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1 Instalações, equipamentos e instrumentação Aula 12. Qualidade do ar interior. Sistemas de ventilação Qualidade do ar interior 2 Elevado tempo de permanência das pessoas no interior dos edifícios Edifícios cada vez mais estanques Utilização generalizada de sistemas AVAC Aumento das queixas relacionadas com a falta de qualidade do ar interior Necessidade de monitorizar e controlar a qualidade do ar interior Objectivo: proteger a saúde dos ocupantes Qualidade do ar interior 3 A contaminação do ar interior depende contaminação do ar exterior caudal total de ar fresco que entra no edifício qualidade e quantidade do ar libertado por fontes de poluição internas, relacionadas com os ocupantes e suas actividades poluição interna causada pelos materiais de construção, sistemas energéticos, etc. Ventilação 4 Os principais objectivos da ventilação são fornecer ar fresco (limpo) à zona ocupada de cada espaço e, assim, fornecer oxigénio que satisfaça as necessidades dos ocupantes diluir os contaminantes gerados no interior remover os contaminantes qualidade do ar captado do exterior, bem como do ar interior que é recirculado

2 Microrganismos 5 Principais fontes de microrganismos ar exterior (pólen, fungos, esporos) sistemas de filtração sistemas de refrigeração (águas estagnadas dos condensados, torres de arrefecimento) humidificadores (especialmente com água recirculada) materiais porosos (atenuadores acústicos, materiais de condutas) ar interior recirculado (a contaminação gerada numa zona específica pode espalhar-sese por todo o edifício) Directrizes: bactérias 6 A presença em grande n.o de bactérias Gram (-) ou de Acetinomycetes no ar interior, indica a existência de fontes de proliferação especificas (superfícies ou materiais i húmidos, drenos de condensados, humidificadores,...) Concentrações de bactérias Gram (-) próximas de 500 UFC/m 3 sugerem suspeita de contaminação do ar interior Em ambientes interiores, a maioria das bactérias no ar são resultantes t da descamação da pele humana e/ou das secreções do trato respiratório [cossus Gram (+)] Concentrações elevadas de Gram (+) sugerem elevada ocupação humana e/ou ventilação deficiente Medidas de controlo 7 Manter a humidade relativa do ar nos níveis recomendados inferior a 70% no inverno e a 50% no verão Limpeza adequada dos espaços Remoção de todo o tipo de materiais biológicos Manutenção adequada dos sistemas AVAC Eliminar fontes ou fugas de água no interior do edifício Eliminar excrementos de aves próximas da captações de ar novo Legionella 8 A Legionella encontra-se amplamente distribuída em ambientes aquáticos naturais, como rios, lagos, nascentes, fontes, etc. Ambientes hidrotermais: piscinas de hidromassagem, jacuzzis, saunas, duches, etc. Sistemas de distribuição de água potável e de AQS, sistemas de AVAC (sempre que haja possibilidade de formação de aerossóis), fontes decorativas, etc. Existem 42 espécies de Legionella a espécie Legionella pneumophila causa 90% dos casos de doença do legionário.

3 Legionella 9 Legionella 10 A contaminação de seres humanos ocorre exclusivamente por inalação de gotículas de água suficientemente pequenas para atingirem os alvéolos pulmonares fracção respirável: 1 a 5 μm É necessária formação de aerossóis contendo a bactéria dimensão adequada dos aerossóis inalação, por parte do hospedeiro, de uma dose de microrganismos capaz de causar a infecção Legionella: fontes de contaminação 11 Dispositivos em que ocorre a formação de aerossóis aquosos Produtores de aerossóis (água (g potável) chuveiros equipamentos de terapia respiratória torneiras Produtores de aerossóis (água não potável) torres de arrefecimento humidificadores d condensadores baterias de arrefecimento Legionella: medidas preventivas 12 A Legionella é parte integrante dos ambientes aquáticos, embora exista neles em baixas concentrações, constituindo apenas cerca de 1% da flora normal das águas a sua erradicação não é provável Principais medidas de prevenção evitar a estagnação das águas evitar a acumulação de resíduos, sujidade e corrosão controlar, regularmente, a qualidade da água manter a água a temperaturas superiores a C, inibindo a multiplicação

