PT1815228E - Dispositivo de amostragem por difusão - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO "DISPOSITIVO DE AMOSTRAGEM POR DIFUSÃO"

Campo da invenção A presente invenção refere-se a um dispositivo de amostragem por difusão ou "dosimetro" utilizado para a detecção de poluentes num fluido gasoso, principalmente no ar e para medição da concentração de tais poluentes.

Estado da técnica.

Os dispositivos de amostragem por difusão deste tipo têm vindo a ser descritos na técnica. Compreendem um adsorvente capaz de reagir com ou adsorver um determinado poluente quando exposto a uma mistura gasosa, e. g., ar ambiente existente num local de trabalho interior. 0 poluente pode difundir-se na direcção do referido adorvente através de uma porção difusiva, que pode ser uma caixa-de-ar ou uma porção de material poroso ou uma combinação de ambos. Considerando a absorção do poluente pelo adsorvente, a concentração do poluente no ar pode ser, então, calculada, com base no conhecimento das dimensões da porção difusiva e do coeficiente de difusão do poluente na referida porção difusiva.

Dosimetros difusivos conhecidos são descritos nos documentos US-A-4158958, GB-A-2078371 e FR-A-2621691. Um problema dos 1 dosímetros existentes é que estes são produzidos como um tipo de "caixa negra". Têm dimensões fixas que levam a uma taxa de absorção fixa para cada poluente, i. e., a massa de poluente adsorvida por unidade de tempo. 0 facto de o período de tempo para uma medição ser, frequentemente, fixo, e. g., 8 h para um teste no local de trabalho, é um problema, dado que a taxa de absorção não pode ser adaptada às condições do teste pelo utilizador do dispositivo. 0 ar ambiente com concentrações baixas de poluentes pode requerer uma taxa de absorção mais elevada e vice-versa. Quando se aplica uma taxa de absorção alta fixa, existe um perigo de saturação excessiva do adsorvente, enquanto uma taxa de absorção baixa pode fazer com que o poluente adsorvido se mantenha abaixo do limite de detecção.

Objectivos da invenção A presente invenção visa apresentar um dosímetro modular difusivo, que permite um grau mais elevado de flexibilidade na sua operação. A flexibilidade é uma escolha de taxa de absorção e, deste modo, da massa adsorvida com um e o mesmo dispositivo de amostragem sem alterar a geometria do dispositivo amostragem externo, período de amostragem e concentração da exposição. 2

Sumário da invenção A invenção refere-se a um dosímetro modular difusivo com uma taxa de absorção variável, como descrito nas reivindicações em anexo.

Breve Descrição dos desenhos A Fig. 1 representa um dosímetro da invenção tendo uma tampa aberta e um primeiro elemento espaçador. A Fig. 2 representa o mesmo dosímetro, em que é proporcionado um espaçador compreendendo pequenos orifícios. A Fig. 3 representa o mesmo dosímetro, em que é proporcionado um espaçador, que permite a aplicação de dois adsorventes diferentes. A Fig. 4 representa o mesmo dosímetro, em que é proporcionado um espaçador com duas metades, tendo cada metade uma taxa de absorção diferente.

As Fig. 5, 6 e 7 mostram protótipos de um dosímetro de acordo com a invenção. 3

Descrição detalhada da invenção

Com base na lei da difusão de Fick, a concentração de um poluente numa mistura gasosa, sendo o referido poluente difundido através de uma camada difusiva, pode ser expressa como em que m é a absorção de poluente (em mg), L é o comprimento do percurso de difusão (cm), D é o coeficiente de difusão do poluente na camada difusiva (cm2/s), A é a superfície da camada difusiva (cm2) e t é o período de absorção (seg). Ao definir-se a taxa de absorção Q como D.A/L, a expressão torna-se: ύΛ

