QUALIDADE – Notícias

14/03/2017

A eficiência dos filtros de ar em ventilação

Da Redação

 

A BS EN ISO 16890-1:2016 - Air filters for general ventilation. Technical specifications, requirements and classification system based upon particulate matter efficiency (ePM) estabelece um sistema de classificação de eficiência dos filtros de ar para ventilação baseada em material particulado (particulate matter - PM). Também fornece uma visão geral dos procedimentos de ensaio e especifica os requisitos gerais para avaliar e indicar os filtros, bem como para documentar os resultados do ensaio. Destina-se para ser usada em conjunto com ISO 16890-2, ISO 16890-3 e ISO 16890-4.

O método de ensaio descrito nesta parte da norma BS EN ISO 16890 é aplicável para vazões de ar entre 0,25 m³/s (900 m³/h, 530 pés/min) e 1,5 m³/s (5.400 m³/h, 3.178 Ft³/min), referindo-se a um equipamento de ensaio com uma área de face nominal de 610 mm × 610 mm (24 polegadas x 24 polegadas).

A BS EN ISO 16890 refere-se a elementos de filtro de ar em partículas para ventilação geral com uma eficiência de ePM1 inferior ou igual a 99% quando ensaiados de acordo com os procedimentos definidos nas ISO 16890-1, ISO 16890-2, ISO 16890-3 e ISO 16890-4. Os elementos do filtro de ar com uma eficiência inicial mais elevada são avaliados por outros métodos de ensaio aplicáveis (ver ISO 29463-1, ISO 29463-2, ISO 29463-3, ISO 29463-4 e ISO 29463-5).

Os elementos filtrantes utilizados nos aparelhos de limpeza de ambientes portáteis estão excluídos do âmbito desta parte da BS EN ISO 16890. Os resultados de desempenho obtidos de acordo com a norma (todas as partes) não podem, por si só, ser aplicados quantitativamente para prever o desempenho no serviço em termos de eficiência e tempo de vida. Outros fatores que influenciam o desempenho a levar em conta são descritos no Anexo A.

Os efeitos do material particulado (PM) sobre a saúde humana têm sido extensivamente estudados nas últimas décadas. Os resultados são que a poeira fina pode ser um perigo grave para a saúde, contribuindo para/ou mesmo causando doenças respiratórias e cardiovasculares. Diferentes classes de partículas podem ser definidas de acordo com a gama de tamanho de partícula.

Os mais importantes são PM10, PM2,5 e PM1. A Environmental Protection Agency (EPA), a World Health Organization (WHO) e a European Union definem a PM10 como o material particulado que passa por uma entrada de tamanho seletivo com um corte de eficiência de 50% com diâmetro aerodinâmico de 10 μm, PM2,5 e PM1 são definidos de forma semelhante. No entanto, esta definição não é precisa se não houver mais caracterização do método de amostragem e da entrada de amostras com uma curva de separação claramente definida.

Na Europa, o método de referência para a amostragem e medição da PM10 está descrito na norma EN 12341. O princípio de medição baseia-se na recolha em um filtro da fração PM10 do material particulado no ambiente e na determinação da sua massa gravimétrica (ver Directiva 1999/30/CE de 22 de abril de 1999).

Como a definição precisa dA PM10, PM2,5 e PM1 é bastante complexa e não é simples de medir, as autoridades públicas, como a EPA dos EUA ou a Agência Federal Alemã de Meio Ambiente (Umweltbundesamt), usam cada vez mais em suas publicações a denotação mais simples da PM10 como Sendo a fração de tamanho de partícula menor ou igual a 10 μm. Uma vez que este desvio para a definição oficial é complexa não há um impacto significativo na eficiência de remoção de partículas de um elemento de filtro, a série BS EN ISO 16890 refere-se a esta definição simplificada de PM10, PM2,5 e PM1.

As partículas no contexto da série ISO 16890 descrevem uma fração de tamanho do aerossol natural (partículas líquidas e sólidas) suspensas no ar ambiente. O símbolo ePMx descreve a eficiência de um dispositivo de limpeza do ar em partículas com um diâmetro entre 0,3 μm e x μm. As seguintes faixas de tamanho de partícula são usadas na série ISO 16890 para os valores de eficiência listados.

 

Tabela 1 — Diâmetros das partículas para a definição da eficiência - ePMx

 

Eficiência

Diâmetro - µm

ePM10

0,3 ≤ × ≤10

ePM2,5

0,3 ≤ × ≤2,5

ePM1

0,3 ≤ × ≤1

 

Os filtros de ar para ventilação geral são amplamente utilizados em aplicações de aquecimento, ventilação e ar condicionado de edifícios. Nesta aplicação, os filtros de ar influenciam significativamente a qualidade do ar interior e, consequentemente, a saúde das pessoas, reduzindo a concentração de partículas. Para permitir que engenheiros de projeto e pessoal de manutenção escolham os tipos de filtros corretos, existe interesse do comércio internacional na fabricação por um método comum e bem definido de testar e classificar filtros de ar de acordo com suas eficiências em material particulado, especialmente com relação à sua remoção.

