Quarta-feira, 16 fevereiro 2011 01: 25

Ar Interior: Ionização

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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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Conteúdo

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