Quarta-feira, 16 fevereiro 2011 00: 42

Controle de Ambientes Internos: Princípios Gerais

As pessoas em ambientes urbanos gastam entre 80 e 90% de seu tempo em espaços fechados realizando atividades sedentárias, tanto no trabalho quanto no lazer. (Ver figura 1).

Figura 1. Moradores urbanos passam 80 a 90% de seu tempo dentro de casa

IEN010F1

Este facto levou à criação nestes espaços interiores de ambientes mais confortáveis ​​e homogéneos do que os encontrados no exterior com as suas condições climáticas variáveis. Para que isso fosse possível, o ar dentro desses espaços teve que ser condicionado, sendo aquecido na estação fria e resfriado na estação quente.

Para que a climatização fosse eficiente e rentável era necessário controlar o ar que entrava nos edifícios pelo exterior, não se podendo esperar que tivesse as características térmicas desejadas. O resultado foram edifícios cada vez mais herméticos e um controle mais rigoroso da quantidade de ar ambiente que foi usado para renovar o ar interno estagnado.

A crise energética do início da década de 1970 – e a conseqüente necessidade de economizar energia – representou outro estado de coisas muitas vezes responsável por reduções drásticas no volume de ar ambiente usado para renovação e ventilação. O que era comum fazer na época era reciclar o ar dentro de um prédio várias vezes. Isso foi feito, é claro, com o objetivo de reduzir o custo do ar-condicionado. Mas algo mais começou a acontecer: o número de queixas, desconfortos e/ou problemas de saúde dos ocupantes desses prédios aumentou consideravelmente. Isso, por sua vez, aumentou os custos sociais e financeiros com o absenteísmo e levou especialistas a estudar a origem de reclamações que, até então, eram consideradas independentes da poluição.

Não é complicado explicar o que levou ao aparecimento de reclamações: os edifícios são construídos cada vez mais hermeticamente, o volume de ar fornecido para ventilação é reduzido, são utilizados mais materiais e produtos para isolar termicamente os edifícios, o número de produtos químicos e os materiais sintéticos usados ​​se multiplicam e se diversificam e o controle individual do ambiente é gradualmente perdido. O resultado é um ambiente interno cada vez mais contaminado.

Os ocupantes de edifícios com ambientes degradados reagem, então, em sua maioria, expressando queixas sobre aspectos de seu ambiente e apresentando sintomas clínicos. Os sintomas mais ouvidos são do seguinte tipo: irritação das mucosas (olhos, nariz e garganta), dores de cabeça, falta de ar, maior incidência de resfriados, alergias e assim por diante.

Quando chega a hora de definir as possíveis causas que desencadeiam essas queixas, a aparente simplicidade da tarefa dá lugar, de fato, a uma situação muito complexa quando se tenta estabelecer a relação de causa e efeito. Neste caso, deve-se olhar para todos os fatores (ambientais ou de outras origens) que podem estar implicados nas queixas ou nos problemas de saúde que apareceram.

A conclusão – depois de muitos anos estudando esse problema – é que esses problemas têm origens múltiplas. As exceções são aqueles casos em que a relação de causa e efeito foi claramente estabelecida, como no caso do surto de doença do legionário, por exemplo, ou os problemas de irritação ou aumento de sensibilidade devido à exposição ao formaldeído.

O fenômeno recebe o nome de síndrome do edifício doente, e é definido como os sintomas que afetam os ocupantes de um edifício onde as queixas de mal-estar são mais frequentes do que seria razoavelmente esperado.

A Tabela 1 apresenta alguns exemplos de poluentes e as fontes de emissão mais comuns que podem estar associadas à queda da qualidade do ar interior.

Além da qualidade do ar interno, que é afetada por poluentes químicos e biológicos, a síndrome do edifício doente é atribuída a muitos outros fatores. Algumas são físicas, como calor, ruído e iluminação; alguns são psicossociais, destacando-se a forma de organização do trabalho, as relações de trabalho, o ritmo de trabalho e a carga horária.

Tabela 1. Os poluentes internos mais comuns e suas fontes

Local

Fontes de emissão

Poluente

ao ar livre

fontes fixas

 
 

Instalações industriais, produção de energia

Dióxido de enxofre, óxidos de nitrogênio, ozônio, material particulado, monóxido de carbono, compostos orgânicos

 

Os veículos a motor

Monóxido de carbono, chumbo, óxidos de nitrogênio

 

Solo

Radônio, microorganismos

Dentro de casa

Materiais de construção

 
 

pedra, concreto

Radão

 

Compósitos de madeira, folheados

Formaldeído, compostos orgânicos

 

Isolamento

formaldeído, fibra de vidro

 

Retardadores de fogo

Amianto

 

pintar

Compostos orgânicos, chumbo

 

Equipamentos e instalações

 
 

Sistemas de aquecimento, cozinhas

Monóxido e dióxido de carbono, óxidos de nitrogênio, compostos orgânicos, material particulado

 

Fotocopiadoras

ozono

 

Sistemas de ventilação

Fibras, microorganismos

 

Ocupantes

 
 

Atividade metabólica

Dióxido de carbono, vapor de água, odores

 

Atividade biológica

Microorganismos

 

Atividade humana

 
 

Fumar

Monóxido de carbono, outros compostos, material particulado

 

Desodorisadores

Fluorocarbonos, odores

 

Limpeza

Compostos orgânicos, odores

 

Lazer, atividades artísticas

Compostos orgânicos, odores

 

O ar interior desempenha um papel muito importante na síndrome do edifício doente, pelo que o controlo da sua qualidade pode ajudar, na maioria dos casos, a corrigir ou ajudar a melhorar as condições que conduzem ao aparecimento da síndrome. Deve-se lembrar, no entanto, que a qualidade do ar não é o único fator que deve ser considerado na avaliação de ambientes internos.

Medidas de Controle de Ambientes Internos

A experiência mostra que a maioria dos problemas que ocorrem em ambientes internos são resultado de decisões tomadas durante o projeto e construção de um edifício. Embora esses problemas possam ser resolvidos posteriormente com a adoção de medidas corretivas, deve-se ressaltar que prevenir e corrigir deficiências durante o projeto do edifício é mais eficaz e econômico.

A grande variedade de possíveis fontes de poluição determina a multiplicidade de ações corretivas que podem ser tomadas para controlá-las. O projeto de uma edificação pode envolver profissionais de diversas áreas, como arquitetos, engenheiros, designers de interiores e outros. Por isso, é importante nesta fase ter em mente os diferentes fatores que podem contribuir para eliminar ou minimizar os possíveis problemas futuros que possam surgir devido à má qualidade do ar. Os fatores que devem ser considerados são

  • seleção do local
  • projeto arquitetônico
  • seleção de materiais
  • sistemas de ventilação e ar condicionado usados ​​para controlar a qualidade do ar interno.

 

Selecionando um canteiro de obras

A poluição do ar pode ter origem em fontes próximas ou distantes do local escolhido. Esse tipo de poluição inclui, em sua maioria, gases orgânicos e inorgânicos resultantes da combustão – seja de veículos automotores, plantas industriais ou instalações elétricas próximas ao local – e material particulado suspenso no ar de várias origens.

A poluição encontrada no solo inclui compostos gasosos de matéria orgânica enterrada e radônio. Estes contaminantes podem penetrar no edifício através de fissuras nos materiais de construção que estão em contacto com o solo ou por migração através de materiais semipermeáveis.

Quando a construção de um edifício está em fase de planejamento, devem ser avaliados os diferentes locais possíveis. O melhor site deve ser escolhido, levando em consideração estes fatos e informações:

  1. Dados que mostram os níveis de poluição ambiental na área, para evitar fontes distantes de poluição.
  2. Análise de fontes de poluição adjacentes ou próximas, levando em consideração fatores como a quantidade de tráfego de veículos e possíveis fontes de poluição industrial, comercial ou agrícola.
  3. Os níveis de poluição no solo e na água, incluindo compostos orgânicos voláteis ou semivoláteis, gás radônio e outros compostos radioativos resultantes da desintegração do radônio. Esta informação é útil se for necessário tomar uma decisão para alterar o local ou tomar medidas para mitigar a presença desses contaminantes no futuro edifício. Entre as medidas que podem ser tomadas estão a vedação efetiva dos canais de penetração ou o projeto de sistemas gerais de ventilação que garantam uma pressão positiva dentro do futuro edifício.
  4. Informações sobre o clima e direção do vento predominante na área, bem como variações diárias e sazonais. Estas condições são importantes para decidir a orientação adequada do edifício.

 

Por outro lado, as fontes locais de poluição devem ser controladas por meio de várias técnicas específicas, como drenagem ou limpeza do solo, despressurização do solo ou uso de defletores arquitetônicos ou paisagísticos.

Projeto arquitetônico

A integridade de um edifício tem sido, durante séculos, uma liminar fundamental na hora de planejar e projetar um novo edifício. Para o efeito, tem-se considerado, hoje como no passado, as capacidades dos materiais para resistir à degradação pela humidade, mudanças de temperatura, movimento do ar, radiação, ataque de agentes químicos e biológicos ou desastres naturais.

O fato de que os fatores acima mencionados devem ser considerados na realização de qualquer projeto arquitetônico não é um problema no contexto atual: além disso, o projeto deve implementar as decisões corretas no que diz respeito à integridade e bem-estar dos ocupantes. Nesta fase do projeto devem ser tomadas decisões sobre o desenho dos espaços interiores, a seleção dos materiais, a localização das atividades que podem ser fontes potenciais de poluição, as aberturas do edifício para o exterior, as janelas e a sistema de ventilação.

Aberturas de edifícios

Medidas eficazes de controle durante o projeto do edifício consistem em planejar a localização e orientação dessas aberturas com o objetivo de minimizar a quantidade de contaminação que pode entrar no edifício a partir de fontes de poluição previamente detectadas. As seguintes considerações devem ser mantidas em mente:

  • As aberturas devem estar longe de fontes de poluição e não na direção predominante do vento. Quando as aberturas estiverem próximas a fontes de fumaça ou exaustão, o sistema de ventilação deve ser planejado para produzir pressão de ar positiva naquela área, a fim de evitar a reentrada de ar ventilado, conforme figura 2.
  • Atenção especial deve ser dada para garantir a drenagem e evitar infiltrações onde a edificação entra em contato com o solo, na fundação, em áreas que são revestidas com telhas, onde estão localizadas a rede de drenagem e condutos e outros locais.
  • O acesso às docas de carga e garagens deve ser construído longe dos locais normais de entrada de ar do edifício, bem como das entradas principais.

 

Figura 2. Penetração da poluição do lado de fora

IEN010F2

Windows

Nos últimos anos tem havido uma inversão da tendência observada nas décadas de 1970 e 1980, e agora há uma tendência de incluir janelas de trabalho em novos projetos arquitetônicos. Isto confere várias vantagens. Uma delas é a capacidade de fornecer ventilação suplementar naquelas áreas (poucas em número, espera-se) que dela necessitem, desde que o sistema de ventilação disponha de sensores nessas áreas para evitar desequilíbrios. Deve-se ter em mente que a capacidade de abrir uma janela nem sempre garante a entrada de ar fresco no edifício; se o sistema de ventilação for pressurizado, abrir uma janela não fornecerá ventilação extra. Outras vantagens são de caráter claramente psicossocial, permitindo aos ocupantes um certo grau de controle individual sobre seu entorno e acesso direto e visual ao exterior.

Proteção contra umidade

Os principais meios de controle consistem na redução da umidade nas fundações da edificação, onde microrganismos, principalmente fungos, podem se espalhar e se desenvolver com frequência.

A desumidificação da área e a pressurização do solo podem prevenir o aparecimento de agentes biológicos e também a penetração de poluentes químicos que possam estar presentes no solo.

A vedação e controlo das zonas fechadas do edifício mais susceptíveis à humidade do ar é outra medida a ter em conta, uma vez que a humidade pode danificar os materiais utilizados no revestimento do edifício, fazendo com que estes materiais se tornem uma fonte de contaminação microbiológica .

Planejamento de espaços internos

É importante saber durante as etapas de planejamento o uso que o edifício terá ou as atividades que serão realizadas dentro dele. É importante, acima de tudo, saber quais atividades podem ser fonte de contaminação; esse conhecimento pode então ser usado para limitar e controlar essas fontes potenciais de poluição. Alguns exemplos de atividades que podem ser fontes de contaminação dentro de uma edificação são o preparo de alimentos, impressão e artes gráficas, fumo e uso de fotocopiadoras.

A localização dessas atividades em locais específicos, separados e isolados de outras atividades, deve ser decidida de forma que os ocupantes do edifício sejam o menos afetados possível.

É aconselhável que estes processos sejam dotados de sistema de extração localizada e/ou sistemas de ventilação geral com características especiais. A primeira dessas medidas visa controlar os contaminantes na fonte de emissão. A segunda, aplicável quando as fontes são numerosas, quando estão dispersas num determinado espaço, ou quando o poluente é extremamente perigoso, deve obedecer aos seguintes requisitos: deve ser capaz de fornecer volumes de ar novo adequados às condições estabelecidas normas para a atividade em questão, não deve reutilizar o ar misturando-o com o fluxo geral de ventilação do edifício e deve incluir extração de ar forçado suplementar quando necessário. Nesses casos, o fluxo de ar nesses locais deve ser cuidadosamente planejado, para evitar a transferência de poluentes entre espaços contíguos – criando, por exemplo, pressão negativa em um determinado espaço.

Às vezes, o controle é obtido eliminando ou reduzindo a presença de poluentes no ar por filtração ou limpeza química do ar. Ao usar essas técnicas de controle, as características físicas e químicas dos poluentes devem ser consideradas. Os sistemas de filtragem, por exemplo, são adequados para a remoção de material particulado do ar – desde que a eficiência do filtro seja compatível com o tamanho das partículas que estão sendo filtradas – mas permitem a passagem de gases e vapores.

A eliminação da fonte de poluição é a forma mais eficaz de controlar a poluição em espaços interiores. Um bom exemplo que ilustra o ponto são as restrições e proibições de fumar no local de trabalho. Onde fumar é permitido, geralmente é restrito a áreas especiais equipadas com sistemas de ventilação especiais.

Seleção de materiais

Na tentativa de prevenir possíveis problemas de poluição no interior de um edifício, deve ser dada atenção às características dos materiais utilizados na construção e decoração, ao mobiliário, às atividades normais de trabalho que serão executadas, à forma como o edifício será limpo e desinfetado e a forma como os insetos e outras pragas serão controlados. Também é possível reduzir os teores de compostos orgânicos voláteis (VOCs), por exemplo, considerando apenas materiais e móveis que possuem índices conhecidos de emissão desses compostos e selecionando aqueles com teores mais baixos.

Hoje, embora alguns laboratórios e instituições tenham realizado estudos sobre emissões desse tipo, as informações disponíveis sobre as taxas de emissão de contaminantes para materiais de construção são escassas; esta escassez é ainda agravada pelo vasto número de produtos disponíveis e pela variabilidade que apresentam ao longo do tempo.

