Jackson da Silva Oliveira - jsoliveira@inmetro.gov.br 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

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

Motivação 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.

Introdução 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 Modelo de medidor respirométrico, acoplado em vários balões volumétricos.

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.

Metodologia A equação de cálculo da DBO pelo medidor respirométrico: 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)

Indicador do Medidor respirométrico Metodologia A calibração do medidor respirométrico é realizada conectando-se somente o seu indicador e um manômetro padrão numa mesma linha de pressão. Gerador de pressão Manômetro padrão Indicador do Medidor respirométrico 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 Com os valores da DBOi e DBOref obtidos, os erros pontuais do indicador do medidor são calculados, definindo-se o mensurando da calibração .

e Metodologia Fontes de Incerteza DBOi M(O2) R Tm resolução estimativa certificado repetições e certificado certificado certificado Curva de calibração Coef.dilatação repetições Vt Vl P(O2)

Constante universal dos gases Resultados Fonte Valor Unidade Instrumento Resolução 5,8 x 10-1 mg/L Repetibilidade 9 x 10-3 uDBOi 5,81 x 10-1 Peso molecular uM(O2) 3,5 x 10-5 g/mol Constante universal dos gases uR 1,2 x 10-4 L.mbar/mol.K Temperatura u Tm 5 x 10-3 oC Volume da amostra uVl 2,2 x 10-2 mL Pressão diferencial Certificado 5 x 10-2 mbar Repetição 2 x 10-2 Curva 1 x 10-2

Componentes de Incertezas e contribuições % Resultados Componentes de Incertezas e contribuições % Componente mg/L % uDBO(DBOi) 5,8 x 10-1 99,63 uDBO(MO2) 4,1 x 10-8 - uDBO(R) 5,2 x1 0-5 uDBO(Tm) 1,1 x 10-2 0,04 uDBO(Vt) uDBO(Vl) 2,8 x 10-2 0,23 uDBO(α) 1,2 x 10-3 uDBO(∆pO2) 1,4 x 10-2 0,06 uc(DBO) 100 UDBO(k=2;p=95%) 1,2  

Conclusões A 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.

Conclusões 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 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.

Obrigado pela Atenção!!