Os padrões regionais atuais estão aplicando métodos de ensaio e classificação totalmente diferentes, que não permitem qualquer comparação entre si, dificultando assim o comércio global com produtos comuns. Adicionalmente, os padrões industriais têm limitações conhecidas por gerar resultados que estão frequentemente longe do desempenho do filtro em serviço, isto é, exagerando a eficiência de remoção de partículas de muitos produtos. Com esta nova série BS EN ISO 16890, é adotada uma abordagem completamente nova para um sistema de classificação, o que dá resultados melhores e mais significativos em comparação com os padrões existentes.

A série BS EN ISO 16890 descreve o equipamento, os materiais, as especificações técnicas, os requisitos, as qualificações e os procedimentos para produzir os dados de desempenho em laboratório e a classificação de eficiência com base na eficiência fracionária medida convertida em um sistema de relatório de eficiência de material particulado (ePM). Os elementos de filtro de ar de acordo com essa série são avaliados no laboratório pela sua capacidade de remover partículas em expressas como os valores de eficiência ePM1, ePM2,5 e ePM10. Os elementos do filtro de ar podem então ser classificados de acordo com os procedimentos definidos nesta parte da BS EN ISO 16890. A eficiência de remoção de partículas do elemento de filtro é medida em função do tamanho de partícula na gama de 0,3 μm a 10 μm.

Após o ensaio inicial de eficiência de remoção de partículas, o elemento de filtro de ar é condicionado de acordo com os procedimentos definidos na norma, parte 4, e a eficiência de remoção de partículas é repetida no elemento de filtro condicionado. Isto é feito para fornecer informação sobre a intensidade de qualquer mecanismo de remoção eletrostática que pode ou não estar presente com o elemento de filtro para ensaio. A eficiência média do filtro é determinada calculando a média entre a eficiência inicial e a eficiência condicionada para cada intervalo de tamanho.

 A eficiência média é utilizada para calcular as eficiências de ePMx, ponderando estes valores para a distribuição de tamanho de partícula normalizada e normalizada da fração de material particulado no ambiente relacionado. Ao comparar os filtros testados de acordo com a série ISO 16890, os valores de eficiência fracionária devem sempre ser comparados entre a mesma classe ePMx (ex. EPM1 do filtro A com ePM1 do filtro B). A capacidade de ensaio de poeira e a detecção inicial de um elemento filtrante são determinadas de acordo com os procedimentos de teste definidos na norma BS EN ISO 16890-3.

Dessa forma, pode-se dizer que o sistema de ar-condicionado controla a qualidade do ar interior por meio de renovação por ar exterior e pela filtragem de todo o ar insuflado. A renovação reduz a concentração no ambiente de poluentes gasosos, biológicos e químicos, que não são retidos nos filtros. A filtragem do ar tem como função reduzir a concentração no ambiente dos poluentes trazidos do ar exterior e os gerados internamente, os quais são transportados pelo ar recirculado, evitando sua acumulação no sistema.

O condicionamento de ar é um sistema onde existe uma interação constante das três zonas (primária, secundária e terciária) e, para se garantir a qualidade do ar em ambientes de interiores, é preciso observar o sistema de condicionamento do ar de modo sistêmico e não de modo pontual. As atividades de manutenção em sistemas de condicionamento do ar são essenciais, visando à conservação e o rendimento dos equipamentos, mas também o padrão higiênico mínimo nas instalações.

Assim, a captação de ar exterior deve ser a mais afastada possível de potenciais fontes de poluição. Deve obedecer aos requisitos e, em particular, respeitar as distâncias mínimas das fontes poluidoras. Quando a única fonte disponível de ar exterior está contaminada por determinados poluentes. como, por exemplo, em centros· urbanos, em terminais aeroportuários e rodoviários, em certas indústrias químicas e petroquímicas, a instalação de dispositivos específicos para retirar estes poluentes do ar de renovação deve ser avaliada e decidida em comum acordo entre o projetista e o contratante. O sistema de ar-condicionado deve filtrar continuamente o material particulado trazido pelo ar exterior e os gerados internamente e transportados pelo ar recirculado, a fim de: reduzir a acumulação de poluentes nos equipamentos e dutos do sistema; contribuir para reduzir sua concentração de poluentes no recinto a níveis aceitáveis.

Normalmente, a classificação de filtros da EN 779 determina a eficiência dos filtros grossos por ensaio gravimétrico com poeira padronizada e a eficiência dos filtros finos em relação à retenção de partículas de 0,4 µm produzidas por dispersão de aerossol líquido (DEHS). A classificação dos filtros deve ser determinada conforme procedimento de ensaio estipulado na EN 779, por laboratório devidamente aparelhado e aceito pelo contratante, e tal ensaio deve ser realizado nos filtros finalizados (montados), não somente no meio filtrante.