Apesar dessa dificuldade, alguns produtores começaram a estudar seus produtos e a incluir, geralmente a pedido do consumidor ou do profissional da construção, informações sobre as pesquisas realizadas. Os produtos são cada vez mais rotulados ambientalmente seguro, não tóxico e assim por diante.

No entanto, ainda há muitos problemas a serem superados. Exemplos desses problemas incluem o alto custo das análises necessárias tanto em tempo quanto em dinheiro; a falta de padrões para os métodos usados ​​para analisar as amostras; a complicada interpretação dos resultados obtidos devido ao desconhecimento dos efeitos de alguns contaminantes sobre a saúde; e a falta de consenso entre os pesquisadores sobre se materiais com altos níveis de emissão que emitem por um curto período de tempo são preferíveis a materiais com baixos níveis de emissão que emitem por períodos mais longos.

Mas o fato é que nos próximos anos o mercado de materiais de construção e decoração ficará mais competitivo e sofrerá mais pressão legislativa. Isso resultará na eliminação de alguns produtos ou sua substituição por outros produtos com menores índices de emissão. Medidas desse tipo já estão sendo tomadas com os adesivos utilizados na produção de tecido moquete para estofamento e são exemplificadas ainda pela eliminação de compostos perigosos como mercúrio e pentaclorofenol na produção de tintas.

Até que se conheça mais e amadureça a regulamentação legislativa nesta área, as decisões quanto à seleção dos materiais e produtos mais adequados para usar ou instalar em novos edifícios serão deixadas aos profissionais. Aqui estão algumas considerações que podem ajudá-los a chegar a uma decisão:

  • Devem estar disponíveis informações sobre a composição química do produto e as taxas de emissão de quaisquer poluentes, bem como quaisquer informações relativas à saúde, segurança e conforto dos ocupantes a eles expostos. Esta informação deve ser fornecida pelo fabricante do produto.
  • Devem ser selecionados produtos que tenham as menores taxas possíveis de emissão de quaisquer contaminantes, dando atenção especial à presença de compostos carcinogênicos e teratogênicos, irritantes, toxinas sistêmicas, compostos odoríferos e assim por diante. Adesivos ou materiais que apresentam grandes superfícies de emissão ou absorção, como materiais porosos, têxteis, fibras não revestidas e similares, devem ser especificados e seu uso restrito.
  • Devem ser implementados procedimentos preventivos para o manuseio e instalação desses materiais e produtos. Durante e após a instalação destes materiais o espaço deve ser exaustivamente ventilado e o assar processo (veja abaixo) deve ser usado para curar certos produtos. As medidas de higiene recomendadas também devem ser aplicadas.
  • Um dos procedimentos recomendados para minimizar a exposição às emissões de novos materiais durante as fases de instalação e acabamento, bem como durante a ocupação inicial do edifício, é ventilar o edifício durante 24 horas com 100 por cento de ar exterior. A eliminação de compostos orgânicos pelo uso desta técnica evita a retenção destes compostos em materiais porosos. Esses materiais porosos podem atuar como reservatórios e posteriormente fontes de poluição, pois liberam os compostos armazenados no meio ambiente.
  • Aumentar a ventilação ao máximo possível antes de reocupar um edifício após um período de fechamento – nas primeiras horas do dia – e após fechamentos de finais de semana ou férias também é uma medida conveniente que pode ser implementada.
  • Um procedimento especial, conhecido como assar, tem sido usado em alguns edifícios para “curar” novos materiais. o assar procedimento consiste em elevar a temperatura de um edifício por 48 horas ou mais, mantendo o fluxo de ar no mínimo. As altas temperaturas favorecem a emissão de compostos orgânicos voláteis. O edifício é então ventilado e sua carga de poluição é assim reduzida. Os resultados obtidos até o momento mostram que esse procedimento pode ser eficaz em algumas situações.

 

Sistemas de ventilação e controle de climas internos

Em espaços fechados, a ventilação é um dos métodos mais importantes para o controle da qualidade do ar. Existem tantas fontes de poluição nesses espaços, e as características desses poluentes são tão variadas, que é quase impossível gerenciá-los completamente na fase de projeto. A poluição gerada pelos próprios ocupantes do edifício – pelas atividades que exercem e pelos produtos que utilizam para higiene pessoal – são um exemplo disso; em geral, essas fontes de contaminação estão fora do controle do projetista.

A ventilação é, portanto, o método de controle normalmente utilizado para diluir e eliminar contaminantes de ambientes internos poluídos; pode ser realizado com ar externo limpo ou ar reciclado convenientemente purificado.

Muitos pontos diferentes precisam ser considerados no projeto de um sistema de ventilação para que ele sirva como um método de controle de poluição adequado. Entre eles estão a qualidade do ar externo que será utilizado; as exigências especiais de determinados poluentes ou de sua fonte geradora; a manutenção preventiva do próprio sistema de ventilação, que também deve ser considerado uma possível fonte de contaminação; e a distribuição do ar no interior do edifício.

A Tabela 2 resume os principais pontos que devem ser considerados no projeto de um sistema de ventilação para a manutenção da qualidade dos ambientes internos.

Num sistema típico de ventilação/ar condicionado, o ar retirado do exterior e misturado com uma porção variável de ar reciclado passa por diferentes sistemas de ar condicionado, é normalmente filtrado, aquecido ou arrefecido consoante a estação do ano e humidificado ou desumidificado conforme necessário.

Tabela 2. Requisitos básicos para um sistema de ventilação por diluição

Componente do sistema
ou função

Exigência

Diluição pelo ar externo

Deve ser garantido um volume mínimo de ar por ocupante por hora.

 

O objetivo deve ser renovar o volume de ar interno um número mínimo de vezes por hora.

 

O volume de ar externo fornecido deve ser aumentado com base na intensidade das fontes de poluição.

 

A extração direta para o exterior deve ser garantida para os espaços onde ocorrerão atividades geradoras de poluição.

Locais de entrada de ar

A colocação de entradas de ar perto de plumas de fontes conhecidas de poluição deve ser evitada.

 

Deve-se evitar áreas próximas a águas estagnadas e aos aerossóis que emanam das torres de refrigeração.

 

A entrada de quaisquer animais deve ser evitada e as aves devem ser impedidas de empoleirar-se ou nidificar perto das entradas.

Localização da extração de ar
aberturas

Os respiros de extração devem ser colocados o mais longe possível dos locais de entrada de ar e a altura do respiro de descarga deve ser aumentada.

 

A orientação dos respiros de descarga deve estar na direção oposta dos exaustores de entrada de ar.

Filtração e limpeza

Filtros mecânicos e elétricos para material particulado devem ser usados.

 

Deve-se instalar um sistema de eliminação química de poluentes.

Controle microbiológico

Deve-se evitar a colocação de quaisquer materiais porosos em contato direto com correntes de ar, inclusive nos condutos de distribuição.

 

Deve-se evitar o acúmulo de água estagnada onde se forma condensação nos aparelhos de ar condicionado.

 

Deve ser estabelecido um programa de manutenção preventiva e programada a limpeza periódica dos umidificadores e torres de refrigeração.

Distribuição de ar

Deve-se eliminar e prevenir a formação de eventuais zonas mortas (onde não haja ventilação) e a estratificação do ar.

 

É preferível misturar o ar onde os ocupantes o respiram.

 

Pressões adequadas devem ser mantidas em todos os locais com base nas atividades que são realizadas neles.

 

Os sistemas de propulsão e extração de ar devem ser controlados para manter o equilíbrio entre eles.

 

Uma vez tratado, o ar é distribuído por condutas para todas as áreas do edifício e é fornecido através de grelhas de dispersão. Em seguida, ele se mistura nos espaços ocupados trocando calor e renovando a atmosfera interna antes de ser finalmente retirado de cada local por dutos de retorno.

A quantidade de ar externo que deve ser utilizada para diluir e eliminar poluentes é objeto de muitos estudos e controvérsias. Nos últimos anos, houve mudanças nos níveis recomendados de ar externo e nos padrões de ventilação publicados, na maioria dos casos envolvendo aumentos nos volumes de ar externo usados. Apesar disso, constatou-se que essas recomendações são insuficientes para controlar efetivamente todas as fontes de poluição. Isso porque os padrões estabelecidos são baseados na ocupação e desconsideram outras fontes importantes de poluição, como os materiais empregados na construção, o mobiliário e a qualidade do ar captado do exterior.

Portanto, a quantidade de ventilação necessária deve ser baseada em três considerações fundamentais: a qualidade do ar que se deseja obter, a qualidade do ar externo disponível e a carga total de poluição no espaço que será ventilado. Este é o ponto de partida dos estudos realizados pelo professor PO Fanger e sua equipe (Fanger 1988, 1989). Esses estudos visam estabelecer novos padrões de ventilação que atendam aos requisitos de qualidade do ar e que proporcionem um nível aceitável de conforto percebido pelos ocupantes.

Um dos fatores que afeta a qualidade do ar em ambientes internos é a qualidade do ar externo disponível. As características das fontes externas de poluição, como tráfego de veículos e atividades industriais ou agrícolas, colocam seu controle fora do alcance dos projetistas, proprietários e ocupantes do edifício. É nestes casos que as autoridades ambientais devem assumir a responsabilidade de estabelecer diretrizes de proteção ambiental e zelar pelo seu cumprimento. Existem, no entanto, muitas medidas de controle que podem ser aplicadas e que são úteis na redução e eliminação da poluição atmosférica.

Como mencionado acima, deve-se ter um cuidado especial com a localização e orientação dos dutos de entrada e saída de ar, a fim de evitar o retorno da poluição do próprio edifício ou de suas instalações (torres de refrigeração, saídas de cozinha e banheiro, etc.) , bem como de edifícios nas imediações.

Quando o ar exterior ou ar reciclado se encontra poluído, as medidas de controlo recomendadas consistem em filtrá-lo e limpá-lo. O método mais eficaz de remoção de material particulado é com precipitadores eletrostáticos e filtros de retenção mecânicos. Estes últimos serão mais eficazes quanto mais precisamente forem calibrados para o tamanho das partículas a serem eliminadas.

A utilização de sistemas capazes de eliminar gases e vapores por absorção e/ou adsorção química é uma técnica pouco utilizada em situações não industriais; no entanto, é comum encontrar sistemas que mascaram o problema da poluição, principalmente dos cheiros, por exemplo, pelo uso de purificadores de ar.

Outras técnicas para limpar e melhorar a qualidade do ar consistem no uso de ionizadores e ozonizadores. A prudência seria a melhor política no uso desses sistemas para alcançar melhorias na qualidade do ar até que suas reais propriedades e seus possíveis efeitos negativos à saúde sejam claramente conhecidos.

Uma vez tratado e arrefecido ou aquecido, o ar é distribuído para os espaços interiores. Se a distribuição do ar é aceitável ou não, dependerá, em grande medida, da seleção, do número e da colocação das grelhas de difusão.

Dadas as diferenças de opinião sobre a eficácia dos diferentes procedimentos que devem ser seguidos para misturar o ar, alguns projetistas começaram a usar, em algumas situações, sistemas de distribuição de ar que fornecem ar ao nível do chão ou nas paredes como alternativa às grelhas de difusão no teto. De qualquer forma, a localização dos registros de retorno deve ser cuidadosamente planejada para evitar curto-circuito na entrada e saída de ar, o que impediria sua mistura completa conforme a figura 3.

Figura 3. Exemplo de como a distribuição de ar pode sofrer curto-circuito em ambientes internos

IEN010F3

Dependendo de como os espaços de trabalho são compartimentados, a distribuição de ar pode apresentar uma variedade de problemas diferentes. Por exemplo, em espaços de trabalho abertos onde as grades de difusão estão no teto, o ar na sala pode não se misturar completamente. Este problema tende a ser agravado quando o tipo de sistema de ventilação utilizado pode fornecer volumes de ar variáveis. As condutas de distribuição destes sistemas estão equipadas com terminais que modificam a quantidade de ar fornecida às condutas com base nos dados recebidos dos termóstatos de área.

Uma dificuldade pode surgir quando o ar flui a uma taxa reduzida por um número significativo desses terminais – situação que surge quando os termostatos de diferentes áreas atingem a temperatura desejada – e a potência dos ventiladores que empurram o ar é automaticamente reduzida. O resultado é que o fluxo total de ar através do sistema é menor, em alguns casos muito menor, ou mesmo que a entrada de novo ar externo seja totalmente interrompida. A colocação de sensores que controlam o fluxo de ar externo na entrada do sistema pode garantir que um fluxo mínimo de ar novo seja mantido o tempo todo.

Outro problema que surge regularmente é que o fluxo de ar é bloqueado devido à colocação de partições parciais ou totais no espaço de trabalho. Existem muitas maneiras de corrigir essa situação. Uma maneira é deixar um espaço aberto na extremidade inferior dos painéis que dividem os cubículos. Outras formas incluem a instalação de ventiladores suplementares e a colocação das grelhas de difusão no piso. A utilização de fancoils de indução suplementares auxilia na mistura do ar e permite o controle individualizado das condições térmicas do ambiente. Sem diminuir a importância da qualidade do ar per se e os meios para controlá-lo, deve-se ter em mente que um ambiente interno confortável é alcançado pelo equilíbrio dos diferentes elementos que o afetam. Qualquer ação – mesmo positiva – que afete um dos elementos sem levar em conta os demais pode afetar o equilíbrio entre eles, levando a novas reclamações dos ocupantes do edifício. As Tabelas 3 e 4 mostram como algumas dessas ações, destinadas a melhorar a qualidade do ar interno, levam à falha de outros elementos da equação, de modo que a adequação do ambiente de trabalho pode repercutir na qualidade do ar interno.

Tabela 3. Medidas de controle da qualidade do ar interno e seus efeitos nos ambientes internos

Açao Social

Efeito

Ambiente térmico

Aumento do volume de ar fresco

Aumento de rascunhos

Redução da umidade relativa para verificação de agentes microbiológicos

Umidade relativa insuficiente

ambiente acústico

Suprimento intermitente de ar externo para conservar
energia

Exposição intermitente ao ruído

ambiente visual

Redução do uso de lâmpadas fluorescentes para reduzir
contaminação fotoquímica

Redução na eficácia da iluminação

Ambiente psicossocial

Escritórios abertos

Perda de intimidade e de um espaço de trabalho definido

 

Tabela 4. Ajustes do ambiente de trabalho e seus efeitos na qualidade do ar interior

Açao Social

Efeito

Ambiente térmico

Basear o fornecimento de ar externo em fontes térmicas
Considerações

Volumes insuficientes de ar fresco

O uso de umidificadores

Risco microbiológico potencial

ambiente acústico

Aumento do uso de materiais isolantes

Possível liberação de poluentes

ambiente visual

Sistemas baseados exclusivamente em iluminação artificial

Insatisfação, mortalidade de plantas, crescimento de agentes microbiológicos

Ambiente psicossocial

Usar equipamentos no espaço de trabalho, como fotocopiadoras e impressoras

Aumento do nível de poluição

 

Garantir a qualidade do ambiente global de um edifício em fase de projeto depende, em grande medida, da sua gestão, mas sobretudo de uma atitude positiva para com os ocupantes desse edifício. Os ocupantes são os melhores sensores com os quais os proprietários do edifício podem contar para aferir o bom funcionamento das instalações destinadas a proporcionar um ambiente interior de qualidade.

