Dispositivo de Feixe Colimado BSH-03 CBD
O BSH-03CBD é uma câmara de irradiação de feixe colimado projetada com precisão para irradiação UV reprodutível e com dose precisa de amostras líquidas. Com três lâmpadas de amálgama UVC de 150 W, garante uma fonte de radiação homogênea e de alta intensidade em 254 nm. O sistema foi desenvolvido com base nos métodos padrão para determinação de fluência e dose descritos na literatura técnica segundo Bolton & Linden, Standardization of Methods for Fluence "UV Dose Determination in Bench-Scale UV Experiments" (2003) – a metodologia considerada referência na pesquisa científica de desinfecção UV.
O procedimento foi adotado na DIN 19294-1:2020-08, de modo que o BSH-03CBD pode ser utilizado para determinar a taxa média de fluência na suspensão de esporos.
A inativação deve ser realizada em um BSH-03CBD de acordo com o Anexo D da DIN 19294-1:2020-08.
As lâmpadas de amálgama permanecem na temperatura de operação durante todo o experimento; o tempo de exposição é definido exclusivamente pelo obturador interno, que o UV-MAT regula até a dose alvo. A câmara pode, portanto, ser aberta durante a operação para carregar e descarregar amostras sem que as lâmpadas esfriem – o monitoramento de segurança exclui qualquer emissão de UV nesse processo.
A câmara de irradiação BSH-03CBD é, portanto, uma solução confiável e precisa para pesquisa científica e aplicações industriais de desinfecção UV. Sua construção robusta, segurança e operação de fácil utilização a tornam uma ferramenta indispensável no tratamento de água e na análise química.
Principais características do dispositivo de feixe colimado UVC:
- O BSH-03CBD é equipado com três lâmpadas de amálgama UVC de 150 W isentas de ozônio. Essas lâmpadas garantem irradiação UV uniforme e de alta intensidade.
- O invólucro protetor fechado blinda completamente a radiação UVC das três lâmpadas de amálgama.
- A área de irradiação de 60 × 40 cm acomoda placas de Petri fornecidas pelo cliente, juntamente com agitadores magnéticos para suspensões de esporos conforme a DIN 19294-1.
- Um sensor de referência UV para operação com controle de dose está integrado.
- Um segundo sensor UVC permite a configuração fácil do sistema.
- O UV-MAT Touch regula a irradiação por meio do sensor de referência UVC e desliga assim que a dose alvo é atingida.
- Porta monitorada e intertravada: mecanismos de segurança impedem a emissão de radiação UV quando a porta está aberta.
- A placa de base com roscas para parafusos permite medir o campo de irradiação e determinar o fator de Petri segundo Bolton/Linden.
- Obturador de placa pneumático: as lâmpadas de amálgama permanecem na temperatura de operação, o tempo de exposição é definido exclusivamente pelo obturador.
- Contador de horas de operação – as lâmpadas de amálgama atingem uma vida útil típica de 3.000 a 5.000 h.
- Dados brutos e relatórios resumidos (PDF) são armazenados pelo software de PC fornecido, protegido por senha com uma conta de administrador e uma conta de operador.
BSH-03 CBD ou BSM-03 CBD?
Com três lâmpadas de amálgama UVC de 150 W, o BSH-03 CBD emite de forma praticamente monocromática em 254 nm. Isso elimina a ponderação espectral do cálculo de fluência segundo Bolton e Linden e torna a câmara adequada tanto para determinar a taxa média de fluência conforme a DIN 19294-1 quanto para experimentos de inativação com uma dose UV definida. Com 550 W em 230 V e uma vida útil das lâmpadas de 3.000 a 5.000 h, é também a câmara mais econômica. Sempre que a radiação policromática de uma lâmpada de pressão média for necessária – fotólise, experimentos de AOP, funções de ação espectral – a BSM-03 CBD com sua lâmpada de mercúrio de pressão média de 1 kW é a variante adequada.
A irradiação é feita por lâmpadas UVC em 254 nm – monocromática, de modo que a irradiância medida pode ser convertida em fluência sem ponderação espectral.
Contexto e Informações
O artigo "Standardization of Methods for Fluence (UV Dose) Determination in Bench-Scale UV Experiments" de James R. Bolton e Karl G. Linden (2003) apresenta um procedimento padrão básico para a determinação da fluência UV (dose UV) em experimentos de laboratório. O objetivo do artigo é padronizar métodos experimentais para desinfecção UV e garantir a comparabilidade de resultados científicos no tratamento de água.