4 Manutenção dos sistemas 13 Monitorizar e inspeccionar todos os sistemas e equipamentos, incidindo particularmente nos aspectos higio-sanitários Concentrações máximas 14 Concentrações máximas de referência indicadas no RSERCE (Regulamento dos Sistemas Energéticos de Climatização de Edifícios, Dec.-Lei n.o 79/2006) Estabelecer procedimentos de limpeza e de desinfecção adequados Estabelecer procedimentos de descontaminação Nos planos de manutenção de rotina Quando as inspecções demonstrem essa necessidade Sempre que haja alterações em parte do sistema Sempre que haja suspeita de colonização da água por Legionella pneumophyla p Medidas gerais de prevenção 15 Captações de ar novo bem localizadas e orientadas por forma a evitar a entrada de aerossóis produzidos em torres de arrefecimento, chaminés Ventilar com caudais de ar novo suficientes Dispor de acessos adequados aos componentes do sistema para a sua inspecção, limpeza e reparação Instalar filtros adequados para controlar a entrada de partículas. Substitui-los atempadamente. Evitar água estagnada sob os equipamentos de refrigeração, instalando drenos contínuos com sifão Reparar de imediato qualquer q fuga de água em qualquer q local (do sistema de AVAC ou do edifício) Seleccionar humidificadores a vapor de água seco, em vez dos que usam água recirculada. Medidas gerais de prevenção 16 Manter a humidade relativa do ar interior abaixo de 70%, nos espaços ocupados Estabelecer planos de manutenção que contemplem a inspecção, a limpeza e a desinfecção dos diversos componentes do sistema com especial ilatenção a humidificadores d e a torres de arrefecimento - registando as operações efectuadas e a sua periodicidade Para a prevenção e o controlo da contaminação por Legionella, os planos de manutenção incluem as colheitas de água para análise físico-química e análise microbiológica, com determinação da concentração de Legionella pneumophyla Os resultados das análises devem servir para aferir a eficácia das medidas adoptadas para evitar o desenvolvimento de Legionella na água.

5 Legislação 17 RSERCE Regulamento dos Sistemas Energéticos de Climatização de Edifícios Dec Lei 79/2006 RCCTE Regulamento das Caracteristicas i de Comportamento Térmico dos Edifícios Dec Lei 80/2006 Legislação: âmbito de aplicação 18 RCCTE edifícios de habitação pequenos edifícios de serviços sem sistemas de climatização centralizados RSERCE edifícios de serviços (novos e existentes) edifícios de habitação com sistemas de climatização (>25 kw) Qualidade do ar industrial 19 Portaria 53/71 de Aprova o Regulamento Geral de Segurança e Higiene do Trabalho nos Estabelecimentos Industriais Alterado por: Portaria 702/80 de 22 de Setembro Artigo 22.o (Ventilação) 1. Nos locais de trabalho devem manter-se boas condições de ventilação natural, recorrendo-se à artificial complementarmente quando, aquela seja insuficiente fii ou nos casos em que as condições diõ técnicas da laboração lb o determinem. Recomendação: o caudal médio de ar fresco e puro deve ser, pelo menos, de 30 m 3 a 50 m 3, por hora e por trabalhador, devendo evitar-se correntes de ar perigosas ou incómodas. Qualidade do ar industrial 20 Portaria 53/71 de , Artigo 23.o(Pureza do ar): 1. Todos os gases, vapores, fumos, névoas ou poeiras que se produzam ou desenvolvam no decorrer das operações industriais ou no aquecimento do ambiente devem ser captados, tanto quanto possível, no seu ponto de formação ou eliminados pela utilização de outros meios, de modo a evitar a poluição da atmosfera dos locais de trabalho e sem causar prejuízo ou incómodos para terceiros. 2. Os níveis de concentração de substâncias nocivas existentes no ar dos locais de trabalho não devem ultrapassar os definidos em norma portuguesa especifica. 2. Sem prejuízo do disposto no número anterior, os locais onde, por imposições tecnológicas, seja necessário manter fechadas as portas e janelas durante o período laboral devem ser convenientemente arejados durante uma ou mais horas no início e no fim de cada período de trabalho.

6 Renovação do ar 21 De acordo com o RCCTE (Artigo 14.o, alínea b) A taxa de referência para a renovação do ar,,para garantia da qualidade do ar interior, é de 0,6 renovações por hora Renovação do ar 22 De acordo com o RSECE (Artigo 4.o, ponto 1) Os requisitos exigenciais de conforto térmico de referência para cálculo das necessidades d energéticas, no âmbito do presente Regulamento, são os fixados no RCCTE, tendo ainda em conta que a velocidade do ar interior não deve exceder os 0,2 m/s e que quaisquer desequilíbrios radiativos térmicos devem ser devidamente compensados. Estes valores são apenas indicativos para estabelecimentos industriais Caudais de ar 23 Os caudais, mínimos, de ar recomendados, por pessoa, são (em m 3 /hora) Com actividade normal: 20 a 25 Quando houver fumadores: 30 a 35 Com trabalho físico leve: 45 Nas oficinas e outros locais: 60 Caudais de ar (RSECE) 24 Vl Volume de ar horário ái (m 3 /hora) comprimento (m) x largura (m) x altura (m) x n.o de renovações por hora