Os sistemas de controle baseados em uma abordagem de “Big Brother”, tomando todas as decisões que regulam os ambientes internos, como iluminação, temperatura, ventilação e assim por diante, tendem a ter um efeito negativo no bem-estar psicológico e sociológico dos ocupantes. Os ocupantes então veem sua capacidade de criar condições ambientais que atendam às suas necessidades diminuída ou bloqueada. Além disso, sistemas de controle deste tipo são, por vezes, incapazes de mudar para atender aos diferentes requisitos ambientais que podem surgir devido a mudanças nas atividades realizadas em um determinado espaço, no número de pessoas que trabalham nele ou mudanças na forma como o espaço é alocado.

A solução poderia consistir na instalação de um sistema de controle centralizado para o ambiente interno, com controles localizados regulados pelos ocupantes. Esta ideia, muito utilizada no domínio do ambiente visual onde a iluminação geral é complementada por uma iluminação mais localizada, deve ser alargada a outras preocupações: aquecimento e ar condicionado geral e localizado, fornecimentos gerais e localizados de ar fresco e assim por diante.

Em suma, pode-se dizer que em cada instância uma parte das condições ambientais deve ser otimizada por meio de um controle centralizado baseado em considerações de segurança, saúde e economia, enquanto as diferentes condições ambientais locais devem ser otimizadas pelos usuários do espaço. Usuários diferentes terão necessidades diferentes e reagirão de maneira diferente a determinadas condições. Um compromisso deste tipo entre as diferentes partes conduzirá, sem dúvida, a uma maior satisfação, bem-estar e produtividade.

 

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Quarta-feira, 16 fevereiro 2011 00: 49

Ar Interior: Métodos de Controle e Limpeza

A qualidade do ar no interior de um edifício deve-se a uma série de fatores que incluem a qualidade do ar exterior, a conceção do sistema de ventilação/ar condicionado, a forma como o sistema funciona e é mantido e as fontes de poluição interior. Em termos gerais, o nível de concentração de qualquer contaminante em um espaço interno será determinado pelo equilíbrio entre a geração do poluente e a taxa de sua eliminação.

Quanto à geração de contaminantes, as fontes de poluição também podem ser externas ou internas. As fontes externas incluem poluição atmosférica devido a processos de combustão industrial, tráfego de veículos, usinas de energia e assim por diante; poluição emitida perto dos poços de admissão onde o ar é aspirado para dentro do edifício, como o de torres de refrigeração ou saídas de exaustão de outros edifícios; e emanações de solo contaminado, como gás radônio, vazamentos de tanques de gasolina ou pesticidas.

Dentre as fontes de poluição interna, destacam-se aquelas associadas aos próprios sistemas de ventilação e ar condicionado (principalmente a contaminação microbiológica de qualquer segmento desses sistemas), aos materiais utilizados na construção e decoração da edificação e aos ocupantes da construção. Fontes específicas de poluição interna são fumaça de tabaco, laboratórios, fotocopiadoras, laboratórios fotográficos e impressoras, academias, salões de beleza, cozinhas e lanchonetes, banheiros, garagens e caldeiras. Todas essas fontes devem ter um sistema de ventilação geral e o ar extraído dessas áreas não deve ser reciclado pelo edifício. Quando a situação o justifique, estas áreas devem também dispor de um sistema de ventilação localizada que funcione por extracção.

A avaliação da qualidade do ar interior compreende, entre outras tarefas, a medição e avaliação de contaminantes que possam estar presentes no edifício. Vários indicadores são usados ​​para determinar a qualidade do ar dentro de um edifício. Eles incluem as concentrações de monóxido de carbono e dióxido de carbono, compostos orgânicos voláteis totais (TVOC), partículas suspensas totais (TSP) e a taxa de ventilação. Existem vários critérios ou valores-alvo recomendados para a avaliação de algumas das substâncias encontradas em espaços interiores. Estes estão listados em diferentes padrões ou diretrizes, como as diretrizes para a qualidade do ar interior promulgadas pela Organização Mundial da Saúde (OMS) ou as normas da Sociedade Americana de Engenheiros de Aquecimento, Refrigeração e Ar Condicionado (ASHRAE).

Para muitas dessas substâncias, no entanto, não há padrões definidos. Por enquanto, o curso de ação recomendado é aplicar os valores e padrões para ambientes industriais fornecidos pela Conferência Americana de Higienistas Industriais Governamentais (ACGIH 1992). Os fatores de segurança ou correção são então aplicados na ordem de metade, um décimo ou um centésimo dos valores especificados.

Os métodos de controle do ar interno podem ser divididos em dois grupos principais: controle da fonte de poluição ou controle do ambiente com estratégias de ventilação e limpeza do ar.

Controle da Fonte de Poluição

A fonte de poluição pode ser controlada por vários meios, incluindo os seguintes:

  1. Eliminação. Eliminar a fonte de poluição é o método ideal para o controle da qualidade do ar interior. Esta medida é permanente e não requer operações de manutenção futuras. É aplicado quando a fonte de poluição é conhecida, como no caso da fumaça do tabaco, e não requer substituição de agentes poluentes.
  2. Substituição. Em alguns casos, a substituição do produto fonte de contaminação é a medida que deve ser utilizada. Por vezes é possível alterar o tipo de produtos utilizados (para limpeza, decoração, etc.) por outros que prestem o mesmo serviço mas sejam menos tóxicos ou apresentem menos riscos para as pessoas que os utilizam.
  3. Isolamento ou confinamento espacial. Essas medidas são projetadas para reduzir a exposição, limitando o acesso à fonte. O método consiste em interpor barreiras (parciais ou totais) ou contenções em torno da fonte de poluição para minimizar as emissões para o ar circundante e limitar o acesso de pessoas à área próxima à fonte de poluição. Esses espaços devem ser equipados com sistemas de ventilação suplementares que possam extrair o ar e fornecer um fluxo de ar direcionado quando necessário. Exemplos desta abordagem são fornos fechados, salas de caldeiras e salas de fotocópias.
  4. Selando a fonte. Este método consiste em usar materiais que emitem níveis mínimos de poluição ou que não emitem nada. Este sistema tem sido sugerido como forma de inibir a dispersão de fibras de amianto soltas de isolamentos antigos, bem como inibir a emissão de formaldeído de paredes tratadas com resinas. Em edifícios contaminados com gás radônio, esta técnica é usada para vedar blocos de concreto e fendas nas paredes do porão: são usados ​​polímeros que impedem a emissão de radônio do solo. As paredes do porão também podem ser tratadas com tinta epóxi e um selante polimérico de polietileno ou poliamida para evitar a contaminação que pode penetrar nas paredes ou no solo.
  5. Ventilação por extração localizada. Os sistemas de ventilação localizada baseiam-se na captura do poluente na fonte ou o mais próximo possível dela. A captura é realizada por um sino projetado para prender o poluente em uma corrente de ar. O ar então flui por condutos com a ajuda de um ventilador para ser purificado. Se o ar extraído não puder ser purificado ou filtrado, ele deve ser ventilado para fora e não deve ser reciclado de volta para o prédio.

 

Controle do Meio Ambiente

Os ambientes internos de edifícios não industriais costumam ter muitas fontes de poluição e, além disso, tendem a ser dispersos. O sistema mais comumente empregado para corrigir ou prevenir problemas de poluição em ambientes fechados, portanto, é a ventilação, seja ela geral ou por diluição. Este método consiste em movimentar e direcionar o fluxo de ar para capturar, conter e transportar poluentes desde sua fonte até o sistema de ventilação. Além disso, a ventilação geral também permite o controle das características térmicas do ambiente interno por meio do ar condicionado e da recirculação do ar (ver “Objetivos e princípios da ventilação geral e de diluição”, adiante neste capítulo).

Para diluir a poluição interna, é aconselhável aumentar o volume de ar externo somente quando o sistema tiver o tamanho adequado e não causar falta de ventilação em outras partes do sistema ou quando o volume adicionado não impedir o condicionamento adequado do ar . Para que um sistema de ventilação seja o mais eficaz possível, devem ser instalados extratores localizados nas fontes de poluição; ar misturado com poluição não deve ser reciclado; os ocupantes devem ser colocados perto de aberturas de difusão de ar e fontes de poluição perto de aberturas de extração; os poluentes devem ser expelidos pelo caminho mais curto possível; e espaços que tenham fontes localizadas de poluição devem ser mantidos em pressão negativa em relação à pressão atmosférica externa.

A maioria das deficiências de ventilação parece estar ligada a uma quantidade inadequada de ar externo. Uma distribuição inadequada do ar ventilado, no entanto, também pode resultar em problemas de baixa qualidade do ar. Em salas com tetos muito altos, por exemplo, onde o ar quente (menos denso) é fornecido de cima, a temperatura do ar pode tornar-se estratificada e a ventilação falhará em diluir a poluição presente na sala. A colocação e localização das aberturas de difusão de ar e aberturas de retorno de ar em relação aos ocupantes e às fontes de contaminação é uma consideração que requer atenção especial quando o sistema de ventilação está sendo projetado.

Técnicas de limpeza do ar

Os métodos de limpeza do ar devem ser projetados e selecionados com precisão para tipos específicos e muito concretos de poluentes. Uma vez instalado, a manutenção regular evitará que o sistema se torne uma nova fonte de contaminação. A seguir estão as descrições de seis métodos usados ​​para eliminar poluentes do ar.

Filtração de partículas

A filtração é um método útil para eliminar líquidos ou sólidos em suspensão, mas deve-se ter em mente que não elimina gases ou vapores. Os filtros podem capturar partículas por obstrução, impacto, interceptação, difusão e atração eletrostática. A filtragem de um sistema de ar condicionado interno é necessária por vários motivos. Uma delas é evitar o acúmulo de sujeira que pode ocasionar a diminuição de sua eficiência de aquecimento ou resfriamento. O sistema também pode ser corroído por certas partículas (ácido sulfúrico e cloretos). A filtragem também é necessária para evitar uma perda de equilíbrio no sistema de ventilação devido a depósitos nas pás do ventilador e falsas informações transmitidas aos controles devido a sensores entupidos.

Os sistemas de filtragem de ar interno se beneficiam da colocação de pelo menos dois filtros em série. O primeiro, um pré-filtro ou filtro primário, retém apenas as partículas maiores. Este filtro deve ser trocado frequentemente e prolongará a vida útil do próximo filtro. O filtro secundário é mais eficiente que o primeiro e pode filtrar esporos de fungos, fibras sintéticas e, em geral, poeira mais fina do que a coletada pelo filtro primário. Esses filtros devem ser finos o suficiente para eliminar irritantes e partículas tóxicas.

Um filtro é selecionado com base em sua eficácia, capacidade de acumular poeira, perda de carga e nível de pureza do ar necessário. A eficácia de um filtro é medida de acordo com os padrões ASHRAE 52-76 e Eurovent 4/5 (ASHRAE 1992; CEN 1979). A capacidade deles para retenção mede a massa de poeira retida multiplicada pelo volume de ar filtrado e é utilizada para caracterizar filtros que retêm apenas partículas grandes (filtros de baixa e média eficiência). Para medir sua capacidade de retenção, um pó de aerossol sintético de concentração e granulometria conhecidas é forçado através de um filtro. a porção retida no filtro é calculada por gravimetria.

O eficiência de um filtro é expressa pela multiplicação do número de partículas retidas pelo volume de ar filtrado. Este valor é o utilizado para caracterizar filtros que também retêm partículas mais finas. Para calcular a eficiência de um filtro, uma corrente de aerossol atmosférico é forçada através dele contendo um aerossol de partículas com diâmetro entre 0.5 e 1 μm. A quantidade de partículas capturadas é medida com um opacímetro, que mede a opacidade causada pelo sedimento.

O DOP é um valor usado para caracterizar filtros de ar particulado de eficiência muito alta (HEPA). O DOP de um filtro é calculado com um aerossol feito por vaporização e condensação de dioctilftalato, que produz partículas de 0.3 μm de diâmetro. Este método baseia-se na propriedade de dispersão da luz das gotas de dioctilftalato: se submetermos o filtro a este teste, a intensidade da luz dispersa é proporcional à concentração superficial deste material e a penetração do filtro pode ser medida pela intensidade relativa de luz espalhada antes e depois de filtrar o aerossol. Para um filtro receber a designação HEPA, ele deve ter uma eficiência superior a 99.97% com base neste teste.

Embora haja uma relação direta entre eles, os resultados dos três métodos não são diretamente comparáveis. A eficiência de todos os filtros diminui à medida que eles entupem e podem se tornar uma fonte de odores e contaminação. A vida útil de um filtro de alta eficiência pode ser bastante estendida usando um ou vários filtros de classificação inferior na frente do filtro de alta eficiência. A Tabela 1 mostra os rendimentos inicial, final e médio de diferentes filtros de acordo com os critérios estabelecidos pela ASHRAE 52-76 para partículas de 0.3 μm de diâmetro.

Tabela 1. A eficácia dos filtros (de acordo com o padrão ASHRAE 52-76) para partículas de 3 mm de diâmetro

Descrição do filtro

ASHRAE 52-76

Eficiência (%)

 

Mancha de poeira (%)

Prisão (%)

Inicie

final

Mediana

Médio

25-30

92

1

25

15

Médio

40-45

96

5

55

34

Alta

60-65

97

19

70

50

Alta

80-85

98

50

86

68

Alta

90-95

99

75

99

87

95% HEPA

-

-

95

99.5

99.1

99.97% HEPA

-

-

99.97

99.7

99.97

 

precipitação eletrostática

Este método é útil para controlar o material particulado. Equipamentos desse tipo funcionam ionizando partículas e depois eliminando-as da corrente de ar à medida que são atraídas e capturadas por um eletrodo coletor. A ionização ocorre quando o efluente contaminado passa pelo campo elétrico gerado por uma forte tensão aplicada entre os eletrodos coletor e de descarga. A tensão é obtida por um gerador de corrente contínua. O eletrodo coletor tem uma grande superfície e geralmente é carregado positivamente, enquanto o eletrodo de descarga consiste em um cabo carregado negativamente.

Os fatores mais importantes que afetam a ionização das partículas são o estado do efluente, sua descarga e as características das partículas (tamanho, concentração, resistência, etc.). A eficácia da captura aumenta com a umidade, tamanho e densidade das partículas, e diminui com o aumento da viscosidade do efluente.

