Panorama sobre a eficiência de Filtragem do Ar. Eng. Miguel Ferreirós mgfa@garneira.eng.br

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1 Panorama sobre a eficiência de Filtragem do Ar Eng. Miguel Ferreirós mgfa@garneira.eng.br

2 PANORAMA SOBRE A EFICIÊNCIA DA FILTRAGEM DO AR Antes de falar sobre eficiência cabe uma pergunta: Por que filtrar o ar?

3 NBR :2008 item 6 Filtragem Objetivo: 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 3

4 Noção dimensional sobre tamanho de partículas 1 micrometro (µm) = 10-6 m 1 micrometro = 10-3 mm = 0,001 mm Espessura do cabelo humano Partícula visível em certas condições e por um olho humano saudável Partículas invisíveis a olho nú e que ficam em suspensão no ar. 1,0 µm 0,5 µm 0,3 µm 100 µm 50 µm 0,1 µm

5 Sala Limpa...um conceito multidisciplinar Definição de Sala Limpa (NBR/ISO ): Sala na qual a concentração de partículas em suspensão no ar é controlada e que é construída e utilizada de maneira a minimizar a introdução, geração e retenção de partículas no interior da sala e na qual outros parâmetros relevantes como por exemplo temperatura, umidade e pressão são controlados, quando necessário.

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7 Classe de Limpeza para partículas em suspensão no ar conforme ABNT NBR ISO O REQUISITO É RESPONSABILIDADE DO USUÁRIO

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9 FLUXO DE ENTRADA DE CONTAMINANTES DO EXTERIOR AMBIENTE EXTERNO FLUXO EXTRAIDO DE CONTAMINANTES 9 Conceito de QAI e os sistemas de filtragem FLUXO EXTRAIDO DE CONTAMINANTES SALA SALA p > 0 Pa QAI da ZONA OCUPADA FLUXO DE SAIDA DE CONTAMINANTES Cx@PM10 FLUXO DE ENTRADA DE CONTAMINANTES DO INTERIOR Cx é a concentração controlada

10 ABNT NBR : Anexo B (informativo) (medição ou acompanhamento periódicos não são obrigatórios) TABELA B.1 - Concentração máxima de alguns poluentes do ambiente interior Poluente Limite Fontes Comentários Material particulado (PM 10 ) a 50 μg/m³ Degradação do material sólido Poeira proveniente de limpeza, processos industriais, trânsito, queima de combustível, fragmentação de papel etc. Baseado em proteger a população em geral de doenças respiratórias e evitar a indução de crise de asma. exposição média de um ano, se não possuir material carcinogênico. Irritação de olhos, nariz e garganta Co-fator de bronquites e crises de asma a US EPA - Environmental Protection Agency National ambiental air quality standards PM = Particulate Matter Nota: A CETESB (Companhia Ambiental do Estado de São Paulo) utiliza o termo MP 10 para se referir a partículas inaláveis, MP 2,5 para se referir a partículas inaláveis finas e PTS para partículas totais em suspensão. Indica em publicação disponível em seu site: MP 2,5 / MP 10 = 0,5 (para países em desenvolvimento) e MP2,5 / MP10 = 0,5 a 0,8 (em países desenvolvidos)

11 PANORAMA SOBRE A EFICIÊNCIA DA FILTRAGEM DO AR Qual é o requisito do usuário?

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14 14 Esta apresentação tem foco no controle de contaminantes particulados sólidos (viáveis ou não) Concentração de partículas em suspensão no ar

15 PANORAMA SOBRE A EFICIÊNCIA DA FILTRAGEM DO AR Como são classificados os filtros no Brasil?

16 Uma boa notícia!!! Em termos de filtros as normas brasileiras estão alinhadas com as internacionais Desde 2012 temos a NBR (determinação da eficiência para filtros GROSSOS, MÉDIOS E FINOS) Cuidado! A tabela 4 da NBR :2008 está referenciada à EN 779:2002 que foi substituída pela EN 779:2012

17 Classificação dos filtros de ar¹ NBR 16101:2012 Grupo GROSSOS MÉDIOS Classe Perda de pressão final (Pa) Arrestância média (Am) (%) Eficiência média (Ef) para partículas de 0,4 m (%) Eficiência mínima² para partículas de 0,4 m (%) G Am G Am G Am G Am - - M Em 60 - M Em 80 - F Em Fabricantes (de filtros e equipamentos): Atualizem os seus catálogos! Projetistas: atualizem a sua documentação de projeto Clientes: Exijam certificados de ensaios dos fabricantes FINOS F Em F Em 70

18 Curva característica de carregamento de um filtro classe F9, rígido, plissado em V, com meio filtrante em fibra de vidro, de 592 x 592 x 292 mm Curva 3: Eficiência (0,4 µm) em função da carga de pó na vazão de ensaio Curva 4: Arrestância em função da carga de pó na vazão de ensaio.