Como acima mencionado, em dosímetros existentes, Q é um valor constante para um determinado tipo de poluente. A quantidade (m) adsorvida só pode ser alterada mudando o período (t) de amostragem ou quando Co muda. No dosímetro da invenção, são proporcionados meios ao utilizador para adaptar a taxa de absorção em função das condições ambientais, sem alterar as dimensões externas do dispositivo. A ideia base é proporcionar um dosímetro modular, em que uma ou mais subpartes podem ser trocadas pelo utilizador, para que a utilização de uma parte particular resulte num valor particular dos parâmetros A e L, originando deste modo uma taxa Q de absorção variável. A Figura 1 mostra uma visão esquemática de um dosímetro de acordo com a invenção. Este compreende um invólucro 1, que pode 4 ser um receptáculo rectangular formado por uma placa 11 de fundo e uma parede 12 circunferencial, como mostrado no desenho. No fundo do invólucro encontra-se o adsorvente 2, uma camada de um material adequado, capaz de absorver o poluente por meio de reacções físicas ou químicas. No topo do adsorvente encontra-se um espaçador 3. 0 espaçador é, essencialmente, uma parte em forma de anel com a mesma forma que o invólucro e que tem a função de criar uma caixa-de-ar 4 que desempenha o papel de camada difusiva (ainda zona de ar) . No topo do espaçador 3 encontra-se uma placa 5 protectora, que é permeável pelo poluente, mas que impede que as correntes de convenção entrem no dosímetro, para que o ar na caixa-de-ar se mantenha, essencialmente, em repouso. 0 dosímetro é fechado por uma tampa 6. A tampa pode ser facilmente removida do dispositivo. A tampa 6 mostrada na figura 1 possui uma abertura 7. Isto resulta num dosímetro com um determinado factor Q de absorção, definido pelo comprimento L de difusão e pela superfície A da região da caixa-de-ar. A tampa 6 pode ser substituída, para transporte, por uma tampa fechada. A tampa da forma de realização preferida da invenção possui uma parede 8 circunferencial, que se sobrepõe à parede do invólucro, fechando deste modo o dosímetro lateralmente. Este aspecto será melhor descrito com base nos desenhos protótipos nas figuras 5 a 7.

De acordo com a invenção, o espaçador 3 pode ser substituído por outro espaçador com uma área A de superfície diferente. Por exemplo, pode utilizar-se o espaçador 15, mostrado na figura 2, que possui vários orifícios 10 cilíndricos através da espessura do espaçador. A instalação do espaçador 15 terá o efeito de reduzir a superfície A e, assim, uma mudança na taxa de absorção para um determinado poluente. Ao proporcionar um conjunto de 5 espaçadores com quantidades variadas de orifícios através da sua espessura, tendo os referidos orifícios, possivelmente, diâmetros variados, o utilizador tem a possibilidade de seleccionar o espaçador adequado que dará origem - para um determinado poluente - a uma taxa de absorção ideal. A Figura 3 mostra outro tipo de espaçador 16, que pode ser instalado em substituição do modelo 3 anteriormente descrito. 0 espaçador 16 tem duas grandes aberturas 20 e 21. Esta parte de espaçador é adequada para ser utilizada em combinação com duas diferentes camadas 22 e 23 adsorventes, correspondendo às duas aberturas, estando cada adsorvente adaptado para medir um poluente diferente. Alternativamente, o espaçador 16 da figura 3 pode ser utilizado com um adsorvente 2 de um determinado tipo, como mostrado na figura 1. Desta forma, as duas metades do adsorvente absorvem o poluente através de caixas-de-ar 4a e 4b separadas. Após exposição, o adsorvente pode, depois, ser cortado em duas partes, que podem ser analisadas separadamente, possivelmente ao aplicar diferentes processos analíticos. É, igualmente, possível colocar duas camadas adsorventes do mesmo tipo, lado a lado, em combinação com o espaçador 16 da figura 3. Os dois adsorventes podem, depois, ser analisados separadamente após o teste. Podem ser proporcionados espaçadores do tipo 16 tendo mais do que duas aberturas.

Uma forma de realização particular de um espaçador possui uma grande abertura 25 numa metade da superfície do espaçador e vários orifícios 10 circunferenciais na outra metade (ver espaçador 17 na fig. 4) . Este espaçador permite realizar uma medição com uma taxa de absorção diferente para cada subparte da superfície do dosímetro. Este tipo de espaçador acrescenta outra 6 dimensão no dosímetro, uma vez que permite realizar uma medição com duas taxas de absorção diferentes, permitindo deste modo medir, quantitativamente, poluentes diferentes utilizando o mesmo adsorvente, assim como o mesmo poluente num leque de concentrações muito diferente. Certamente, o espaçador 17 pode, igualmente, ser utilizado com adsorventes diferentes sob cada subparte, permitindo assim uma outra variação nas condições de medição.

Além do espaçador (3, 15, 16, 17), também o adsorvente 2 e a camada 5 protectora são facilmente removíveis do dispositivo e podem ser substituídos por adsorventes ou camadas protectoras escolhidas de um conjunto destes itens proporcionados ao utilizador, por exemplo, para adaptar o dosimetro a outro tipo de poluente. Para este efeito, estas camadas são, de um modo preferido, auto-sustentáveis, i. e., suficientemente rígidas para poderem ser facilmente retiradas do dispositivo pelo utilizador. Finalmente, pode proporcionar-se um conjunto de tampas 6 com diferentes tamanhos de abertura 7.