A principal vantagem desses dispositivos é que eles são altamente eficazes na coleta de sólidos e líquidos, mesmo quando o tamanho das partículas é muito fino. Além disso, esses sistemas podem ser usados ​​para grandes volumes e altas temperaturas. A perda de pressão é mínima. As desvantagens desses sistemas são seu alto custo inicial, sua grande necessidade de espaço e os riscos de segurança que representam devido às tensões muito altas envolvidas, especialmente quando são usados ​​para aplicações industriais.

Os precipitadores eletrostáticos são utilizados em uma gama completa, desde ambientes industriais para reduzir a emissão de partículas até ambientes domésticos para melhorar a qualidade do ar interno. Estes últimos são dispositivos menores que operam em tensões na faixa de 10,000 a 15,000 volts. Eles normalmente possuem sistemas com reguladores automáticos de tensão que garantem que sempre seja aplicada tensão suficiente para produzir ionização sem causar descarga entre os dois eletrodos.

Geração de íons negativos

Este método é utilizado para eliminar partículas suspensas no ar e, segundo alguns autores, para criar ambientes mais saudáveis. A eficácia deste método como forma de reduzir desconforto ou doença ainda está sendo estudada.

Adsorção de gás

Este método é usado para eliminar gases e vapores poluentes como formaldeído, dióxido de enxofre, ozônio, óxidos de nitrogênio e vapores orgânicos. Adsorção é um fenômeno físico pelo qual moléculas de gás são aprisionadas por um sólido adsorvente. O adsorvente consiste em um sólido poroso com uma área superficial muito grande. Para limpar esse tipo de poluente do ar, ele é feito passar por um cartucho cheio de adsorvente. O carvão ativado é o mais utilizado; ele retém uma ampla gama de gases inorgânicos e compostos orgânicos. Hidrocarbonetos alifáticos, clorados e aromáticos, cetonas, álcoois e ésteres são alguns exemplos.

O gel de sílica também é um adsorvente inorgânico e é usado para capturar compostos mais polares, como aminas e água. Existem também outros adsorventes orgânicos compostos por polímeros porosos. É importante ter em mente que todos os sólidos adsorventes retêm apenas uma certa quantidade de poluente e, uma vez saturados, precisam ser regenerados ou substituídos. Outro método de captura através de sólidos adsorventes é usar uma mistura de alumina ativa e carbono impregnada com reagentes específicos. Alguns óxidos metálicos, por exemplo, capturam vapor de mercúrio, sulfeto de hidrogênio e etileno. Deve-se ter em mente que o dióxido de carbono não é retido por adsorção.

Absorção de gás

A eliminação de gases e fumos por absorção envolve um sistema que fixa as moléculas fazendo-as passar por uma solução absorvente com a qual reagem quimicamente. Este é um método bastante seletivo e utiliza reagentes específicos para o poluente que se deseja capturar.

O reagente é geralmente dissolvido em água. Ele também deve ser substituído ou regenerado antes de ser usado. Como esse sistema se baseia na transferência do poluente da fase gasosa para a fase líquida, as propriedades físicas e químicas do reagente são muito importantes. Sua solubilidade e reatividade são especialmente importantes; outros aspectos que desempenham um papel importante nessa passagem da fase gasosa para a líquida são o pH, a temperatura e a área de contato entre o gás e o líquido. Onde o poluente é altamente solúvel, basta borbulhá-lo na solução para fixá-lo ao reagente. Quando o poluente não for tão facilmente solúvel, o sistema a ser empregado deve garantir maior área de contato entre o gás e o líquido. Alguns exemplos de absorventes e contaminantes para os quais são especialmente adequados são dados na tabela 2.

Tabela 2. Reagentes usados ​​como absorventes para vários contaminantes


Absorvente

Contaminante

dietilhidroxamina

Sulfureto de hidrogênio

permangenato de potássio

gases odoríferos

Ácidos clorídrico e sulfúrico

Aminas

Sulfeto de sódio

Aldeídos

Hidróxido de sódio

Formaldeído


Ozonização

Este método de melhoria da qualidade do ar interior baseia-se na utilização de gás ozono. O ozônio é gerado a partir do gás oxigênio por radiação ultravioleta ou descarga elétrica, e empregado para eliminar contaminantes dispersos no ar. O grande poder oxidante deste gás o torna adequado para uso como agente antimicrobiano, desodorante e desinfetante e pode ajudar a eliminar gases e vapores nocivos. Também é empregado para purificar espaços com altas concentrações de monóxido de carbono. Em ambientes industriais, é usado para tratar o ar em cozinhas, refeitórios, fábricas de processamento de alimentos e peixes, fábricas de produtos químicos, estações de tratamento de esgoto residual, fábricas de borracha, fábricas de refrigeração e assim por diante. Em espaços de escritórios é utilizado com instalações de ar condicionado para melhorar a qualidade do ar interior.

O ozônio é um gás azulado com um cheiro penetrante característico. Em altas concentrações é tóxico e até fatal para o homem. O ozônio é formado pela ação da radiação ultravioleta ou de uma descarga elétrica sobre o oxigênio. A produção intencional, acidental e natural de ozônio deve ser diferenciada. O ozônio é um gás extremamente tóxico e irritante, tanto em exposição de curto prazo quanto de longo prazo. Devido à forma como reage no organismo, não são conhecidos níveis para os quais não existam efeitos biológicos. Esses dados são discutidos mais detalhadamente na seção de produtos químicos deste enciclopédia.

Os processos que empregam ozônio devem ser realizados em ambientes fechados ou com sistema de extração localizada para captar qualquer liberação de gás na fonte. Os cilindros de ozônio devem ser armazenados em áreas refrigeradas, longe de quaisquer agentes redutores, materiais inflamáveis ​​ou produtos que possam catalisar sua degradação. Deve-se ter em mente que, se os ozonizadores funcionarem em pressões negativas e tiverem dispositivos de desligamento automático em caso de falha, a possibilidade de vazamentos é minimizada.

Os equipamentos elétricos para processos que utilizam ozônio devem ser perfeitamente isolados e a manutenção dos mesmos deve ser feita por pessoal experiente. Ao usar ozonizadores, os conduítes e equipamentos acessórios devem possuir dispositivos que desliguem os ozonizadores imediatamente quando um vazamento for detectado; em caso de perda de eficiência nas funções de ventilação, desumidificação ou refrigeração; quando ocorrer excesso de pressão ou vácuo (dependendo do sistema); ou quando a saída do sistema é excessiva ou insuficiente.

Quando os ozonizadores são instalados, eles devem ser fornecidos com detectores específicos de ozônio. O olfato não é confiável porque pode ficar saturado. Vazamentos de ozônio podem ser detectados com tiras reativas de iodeto de potássio que ficam azuis, mas este não é um método específico porque o teste é positivo para a maioria dos oxidantes. É melhor monitorar continuamente os vazamentos usando células eletroquímicas, fotometria ultravioleta ou quimioluminescência, com o dispositivo de detecção escolhido conectado diretamente a um sistema de alarme que atua quando determinadas concentrações são atingidas.

 

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Quando os poluentes gerados em um canteiro de obras devem ser controlados pela ventilação de todo o local, falamos de ventilação geral. A utilização de ventilação geral implica aceitar o fato de que o poluente se distribuirá em algum grau por todo o espaço do canteiro de obras, podendo, portanto, afetar os trabalhadores que estão distantes da fonte de contaminação. A ventilação geral é, portanto, uma estratégia oposta à extração localizada. A extração localizada busca eliminar o poluente interceptando-o o mais próximo possível da fonte (ver “Ar interno: métodos de controle e limpeza”, adiante neste capítulo).

Um dos objetivos básicos de qualquer sistema de ventilação geral é o controle dos odores corporais. Isso pode ser alcançado fornecendo não menos que 0.45 metros cúbicos por minuto, m3/min, de ar novo por ocupante. Quando o fumo é frequente ou o trabalho é fisicamente extenuante, a taxa de ventilação necessária é maior, podendo ultrapassar 0.9 m3/min por pessoa.

Se os únicos problemas ambientais que o sistema de ventilação deve superar são os que acabamos de descrever, é bom ter em mente que cada espaço tem um certo nível de renovação de ar “natural” por meio da chamada “infiltração”, que ocorre através de portas e janelas, mesmo quando fechadas, e através de outros locais de penetração na parede. Os manuais de ar condicionado costumam fornecer ampla informação a esse respeito, mas pode-se dizer que, no mínimo, o nível de ventilação por infiltração fica entre 0.25 e 0.5 renovações por hora. Um local industrial geralmente experimenta entre 0.5 e 3 renovações de ar por hora.

Quando usada para controlar poluentes químicos, a ventilação geral deve ser limitada apenas àquelas situações em que as quantidades de poluentes gerados não são muito altas, onde sua toxicidade é relativamente moderada e onde os trabalhadores não realizam suas tarefas nas imediações da fonte de contaminação. Se essas injunções não forem respeitadas, será difícil obter aceitação para um controle adequado do ambiente de trabalho porque taxas de renovação tão altas devem ser usadas que as altas velocidades do ar provavelmente criarão desconforto e porque altas taxas de renovação são caras de manter. Portanto, é incomum recomendar o uso de ventilação geral para o controle de substâncias químicas, exceto no caso de solventes que tenham concentrações admissíveis de mais de 100 partes por milhão.

Quando, por outro lado, o objetivo da ventilação geral é manter as características térmicas do ambiente de trabalho dentro dos limites legalmente aceitáveis ​​ou recomendações técnicas como as diretrizes da International Organization for Standardization (ISO), esse método apresenta menos limitações. A ventilação geral é, portanto, usada com mais frequência para controlar o ambiente térmico do que para limitar a contaminação química, mas sua utilidade como complemento das técnicas de extração localizada deve ser claramente reconhecida.

Enquanto por muitos anos as frases ventilação geral e ventilação por diluição eram considerados sinônimos, hoje isso não é mais devido a uma nova estratégia de ventilação geral: ventilação por deslocamento. Embora a ventilação por diluição e a ventilação por deslocamento se encaixem na definição de ventilação geral que descrevemos acima, ambas diferem amplamente na estratégia que empregam para controlar a contaminação.

Ventilação por diluição tem o objetivo de misturar o ar que é introduzido mecanicamente o mais completamente possível com todo o ar que já está dentro do espaço, para que a concentração de um determinado poluente seja a mais uniforme possível em todo o espaço (ou para que a temperatura seja a mais uniforme possível, se o controle térmico for o objetivo desejado). Para conseguir essa mistura uniforme, o ar é injetado do teto como jatos a uma velocidade relativamente alta, e esses jatos geram uma forte circulação de ar. O resultado é um alto grau de mistura do ar novo com o ar já presente no ambiente.

Ventilação por deslocamento, em sua conceituação ideal, consiste em injetar ar em um espaço de tal forma que o novo ar desloque o ar anteriormente ali existente sem se misturar com ele. A ventilação por deslocamento é conseguida através da injecção de ar novo num espaço a baixa velocidade e junto ao chão, e extracção de ar junto ao tecto. O uso da ventilação por deslocamento para controlar o ambiente térmico tem a vantagem de aproveitar o movimento natural do ar gerado pelas variações de densidade que são devidas a diferenças de temperatura. Embora a ventilação por deslocamento já seja amplamente utilizada em situações industriais, a literatura científica sobre o assunto ainda é bastante limitada, sendo, portanto, difícil a avaliação de sua eficácia.

Ventilação por Diluição

O dimensionamento de um sistema de ventilação por diluição parte da hipótese de que a concentração do poluente é a mesma em todo o espaço em questão. Este é o modelo que os engenheiros químicos costumam chamar de tanque agitado.

Se você assumir que o ar que é injetado no ambiente está livre do poluente e que no momento inicial a concentração dentro do ambiente é zero, você precisará conhecer dois fatos para calcular a taxa de ventilação necessária: a quantidade do poluente que se gera no espaço e o nível de concentração ambiental que se pretende (que hipoteticamente seria o mesmo em todo o espaço).

Nessas condições, os cálculos correspondentes fornecem a seguinte equação:

onde

c (t) = a concentração do contaminante no espaço no tempo t

a = a quantidade de poluente gerada (massa por unidade de tempo)

Q = a taxa na qual o ar novo é fornecido (volume por unidade de tempo)

V = o volume do espaço em questão.

A equação acima mostra que a concentração tenderá a um estado estacionário no valor a/q, e que o fará mais rápido quanto menor for o valor de Q/V, frequentemente referido como “o número de renovações por unidade de tempo”. Embora ocasionalmente o índice de qualidade da ventilação seja considerado como praticamente equivalente a esse valor, a equação acima mostra claramente que sua influência se limita ao controle da velocidade de estabilização das condições ambientais, mas não o nível de concentração em que tal estado estacionário ocorrerá. isso vai depender da quantidade de poluente gerada (a) e na taxa de ventilação (Q).

Quando o ar de um determinado espaço está contaminado, mas não são geradas novas quantidades do poluente, a velocidade de diminuição da concentração ao longo de um período de tempo é dada pela seguinte expressão:

onde Q e V têm o significado descrito acima, t1 e t2 são, respectivamente, os tempos inicial e final e c1 e c2 são as concentrações inicial e final.

Expressões podem ser encontradas para cálculos em instâncias onde a concentração inicial não é zero (Constance 1983; ACGIH 1992), onde o ar injetado no ambiente não é totalmente desprovido do poluente (porque para reduzir os custos de aquecimento no inverno parte do ar é reciclado, por exemplo), ou onde as quantidades do poluente gerado variam em função do tempo.

Se desconsiderarmos o estágio de transição e assumirmos que o estado estacionário foi alcançado, a equação indica que a taxa de ventilação é equivalente a a / clim, Onde clim é o valor da concentração que deve ser mantida no espaço dado. Esse valor será estabelecido por regulamentos ou, como norma auxiliar, por recomendações técnicas como os valores limite de limiar (TLV) da Conferência Americana de Higienistas Industriais Governamentais (ACGIH), que recomenda que a taxa de ventilação seja calculada pela fórmula

onde a e clim têm o significado já descrito e K é um fator de segurança. Um valor de K entre 1 e 10 deve ser escolhido em função da eficácia da mistura de ar no espaço dado, da toxicidade do solvente (quanto menor clim é, quanto maior o valor de K será), e de qualquer outra circunstância considerada relevante pelo higienista industrial. A ACGIH, entre outros, cita a duração do processo, o ciclo de operações e a localização habitual dos trabalhadores em relação às fontes de emissão do poluente, o número dessas fontes e sua localização no espaço determinado, a sazonalidade mudanças na quantidade de ventilação natural e a redução antecipada na eficácia funcional do equipamento de ventilação como outros critérios determinantes.

Em qualquer caso, o uso da fórmula acima requer um conhecimento razoavelmente exato dos valores de a e K que deve ser usado e, portanto, fornecemos algumas sugestões a esse respeito.

A quantidade de poluente gerada pode, com bastante frequência, ser estimada pela quantidade de determinados materiais consumidos no processo que gera o poluente. Assim, no caso de um solvente, a quantidade utilizada será um bom indicativo da quantidade máxima que pode ser encontrada no ambiente.