7 Velocidades admissíveis 25 As velocidades máximas admissíveis recomendadas são (em m/s) Para as áreas domésticas = 0,15 a 0,20 para as áreas comerciais = 0,20 a 0,50 Áreas de rectificações e moagens = 2,50 a 10,00 Cabine de pintura = 0,70 a 1,00 Áreas de desengorduramento = 0,25 a 0,50 Sistemas de ventilação 26 Ventilação é uma combinação de processos destinados a fornecer ar fresco e a extrair o ar de um espaço pç ocupado A ventilação consiste em fazer a renovação do ar ambiente, de forma a eliminar os contaminantes Ventilar um local significa renovar o ar de um ambiente confinado A qualidade do ar fresco é conseguida por filtragem, desbacterização e desodorização do ar ambiente, que podem ser executados com maior ou menor intensidade id d Ventilação 27 Genericamente, são consideradas duas categorias de ventilação natural e forçada Ventilação natural admissão e extracção de ar de um edifício por meio de aberturas intencionais na envolvente (i.e., janelas, grelhas de arejamento, chaminés) e sob pressão das forças naturais do vento e das pressões derivadas de diferenças de temperatura (efeito de chaminé) Ventilação forçada utilização de dispositivos iti (ventiladores, exaustores, extractores, t etc.) que provocam o movimento do ar entre o interior e o exterior espaço a ventilar Classificação 28 Ventilação sem condicionamento do ar natural, a forçada A ventilação forçada pode ser por insuflação, por exaustão, mista Ventilação com condicionamento parcial do ar para restabelecer condições ambientais para arrefecimento / aquecimento para controlo da humidade Ventilação com condicionadores de ar

8 Ventilação natural 29 Existem várias soluções para a ventilação natural Ventilação natural 30 As decisões necessárias são qual a área das aberturas (também designadas janelas) qual a posição das aberturas Estas decisões devem ser tomadas de acordo com renovação do ar necessária número de ocupantes taxa de produção de contaminantes configuração geométrica do espaço a ventilar Uma boa solução consiste em abrir as janelas de admissão no lado de onde sopram os ventos dominantes e as janelas de saída na parede oposta. Exemplo 31 Qual deve ser a área das janelas capaz de assegurar a ventilação dum espaço ocupado por cinco pessoas, a 500 litros/min/pessoa quando a velocidade do vento for de 2 m/s e a sua incidência se fizer perpendicularmente à parede de entrada (coeficiente i = 0,5)? 500 litros/min/pessoa / = 0,5 m 3 /min/pessoa / Fluxo mínimo de renovação necessário Qp =5x05=25m 0,5 = 2,5 3 /min Fluxo de renovação devido ao efeito do vento Qv= 2,0 (m/s) x 60 x 0,5 (coeficiente) i x área das janelas (m 2 ) O valor de Qv tem que ser superior a Qp, podendo daqui ser obtida a área total das janelas É também fundamental considerar a sua localização! Área de ventilação 32 No caso anterior, a renovação do ar do recinto era auxiliada pela força do vento que originava uma corrente de ar através de janelas abertas em paredes sujeitas a pressões diferentes Neste caso, a renovação de ar faz-se com certa facilidade e esta é tanto maior quanto maior for a força do vento Quando não houver vento, a renovação do ar só pode fazer-se com base na diferença de densidade d do ar, ao nível dos eixos das janelas de ventilação A corrente de renovação é tanto maior quanto maior for o desnível entre as janelas e a diferença de temperaturas dentro e fora do recinto