Assim, em primeiro lugar, a invenção refere-se a um "kit de peças" compreendendo, pelo menos: um invólucro 1 um primeiro adsorvente 2 - um primeiro espaçador 3, para definir a espessura L e uma primeira área A de superfície da camada difusiva, uma primeira camada 5 protectora - uma primeira tampa 6 tendo uma abertura 7 7 e compreendendo ainda, pelo menos, um ou mais espaçadores adicionais, de um modo preferido, tendo a mesma espessura L, podendo cada espaçador adicional substituir o referido primeiro espaçador, em que cada espaçador define uma área de superfície diferente para que cada espaçador permita realizar uma medição com uma taxa de absorção diferente. Isto dá lugar ao conceito de um dispositivo de amostragem com taxa de multi-absorção.

Em particular, cada espaçador compreende aberturas através da espessura do espaçador, possuído as referidas aberturas uma secção transversal essencialmente constante e definindo as referidas aberturas a área A de superfície. As aberturas num espaçador são diferentes em número, tamanho ou forma das aberturas num outro espaçador para que espaçadores diferentes permitam realizar uma medição com diferentes taxas de absorção.

Por outras palavras, cada espaçador divide a superfície do adsorvente de um modo diferente, permitindo expor uma porção diferente do adsorvente ao poluente, originando, assim, uma variação do parâmetro "A" na fórmula da lei de Fick. Para um determinado comprimento "L" do percurso de difusão e para uma determinada camada difusiva (de um modo preferido, ar), isto leva a uma variação da taxa Q de absorção (também dentro de um e do mesmo dispositivo de amostragem, e. g., quando é utilizado o espaçador da figura 4).

De um modo preferido, o conjunto de espaçadores compreende um ou mais dos seguintes: um espaçador com vários orifícios pequenos, como mostrado na figura 2, um espaçador com duas grandes aberturas do mesmo tamanho, como mostrado na figura 3, um espaçador com uma grande abertura numa metade da superfície e pequenas aberturas na outra, como mostrado na figura 4, permitindo esta última a realização de uma medição com duas taxas de absorção diferentes dentro de um e do mesmo dispositivo de amostragem.

Além disso, pode ser adicionado qualquer espaçador que divida a superfície do dosímetro de outra forma, e. g., pequenos orifícios num quarto da superfície, pequenos orifícios com outro diâmetro noutro quarto e uma grande abertura na restante superfície. Qualquer combinação de tamanhos e formas ou número de aberturas pode ser aplicada, como é evidente para o especialista.

De acordo com a forma de realização preferida, o kit de peças compreende ainda uma tampa fechada adicional, para substituir a tampa 6 aberta após medição, para que o dosímetro possa ser fechado e transportado para o laboratório para análise, sem ter que tomar outras precauções para garantir que o adsorvente já não é exposto à atmosfera.

Em vez de um adsorvente, o kit de peças da invenção pode compreender adsorventes diferentes, possivelmente em tamanhos diferentes. Por exemplo, podem ser proporcionados dois diferentes tipos de adsorventes, correspondendo cada um a metade do tamanho da superfície do invólucro. Estes adsorventes podem, depois, ser utilizados em combinação com um espaçador, como mostrado na figura 3 ou 4. 0 kit de peças pode, igualmente, compreender diversas camadas protectoras adicionais, aptas a substituir a primeira camada protectora. 9 0 kit de peças pode compreender ainda um meio para identificar a taxa de absorção pré-definida ligada a um espaçador particular ou a uma parte do espaçador (no caso da figura 4, e. g.) . Este meio pode ser uma lista de valores, identificando os espaçadores ou subpartes dos espaçadores no kit de peças (e. g., por um número, que aparece nos próprios espaçadores) e as taxas de absorção correspondentes, de um modo preferido, para uma camada de difusão consistindo em ar ou possivelmente para diferentes tipos de camadas de difusão. Alternativamente, as taxas de absorção podem ser impressas nos próprios espaçadores. 0 invólucro e tampa do dosimetro da invenção podem ser desenhados de modo a poderem ser facilmente separados e recolocados, com um mínimo de fugas entre o invólucro e a tampa através dos lados do dispositivo. A figura 5a mostra um protótipo do invólucro do dosimetro de acordo com a invenção. Uma ranhura 30 é feita na parede exterior do invólucro. Num lado do invólucro, na posição 31, a ranhura possui uma profundidade maior de modo a facilitar a remoção da tampa. A tampa 6, a utilizar com o invólucro da figura 5a é mostrada na figura 5b. Possui uma primeira borda 32 saliente configurada para ser acomodada numa ranhura 33 circunferencial no topo do invólucro, para posicionamento correcto da tampa. Nas paredes verticais, a tampa possui uma segunda borda 34 saliente, configurada para se encaixar na ranhura 30 e, deste modo, fechar o invólucro lateralmente.

Para melhorar o fecho do invólucro, lateralmente, é vantajoso aplicar uma junta tórica entre a parede 12 exterior do 10 invólucro e a parede 8 vertical da tampa. Com este fim, o invólucro e a tampa mostrados nas figuras 6a e 6b são adequadas.