Como indicado acima, o valor de K deve ser determinada em função da eficácia da mistura de ar no espaço dado. Esse valor será, portanto, menor na proporção direta de quão boa é a estimativa de encontrar a mesma concentração do poluente em qualquer ponto do espaço dado. Isso, por sua vez, dependerá de como o ar é distribuído dentro do ambiente que está sendo ventilado.

De acordo com esses critérios, valores mínimos de K deve ser usado quando o ar é injetado no ambiente de forma distribuída (usando um plenum, por exemplo), e quando a injeção e a extração de ar são em extremos opostos do determinado espaço. Por outro lado, valores mais altos para K deve ser usado quando o ar é fornecido de forma intermitente e o ar é extraído em pontos próximos à entrada de ar novo (figura 1).

Figura 1. Esquema da circulação de ar em sala com duas aberturas de abastecimento

IEN030F1

Deve-se notar que quando o ar é injetado em um determinado espaço - especialmente se for feito em alta velocidade - o fluxo de ar criado exercerá uma atração considerável sobre o ar ao seu redor. Esse ar então se mistura com o fluxo e o desacelera, criando também uma turbulência mensurável. Como consequência, esse processo resulta em intensa mistura do ar já existente no ambiente com o novo ar que é injetado, gerando correntes de ar internas. Prever essas correntes, mesmo em geral, requer uma grande dose de experiência (figura 2).

Figura 2. Fatores K sugeridos para locais de entrada e exaustão

IEN030F2

Para evitar problemas resultantes da sujeição dos trabalhadores a correntes de ar a velocidades relativamente elevadas, a injecção de ar é comum através de grelhas difusoras concebidas de modo a facilitar a mistura rápida do ar novo com o ar já existente na o espaço. Desta forma, as áreas onde o ar se move em alta velocidade são mantidas tão pequenas quanto possível.

O efeito de fluxo que acabamos de descrever não é produzido perto de pontos onde o ar escapa ou é extraído através de portas, janelas, respiradouros ou outras aberturas. O ar atinge as grelhas de extração de todas as direções, portanto, mesmo a uma distância relativamente curta delas, o movimento do ar não é facilmente percebido como uma corrente de ar.

Em todo o caso, tratando-se da distribuição do ar, é importante ter presente a comodidade de colocar os postos de trabalho, na medida do possível, de forma a que o ar novo chegue aos trabalhadores antes de chegar às fontes de contaminação.

Quando num determinado espaço existem importantes fontes de calor, o movimento do ar será em grande parte condicionado pelas correntes de convecção que se devem às diferenças de densidade entre o ar mais denso e frio e o ar mais leve e quente. Em espaços deste tipo, o projectista da distribuição do ar não deve deixar de ter presente a existência destas fontes de calor, sob pena de o movimento do ar se revelar muito diferente do previsto.

A presença de contaminação química, por outro lado, não altera de forma mensurável a densidade do ar. Enquanto no estado puro os poluentes podem ter uma densidade muito diferente da do ar (geralmente muito maior), dadas as concentrações reais existentes no local de trabalho, a mistura de ar e poluente não tem uma densidade significativamente diferente da densidade densidade do ar puro.

Além disso, cabe destacar que um dos erros mais comuns cometidos na aplicação desse tipo de ventilação é abastecer o ambiente apenas com extratores de ar, sem se preocupar com entradas de ar adequadas. Nesses casos, a eficácia dos ventiladores de extração é diminuída e, portanto, as taxas reais de extração de ar são muito menores do que o planejado. O resultado são concentrações ambientais do poluente em determinado espaço maiores do que as inicialmente calculadas.

Para evitar este problema, deve-se pensar em como o ar será introduzido no espaço. O curso de ação recomendado é usar ventiladores de immissão, bem como ventiladores de extração. Normalmente, a taxa de extração deve ser maior que a taxa de immissão para permitir a infiltração por janelas e outras aberturas. Além disso, é aconselhável manter o espaço sob pressão ligeiramente negativa para evitar que a contaminação gerada se desloque para áreas não contaminadas.

Ventilação por Deslocamento

Conforme mencionado acima, com a ventilação por deslocamento busca-se minimizar a mistura do ar novo com o ar previamente encontrado no determinado espaço, e tenta-se adequar o sistema ao modelo conhecido como plug flow. Isso geralmente é feito introduzindo ar em baixas velocidades e em baixas elevações no espaço determinado e extraindo-o próximo ao teto; isso tem duas vantagens sobre a ventilação por diluição.

Em primeiro lugar, possibilita menores taxas de renovação do ar, pois a poluição se concentra próximo ao teto do espaço, onde não há trabalhadores para respirá-la. o média concentração no espaço dado será então maior do que o clim valor a que nos referimos anteriormente, mas que não implica um maior risco para os trabalhadores, pois na zona ocupada de determinado espaço a concentração do poluente será igual ou inferior a um clim.

Além disso, quando o objetivo da ventilação é o controle do ambiente térmico, a ventilação por deslocamento permite introduzir no ambiente um ar mais quente do que seria requerido por um sistema de ventilação por diluição. Isso ocorre porque o ar quente que é extraído está a uma temperatura vários graus superior à temperatura na zona ocupada do espaço.

Os princípios fundamentais da ventilação por deslocamento foram desenvolvidos por Sandberg, que no início dos anos 1980 desenvolveu uma teoria geral para a análise de situações onde havia concentrações não uniformes de poluentes em espaços fechados. Isso permitiu superar as limitações teóricas da ventilação por diluição (que pressupõe uma concentração uniforme em todo o espaço dado) e abriu caminho para aplicações práticas (Sandberg 1981).

Embora a ventilação por deslocamento seja amplamente utilizada em alguns países, principalmente na Escandinávia, poucos estudos foram publicados comparando a eficácia de diferentes métodos em instalações reais. Isso se deve, sem dúvida, às dificuldades práticas de instalar dois sistemas de ventilação diferentes em uma fábrica real e porque a análise experimental desses tipos de sistemas requer o uso de rastreadores. O rastreamento é feito adicionando um gás traçador à corrente de ventilação do ar e, em seguida, medindo as concentrações do gás em diferentes pontos dentro do espaço e no ar extraído. Este tipo de exame permite inferir como o ar está distribuído no espaço e, então, comparar a eficácia de diferentes sistemas de ventilação.

Os poucos estudos disponíveis e realizados em instalações reais existentes não são conclusivos, exceto no que diz respeito ao fato de que sistemas que empregam ventilação por deslocamento proporcionam melhor renovação do ar. Nesses estudos, no entanto, muitas vezes são expressas reservas sobre os resultados, na medida em que não foram confirmados por medições do nível de contaminação ambiental nos locais de trabalho.

 

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Uma das principais funções de um edifício no qual são realizadas atividades não industriais (escritórios, escolas, residências, etc.) é proporcionar aos ocupantes um ambiente saudável e confortável para trabalhar. A qualidade deste ambiente depende, em grande parte, se os sistemas de ventilação e climatização do edifício são adequadamente projetados e mantidos e funcionam adequadamente.

Esses sistemas devem, portanto, fornecer condições térmicas aceitáveis ​​(temperatura e umidade) e uma qualidade aceitável do ar interno. Ou seja, devem buscar uma mistura adequada do ar externo com o interno e devem empregar sistemas de filtragem e limpeza capazes de eliminar os poluentes encontrados no ambiente interno.

A ideia de que o ar exterior limpo é necessário para o bem-estar nos espaços interiores é expressa desde o século XVIII. Benjamin Franklin reconheceu que o ar em uma sala é mais saudável se for fornecido com ventilação natural, abrindo as janelas. A ideia de que fornecer grandes quantidades de ar externo poderia ajudar a reduzir o risco de contágio de doenças como a tuberculose ganhou força no século XIX.

Estudos realizados na década de 1930 mostraram que, para diluir os eflúvios biológicos humanos a concentrações que não causassem desconforto devido a odores, o volume de ar externo novo necessário para uma sala está entre 17 e 30 metros cúbicos por hora por ocupante.

No padrão nº 62 estabelecido em 1973, a Sociedade Americana de Engenheiros de Aquecimento, Refrigeração e Ar Condicionado (ASHRAE) recomenda um fluxo mínimo de 34 metros cúbicos de ar externo por hora por ocupante para controlar os odores. Um mínimo absoluto de 8.5 m3/hr/ocupante é recomendado para evitar que o dióxido de carbono ultrapasse 2,500 ppm, que é metade do limite de exposição definido para ambientes industriais.

Esta mesma entidade, na norma nº 90, instituída em 1975 - em meio a uma crise energética - adotou o referido mínimo absoluto deixando de lado, temporariamente, a necessidade de maiores fluxos de ventilação para diluição de poluentes como fumaça de tabaco, eflúvios biológicos e assim por diante. para frente.

Em seu padrão nº 62 (1981), a ASHRAE corrigiu essa omissão e estabeleceu sua recomendação como 34 m3/h/ocupante para áreas onde é permitido fumar e 8.5 m3/hr/ocupante em áreas onde é proibido fumar.

A última norma publicada pela ASHRAE, também nº 62 (1989), estabeleceu um mínimo de 25.5 m3/hr/ocupante para espaços internos ocupados independentemente de fumar ser permitido ou não. Também recomenda aumentar este valor quando o ar introduzido no edifício não for misturado adequadamente na zona de respiração ou se houver fontes incomuns de poluição presentes no edifício.

Em 1992, a Comissão das Comunidades Européias publicou seu Diretrizes para Requisitos de Ventilação em Edifícios. Em contraste com as recomendações existentes para os padrões de ventilação, este guia não especifica os volumes de fluxo de ventilação que devem ser fornecidos para um determinado espaço; em vez disso, fornece recomendações que são calculadas em função da qualidade desejada do ar interior.

Os padrões de ventilação existentes prescrevem volumes definidos de fluxo de ventilação que devem ser fornecidos por ocupante. As tendências evidenciadas nas novas diretrizes mostram que os cálculos de volume por si só não garantem uma boa qualidade do ar interno para todos os ambientes. Este é o caso por três razões fundamentais.

Primeiro, eles assumem que os ocupantes são as únicas fontes de contaminação. Estudos recentes mostram que outras fontes de poluição, além dos ocupantes, devem ser levadas em consideração como possíveis fontes de poluição. Exemplos incluem móveis, estofados e o próprio sistema de ventilação. A segunda razão é que esses padrões recomendam a mesma quantidade de ar externo, independentemente da qualidade do ar que está sendo conduzido para dentro do edifício. E a terceira razão é que eles não definem claramente a qualidade do ar interno necessária para o espaço fornecido. Assim, propõe-se que as futuras normas de ventilação se baseiem em três premissas: a seleção de uma categoria definida de qualidade do ar para o espaço a ventilar, a carga total de poluentes no espaço ocupado e a qualidade do ar exterior disponível .

A qualidade percebida do ar

A qualidade do ar interno pode ser definida como o grau em que as demandas e exigências do ser humano são atendidas. Basicamente, os ocupantes de um espaço exigem duas coisas do ar que respiram: perceber o ar que respiram como fresco e não sujo, rançoso ou irritante; e saber que os efeitos adversos à saúde que podem resultar da respiração desse ar são insignificantes.

É comum pensar que o grau de qualidade do ar de um espaço depende mais dos componentes desse ar do que do impacto desse ar nos ocupantes. Pode assim parecer fácil avaliar a qualidade do ar, assumindo que conhecendo a sua composição se pode averiguar a sua qualidade. Este método de avaliação da qualidade do ar funciona bem em ambientes industriais, onde encontramos compostos químicos que estão envolvidos ou derivados do processo de produção e onde existem dispositivos de medição e critérios de referência para avaliar as concentrações. Este método, no entanto, não funciona em ambientes não industriais. Ambientes não industriais são locais onde milhares de substâncias químicas podem ser encontradas, mas em concentrações muito baixas, às vezes mil vezes menores do que os limites de exposição recomendados; avaliar essas substâncias uma a uma resultaria em uma falsa avaliação da qualidade desse ar, e o ar provavelmente seria considerado de alta qualidade. Mas há um aspecto que falta considerar, que é o desconhecimento que existe sobre o efeito combinado dessas milhares de substâncias no ser humano, e pode ser essa a razão pela qual esse ar é percebido como sujo, rançoso ou irritante.

A conclusão a que se chegou é que os métodos tradicionais utilizados para a higiene industrial não são adequados para definir o grau de qualidade que será percebido pelos seres humanos que respiram o ar avaliado. A alternativa à análise química é usar pessoas como instrumentos de medição para quantificar a poluição do ar, empregando painéis de juízes para fazer as avaliações.

Os seres humanos percebem a qualidade do ar por dois sentidos: o sentido olfativo, situado na cavidade nasal e sensível a centenas de milhares de substâncias odoríferas, e o sentido químico, situado nas membranas mucosas do nariz e dos olhos, e sensível a uma número similar de substâncias irritantes presentes no ar. É a resposta combinada desses dois sentidos que determina como o ar é percebido e que permite ao sujeito julgar se sua qualidade é aceitável.

a velha unidade

completa olf (do latim = olfato) é a taxa de emissão de poluentes atmosféricos (bioefluentes) de uma pessoa padrão. Uma pessoa padrão é um adulto médio que trabalha em um escritório ou em um local de trabalho similar não industrial, sedentário e em conforto térmico com um equipamento padrão higiênico de 0.7 banhos/dia. A poluição de um ser humano foi escolhida para definir o termo olf por dois motivos: o primeiro é que os eflúvios biológicos emitidos por uma pessoa são bem conhecidos, e o segundo é que havia muitos dados sobre a insatisfação causada por tais eflúvios biológicos.

Qualquer outra fonte de contaminação pode ser expressa como o número de pessoas padrão (olfs) necessárias para causar a mesma quantidade de insatisfação que a fonte de contaminação que está sendo avaliada.

A Figura 1 mostra uma curva que define um olf. Essa curva mostra como a contaminação produzida por uma pessoa padrão (1 olf) é percebida em diferentes taxas de ventilação e permite calcular a taxa de indivíduos insatisfeitos, ou seja, aqueles que perceberão a qualidade do ar como inaceitável logo após eles entraram na sala. A curva é baseada em diferentes estudos europeus em que 168 pessoas julgaram a qualidade do ar poluída por mais de mil pessoas, entre homens e mulheres, considerada padrão. Estudos semelhantes realizados na América do Norte e no Japão mostram alto grau de correlação com os dados europeus.

Figura 1. Curva de definição de Olf

IEN040F1

A unidade decipol

A concentração de poluição no ar depende da fonte de contaminação e sua diluição como resultado da ventilação. A poluição atmosférica percebida é definida como a concentração de eflúvios biológicos humanos que causaria o mesmo desconforto ou insatisfação que a concentração de ar poluído que está sendo avaliada. XNUMX decipol (do latim pollutio) é a contaminação causada por uma pessoa padrão (1 olf) quando a taxa de ventilação é de 10 litros por segundo de ar não contaminado, de modo que podemos escrever

1 decipol = 0.1 olf/(litro/segundo)

A Figura 2, derivada dos mesmos dados da figura anterior, mostra a relação entre a qualidade percebida do ar, expressa em porcentagem de indivíduos insatisfeitos e em decipols.

