Ensaios laboratoriais críticos para seleção de mídia

Destrave P&D, qualificação e certificação de filtros com medições reprodutíveis e conformes às normas — ganhos diretos para empresas reguladas, fabricantes e laboratórios

Do laboratório à fábrica: o dia em que a mídia certa apareceu nos dados

Lucas Ribeiro, consultor técnico da Pituã Brasil Business, chegou ao laboratório de um fabricante de filtros no interior de São Paulo para uma auditoria de pré-certificação. O time vinha perdendo prazos porque a eficiência fracionária variava de turno para turno. O relatório mostrava bons números com fotometria integral, mas os ensaios de validação externa reprovavam na faixa de 100–200 nm.

Em campo, Lucas detectou o primeiro indício: o aerossol de teste gerado por bico Laskin não tinha controle de emissão nem neutralização de carga. A contagem de partículas a montante subia e descia conforme a temperatura da sala. Pior: a medição a jusante usava apenas um fotômetro, incapaz de mostrar a curva de penetração por tamanho.

Em poucas horas, conectou um espectrômetro de aerossol com amostragem dupla e um gerador com laço de controle, estabilizando a concentração a montante. A curva revelou o verdadeiro MPPS em 120 nm — não em 300 nm como o time supunha. O meio filtrante selecionado para otimizar a pressão diferencial sacrificava desempenho exatamente na faixa mais crítica.

O que parecia azar era o gargalo: testes fora das normas de ensaio e falta de resolução por tamanho. Na semana seguinte, os novos dados sustentaram a decisão técnica e destravaram a aprovação do cliente regulado.

O gargalo que trava a seleção de mídia

Quando resultados não convergem, quase sempre há um único bloqueio dominando o fluxo de valor. Em ensaios de teste de filtros, esse gargalo costuma aparecer como:

• Baixa precisão e reprodutibilidade de medições: concentração a montante instável, amostragem não isocinética, tubos longos com perdas por difusão.

• Equipamentos inadequados: fotômetro usado para decisões que exigem eficiência fracionária resolvida por tamanho.

• Ensaios fora das normas: condições de fluxo e preparação do filtro que não seguem ISO 29463/EN 1822 para filtros HEPA e ULPA e outras normas aplicáveis.

• Decisões baseadas em estimativas: ausência de espectrômetro de aerossol e de contagem de partículas adequada ao tamanho crítico.

• Pressão diferencial mal caracterizada: sem controle de temperatura/umidade, comparando filtros em condições não equivalentes.

Identificar e atacar o gargalo certo muda tudo: uma vez que a medição se torna confiável e comparável, todo o restante — da seleção do meio filtrante à qualificação de filtros — flui com velocidade e previsibilidade.

A prova: dados que encerram discussões

Princípios de aerossóis que importam

• Mecanismos de captura: difusão browniana (dominante <200 nm), interceptação e inércia (>300 nm). Entre estes, surge o MPPS — ponto de menor eficiência.

• Eficiência fracionária: exige medir distribuição de tamanhos a montante e a jusante. Sem isso, uma boa eficiência integral pode ocultar penetração crítica no MPPS.

• Neutralização de carga: partículas carregadas elevam eficiência aparente. Neutralizadores bipolares estabilizam o ensaio.

Parâmetros e normas de ensaio

• Vazão e velocidade de face: definem regime de escoamento e queda de pressão; precisam ser controladas com precisão.

• Pressão diferencial: informada junto com a eficiência, pois determina consumo energético e vida útil.

• Normas de ensaio: para filtros HEPA e ULPA, seguir o arcabouço da ISO 29463/EN 1822; para aplicações automotivas e industriais, aplicar os métodos específicos exigidos pelo cliente ou regulação setorial.

Comparando tecnologias de medição

• Fotômetro: excelente para busca de vazamentos e varredura integral; não substitui espectrometria quando a decisão depende da curva fracionária.

• Contador de partículas (OPC): oferece classes de tamanhos discretas, útil para salas limpas e testes rápidos; pode não cobrir toda a faixa de interesse do MPPS.

• Espectrômetro de aerossol: fornece distribuição por tamanho com alta resolução, permitindo determinar MPPS e penetração com incerteza conhecida.

Como sistemas TOPAS eliminam incertezas

• Geração de aerossol estável: geradores com controle de emissão e monitoramento em malha fechada garantem concentração a montante constante.

• Amostragem correta: sondas e diluição projetadas para minimizar perdas por difusão e garantir representatividade do fluxo.

• Espectrometria e fotometria integradas: medição simultânea fracionária e integral para decisões técnicas e busca de vazamentos.

• Bancada de testes para filtros: módulos configuráveis conformes às normas de ensaio, com controle fino de vazão e pressão diferencial, e software com trilha de auditoria.

O resultado prático é reprodutibilidade de medições real: curvas de penetração sobrepostas entre turnos, operadores e lotes.

A história: quando a curva fracionária destravou a aprovação

Um fabricante de filtros automotivos precisava qualificar um novo meio filtrante para atender a requisitos mais rigorosos de qualidade de ar na cabine. O time de P&D tentava equilibrar pressão diferencial e eficiência, mas a certificação externa reprovava perto de 150 nm.

