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O uso de ciclones

Por:leandro
Análises Químicas

19

mar 2018

Nas práticas de Higiene Ocupacional existem basicamente três tipos de particulados diferenciados pelo tamanho. Particulados inaláveis são as partículas de tamanhos maiores, em torno de 100 µm, que ao serem inaladas, ficam retidas na primeira parte do sistema respiratório, nariz e faringe. Os particulados torácicos possuem tamanho intermediário, em torno de 10 µm, e são capazes de atingir a segunda parte do sistema respiratório, os brônquios e bronquíolos. Já os particulados respiráveis possuem o menor tamanho entre estes, abaixo de 10 µm, podendo chegar na região de troca gasosa dos pulmões.

Para amostragem de particulados respiráveis é necessário a utilização de um selecionador de tamanho de partículas, que é chamado de ciclone. Pensando nisto, trouxemos o artigo com informações acerca do uso de ciclones.

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O que é Ciclone?

Os ciclones são dispositivos que fazem uso da força centrífuga para selecionar o tamanho das partículas com base em seu diâmetro aerodinâmico, ou seja, a rotação do ar no interior de uma câmara, similar ao funcionamento de uma centrífuga, separa as partículas grandes, não respiráveis, de partículas menores, respiráveis.

As partículas maiores ficam retidas no pote de armazenamento do ciclone e as partículas menores são direcionadas em forma de espiral para o filtro, conforme Figura 1.

Figura 2: Montagem de um ciclone e cassete para amostragem de ar.

Porque utilizar um ciclone?

Este dispositivo é utilizado porque alguns métodos e limites de exposição ocupacional requerem a coleta de frações respiráveis dos particulados. Exemplos de substâncias com limites de exposição respirável, segundo a ACGIH, são alumínio, sílica cristalina e manganês.

Caso não seja utilizado um ciclone, partículas de tamanho maiores, não respiráveis, serão coletadas e com isso os resultados da amostra serão superestimados.

Como saber quais substâncias necessitam ser amostradas com ciclone?

Os agentes químicos em que estiverem um subscrito (R) no TLV da ACGIH devem ser amostrados na forma respirável, portanto, necessitam do uso de ciclone.

Quais os tipos de ciclone existentes?

Os ciclones mais utilizados são os de nylon e o de alumínio, mas existem outros tipos:Higgins-Dewell, GS-3, GS-1, dentre outros.

Um ciclone é projetado para que em uma vazão apropriada possua um ponto de corte em que a eficiência de coletas das partículas de tamanho selecionadas seja igual a 50%, ou seja, nesta vazão as partículas menores que as do tamanho de corte são coletadas com eficiência superior a 50% e as partículas maiores são coletadas com eficiência menor que 50%. Logo, como estamos tratando de partículas respiráveis, o ciclone deve trabalhar em uma vazão em que sua eficiência de coleta seja superior a 50% para particulados menores que 4 µm.

O gráfico da figura 2 exemplifica esta situação:

Figura 2: Gráfico exemplificando a taxa de eficiência da amostragem de acordo com o diâmetro das partículas.

Todos estes ciclones utilizam o mesmo princípio de funcionamento, entretanto cada um possui uma vazão específica de funcionamento no qual a eficiência será de 50%. Os ciclones são diferentes, logo, antes de utilizá-los, tenha certeza qual tipo de equipamento adequado e utilize a vazão correta e a montagem adequada para cada tipo.

Como amostrar com um ciclone de alumínio?

Para o ciclone de alumínio deve-se utilizar uma vazão igual a 2,5 L/min.

Para montar o cassete no ciclone deve-se utilizar um cassete de 3 sessões, pois para montar o ciclone no cassete deve-se retirar a tampa do amostradore encaixar o ciclone. No lado oposto deve ser encaixado a bomba. Segue figuras explicativas (Figuras 3 e 4):

Figura 3: Esquema de montagem do ciclone de alumínio no cassete.

 

Figura 4: Esquema de montagem do ciclone na bomba gravimétrica.

Como amostrar com ciclone de nylon?

Para o ciclone de nylon deve-se utilizar uma vazão igual 1,7 L/min.

Neste dispositivo pode-se utilizar tanto cassetes de 2 sessões quanto de 3 sessões. O cassete deve ser colocado no meio do ciclone, para que a parte inferior, com ranhuras, fique ligada na bomba (Figura 5).

Figura 5: Montagem do ciclone de nylon no cassete.

Como calibrar uma bomba com ciclone?

Todas as bombas devem ser calibradas antes e depois da amostragem com todos os equipamentos que serão utilizados.Para amostragem de partículas respiráveis deve-se calibrar a bomba com o ciclone e um casseteigual ao que será utilizado na amostragem.

Para calibrar a bomba com ciclone é necessário uma câmara de calibraçãoquando for utilizar o ciclone de alumínio, ou uma jarra de calibraçãoquando for utilizar o ciclone de nylon (Figuras 6 e 7).

Figura 6: Esquema para calibração de bomba gravimétrica utilizando ciclone de alumínio. Encaixar a câmara no ciclone conforme indicado na figura.

Figura 7: Esquema para calibração de bomba gravimétrica utilizando ciclone de nylon.

Como limpar um ciclone e mantê-lo em bom estado?

Após a amostragem,o ciclone deve ser lavado com água e detergente neutro. Deixar de molho por aproximadamente 15 minutos e secar bem. Também pode ser feito um banho com ultrassom.

Não se esquecer de limpar o pote de captura de partículas do ciclone.

Use papel livre de partículas com isopropanol para finalizar a limpeza.

Não utilizar solventes fortes e cuidado para não arranhar a superfície interna da câmara do ciclone.

Não inserir nada dentro do ciclone ao realizar a limpeza.

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