Figura 2. Relação entre a qualidade percebida do ar expressa em porcentagem de indivíduos insatisfeitos e em decipols

IEN040F2

Para determinar a taxa de ventilação necessária do ponto de vista do conforto, é essencial selecionar o grau de qualidade do ar desejado no determinado espaço. Três categorias ou níveis de qualidade são propostos na Tabela 1, derivados das Figuras 1 e 2. Cada nível corresponde a uma determinada porcentagem de pessoas insatisfeitas. A escolha de um ou outro nível dependerá, sobretudo, da utilização do espaço e de considerações económicas.

Tabela 1. Níveis de qualidade do ar interior

Qualidade do ar percebida

Categoria
(nível de qualidade)

Porcentagem de insatisfeitos
indivíduos

Decipols

Taxa de ventilação necessária1
litros/segundo × olf

A

10

0.6

16

B

20

1.4

7

C

30

2.5

4

1 Supondo que o ar externo esteja limpo e a eficiência do sistema de ventilação seja igual a um.

Fonte: CEC 1992. See More

 

Como referido acima, os dados são o resultado de experiências realizadas com painéis de juízes, mas é importante ter presente que algumas das substâncias encontradas no ar que podem ser perigosas (compostos cancerígenos, microrganismos e substâncias radioactivas, por exemplo exemplo) não são reconhecidos pelos sentidos, e que os efeitos sensoriais de outros contaminantes não têm relação quantitativa com sua toxicidade.

Fontes de Contaminação

Como foi indicado anteriormente, uma das deficiências dos padrões de ventilação atuais é que eles levam em conta apenas os ocupantes como fontes de contaminação, enquanto se reconhece que os padrões futuros devem levar em consideração todas as possíveis fontes de poluição. Além dos ocupantes e suas atividades, incluindo a possibilidade de fumar, existem outras fontes de poluição que contribuem significativamente para a poluição do ar. Exemplos incluem móveis, estofados e carpetes, materiais de construção, produtos usados ​​para decoração, produtos de limpeza e o próprio sistema de ventilação.

O que determina a carga de poluição do ar em um determinado espaço é a combinação de todas essas fontes de contaminação. Esta carga pode ser expressa como contaminação química ou como contaminação sensorial expressa em olfs. Este último integra o efeito de várias substâncias químicas tal como são percebidas pelos seres humanos.

A carga química

A contaminação que emana de um determinado material pode ser expressa como a taxa de emissão de cada substância química. A carga total de poluição química é calculada somando todas as fontes e é expressa em microgramas por segundo (μg/s).

Na realidade, pode ser difícil calcular a carga de poluição porque muitas vezes há poucos dados disponíveis sobre as taxas de emissão de muitos materiais comumente usados.

Carga sensorial

A carga de poluição percebida pelos sentidos é causada por essas fontes de contaminação que têm impacto na qualidade percebida do ar. O valor dado dessa carga sensorial pode ser calculado somando todos os olfs das diferentes fontes de contaminação existentes em um determinado espaço. Como no caso anterior, ainda não há muita informação disponível sobre os olfs por metro quadrado (olfs/m2) de muitos materiais. Por isso, torna-se mais prático estimar a carga sensorial de todo o edifício, incluindo os ocupantes, o mobiliário e o sistema de ventilação.

A Tabela 2 mostra a carga poluente em olfos pelos ocupantes do edifício ao realizarem diferentes tipos de atividades, como proporção dos que fumam e não fumam, e a produção de vários compostos como dióxido de carbono (CO2), monóxido de carbono (CO) e vapor de água. A Tabela 3 mostra alguns exemplos das taxas de ocupação típicas em diferentes tipos de espaços. E por último tcapaz 4 reflete os resultados da carga sensorial – medida em olfs por metro quadrado – encontrada em diferentes edifícios.

Tabela 2. Contaminação devido aos ocupantes de um edifício

 

Carga sensorial do/ocupante

CO2  
(l/(hr × ocupante))

CO3   
(l/(h × ocupante))

Vapor d'água4
(g/(hr × ocupante))

Sedentário, 1-1.2 met1

0% fumantes

2

19

 

50

20% fumantes2

2

19

11x10-3

50

40% fumantes2

3

19

21x10-3

50

100% fumantes2

6

19

53x10-3

50

Esforço físico

Baixo, 3 met

4

50

 

200

Médio, 6 met

10

100

 

430

Alto (atlético),
10 conheceu

20

170

 

750

Crianças

creche
(3-6 anos),
2.7 conheceu

1.2

18

 

90

Escola
(14-16 anos),
1.2 conheceu

1.3

19

 

50

1 1 met é a taxa metabólica de uma pessoa sedentária em repouso (1 met = 58 W/m2 da superfície da pele).
2 Consumo médio de 1.2 cigarros/hora por fumante. Taxa média de emissão, 44 ​​ml de CO por cigarro.
3 Da fumaça do tabaco.
4 Aplicável a pessoas próximas à neutralidade térmica.

Fonte: CEC 1992. See More

 

Tabela 3. Exemplos do grau de ocupação dos diferentes edifícios

Prédio

Ocupantes/m2

Escritórios

0.07

Salas de conferencia

0.5

Teatros, outros grandes locais de encontro

1.5

Escolas (salas de aula)

0.5

creches

0.5

Moradias

0.05

Fonte: CEC 1992. See More

 

Tabela 4. Contaminação devido ao edifício

 

Carga sensorial - olf/m2

 

Média

Intervalo

Escritórios1

0.3

0.02-0.95

Escolas (salas de aula)2

0.3

0.12-0.54

Instalações de assistência à infância3

0.4

0.20-0.74

Teatros4

0.5

0.13-1.32

Edifícios de baixa poluição5

 

0.05-0.1

1 Dados obtidos em 24 consultórios ventilados mecanicamente.
2 Dados obtidos em 6 escolas ventiladas mecanicamente.
3 Dados obtidos em 9 creches com ventilação mecânica.
4 Dados obtidos em 5 salas ventiladas mecanicamente.
5 Meta que deve ser alcançada pelas novas construções.

Fonte: CEC 1992. See More

 

Qualidade do Ar Externo

Outra premissa, que completa os insumos necessários para a criação de padrões de ventilação para o futuro, é a qualidade do ar externo disponível. Os valores de exposição recomendados para determinadas substâncias, tanto dentro como fora dos espaços, constam da publicação Diretrizes de qualidade do ar para a Europa pela OMS (1987).

A Tabela 5 mostra os níveis de percepção da qualidade do ar externo, bem como as concentrações de vários poluentes químicos típicos encontrados ao ar livre.

Tabela 5. Níveis de qualidade do ar externo

 

Percebido
qualidade do ar
1

Poluentes ambientais2

 

decipol

CO2 (Mg / m3)

CO (mg/m3)

NÃO2 (Mg / m3)

SO2 (Mg / m3)

À beira-mar, nas montanhas

0

680

0-0.2

2

1

Cidade, alta qualidade

0.1

700

1-2

5-20

5-20

Cidade, baixa qualidade

> 0.5

700-800

4-6

50-80

50-100

1 Os valores da qualidade do ar percebida são valores médios diários.
2 Os valores dos poluentes correspondem às concentrações médias anuais.

Fonte: CEC 1992. See More

 

Deve-se ter em mente que em muitos casos a qualidade do ar externo pode ser pior do que os níveis indicados na tabela ou nas diretrizes da OMS. Nesses casos, o ar precisa ser limpo antes de ser transportado para os espaços ocupados.

Eficiência dos Sistemas de Ventilação

Outro fator importante que afetará o cálculo dos requisitos de ventilação para um determinado espaço é a eficiência da ventilação (Ev), que é definida como a relação entre a concentração de poluentes no ar extraído (Ce) e a concentração na zona de respiração (Cb).

Ev = Ce/Cb

A eficiência da ventilação depende da distribuição do ar e da localização das fontes de poluição no espaço determinado. Se o ar e os contaminantes forem misturados completamente, a eficiência da ventilação é igual a um; se a qualidade do ar na zona de respiração for melhor que a do ar extraído, então a eficiência é maior que um e a qualidade de ar desejada pode ser alcançada com taxas de ventilação mais baixas. Por outro lado, maiores taxas de ventilação serão necessárias se a eficiência da ventilação for menor que um, ou, em outras palavras, se a qualidade do ar na zona de respiração for inferior à qualidade do ar extraído.

Ao calcular a eficiência da ventilação, é útil dividir os espaços em duas zonas, uma na qual o ar é fornecido e a outra compreendendo o resto da sala. Para sistemas de ventilação que funcionam pelo princípio de mistura, a zona onde o ar é fornecido é geralmente encontrada acima da zona de respiração, e as melhores condições são alcançadas quando a mistura é tão completa que ambas as zonas se tornam uma só. Para sistemas de ventilação que funcionam pelo princípio de deslocamento, o ar é fornecido na zona ocupada por pessoas e a zona de extracção encontra-se geralmente acima da cabeça; aqui as melhores condições são alcançadas quando a mistura entre ambas as zonas é mínima.

A eficiência da ventilação, portanto, é função da localização e características dos elementos que fornecem e extraem ar e da localização e características das fontes de contaminação. Além disso, também é função da temperatura e dos volumes de ar fornecidos. É possível calcular a eficiência de um sistema de ventilação por simulação numérica ou por medições. Quando os dados não estão disponíveis, os valores da figura 3 podem ser usados ​​para diferentes sistemas de ventilação. Esses valores de referência levam em consideração o impacto da distribuição do ar, mas não a localização das fontes de poluição, assumindo que elas estão distribuídas uniformemente por todo o espaço ventilado.

Figura 3. Eficácia da ventilação na zona respiratória de acordo com os diferentes princípios ventilatórios

IEN040F3

Cálculo dos Requisitos de Ventilação

A Figura 4 mostra as equações usadas para calcular as necessidades de ventilação do ponto de vista do conforto e também da proteção à saúde.

Figura 4. Equações para cálculo dos requisitos de ventilação

IEN040F4

Requisitos de ventilação para conforto

O primeiro passo no cálculo dos requisitos de conforto é decidir o nível de qualidade do ar interior que se pretende obter para o espaço ventilado (ver Tabela 1), e estimar a qualidade do ar exterior disponível (ver Tabela 5).

O próximo passo consiste em estimar a carga sensorial, usando as Tabelas 8, 9 e 10 para selecionar as cargas de acordo com os ocupantes e suas atividades, o tipo de edificação e o nível de ocupação por metro quadrado de superfície. O valor total é obtido somando todos os dados.

Dependendo do princípio de funcionamento do sistema de ventilação e utilizando a Figura 9, é possível estimar a eficiência da ventilação. A aplicação da equação (1) na Figura 9 produzirá um valor para a quantidade necessária de ventilação.

Requisitos de ventilação para proteção da saúde

Um procedimento semelhante ao descrito acima, mas usando a equação (2) da Figura 3, fornecerá um valor para o fluxo de ventilação necessário para evitar problemas de saúde. Para calcular este valor é necessário identificar uma substância ou grupo de substâncias químicas críticas que se pretende controlar e estimar suas concentrações no ar; é também necessário permitir diferentes critérios de avaliação, tendo em conta os efeitos do contaminante e a sensibilidade dos ocupantes que se pretende proteger – crianças ou idosos, por exemplo.

Infelizmente, ainda é difícil estimar os requisitos de ventilação para proteção da saúde devido à falta de informações sobre algumas das variáveis ​​que entram nos cálculos, como as taxas de emissão dos contaminantes (G), os critérios de avaliação de espaços interiores (Cv) e outros.

Estudos realizados na área mostram que os espaços onde a ventilação é necessária para alcançar condições confortáveis, a concentração de substâncias químicas é baixa. No entanto, esses espaços podem conter fontes de poluição perigosas. A melhor política nestes casos é eliminar, substituir ou controlar as fontes de poluição ao invés de diluir os contaminantes por ventilação geral.

 

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Quarta-feira, 16 fevereiro 2011 01: 06

Sistemas de aquecimento e ar condicionado

No que diz respeito ao aquecimento, as necessidades de uma determinada pessoa dependerão de muitos fatores. Eles podem ser classificados em dois grupos principais, os relacionados ao entorno e os relacionados a fatores humanos. Entre os relacionados com o meio pode-se contar a geografia (latitude e altitude), o clima, o tipo de exposição do espaço em que a pessoa se encontra ou as barreiras que protegem o espaço contra o ambiente externo, etc. consumo de energia do trabalhador, o ritmo de trabalho ou a quantidade de esforço necessário para o trabalho, a roupa ou roupas usadas contra o frio e as preferências ou gostos pessoais.

A necessidade de aquecimento é sazonal em muitas regiões, mas isso não significa que o aquecimento seja dispensável durante a estação fria. As condições ambientais frias afetam a saúde, a eficiência mental e física, a precisão e, ocasionalmente, podem aumentar o risco de acidentes. O objetivo de um sistema de aquecimento é manter condições térmicas agradáveis ​​que previnam ou minimizem os efeitos adversos à saúde.

As características fisiológicas do corpo humano permitem que ele suporte grandes variações nas condições térmicas. O ser humano mantém seu equilíbrio térmico através do hipotálamo, por meio de receptores térmicos na pele; a temperatura do corpo é mantida entre 36 e 38°C, conforme mostrado na figura 1.

Figura 1. Mecanismos termorreguladores em seres humanos

IEN050F1

Os sistemas de aquecimento precisam ter mecanismos de controle muito precisos, principalmente nos casos em que os trabalhadores realizam suas tarefas sentados ou em uma posição fixa que não estimule a circulação sanguínea nas extremidades. Onde o trabalho realizado permite certa mobilidade, o controle do sistema pode ser um pouco menos preciso. Por último, quando o trabalho executado ocorra em condições anormalmente adversas, como em câmaras frigoríficas ou em condições climáticas muito frias, podem ser tomadas medidas de apoio para proteger tecidos especiais, regular o tempo de permanência nessas condições ou fornecer calor por sistemas elétricos incorporados nas roupas do trabalhador.

Definição e Descrição do Ambiente Térmico

Um requisito que pode ser exigido de qualquer sistema de aquecimento ou ar condicionado em bom funcionamento é que ele permita o controle das variáveis ​​que definem o ambiente térmico, dentro de limites especificados, para cada estação do ano. Essas variáveis ​​são

    1. temperatura do ar
    2. temperatura média das superfícies internas que definem o espaço
    3. umidade do ar
    4. velocidades e uniformidade das velocidades de fluxo de ar dentro do espaço

           

          Foi demonstrado que existe uma relação muito simples entre a temperatura do ar e das superfícies das paredes de um determinado espaço e as temperaturas que proporcionam a mesma sensação térmica percebida em uma sala diferente. Essa relação pode ser expressa como

          onde

          Tcomer = temperatura do ar equivalente para uma dada sensação térmica

          Tdbt = temperatura do ar medida com um termômetro de bulbo seco

          Tast = temperatura média medida da superfície das paredes.