Este invólucro tem uma ranhura 40 funda em torno da sua circunferência, dentro da qual a junta tórica pode ser acomodada. A parede 8 vertical da tampa 6 não possui, neste caso, uma borda saliente. A figura 7 mostra outro protótipo com um invólucro 50 aberto, ao qual pode ser adicionada uma tampa em ambos os lados, para que a quantidade dupla de absorção de poluente seja possivel. Todas as formas de realização das figuras 5, 6 e 7 são do tipo "etiqueta", í. e., podem ser adicionadas às roupas do utilizador por exemplo. Com este objectivo, possuem um anel de 60 ligação num lado do invólucro. O invólucro, tampa e partes de espaçadores podem ser fabricadas em PVC ou material equivalente. A camada 5 protectora pode ser uma camada de, e. g., polietileno hidrófobo, com uma espessura de 2 mm. O adsorvente pode, e. g., ser uma camada de material à base de carbono conhecido na técnica.

Lisboa, 2 de Fevereiro de 2011 11

Claims (13)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Kit de peças para montar um dosímetro difusivo para a detecção de poluentes, compreendendo o referido kit de peças: - Um invólucro (1, 50), - Um primeiro adsorvente (2) a ser colocado dentro da referido invólucro, - Um primeiro espaçador (3) a ser colocado no topo do referido adsorvente, para definir uma espessura (L) e uma primeira área (A) de superfície de uma camada difusiva, - Uma primeira camada (5) protectora a ser colocada no topo do referido espaçador, uma primeira tampa (6) tendo uma abertura (7) a ser colocada no topo da referida camada protectora de modo a fechar o dosimetro montado na sua circunferência, caracterizado por compreender ainda , pelo menos, um ou mais espaçadores (15, 16, 17) adicionais, podendo cada espaçador substituir o referido primeiro espaçador, em que cada espaçador define uma área de superfície diferente de modo a que cada espaçador permita realizar uma medição com uma taxa de absorção diferente.
2. 2. Um kit de peças de acordo com a reivindicação 1, em que um ou mais dos referidos espaçadores (15) adicionais possuem orifícios (10) através da espessura, possuindo os referidos 1 orifícios vários tamanhos e/ou existindo em vários números entre um espaçador e o espaçador seguinte.
3. 3. Kit de peças de acordo com a reivindicação 1 ou 2, em que, pelo menos, um dos referidos espaçadores (16) adicionais compreende duas grandes aberturas (20, 21) de igual tamanho.
4. 4. Kit de peças de acordo com a reivindicação 1 ou 2, em que, pelo menos, um dos referidos espaçadores (17) adicionais compreende uma grande abertura (25) numa metade da superfície do espaçador e várias aberturas (10) mais pequenas na outra metade.
5. 5. Kit de peças de acordo com qualquer uma das reivindicações anterior, compreendendo ainda um ou mais adsorventes adicionais e/ou uma ou mais camadas protectoras adicionais.
6. 6. Kit de peças de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, compreendendo ainda uma tampa adicional, sendo esta uma tampa fechada.
7. 7. Kit de peças de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, em que, o referido invólucro possui uma parede (12) circunferencial e cada uma das referidas tampas (6) possui uma parede (8) circunferencial, pelo que no estado de montado, a parede da referida tampa sobrepõe-se à parede do referido invólucro de modo a fechar o dosímetro na sua circunferência. 2
8. 8. Kit de peças de acordo com a reivindicação 7, em que a referido invólucro (1) compreende uma ranhura (30) em torno da circunferência exterior da sua parede (12) circunferencial.
9. 9. Kit de peças de acordo com a reivindicação 8, em que a referido invólucro tem uma forma rectangular e a referida ranhura (30) possui uma profundidade (31) maior num dos lados do referido invólucro.
10. 10. Kit de peças de acordo com a reivindicação 8 ou 9, em que cada uma das referidas tampas (6) compreende uma borda (34) saliente no lado interior da parede (8) circunferencial.
11. 11. Kit de peças de acordo com a reivindicação 7, em que a referido invólucro (1) compreende uma ranhura (40) de profundidade constante ao longo da circunferência exterior da sua parede (12) circunferencial, uma junta tórica.
12. 12. Kit de peças de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, em que o referido invólucro (50) está adaptado para receber uma tampa (6) em ambos os lados do referido invólucro.
13. 13. Kit de peças de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, compreendendo ainda um meio para identificar uma taxa de absorção pré-definida ligada a um dos referidos espaçadores. Lisboa, 2 de Fevereiro de 2011 3 1/7 Β-Β'

    FIG. 1 2/7

    FIG. 2 3/7

    FIG. 3 4/7

    FIG. 4 5/7

    FIG. 5b FIG. 5a 6/7 33

    FIG. 6b Β

    FIG. 6a 7/7

    FIG. 7