A luz ultravioleta se estabeleceu como um método eficiente para inativar microrganismos patogênicos em água potável e águas residuais.
O mecanismo é baseado na absorção da radiação UV pelos ácidos nucleicos, o que leva à dimerização das bases pirimidínicas e, assim, impede a replicação do DNA ou RNA. Comprimentos de onda em torno de 254 nm, como os emitidos por lâmpadas de mercúrio de baixa pressão, são particularmente eficazes.
Há grandes diferenças na literatura em relação ao design, calibração e implementação de experimentos UV. Entre outros aspectos, variaram o tipo de lâmpada, a distância até a amostra, a homogeneidade da radiação e o cálculo da dose. Essa variabilidade dificultou a comparação de curvas de dose-resposta e gerou incertezas em aplicações regulatórias e na implementação técnica de sistemas de desinfecção UV.
Bolton e Linden desenvolveram uma metodologia uniforme para a determinação da fluência, aplicável tanto a fontes de luz UV monocromáticas (baixa pressão) quanto policromáticas (média pressão) (BSM-03CBD), e propõem uma câmara de irradiação. O objetivo da câmara de irradiação é alcançar uma irradiação homogênea e quase paralela da superfície da água, a fim de garantir uma distribuição uniforme da fluência.
O protocolo inclui:
- a construção mecânica da câmara de irradiação,
- a calibração dos instrumentos de medição,
- a correção matemática dos parâmetros de radiação,
- bem como diretrizes para aspectos microbiológicos e de segurança
Descrição do protocolo padrão:
A fluência é definida como o produto da taxa de fluência (E) e do tempo de irradiação (t):
A medição é realizada com um radiômetro cujo sensor é posicionado na altura da superfície da água. Para aumentar a precisão da medição, diversos fatores de correção são considerados:
- Fator de reflexão: perda devido à reflexão na superfície da água (~2,5%)
- Fator de Petri: correção para a não homogeneidade em toda a área da amostra (deve ser > 0,9)
- Fator de água: consideração da absorção UV na água de acordo com a lei de Beer-Lambert
- Fator de divergência: correção para o trajeto do feixe não completamente paralelo
Para lâmpadas de média pressão, também são considerados o fator do sensor (sensibilidade espectral do detector) e o fator germicida (ponderação dos comprimentos de onda).
Procedimento de teste microbiológico
- Agitação: mistura homogênea da suspensão sem formação de vórtice.
- Irradiação com diferentes valores de dose
- Réplicas: pelo menos três repetições por valor de dose; realizar curvas de dose-resposta pelo menos duas vezes.
- Randomização: ordem aleatória da irradiação para minimizar erros sistemáticos.
- Avaliação: cálculo da redução log10 dos microrganismos em função da dose e regressão linear para determinar a sensibilidade UV.
O artigo define um protocolo completo e internacionalmente reconhecido para a padronização de testes de desinfecção UV em escala laboratorial.
Por meio de métodos de correção precisos, requisitos de design definidos e diretrizes microbiológicas, ele fornece a base para resultados reproduzíveis e comparáveis na determinação das relações dose-efeito da fluência UV.
O método de Bolton & Linden (2003) permanece como o padrão de referência para testes laboratoriais com sistemas de feixe colimado e é central para aplicações regulatórias como a DIN 19294, testes de validação e o desenvolvimento de tecnologias industriais de desinfecção UV.
Determinação da taxa de fluência: o que o ensaio de feixe colimado revela
O ensaio de feixe colimado responde a uma pergunta que nenhuma medição em planta consegue responder: qual foi a fluência que a amostra realmente recebeu? A irradiância na superfície da amostra é medida e corrigida por quatro fatores – fator de Petri, fator de reflexão, fator de divergência e fator de água. Somente o produto da taxa de fluência corrigida pelo tempo de exposição é uma fluência que pode ser comparada com a literatura e com a fluência equivalente de redução de um reator.
O método subjacente de Bolton e Linden é descrito em detalhes mais adiante, em "Background & Information", juntamente com o protocolo padrão. Como uma fluência determinada dessa forma é incorporada à validação de um reator está descrito em UV water treatment.
O BSH-03 CBD foi desenvolvido para esse ensaio: irradiação monocromática a 254 nm, área irradiada definida, irradiância medida e exposição controlada por dose – de modo que uma execução seja definida como uma fluência, e não como uma leitura de cronômetro. Para ensaios policromáticos com lâmpada de média pressão, o BSM-03 CBD está disponível ao seu lado.