          Por exemplo, se em um determinado espaço o ar e as paredes estiverem a 20°C, a temperatura equivalente será de 20°C, e a sensação de calor percebida será a mesma de uma sala onde a temperatura média das paredes é 15°C e a temperatura do ar é 25°C, porque aquela sala teria a mesma temperatura equivalente. Do ponto de vista da temperatura, a sensação percebida de conforto térmico seria a mesma.

          Propriedades do ar úmido

          Na implementação de um projeto de ar condicionado, três coisas que devem ser levadas em consideração são o estado termodinâmico do ar do ambiente, do ar externo e do ar que será fornecido ao ambiente. A seleção de um sistema capaz de transformar as propriedades termodinâmicas do ar fornecido à sala será então baseada nas cargas térmicas existentes de cada componente. Portanto, precisamos conhecer as propriedades termodinâmicas do ar úmido. Eles são os seguintes:

          Tdbt = a leitura da temperatura de bulbo seco, medida com um termômetro isolado do calor irradiado

          Tdpt = a leitura da temperatura do ponto de orvalho. Esta é a temperatura na qual o ar seco não saturado atinge o ponto de saturação

          W = uma relação de umidade que varia de zero para ar seco a Ws para ar saturado. É expressa em kg de vapor de água por kg de ar seco

          RH = umidade relativa

          t* = temperatura termodinâmica com bulbo úmido

          v = volume específico de ar e vapor de água (expresso em unidades de m3/kg). É o inverso da densidade

          H = entalpia, kcal/kg de ar seco e vapor de água associado.

          Das variáveis ​​acima, apenas três são diretamente mensuráveis. Eles são a leitura da temperatura de bulbo seco, a leitura da temperatura do ponto de orvalho e a umidade relativa. Existe uma quarta variável que é mensurável experimentalmente, definida como a temperatura de bulbo úmido. A temperatura de bulbo úmido é medida com um termômetro cujo bulbo foi umedecido e que é movimentado, normalmente com o auxílio de uma tipóia, através de ar úmido não saturado a uma velocidade moderada. Esta variável difere por uma quantidade insignificante da temperatura termodinâmica com um bulbo seco (3 por cento), então ambas podem ser usadas para cálculos sem muitos erros.

          Diagrama psicrométrico

          As propriedades definidas na seção anterior estão funcionalmente relacionadas e podem ser representadas em forma de gráfico. Essa representação gráfica é chamada de diagrama psicrométrico. É um gráfico simplificado derivado de tabelas da American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers (ASHRAE). A entalpia e o grau de umidade são mostrados nas coordenadas do diagrama; as linhas traçadas mostram temperaturas secas e úmidas, umidade relativa e volume específico. Com o diagrama psicrométrico, conhecer quaisquer duas das variáveis ​​mencionadas permite derivar todas as propriedades do ar úmido.

          Condições de conforto térmico

          O conforto térmico é definido como um estado de espírito que expressa satisfação com o ambiente térmico. É influenciado por fatores físicos e fisiológicos.

          É difícil prescrever as condições gerais que devem ser atendidas para o conforto térmico porque as condições diferem em várias situações de trabalho; condições diferentes podem mesmo ser exigidas para o mesmo posto de trabalho quando este é ocupado por pessoas diferentes. Uma norma técnica para as condições térmicas exigidas para o conforto não pode ser aplicada a todos os países por causa das diferentes condições climáticas e seus diferentes costumes que regem o vestuário.

          Estudos têm sido realizados com trabalhadores que realizam trabalhos manuais leves, estabelecendo uma série de critérios de temperatura, velocidade e umidade que são apresentados na tabela 1 (Bedford e Chrenko 1974).

          Tabela 1. Normas propostas para fatores ambientais

          Fator ambiental

          Norma proposta

          Temperatura do ar

          21 ° C

          Temperatura radiante média

          ≥ 21°C

          Humidade relativa

          30-70%

          Velocidade do fluxo de ar

          0.05–0.1 metro/segundo

          Gradiente de temperatura (da cabeça aos pés)

          ≤ 2.5 ° C

           

          Os fatores acima estão inter-relacionados, exigindo uma temperatura do ar mais baixa nos casos em que há alta radiação térmica e exigindo uma temperatura do ar mais alta quando a velocidade do fluxo de ar também é maior.

          Geralmente, as correções que devem ser realizadas são as seguintes:

          A temperatura do ar deve ser aumentada:

          • se a velocidade do fluxo de ar for alta
          • para situações de trabalho sedentárias
          • se a roupa usada for leve
          • quando as pessoas devem ser aclimatadas a altas temperaturas internas.

           

          A temperatura do ar deve ser diminuída:

          • se o trabalho envolve trabalho manual pesado
          • quando roupas quentes são usadas.

           

          Para uma boa sensação de conforto térmico a situação mais desejável é aquela em que a temperatura do ambiente seja ligeiramente superior à temperatura do ar, e onde o fluxo de energia térmica irradiada seja o mesmo em todas as direções e não seja excessivo em cima. O aumento da temperatura pela altura deve ser minimizado, mantendo os pés aquecidos sem criar muita sobrecarga térmica. Um fator importante que influencia na sensação de conforto térmico é a velocidade do fluxo de ar. Existem diagramas que dão as velocidades do ar recomendadas em função da atividade que está sendo realizada e do tipo de vestimenta utilizada (figura 2).

          Figura 2. Zonas de conforto baseadas em leituras de temperaturas gerais e velocidade das correntes de ar

          IEN050F3

          Em alguns países existem normas para temperaturas ambientais mínimas, mas os valores ideais ainda não foram estabelecidos. Normalmente, o valor máximo para a temperatura do ar é dado como 20°C. Com as recentes melhorias técnicas, a complexidade da medição do conforto térmico aumentou. Muitos índices surgiram, incluindo o índice de temperatura efetiva (ET) e o índice de temperatura efetiva corrigida (CET); o índice de sobrecarga calórica; o Índice de Estresse Térmico (HSI); a temperatura de globo de bulbo úmido (WBGT); e o índice de Fanger de valores medianos (IMV), entre outros. O índice WBGT permite determinar os intervalos de descanso necessários em função da intensidade do trabalho realizado de forma a prevenir o estresse térmico nas condições de trabalho. Isso é discutido mais detalhadamente no capítulo Calor e Frio.

          Zona de conforto térmico em um diagrama psicrométrico

          A faixa do diagrama psicrométrico correspondente às condições em que um adulto percebe o conforto térmico foi cuidadosamente estudada e definida na norma ASHRAE com base na temperatura efetiva, definida como a temperatura medida com termômetro de bulbo seco em uma sala uniforme com 50 por cento de umidade relativa, onde as pessoas teriam o mesmo intercâmbio de calor por energia radiante, convecção e evaporação que teriam com o nível de umidade no ambiente local dado. A escala de temperatura efetiva é definida pela ASHRAE para um nível de roupa de 0.6 clo – clo é uma unidade de isolamento; 1 clo corresponde ao isolamento fornecido por um conjunto normal de roupas - que assume um nível de isolamento térmico de 0.155 K m2W-1, onde K é a troca de calor por condução medida em Watts por metro quadrado (W m-2) para um movimento de ar de 0.2 ms-1 (em repouso), para uma exposição de uma hora a uma atividade sedentária escolhida de 1 met (unidade de taxa metabólica = 50 Kcal/m2h). Essa zona de conforto é vista na figura 2 e pode ser usada para ambientes térmicos onde a temperatura medida do calor radiante é aproximadamente a mesma que a temperatura medida por um termômetro de bulbo seco e onde a velocidade do fluxo de ar é inferior a 0.2 ms-1 para pessoas vestidas com roupas leves e que realizam atividades sedentárias.

          Fórmula de conforto: o método Fanger

          O método desenvolvido por PO Fanger é baseado em uma fórmula que relaciona variáveis ​​de temperatura ambiente, temperatura radiante média, velocidade relativa do fluxo de ar, pressão de vapor d'água no ar ambiente, nível de atividade e resistência térmica da roupa usada. Um exemplo derivado da fórmula de conforto é apresentado na tabela 2, que pode ser utilizado em aplicações práticas para obtenção de uma temperatura confortável em função da roupa vestida, da taxa metabólica da atividade realizada e da velocidade do fluxo de ar.

          Tabela 2. Temperaturas de conforto térmico (°C), a 50% de umidade relativa (com base na fórmula de PO Fanger)

          Metabolismo (Watts)

          105

          temperatura de irradiação

          clo

          20 ° C

          25 ° C

          30 ° C

          Vestuário (clo)
          0.5 Va /(m.sg-1)


          0.2


          30.7


          27.5


          24.3

           

          0.5

          30.5

          29.0

          27.0

           

          1.5

          30.6

          29.5

          28.3

          Vestuário (clo)
          0.5 Va /(m.sg-1)


          0.2


          26.0


          23.0


          20.0

           

          0.5

          26.7

          24.3

          22.7

           

          1.5

          27.0

          25.7

          24.5

          Metabolismo (Watts)

          157

          temperatura de irradiação

          clo

          20 ° C

          25 ° C

          30 ° C

          Vestuário (clo)
          0.5 Va /(m.sg-1)


          0.2


          21.0


          17.1


          14.0

           

          0.5

          23.0

          20.7

          18.3

           

          1.5

          23.5

          23.3

          22.0

          Vestuário (clo)
          0.5 Va /(m.sg-1)


          0.2


          13.3


          10.0


          6.5

           

          0.5

          16.0

          14.0

          11.5

           

          1.5

          18.3

          17.0

          15.7

          Metabolismo (Watts)

          210

          temperatura de irradiação

          clo

          20 ° C

          25 ° C

          30 ° C

          Vestuário (clo)
          0.5 Va /(m.sg-1)


          0.2


          11.0


          8.0


          4.0

           

          0.5

          15.0

          13.0

          7.4

           

          1.5

          18.3

          17.0

          16.0

          Vestuário (clo)
          0.5 Va /(m.sg-1)


          0.2


          -7.0


          /


          /

           

          0.5

          -1.5

          -3.0

          /

           

          1.5

          -5.0

          2.0

          1.0

           

          Sistemas de aquecimento

          O dimensionamento de qualquer sistema de aquecimento deve estar diretamente relacionado com a obra a executar e com as características do edifício onde será instalado. É difícil encontrar, no caso de edifícios industriais, projetos onde sejam consideradas as necessidades de aquecimento dos trabalhadores, muitas vezes porque os processos e postos de trabalho ainda não foram definidos. Normalmente os sistemas são projetados com um alcance muito livre, considerando apenas as cargas térmicas que existirão na edificação e a quantidade de calor que precisa ser fornecida para manter uma determinada temperatura dentro da edificação, sem levar em consideração a distribuição de calor, a situação dos postos de trabalho e outros fatores igualmente menos gerais. Isso leva a deficiências no projeto de certos edifícios que se traduzem em deficiências como pontos frios, correntes de ar, número insuficiente de elementos de aquecimento e outros problemas.

          Para obter um bom sistema de aquecimento no planejamento de um edifício, algumas considerações devem ser feitas:

          • Considere a colocação adequada do isolamento para economizar energia e minimizar os gradientes de temperatura dentro do edifício.
          • Reduza ao máximo a infiltração de ar frio no edifício para minimizar as variações de temperatura nas áreas de trabalho.
          • Controlar a poluição do ar através da extração localizada de ar e ventilação por deslocamento ou difusão.
          • Controlar as emissões de calor devido aos processos utilizados no edifício e sua distribuição nas áreas ocupadas do edifício.

           

          Quando o aquecimento for fornecido por queimadores sem chaminés de exaustão, atenção especial deve ser dada à inalação dos produtos da combustão. Normalmente, quando os materiais combustíveis estão aquecendo óleo, gás ou coque, eles produzem dióxido de enxofre, óxidos de nitrogênio, monóxido de carbono e outros produtos de combustão. Existem limites de exposição humana para esses compostos e eles devem ser controlados, especialmente em espaços fechados onde a concentração desses gases pode aumentar rapidamente e a eficiência da reação de combustão pode diminuir.

          O planejamento de um sistema de aquecimento sempre envolve o equilíbrio de várias considerações, como baixo custo inicial, flexibilidade do serviço, eficiência energética e aplicabilidade. Portanto, o uso de eletricidade fora do horário de pico, quando poderia ser mais barato, por exemplo, poderia tornar os aquecedores elétricos mais econômicos. O uso de sistemas químicos para armazenamento de calor que podem ser usados ​​durante o pico de demanda (usando sulfeto de sódio, por exemplo) é outra opção. Também é possível estudar a colocação de vários sistemas diferentes em conjunto, fazendo-os funcionar de forma a otimizar os custos.

          A instalação de aquecedores capazes de usar gás ou óleo de aquecimento é especialmente interessante. O uso direto de eletricidade significa consumir energia de primeira classe que pode ser cara em muitos casos, mas que pode proporcionar a flexibilidade necessária em determinadas circunstâncias. As bombas de calor e outros sistemas de cogeração que aproveitam o calor residual podem proporcionar soluções que podem ser muito vantajosas do ponto de vista financeiro. O problema com esses sistemas é seu alto custo inicial.

          Hoje, a tendência dos sistemas de aquecimento e ar condicionado é buscar o funcionamento ideal e a economia de energia. Os novos sistemas incluem assim sensores e comandos distribuídos pelos espaços a aquecer, obtendo um fornecimento de calor apenas durante os tempos necessários para obter conforto térmico. Esses sistemas podem economizar até 30% dos custos de energia de aquecimento. A Figura 3 mostra alguns dos sistemas de aquecimento disponíveis, indicando suas características positivas e suas desvantagens.

          Figura 3. Características dos sistemas de aquecimento mais comuns empregados em canteiros de obras

          IEN050F7

          Sistemas de ar condicionado

          A experiência mostra que ambientes industriais próximos à zona de conforto durante os meses de verão aumentam a produtividade, tendem a registrar menos acidentes, apresentam menor absenteísmo e, em geral, contribuem para a melhoria das relações humanas. No caso de estabelecimentos comerciais, hospitais e edifícios de grandes superfícies, a climatização necessita normalmente de ser direcionada para poder proporcionar conforto térmico quando as condições exteriores o exijam.

          Em certos ambientes industriais onde as condições externas são muito severas, o objetivo dos sistemas de aquecimento é mais voltado para fornecer calor suficiente para evitar possíveis efeitos adversos à saúde do que para fornecer calor suficiente para um ambiente térmico confortável. Fatores que devem ser cuidadosamente monitorados são a manutenção e o uso adequado dos equipamentos de ar condicionado, principalmente quando equipados com umidificadores, pois podem se tornar fontes de contaminação microbiana com os riscos que esses contaminantes podem representar à saúde humana.

          Hoje, os sistemas de ventilação e climatização tendem a cobrir, em conjunto e muitas vezes na mesma instalação, as necessidades de aquecimento, refrigeração e condicionamento do ar de um edifício. Múltiplas classificações podem ser usadas para sistemas de refrigeração.

