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.

A 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

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

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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