, cimenteiras e pedreiras, e continua aparecendo em condicionantes de licença porque mede bem o tipo de poeira que a vizinhança percebe.

Por trás de um equipamento aparentemente simples, uma caixa metálica com motor e filtro, há uma série de etapas que determinam se o resultado é válido. Este texto descreve o princípio de funcionamento, o tratamento do filtro, a calibração de vazão, a escolha do local e os cuidados que mais invalidam amostras, tendo como referência a ABNT NBR 9547:1997.

Princípio de funcionamento

O Hi-Vol aspira um grande volume de ar através de um filtro, que retém as partículas em suspensão. A concentração de PTS é calculada pela massa de partículas retida no filtro dividida pelo volume de ar que passou por ele, expresso nas condições de referência do método.

O equipamento tem quatro partes principais:

• Abrigo: caixa com cobertura em duas águas, que protege o filtro da chuva e da queda direta de partículas grandes e cria uma entrada de ar independente da direção do vento.
• Porta-filtro: suporte horizontal onde o filtro é fixado, com moldura e vedação para impedir que o ar contorne o filtro.
• Motoaspirador: o conjunto que puxa o ar através do filtro.
• Controle e registro de vazão: dispositivo que mantém a vazão dentro da faixa do método e permite conhecer o volume total amostrado, junto com um programador de tempo e um registro do período de funcionamento.

Como o ar entra pela fresta sob a cobertura e desce até o filtro, o amostrador coleta partículas em uma ampla faixa de tamanho, sem separação por diâmetro. É isso que diferencia o PTS das frações PM10 e PM2,5, medidas com cabeças de entrada que separam as partículas maiores.

Filtro e pesagem

O resultado depende inteiramente da massa medida no filtro, por isso o seu tratamento segue uma rotina controlada:

1. Inspeção: cada filtro é examinado contra a luz em busca de furos, rasgos, manchas ou irregularidades. Filtros com defeito são descartados.
2. Identificação: cada filtro recebe um número único, que o acompanha da pesagem inicial ao relatório.
3. Condicionamento: antes da pesagem, o filtro permanece em ambiente com temperatura e umidade controladas pelo tempo indicado no método. Os filtros absorvem umidade, e sem condicionamento a variação de água seria confundida com partículas.
4. Pesagem inicial: em balança analítica calibrada, com registro da massa.
5. Transporte e coleta: o filtro segue protegido para o campo, é instalado no amostrador e, ao final, retirado e dobrado com a face exposta para dentro.
6. Condicionamento e pesagem final: o filtro volta ao laboratório, passa pelo mesmo condicionamento e é pesado novamente. A diferença de massa é a quantidade de partículas coletadas.

Filtros brancos, que passam por todas as etapas de manuseio e transporte sem serem expostos à amostragem, ajudam a verificar se houve ganho ou perda de massa fora da coleta.

Calibração de vazão

O volume de ar entra diretamente no denominador da concentração. Um erro na vazão se transforma, na mesma proporção, em erro no resultado.

A calibração é feita com um orifício calibrador, um dispositivo com curva de calibração rastreável, acoplado ao amostrador no lugar do porta-filtro. Em diferentes condições de resistência, compara-se a indicação do equipamento com a vazão real fornecida pelo orifício, e assim se obtém a relação usada para calcular a vazão durante a amostragem.

Os pontos de atenção na calibração são:

• o orifício calibrador precisa ter certificado válido;
• a calibração deve ser repetida após manutenção do motor ou troca de escovas, e na periodicidade prevista no procedimento;
• a temperatura e a pressão atmosférica do local entram no cálculo, porque o volume é convertido para as condições de referência;
• a vazão de cada amostragem é verificada no início e no fim da coleta, e deve permanecer dentro da faixa aceita pelo método.

Duração da amostragem

Cada amostra cobre um período contínuo definido pelo método, compatível com o tempo de média do padrão de qualidade do ar usado na comparação. O programador liga e desliga o equipamento nos horários definidos e um horímetro ou registrador confirma o tempo efetivo de funcionamento.