9 Ventilação natural: efeito térmico 33 Qt = constante S h T (m 3 / min) Qt: fluxo máximo que o efeito térmico pode produzir; constante: 5,32 (ou 7,2 quando o escoamento através das janelas for muito favorável) S: superfície livre da janela mais pequena h: desnível entre as janelas, em metros T: diferença de temperatura entre o interior i e o exterior Exemplo 34 Uma fábrica confinada a um espaço de 30 m x 10 m x 5 m, possui equipamentos que libertam 756 kcal/min. Considerando que:. a temperatura exterior é 26 C e a interior é 33 C;. as janelas de ventilação têm 7 m2 cada uma;. os ventos dominantes sopram perpendicularmente à parede da janela de admissão, com uma velocidade de 1 m/s. Pretende-se saber se é, ou não, necessário o recurso à ventilação forçada Exemplo 35 Antes de mais, é necessário determinar qual a quantidade de ar que é necessária Neste caso, a quantidade de ar depende da quantidade de calor que se pretende transferir para o exterior, uma vez que não pode ocorrer acumulação positiva de energia (a temperatura aumentaria descontroladamente) Nas condições de operação, cada m 3 que circule do interior para o exterior, transfere uma quantidade d de calor igual a 0,24 (kcal/(kg.c)) x 1,2 (kg/m 3 ) x (33-26) = 2,16 kcal/m 3 Exemplo 36 Se a soma Qv (fluxo do efeito do vento) com Qt (fluxo do efeito térmico) for superior a Qc, a ventilação forçada não é necessária Se ambos os efeitos combinados não forem suficientes i para transportar o fluxo de ar necessário, será necessário o recurso à ventilação forçada Então o fluxo de ar necessário é Qc =756(kcal/min) /216(kcal/m 2,16 3 )=350m 3 /min

10 Exemplo 37 Qv = 231 m3/min Qt = 98,3 m3/min Qv+ Qt= 329,3 39,3m3/min < Qc Logo, podemos concluir que neste caso é necessária ventilação forçada! Ventilação forçada 38 Quando a ventilação natural não é, por si só, capaz de atingir os objectivos pretendidos, recorre-se à ventilação forçada A ventilação forçada pode ser feita de três formas insuflação forçada com exaustão natural insuflação natural e extracção forçada insuflação e exaustão forçadas Ventilação forçada 39 Ventilação forçada com exaustão natural Um ou mais ventiladores introduzem ar exterior no recinto, com uma pressão entre 3 e 50 mm de c.a., e a pressão interior ficará superior à pressão exterior; isto facilita a perda de calor e contaminantes interiores para fora do recinto. Ventilação forçada 40 A as janelas de entrada e saída de ar estão em paredes opostas, permitindo um bom varrimento do interior do recinto o ventilador deve ser montado numa parede exterior do recinto e fazer a captação directa do ar A B A boa ventilação depende da localização relativa das entradas e saídas B utilizada quando a parede oposta ao ventilador não estiver disponível para abrir a janela de saída O varrimento melhora com a montagem, nas janelas, de persianas bem orientadas

11 Ventilação forçada 41 Insuflação natural e exaustão forçada Um ou mais ventiladores extraem o ar do recinto, gerando uma pressão interna inferior à que existe fora do recinto Ventilação forçada 42 Insuflação natural e exaustão forçada Recinto com uma atmosfera de qualidade inferior à solução de insuflação forçada com exaustão natural Este método aplica-se em casas de banho, cozinhas e fábricas não poluentes O ar exterior entra no recinto, através de pequenas aberturas ou através de portas ou janelas. O exaustor deve ser colocado na parede oposta às aberturas utilizadas para a entrada de ar, e em posição tão alta quanto possível! Exemplo 43 Uma sala tem dimensões 20 x 8 x 3 metros e nela trabalham vinte pessoas. As entradas de ar são bastante amplas e situam-se na parede oposta aos dois extractores que fazem a renovação de ar. Pretende-se que o ar da sala seja renovado 10 vezes por hora. Exemplo 44 Volume da sala = 480 m 3 Volume do ar a admitir = 4800 m 3 /hora Velocidade do ar através da sala = 0,055 m/s Débito dos exaustores: 40 m 3 /min, cada

12 Ventilação forçada 45 Insuflação e exaustão forçadas o recinto está equipado com ventilador (para insuflação) e exaustor, ambos montados em paredes exteriores ou acedendo-lhes através de condutas; as entradas devem ser protegidas com rede de malha apertada, para protecção contra a entrada de corpos estranhos uma escolha adequada dos ventiladores permite ter no recinto uma pressão maior ou menor que a exterior Ventilação forçada: soluções 46 Ventilação por conduta distribuição 47 Ventilação forçada: sobrepressão 48 Quando a ventilação utiliza ventiladores e exaustores e se quiser manter o recinto sob pressão, devem seleccionar-se ventiladores com capacidades tais que o volume de insuflação seja 1,25 vezes o volume de exaustão