Lucas liderou um plano em três etapas. Primeiro, estabilizou o aerossol de teste com gerador controlado e neutralizador. Segundo, instalou um espectrômetro de aerossol com amostragem a montante e a jusante, além de um OPC para verificação rápida. Terceiro, configurou a bancada de testes para filtros com controle de vazão e temperatura, conforme as normas de ensaio aplicáveis.

Os dados mostraram que a mídia A, preferida por menor pressão diferencial, falhava no MPPS; a mídia B, com fibras mais finas e pequena adição eletrostática, mantinha a eficiência fracionária acima do limite em toda a curva com ΔP apenas 8% maior.

Impacto em 60 dias:

• Tempo de decisão reduziu de 6 semanas para 10 dias.

• Retrabalho caiu 35% pela eliminação de testes inconclusivos.

• Certificação de filtros aprovada na primeira submissão.

• QA passou a monitorar reprodutibilidade de medições com RSD < 3% entre turnos.

Solução irresistível: seu plano prático

1) Defina o equipamento certo

1. Objetivo do ensaio: fracionário (P&D e qualificação) vs. integral (inspeção e vazamento).

2. Geração de aerossol: DEHS/PAO para integral e fracionário em HEPA/ULPA; PSL/NaCl conforme especificação. Inclua neutralizador.

3. Instrumentação: espectrômetro de aerossol para curva fracionária; OPC para checks rápidos; fotômetro para certificação de filtros e varredura; transdutores de pressão diferencial precisos.

4. Bancada: faixa de vazão adequada, controle térmico e de umidade, portas de amostragem com isocineticidade garantida.

2) Interprete resultados com critério

• Curva de penetração e MPPS: decida a mídia pelo pior ponto, não pela média.

• ΔP vs. eficiência: compare a mesma velocidade de face; corrija condições ambientais.

• Condicionamento: avalie desempenho após carga inicial e estabilização.

3) Garanta reprodutibilidade

• Controle concentração a montante e valide estabilidade ao longo do teste.

• Padronize amostragem, comprimentos de linhas e diluição.

• Execute calibração rastreável e checks diários (zero, vazão, vazamento).

• Documente incerteza de medição e critérios de aceitação.

4) Como a Pituã apoia

• Seleção de equipamentos e configuração da bancada de testes para filtros conforme sua aplicação.

• Integração de sistemas de geração e medição TOPAS, com software validável e suporte técnico local.

• Treinamento, IQ/OQ/PQ, SOPs e planos de manutenção.

• Suporte pós-venda, calibração e auditoria técnica.

Oferta técnica: avance com segurança

• Solicite uma orientação técnica personalizada para definir o escopo do seu teste de filtros.

• Peça uma cotação detalhada baseada na sua aplicação, vazões e requisitos de qualificação de filtros.

• Agende um teste piloto com seu meio filtrante e protocolos de cliente.

Seção extra: o que não pode faltar

Métricas que importam

• Eficiência fracionária (% por faixa de tamanho) e penetração no MPPS.

• Pressão diferencial (Pa) à vazão nominal e ao longo da vida simulada.

• Concentração a montante e fundo da sala (background).

• Estabilidade do aerossol e incerteza expandida do sistema.

Ferramentas essenciais

• Gerador de aerossol de teste com controle de emissão e neutralizador.

• Espectrômetro de aerossol e contador de partículas (OPC/CPC) com amostragem dupla.

• Fotômetro para varredura integral e busca de vazamentos.

• Transdutores de pressão diferencial, medição de vazão e software de aquisição.

• Bancada de testes para filtros conforme normas de ensaio do seu produto.

Erros comuns que custam caro

• Usar fotometria para concluir sobre eficiência fracionária.

• Não neutralizar o aerossol de teste e inflar eficiência aparente.

• Amostragem não isocinética e linhas longas que distorcem a distribuição.

• Desconsiderar temperatura/umidade ao comparar pressão diferencial.

• Ignorar reprodutibilidade de medições e incerteza ao tomar decisões de P&D.

FAQ técnico

• Preciso de espectrômetro para todo ensaio? Para decisões de mídia e qualificação de filtros, sim. Para inspeções de rotina e busca de vazamentos, fotometria e OPC podem bastar.

• Qual aerossol devo usar? Depende da norma e da aplicação: DEHS/PAO são comuns em HEPA/ULPA; NaCl e PSL são frequentes em P&D fracionário. O importante é controlar emissão e neutralização.

• Como garantir comparabilidade entre turnos? Estabilize a concentração a montante, padronize amostragem, realize checks diários e rastreie condições ambientais.

• Posso reduzir ΔP sem perder eficiência? Sim, selecionando um meio filtrante com diâmetro de fibra e estrutura adequados ao MPPS da aplicação; apenas a curva fracionária revela o trade-off real.

• Como evidenciar conformidade em auditorias? Registre calibrações, incertezas, trilha de auditoria do software, critérios de aceitação e aderência às normas de ensaio aplicáveis.

Conclusão: precisão que vira vantagem competitiva

Escolher a mídia certa sem dados fracionários é apostar no escuro. Quando o gargalo de medição é removido com instrumentação adequada — geradores estáveis, espectrômetro de aerossol, contagem de partículas correta e bancada de testes para filtros conforme norma — P&D acelera, a certificação de filtros ganha previsibilidade e QA reduz variabilidade.

Se a sua empresa precisa de equipamentos, soluções técnicas ou orientação especializada para testes de filtros e análise de partículas, fale conosco agora mesmo.

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