Igualmente, a captação do ar exterior deve obrigatoriamente ser na parte externa da edificação. Deve-se prever na fase de projeto ponto adequado para instalação de meio ou dispositivo para determinação inequívoca e simplificada da vazão de ar exterior, de forma a possibilitar a sua verificação a qualquer momento, de forma rápida, pela equipe de manutenção ou fiscalização. No posicionamento da captação de ar exterior ·deve ser observado o sentido de ventos predominantes do local e a propagação inerente de cada poluente, para evitar o arraste no sentido da tomada de ar externo.

A captação de ar exterior deve ter proteção contra intempéries e ser provida de tela adequada para evitar o ingresso de insetos. Os pontos de captação de ar exterior devem ser projetados de modo a não permitir que pássaros pousem ou construam ninhos. Os condutos utilizados para suprimento de ar exterior devem atender aos seguintes requisitos: ser de uso exclusivo para a condução deste ar, não podendo ser compartilhados com qualquer outro sistema; minimizar o acúmulo e a emissão de material particulado, e outras sujidades; ser de fácil limpeza ou substituição; e não permitir o surgimento de pontos de umidade.

Enfim, por que a qualidade do ar interior é importante? As pessoas passam cerca de 90% do seu tempo em ambientes fechados. Muitos passam todo o seu dia de trabalho dentro de um escritório, loja, fábrica, ou qualquer outra infraestrutura. Em alguns ambientes interiores, a má qualidade do ar tem sido apontada como a causa por sintomas físicos e queixas tais como dores de cabeça, irritação dos olhos e tosse.

Estes sintomas e queixas podem afetar a saúde, o conforto, a satisfação no trabalho e o desempenho profissional: a denominada síndrome do edifício doente. Atualmente, alguns especialistas acham que mais de um terço dos edifícios em países desenvolvidos podem ser classificados como doentes e o problema poderá se agravar-se.

Por isso, muitas pessoas têm estado cada vez mais atentas a potenciais problemas de conforto e saúde que podem estar associados a uma má qualidade do ar interior. Em parte isto é devido à estanqueicidade dos edifícios, a implementação de programas de conservação de energia e ao crescente uso de impressoras a laser, fotocopiadoras e outras fontes de contaminação de ar interior. Uma maior conscientização para problemáticas ambientais também tem dado a sua contribuição. Nos dias de hoje, as pessoas esperam ambientes interiores saudáveis, confortáveis e produtivos. Trabalhadores seguramente farão queixas se aperceberem que o ar interior do seu edifício é insatisfatório.

Em resumo, a qualidade do ar interior pode conduzir a inúmeras queixas ou sintomas. Os mais comuns são: dores de cabeça, fadiga, problemas respiratórios, congestão nasal, tosse, espirros, irritação das mucosas (olhos, nariz, garganta), irritações da pele, tonturas, náuseas, dores musculares e dores nas articulações. Apesar de estes sintomas e queixas poderem ser frequentemente atribuídas a constipações, ruído, sobrelotação, luminosidade imprópria, condições ergonômicas e estresse profissional, é importante sublinhar que na maioria dos casos é a má qualidade do ar interior o verdadeiro responsável.

Os contaminantes de ar interior afetam mais seriamente algumas pessoas, como, por exemplo, as com alergias ou asma, com doenças respiratórias, pessoas cujo sistema imunológico está diminuído em consequência de doença ou de um tratamento médico, pessoas que usam lentes de contato, crianças e pessoas idosas. Em consequência, inúmeros fatores podem afetar a qualidade do ar interior de um edifício ou compartimento, como a disposição física do edifício, o sistema de aquecimento, de ventilação e de ar condicionado do edifício, o ambiente exterior, os ocupantes do edifício e os contaminantes no interior e exterior do local.

A estrutura física do edifício e o seu sistema de ar condicionado determinam o movimento de ar no interior assim como a quantidade de ar fresco exterior que entra no seu interior. Por exemplo, mudando a disposição interna do edifício erguendo paredes, separadores ou colocando outros obstáculos pode modificar o padrão de circulação do ar e conduzir a uma concentração de contaminantes em determinadas áreas. O sistema de ar condicionado do edifício é projetado para distribuir ar exterior através de todo o espaço interno, remover contaminantes e odores, e controlar a temperatura e umidade no interior. Um sistema mal projetado ou com uma manutenção deficiente poderá originar graves problemas da qualidade do ar interior.

O ambiente exterior também pode afetar a qualidade do ar interior, especialmente em climas muito frios ou quentes. Por exemplo, para reduzir os custos de energéticos do sistema AVAC, é comum optar-se por reduzir a quantidade de ar exterior que entra no edifício. Também a umidade exterior pode tornar difícil o seu controle relativo ao interior do edifício.

As pessoas que ocupam o edifício são um dos fatores mais importantes em termos de contaminação do ar interior. Os ocupantes podem afetar a qualidade do ar através das suas atividades, como, por exemplo, fumar, fazer exercício físico, cozinhar, usar cosméticos ou perfumes e usar roupas contaminadas.

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