          Dependendo da configuração do sistema podem ser classificados da seguinte forma:

          • Unidades hermeticamente fechadas, com fluido refrigerante instaladas na fábrica, que podem ser abertas e recarregadas em uma oficina. São aparelhos de ar condicionado normalmente utilizados em escritórios, residências e similares.
          • Unidades semi-herméticas de tamanho médio, fabricadas em fábrica, que são de tamanho maior que as unidades domésticas e que podem ser reparadas através de aberturas projetadas para esse fim.
          • Sistemas segmentados para armazéns e grandes superfícies, compostos por peças e componentes claramente diferenciados e separados fisicamente (compressor e condensador separados fisicamente do evaporador e da válvula de expansão). Eles são usados ​​para grandes edifícios de escritórios, hotéis, hospitais, grandes fábricas e edifícios industriais.

           

          Dependendo da cobertura que oferecem, podem ser classificados da seguinte forma:

          • Sistemas para uma única zona: uma unidade de tratamento de ar atende várias salas do mesmo prédio e ao mesmo tempo. As salas atendidas têm necessidades de aquecimento, refrigeração e ventilação semelhantes e são reguladas por um controle comum (um termostato ou dispositivo semelhante). Sistemas deste tipo podem acabar por ser incapazes de fornecer um nível de conforto adequado a cada divisão se o projeto de projeto não tiver em consideração as diferentes cargas térmicas entre divisões da mesma zona. Isso pode acontecer quando há um aumento na ocupação de uma sala ou quando são adicionadas luzes ou outras fontes de calor, como computadores ou copiadoras, que não foram previstas durante o projeto original do sistema. O desconforto também pode ocorrer devido a mudanças sazonais na quantidade de radiação solar que uma sala recebe, ou mesmo devido às mudanças de uma sala para outra durante o dia.
          • Sistemas para zonas múltiplas: os sistemas deste tipo podem fornecer ar a diferentes zonas com diferentes temperaturas e humidades, aquecendo, arrefecendo, humidificando ou desumidificando o ar em cada zona e variando o fluxo de ar. Esses sistemas, mesmo que geralmente tenham uma unidade de resfriamento de ar centralizada e comum (compressor, evaporador, etc.), são equipados com uma variedade de elementos, como dispositivos que controlam o fluxo de ar, serpentinas de aquecimento e umidificadores. Estes sistemas são capazes de ajustar as condições de uma sala com base em cargas térmicas específicas, que detectam por meio de sensores distribuídos nas salas ao longo da área que atendem.
          • Em função do caudal de ar que estes sistemas bombeiam para o edifício, classificam-se da seguinte forma:
          • Volume constante (CV): esses sistemas bombeiam um fluxo constante de ar para cada ambiente. As mudanças de temperatura são efetuadas aquecendo ou resfriando o ar. Esses sistemas frequentemente misturam uma porcentagem de ar externo com ar interno reciclado.
          • Volume variável (VAV): esses sistemas mantêm o conforto térmico variando a quantidade de ar aquecido ou resfriado fornecido a cada ambiente. Embora funcionem principalmente com base neste princípio de mistura, também podem ser combinados com sistemas que alteram a temperatura do ar que introduzem no ambiente.

           

          Os problemas que mais frequentemente afectam este tipo de sistemas são o excesso de aquecimento ou arrefecimento, se o sistema não estiver ajustado para responder às variações das cargas térmicas, ou a falta de ventilação, se o sistema não introduzir uma quantidade mínima de ar exterior para renovar a circulação ar interior. Isso cria ambientes internos obsoletos nos quais a qualidade do ar se deteriora.

          Os elementos básicos de todos os sistemas de ar condicionado são (ver também a figura 4):

          • Unidades para reter matéria sólida, geralmente filtros de mangas ou precipitadores eletrostáticos.
          • Unidades de aquecimento ou refrigeração do ar: o calor é trocado nestas unidades por troca térmica com água fria ou líquidos refrigerantes, por ventilação forçada no verão e por aquecimento com serpentinas elétricas ou por combustão no inverno.
          • Unidades de controle de umidade: no inverno a umidade pode ser adicionada por injeção direta de vapor de água ou por evaporação direta de água; no verão pode ser removido por serpentinas refrigeradas que condensam o excesso de umidade no ar, ou por um sistema de água refrigerada em que o ar úmido flui através de uma cortina de gotas de água mais fria que o ponto de orvalho do ar úmido.

           

          Figura 4. Esquema simplificado do sistema de ar condicionado

          IEN050F8

           

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          Quarta-feira, 16 fevereiro 2011 01: 25

          Ar Interior: Ionização

          A ionização é uma das técnicas utilizadas para eliminar o material particulado do ar. Os íons atuam como núcleos de condensação para pequenas partículas que, ao se unirem, crescem e precipitam.

          A concentração de iões em espaços interiores fechados é, regra geral e se não houver fontes adicionais de iões, inferior à dos espaços abertos. Daí a crença de que aumentar a concentração de íons negativos no ar interno melhora a qualidade do ar.

          Alguns estudos baseados em dados epidemiológicos e em pesquisas experimentais planejadas afirmam que o aumento da concentração de íons negativos em ambientes de trabalho leva à melhoria da eficiência do trabalhador e melhora o humor dos funcionários, enquanto os íons positivos têm um efeito adverso. No entanto, estudos paralelos mostram que os dados existentes sobre os efeitos da ionização negativa na produtividade dos trabalhadores são inconsistentes e contraditórios. Portanto, parece que ainda não é possível afirmar de forma inequívoca que a geração de íons negativos é realmente benéfica.

          Ionização natural

          Moléculas individuais de gás na atmosfera podem ionizar negativamente ganhando ou positivamente perdendo um elétron. Para que isso ocorra, uma determinada molécula deve primeiro ganhar energia suficiente - geralmente chamada de energia de ionização dessa molécula em particular. Muitas fontes de energia, tanto de origem cósmica quanto terrestre, ocorrem na natureza e são capazes de produzir este fenômeno: radiação de fundo na atmosfera; ondas solares eletromagnéticas (especialmente ultravioleta), raios cósmicos, atomização de líquidos como o borrifo causado por cachoeiras, movimento de grandes massas de ar sobre a superfície terrestre, fenômenos elétricos como raios e tempestades, processos de combustão e substâncias radioativas .

          As configurações elétricas dos íons assim formados, embora ainda não totalmente conhecidas, parecem incluir os íons de carbonatação e H+, H3O+O+, N+, OH-, H2O- E O2-. Essas moléculas ionizadas podem se agregar por adsorção em partículas suspensas (névoa, sílica e outros contaminantes). Os íons são classificados de acordo com seu tamanho e sua mobilidade. O último é definido como uma velocidade em um campo elétrico expressa como uma unidade como centímetros por segundo por tensão por centímetro (cm/s/V/cm), ou, de forma mais compacta,

          Os íons atmosféricos tendem a desaparecer por recombinação. Sua meia-vida depende de seu tamanho e é inversamente proporcional à sua mobilidade. Os íons negativos são estatisticamente menores e sua meia-vida é de vários minutos, enquanto os íons positivos são maiores e sua meia-vida é de cerca de meia hora. o carga espacial é o quociente entre a concentração de íons positivos e a concentração de íons negativos. O valor dessa relação é maior que um e depende de fatores como clima, localização e estação do ano. Em espaços de convivência, esse coeficiente pode ter valores menores que um. As características são dadas na tabela 1.

          Tabela 1. Características dos íons de determinadas mobilidades e diâmetros

          Mobilidade (cm2/vs)

          Diâmetro (mm)

          Características

          3.0-0.1

          0.001-0.003

          Pequeno, alta mobilidade, vida curta

          0.1-0.005

          0.003-0.03

          Intermediário, mais lento que íons pequenos

          0.005-0.002

          > 0.03

          Íons lentos, agregados em material particulado
          (íons de Langevin)

           

          Ionização Artificial

          A atividade humana modifica a ionização natural do ar. A ionização artificial pode ser causada por processos e incêndios industriais e nucleares. O material particulado suspenso no ar favorece a formação de íons Langevin (íons agregados no material particulado). Radiadores elétricos aumentam consideravelmente a concentração de íons positivos. Os aparelhos de ar condicionado também aumentam a carga espacial do ar interior.

          Os locais de trabalho possuem maquinário que produz simultaneamente íons positivos e negativos, como é o caso de máquinas que são importantes fontes locais de energia mecânica (prensas, fiações e tecelagens), energia elétrica (motores, impressoras eletrônicas, copiadoras, linhas de alta tensão e instalações ), energia eletromagnética (telas de raios catódicos, televisores, monitores de computador) ou energia radioativa (terapia com cobalto-42). Esses equipamentos criam ambientes com maior concentração de íons positivos devido à meia-vida mais elevada destes últimos em relação aos íons negativos.

          Concentrações ambientais de íons

          As concentrações de íons variam com as condições ambientais e meteorológicas. Em áreas com pouca poluição, como em florestas e montanhas, ou em grandes altitudes, cresce a concentração de pequenos íons; em áreas próximas a fontes radioativas, cachoeiras ou corredeiras, as concentrações podem atingir milhares de pequenos íons por centímetro cúbico. Na proximidade do mar e quando os níveis de umidade são altos, por outro lado, há um excesso de íons grandes. Em geral, a concentração média de íons negativos e positivos no ar limpo é de 500 e 600 íons por centímetro cúbico, respectivamente.

          Alguns ventos podem transportar grandes concentrações de íons positivos – o Föhn na Suíça, o Santa Ana nos Estados Unidos, o Sirocco no norte da África, o Chinook nas Montanhas Rochosas e o Sharav no Oriente Médio.

          Em locais de trabalho onde não há fatores ionizantes significativos, geralmente há um acúmulo de íons grandes. Isso é especialmente verdadeiro, por exemplo, em locais hermeticamente fechados e em minas. A concentração de iões negativos diminui significativamente em espaços interiores e em áreas contaminadas ou poeirentas. Existem muitas razões pelas quais a concentração de íons negativos também diminui em espaços internos que possuem sistemas de ar condicionado. Uma razão é que os íons negativos permanecem presos em dutos de ar e filtros de ar ou são atraídos para superfícies que são carregadas positivamente. Telas de raios catódicos e monitores de computador, por exemplo, são carregados positivamente, criando em sua vizinhança imediata um microclima deficiente em íons negativos. Sistemas de filtragem de ar projetados para “salas limpas” que exigem que os níveis de contaminação com material particulado sejam mantidos em um mínimo muito baixo parecem também eliminar íons negativos.

          Por outro lado, o excesso de umidade condensa os íons, enquanto a falta dela cria ambientes secos com grande quantidade de cargas eletrostáticas. Essas cargas eletrostáticas se acumulam em plásticos e fibras sintéticas, tanto no ambiente quanto nas pessoas.

          geradores de íons

          Os geradores ionizam o ar fornecendo uma grande quantidade de energia. Essa energia pode vir de uma fonte de radiação alfa (como o trítio) ou de uma fonte de eletricidade pela aplicação de alta voltagem a um eletrodo pontiagudo. As fontes radioativas são proibidas na maioria dos países por causa dos problemas secundários da radioatividade.

          Os geradores elétricos são feitos de um eletrodo pontiagudo cercado por uma coroa; o eletrodo é alimentado com uma tensão negativa de milhares de volts e a coroa é aterrada. Os íons negativos são expulsos enquanto os íons positivos são atraídos para o gerador. A quantidade de íons negativos gerados aumenta proporcionalmente à tensão aplicada e ao número de eletrodos que ela contém. Geradores que possuem maior número de eletrodos e utilizam menor voltagem são mais seguros, pois quando a voltagem passa de 8,000 a 10,000 volts o gerador produzirá não só íons, mas também ozônio e alguns óxidos nitrosos. A disseminação de íons é conseguida por repulsão eletrostática.

          A migração de íons dependerá do alinhamento do campo magnético gerado entre o ponto de emissão e os objetos que o cercam. A concentração de íons ao redor dos geradores não é homogênea e diminui significativamente à medida que a distância deles aumenta. Os ventiladores instalados neste equipamento aumentarão a zona de dispersão iônica. É importante lembrar que os elementos ativos dos geradores precisam ser limpos periodicamente para garantir o bom funcionamento.

          Os geradores também podem ser baseados em água de atomização, em efeitos termoelétricos ou em raios ultravioleta. Existem muitos tipos e tamanhos diferentes de geradores. Eles podem ser instalados em tetos e paredes ou podem ser colocados em qualquer lugar se forem do tipo pequeno e portátil.

          Medindo íons

          Os dispositivos de medição de íons são feitos colocando duas placas condutoras separadas por 0.75 cm e aplicando uma tensão variável. Os íons coletados são medidos por um picoamperímetro e a intensidade da corrente é registrada. Tensões variáveis ​​permitem a medição de concentrações de íons com diferentes mobilidades. A concentração de íons (N) é calculado a partir da intensidade da corrente elétrica gerada através da seguinte fórmula:

          onde I é a corrente em amperes, V é a velocidade do fluxo de ar, q é a carga de um íon univalente (1.6x10-19) em Coulombs e A é a área efetiva das placas coletoras. Supõe-se que todos os íons tenham uma única carga e que todos sejam retidos no coletor. Deve-se ter em mente que este método tem suas limitações devido à corrente de fundo e à influência de outros fatores, como umidade e campos de eletricidade estática.

          Os efeitos dos íons no corpo

          Pequenos íons negativos são aqueles que supostamente têm o maior efeito biológico por causa de sua maior mobilidade. Altas concentrações de íons negativos podem matar ou bloquear o crescimento de patógenos microscópicos, mas nenhum efeito adverso em humanos foi descrito.

          Alguns estudos sugerem que a exposição a altas concentrações de íons negativos produz alterações bioquímicas e fisiológicas em algumas pessoas que têm um efeito relaxante, reduzem a tensão e as dores de cabeça, melhoram o estado de alerta e reduzem o tempo de reação. Esses efeitos podem ser devidos à supressão do hormônio neuronal serotonina (5-HT) e da histamina em ambientes carregados de íons negativos; esses fatores podem afetar um segmento hipersensível da população. No entanto, outros estudos chegam a conclusões diferentes sobre os efeitos dos íons negativos no corpo. Portanto, os benefícios da ionização negativa ainda estão abertos ao debate e mais estudos são necessários antes que o assunto seja decidido.

           

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          Referências de controle ambiental interno

          Conferência Americana de Higienistas Industriais Governamentais (ACGIH). 1992. Ventilação Industrial—Um Manual de Práticas Recomendadas. 21ª ed. Cincinnati, Ohio: ACGIH.

          Sociedade Americana de Engenheiros de Aquecimento, Refrigeração e Ar Condicionado (ASHRAE). 1992. Método de teste de dispositivos de limpeza de ar usados ​​em ventilação geral para remoção de material particulado. Atlanta: ASHRAE.

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