13 Ventiladores 49 À semelhança das bombas, os ventiladores são constituídos por um rotor com pás que gira dentro de uma caixa em caracol, accionado por um motor O movimento do rotor gera um fluxo de ar que circula dentro do espaço que se pretende ventilar Tipos de ventiladores 50 Pressão baixa pressão (até 200 mmh2o) média pressão (entre 200 a 800 mm H2O) alta pressão (entre 800 e 2500 mm H2O) altíssima pressão (entre 2500 e mm H2O) Construção radiais ou centrífugos axiais ou helicoidais Pás rectas radiais rectas e inclinadas para trás curvas e inclinadas para trás curvas para a frente curvas com saída radial Ventiladores 51 Ventiladores: comparação 52 Há três tipos básicos de ventiladores cujas diferenças, além dos aspectos construtivos, residem nas capacidades que podem desenvolver, nomeadamente, caudal e pressão do fluxo de ar

14 Ventiladores: selecção 53 As características fundamentais a ter em consideração são o caudal e a pressão curvas características Ventiladores: selecção 54 Há outras características que também devem ser tidas em consideração nível de ruído, em decibel (db) velocidade de rotação, em rpm potência consumida, em kw/h velocidade do fluxo em, m/s intensidade da corrente consumida, em amperes Ventilação localizada 55 Quando ocorre a libertação localizada de contaminantes, deve recorrer-se aos sistemas de ventilação localizada Ventilação localizada: príncipios gerais 56 Envolver ao máximo a zona de produção do poluente, de forma a reduzir os caudais de ar necessários Devem ser instaladas em locais onde possa ocorrer a libertação de gases ou poeiras passíveis de afectar a segurança ou saúde dos trabalhadores

15 Ventilação localizada: príncipios gerais 57 Colocar o dispositivo de captação o mais próximo possível da zona de emissão do poluente para a atmosfera do local de trabalho, uma vez que o caudal de aspiração decresce rapidamente com o aumento da distância. Ventilação localizada: princípios gerais 58 Instalar o sistema de aspiração de modo a que o operador não fique entre ele e a fonte de poluente Ventilação localizada: princípios gerais 59 Dispor o sistema de captação de forma a aproveitar os movimentos naturais, ou provocados pelo processo, do poluente Ventilação localizada: princípios gerais 60 Utilizar um velocidade de captação suficiente

16 Ventilação localizada: princípios gerais 61 Repartir uniformemente as velocidades de aspiração ao nível da zona de captação de poluentes, de forma a evitar a existência de zonas mortas Ventilação localizada: princípios gerais 62 Lançar o ar poluído para longe das entradas de ar novo, de forma a evitar a sua recirculação Exemplo: crivo vibrante 63 A crivagem de produtos friáveis é geralmente acompanhada pela produção de poeiras O empoeiramento pode ser reduzido encerrando o mais possível a superfície superior do crivo Exemplo: transportador de tela 64 A transferência de materiais entre dois transportadores de tela é um processo frequentemente acompanhado de grandes quantidades de poeiras Deve limitar-se a altura de queda a 1 metro

17 Ventilação localizada: hottes 65 Os dispositivos de ventilação localizada mais comum são as hottes: parietal (montada na parede) compensada (com entrada de ar) Hottes de ventilação 66 Hotte parietal compensada Hottes de ventilação 67 Hotte central compensada Hottes de ventilação 68 Hotte parietal não compensada

18 Distribuição de ar 69 Quando se utiliza ventilação forçada e seja necessário localizar a insuflação, a instalação precisa de utilizar condutas que façam a distribuição do ar aos referidos locais de insuflação (ou extracção) Distribuição de ar 70 Ar distribuído a baixa pressão condutas de secção rectangular, por serem mais fáceis de montar e de executar, além de serem mais baratas o ar deve circular a velocidade sensivelmente constante e a cerca de 1,7 m/s Ar distribuído a em alta pressão condutas de secção circular, porque originam i menos perdas do que as de secção rectangular o ar deve circular a velocidade sensivelmente constante e a cerca de 10 m/s Distribuição de ar 71 A ventilação sem qualquer tipo de tratamento do ar, origina uma perda de carga nas tubagens, da ordem dos 5 a 15 mm de c.a. A velocidade do ar à saida das bocas de insuflação deve estar compreendida entre 0,50 a 1,0 m/s, conforme a natureza do recinto a ventilar. Distribuição de ar: acessórios 72 Para além das condutas, são também necessários acessórios condutas rectas; curvas com raios; desvios; peças de transição/transformação; caixas difusoras; registos; grelhas; juntas flexíveis etc

19 Condicionamento do ar 73 Condicionamento do ar 74 Condicionamento de ar é um processo pelo qual se controla e ajusta o estado do ar em recintos fechados Este ajustamento pode abranger todas as variáveis i que definem o estado do ar temperatura humidade, pureza

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