Rede Metrológica Química do Inmetro Remeq - I

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Incerteza de Medição da Calibração de Medidores da Demanda Bioquímica de Oxigênio do Tipo Respirométrico

Jackson da Silva Oliveira - jsoliveira@inmetro.gov.br Novembro de 2014

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Tópicos abordados:• Motivação;• Introdução;• Metodologia;• Resultados;• Conclusões.

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Atualmente, na Rede Brasileira de Calibração (RBC), não existem laboratórios acreditados para calibração de medidores de Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO).

A medição da DBO é muito importante para o controle de processos de várias áreas tais como: química, bioquímica, petroquímica, alimentícia, farmacêutica, meio ambiente, etc.

O medidor do tipo respirométrico mede a DBO em função de uma pressão diferencial, a qual é gerada a partir do oxigênio consumido pelas bactérias contidas numa amostra analisada em balão volumétrico.

Motivação

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A DBO é determinada pela massa (mg) de oxigênio dissolvido, consumido biologicamente por microrganismos aeróbicos, principalmente bactérias, por litro de amostra considerada, em determinadas condições de temperatura e tempo.

Introdução

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Introdução

Modelo de medidor respirométrico, acoplado em vários balões volumétricos.

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Introdução

O consumo de oxigênio pelas bactérias contidas em uma amostra analisada origina dióxido de carbono o qual reage com o hidróxido de sódio contido no reservatório do medidor respirométrico.

A reação dá origem a uma queda de pressão (pressão diferencial) a partir da qual é determinada a DBO.

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M(O2) = peso molecular da do oxigênio (32000 mg/mol);R=constante universal dos gases (83.144 L.mbar/mol.K);T0= temperatura de referência (273,15 K); Tm= temperatura de medição (298 K);Vt = Volume nominal do balão (500 ml); Vl = volume da amostra (428 ml); α = coeficiente de absorção de Bunsen (0,03103); Δp(O2)= pressão diferencial de oxigênio (mbar)

A equação de cálculo da DBO pelo medidor respirométrico:

)ΔpTTα+

VVV

TR)M

=DBO2(Oo

m

l

lt

m

(O

2

Metodologia

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A calibração do medidor respirométrico é realizada conectando-se somente o seu indicador e um manômetro padrão numa mesma linha de pressão.

A pressão diferencial gerada na linha é medida pelo manômetro padrão e tem um valor correspondente de Demanda Biológica de Oxigênio indicado (DBOi) pelo indicador do medidor respirométrico.

Metodologia

Gerador de pressãoManômetro padrão

Indicador do Medidor respirométrico

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Com os valores da DBOi e DBOref obtidos, os erros pontuais do indicador do medidor são calculados, definindo-se o mensurando da calibração .

)ΔpTTα+

VVV

TR)M

DBO=e2(Oo

m

l

lt

m

(Oi

2

Metodologia

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Metodologia

e

resolução

repetições

DBOi

estimativa

M(O2)

estimativa

R

certificado

Tm

certificado

Vt

certificado

Vl

Coef.dilataçãocertificado

P(O2)repetições

Curva de calibração

Fontes de Incerteza

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Fonte Valor UnidadeInstrumento

Resolução 5,8 x 10-1 mg/LRepetibilidade 9 x 10-3 mg/L

uDBOi 5,81 x 10-1 mg/LPeso molecular

uM(O2) 3,5 x 10-5 g/molConstante universal dos gases

uR 1,2 x 10-4 L.mbar/mol.KTemperatura

u Tm 5 x 10-3 oCVolume da amostra

uVl 2,2 x 10-2 mLPressão diferencial

Certificado 5 x 10-2 mbarRepetição 2 x 10-2 mbar

Curva 1 x 10-2 mbar

Resultados

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Componentes de Incertezas e contribuições %Componente mg/L %

uDBO(DBOi) 5,8 x 10-1 99,63uDBO(MO2) 4,1 x 10-8 -

uDBO(R) 5,2 x1 0-5 -uDBO(Tm) 1,1 x 10-2 0,04uDBO(Vt) 1,1 x 10-2 0,04uDBO(Vl) 2,8 x 10-2 0,23uDBO(α) 1,2 x 10-3 -

uDBO(∆pO2) 1,4 x 10-2 0,06uc(DBO) 5,8 x 10-1 100

UDBO(k=2;p=95%) 1,2

Resultados

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ConclusõesA componente de incerteza referente à resolução do medidor respirométrico é a mais significante e corresponde a 99,63% da incerteza combinada.

Donde se conclui que os valores das incertezas das grandezas do volume do balão, volume da amostra, temperatura e pressão diferencial, as quais definem a DBOref, pouco impactam na incerteza da calibração de um medidor respirométrico.

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A partir deste trabalho conclui-se que para laboratórios que queiram se acreditar neste serviço de calibração, sob o ponto de vista econômico, os instrumentos que realizam as medições destas grandezas podem apresentar uma de exatidão pior do que as utilizadas neste artigo.

Conclusões

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Este trabalho pode ser a base de consulta para os laboratórios que venham solicitar a sua acreditação pela Coordenação Geral de Acreditação do Inmetro (Cgcre) para a calibração de medidor de Demanda Biológica de Oxigênio pelo Método Respirométrico Manométrico na Rede Brasileira de Calibração.

Conclusões

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Obrigado pela Atenção!!