Dados técnicos do dispositivo de feixe colimado UVC
| Câmara interna | 60 × 40 × 25 cm |
| Dimensões | 130 × 62 × 76 cm |
| Peso | ~ 65 kg |
| Potência consumida | 550 W |
| Alimentação da rede elétrica | 230 V, 6 A; 3 × 110/208 V, 8 A opcional |
| Temperatura de operação | de 15 a 30 °C |
| Umidade | < 80% sem condensação |
| Vida útil das lâmpadas | de 3.000 h a 5.000 h, típico |
| Número de lâmpadas | 3 |
| Tipo de lâmpada | lâmpadas de amálgama UVC de 150 W |
| isento de ozônio | sim |
| Temperatura da amostra | Temperatura ambiente + ~ 1–2 °C |
| Controle do obturador | Pneumático, 4–6 bar |
| Resfriamento | 1 x DN 100 |
Espectros da câmara de irradiação BSH-03 CBD
As três lâmpadas de amálgama UVC emitem de forma praticamente monocromática em 254 nm. Esse é o pré-requisito para a determinação da fluência segundo Bolton & Linden e a DIN 19294-1: com uma única linha não há ponderação espectral sobre a absorção da amostra, e o fator de Petri, o fator de reflexão e o fator de água podem ser calculados para esse único comprimento de onda. As lâmpadas são isentas de ozônio; um componente de 185 nm alteraria a fase gasosa acima da amostra.
Equipamento em detalhes
Além do sensor UV de referência integrado e do segundo sensor UVC, aplica-se o seguinte aos sensores da câmara:
 | Sensores Materiais adequados conferem aos sensores uma excelente estabilidade de longo prazo. Eles são calibrados de forma rastreável, podem ser recalibrados e são fornecidos com um certificado de calibração de fábrica ou ISO 17025. |
O controle de irradiação UV-MAT Touch
O UV-MAT Touch é operado por meio de uma tela sensível ao toque capacitiva de alta resolução. Um processador Cortex ARM garante durabilidade e a possibilidade de atualização - novas funções podem ser instaladas no local. O dispositivo e o software para PC são compatíveis com Windows 10 e 11. Irradiações de canal único e multicanal são exibidas numérica e graficamente, junto com osciloscopagramas e as configurações. Os parâmetros são definidos diretamente no dispositivo e são protegidos por senha. Ele controla a irradiação por meio do sensor de referência UVC e desliga assim que a dose alvo é atingida.
| Display | display touch capacitivo, 5″ WVGA |
| Saída do display | irradiância e dose, visualização de osciloscópio |
| Taxa de registro de dados | ajustável: 1 s a 1 h |
| Período de registro | > 24.000 h |
| Interface de armazenamento | 1 × pendrive USB (até 32 GB) |
Números de pedido, escopo de fornecimento, acessórios e versões
| Versão | Número do pedido |
|---|---|
| Dispositivo de Feixe Colimado BSH-03CBD | 860915 |
O dispositivo de feixe colimado produz um campo UVC paralelo para a determinação da fluência de acordo com Bolton.
| Versão | Número do pedido |
|---|---|
| UV-MAT Touch | 820930CH |
A câmara é controlada pelo UV-MAT Touch. Ele mede a irradiância por meio do sensor de referência UVC, desliga assim que a dose alvo é atingida e documenta a irradiação.
| Designação | Número do pedido |
|---|---|
| Sensores do radiômetro | 814412 |
A câmara opera com um sensor de referência UV integrado; um segundo sensor UVC facilita a configuração e a medição do campo de irradiação. Outras faixas espectrais estão listadas em sensores do radiômetro.
| Designação | Número do pedido |
|---|---|
| Lâmpada de reposição | 860814H |
| Serviço | Número do pedido |
|---|---|
| Calibração | CAL254 |
| Calibração 17025 | 17025 |
CAL254 é a calibração do canal de medição em 254 nm; além disso, oferecemos calibração acreditada conforme ISO/IEC 17025.
Publicações que utilizam câmaras de irradiação UV
Não mantemos uma bibliografia separada para este dispositivo individual – as publicações geralmente citam a família de produtos, não o modelo. Aqui estão listados os 10 trabalhos mais recentes em que câmaras de irradiação UV foram utilizadas.
Downloads
As fichas técnicas estão disponíveis em alemão e inglês. A versão em inglês é a que prevalece.