A frequência das amostragens e o número de amostras ao longo do ano vêm do plano de monitoramento aprovado pelo órgão ambiental. Para a média de longo prazo, o importante é que as amostras se distribuam ao longo do período, cobrindo estação seca e chuvosa, e não fiquem concentradas em poucas semanas.

Escolha do local

O ponto de instalação define o que o resultado representa. Alguns critérios práticos:

• Representatividade: o amostrador deve estar onde se quer conhecer a concentração, normalmente o receptor mais exposto, considerando a direção predominante do vento.
• Circulação livre: o equipamento deve ficar afastado de muros, árvores, edificações e outros obstáculos que alterem o fluxo de ar em torno da entrada.
• Fontes locais: uma via sem pavimento ao lado, um pátio de manobra ou uma churrasqueira podem dominar o resultado. Se a intenção não é medir essa fonte, o ponto deve ficar longe dela.
• Altura e apoio: o amostrador fica sobre base firme, nivelado e acima do solo, para não coletar material levantado diretamente do chão.
• Infraestrutura: energia estável, aterramento, proteção contra vandalismo e acesso para o operador trocar filtros com segurança.

Quando o programa tem mais de um ponto, vale incluir um ponto de referência fora da influência da empresa. Sem ele, fica difícil distinguir a contribuição da atividade do nível de fundo da região.

O que a empresa providencia antes da campanha

Boa parte das perdas de amostra nasce de detalhes de infraestrutura que poderiam ser resolvidos com antecedência. Antes da instalação, a empresa deve:

• obter a autorização do proprietário quando o ponto fica em terreno de terceiros, como a casa de um vizinho, uma escola ou uma propriedade rural;
• disponibilizar tomada próxima, em circuito que não seja desligado à noite ou nos fins de semana;
• prever uma área cercada ou um local com vigilância, já que o equipamento fica dias em operação sem acompanhamento permanente;
• informar a rotina operacional, como horários de detonação, carregamento e aspersão de vias, para que o relatório possa relacionar picos de concentração a eventos;
• enviar a condicionante e o plano de monitoramento, para que número de pontos, frequência e parâmetros sigam exatamente o que foi exigido.

Cuidados que invalidam a amostra

Os problemas abaixo são os que mais levam ao descarte de amostras, e a maioria pode ser evitada com rotina de campo bem definida:

• Queda de energia: se o equipamento parou durante a coleta, o tempo efetivo fica menor que o exigido e a amostra não representa o período.
• Vazão fora da faixa: filtros muito carregados aumentam a resistência e reduzem a vazão. Se a vazão final sair da faixa aceita, a amostra é invalidada.
• Vazamento na vedação: uma junta danificada ou um filtro mal centrado deixa o ar passar sem ser filtrado, e a concentração fica subestimada.
• Filtro rasgado ou furado: durante a instalação, a coleta ou o transporte, qualquer dano compromete a massa.
• Filtro molhado: chuva soprada para dentro do abrigo, ou condensação, altera a massa e pode desprender partículas.
• Contaminação no manuseio: tocar a face exposta, dobrar o filtro com a face para fora ou transportar sem envelope protegido.
• Insetos e detritos: insetos e folhas sobre o filtro adicionam massa que não é material particulado em suspensão. A ocorrência deve ser registrada e avaliada.
• Registros incompletos: sem horário de início e fim, leituras de vazão e condições do tempo, a amostra não pode ser auditada.

Toda amostra invalidada deve ser registrada com o motivo, para que o relatório explique as lacunas na série.

Como a GeoAvaliar pode ajudar

A GeoAvaliar realiza a amostragem de PTS com amostrador de grande volume conforme a ABNT NBR 9547:1997, com escopo acreditado pela Cgcre segundo a ABNT NBR ISO/IEC 17025, incluindo calibração de vazão, pesagem e cálculo. A equipe também pode avaliar se o programa deve incluir poeira sedimentável ou PM10, conforme a natureza das reclamações. Conheça a política de qualidade ou solicite uma proposta.