19 Ao especificar filtros grossos, médios e finos informar ao fabricante: A norma: ABNT NBR 16101:2012 A Classe de filtragem + vazão de ar máxima de trabalho: F9 com 3400 m³/h (por exemplo) não é preciso se preocupar em especificar a eficiência. um mesmo filtro pode ter várias classes (e eficiências) dependendo da vazão de trabalho. A perda de pressão inicial máxima: 180 Pa. A perda de carga final deve ser definida pelo projetista, respeitando os limites máximos de operação do filtro. Características construtivas: rígido, plissado em V, com meio filtrante em fibra de vidro, de 592 x 592 x 292 mm (é dispensável o termo dimensão nominal) 19

20 Em 2013 foi publicada a norma NBR ISO :2013 Fruto do trabalho dos voluntários do ABNT/CEE 138 (Elementos de Filtragem de Ar e Outros Gases) que é espelho do ISO TC 142

21 Ensaios do fabricante do meio filtrante para determinar a eficiência do filtro completo MEIO FILTRANTE Flat sheet filter medium VEL.FACE ENSAIO QUE DETERMINA O MPPS EFICIÊNCIA LOCAL (LOCAL VALUE) C2 = 4,33 part / cm³ FILTRO COMPLETO ENSAIOS QUE DETERMINAM A EFICIÊNCIA DO FILTRO MPPS VAZÃO NOM. (m³/h) MPPS Por exemplo: C1 = 1,73 x 10^4 part /cm³ EFICIÊNCIA GLOBAL (OVERALL VALUE) C3 = 0,87 part / cm³

22 MPPS (Most Penetrating Particle Size) e = x cm 99, , , ,9994 0,15 0,4

23 Classe de filtros e Grupos Eficiência Global (%) ISO 15 E 95 ISO 20 E 99 ISO 25 E 99,5 ISO 35 E 99,90 ISO 35 H 99,95 ISO 40 H 99,99 ISO 45 H 99,995 ISO 50 U 99,999 ISO 55 U 99,9995 ISO 60 U 99,9999 ISO 65 U 99,99995 ISO 70 U 99,99999 ISO 75 U 99, NBR ISO :2013 Filtros e meios filtrantes de alta eficiência para remoção de partículas no ar - Parte 1: Classificação, ensaio de desempenho e identificação. Os catálogos e projetos devem utilizar a classificação de nossa norma brasileira 23

24 PANORAMA SOBRE A EFICIÊNCIA DA FILTRAGEM DO AR Quais são as referências do projetista/consultor para definir o sistema de filtragem?

25 25 O fabricante de filtros não pode ser responsabilizado pelo uso de seu produto em um sistema inadequado A responsabilidade da definição do SISTEMA DE FILTRAGEM é do projetista/consultor a partir do requisitos de seu cliente

26 O projeto deve ser concebido para atender aos Requisitos do Usuário (RU), respeitanto normas técnicas, regulamentações vigentes, objetivos dos investidores, guias de boas práticas de engenharia entre outras fontes de referência.

27 27 Exemplos de documentos que orientam as decisões dos projetistas/consultores de AVAC&R Portaria GM/MS Nº 3523 (28/08/1998) Resolução RE/ANVISA 09 (16/01/2003)

28 NBR :2008 ITEM 6.2 Níveis de Filtragem A Tabela 5 estipula níveis de filtragem mínima para diversas aplicações comuns. Para aplicações não listadas, adotar a classe de filtragem estipulada para aplicações similares. Aplicações especiais devem obedecer ao estipulado em normas específicas.

29 ABNT NBR :2008 (em revisão) - Tabela 5 Classe mínima de filtragem Aplicação Típica Supermercado, mall de centros comerciais, agências bancárias e de correios, lojas comerciais e de serviços Escritórios, sala de reunião, CPD, sala de digitação, call center, consultórios Aeroporto - saguão, salas de embarque Aeroporto - torre de controle Biblioteca, museu - áreas do público Biblioteca, museu - exposição e depósito de obras sensíveis Hotéis 3 estrelas ou mais - apartamentos, lobby, salas de estar, salões de convenções Hotéis - outros, motéis - apartamentos Teatro, cinema, auditório, locais de culto, sala de aula Lanchonete, cafeteria Restaurante, bar, salão de coquetel, discoteca, danceteria, salão de festas, salão de jogos Ginásio (áreas do público), fitness center, boliche, jogos eletrônicos Centrais telefônicas - sala de comutação Residências Sala de controle - ambiente eletrônico sensível Impressão - litografia, offset Impressão - processamento de filmes M5 G4 M5 29 Classe de filtragem G4 M5 M5 G3+M6 G3+F8 M5 G4 M5 G4 G3+M6 G3 G3+M6 G3+F7 G3+F8

30 foco no processo foco nas pessoas (exceto CPD) ordem crescente da qualidade de filtragem ABNT NBR :2008 (em revisão) - Tabela 5 (reordenada) Classe mínima de filtragem 30 Aplicação Típica Residências Classe de filtragem G3 Supermercado, mall de centros comerciais, agências bancárias e de correios, lojas comerciais e de serviços Lanchonete, cafeteria Ginásio (áreas do público), fitness center, boliche, jogos eletrônicos G4 Hotéis - outros, motéis - apartamentos Escritórios, sala de reunião, CPD, sala de digitação, call center, consultórios Aeroporto - saguão, salas de embarque Biblioteca, museu - áreas do público Hotéis 3 estrelas ou mais - apartamentos, lobby, salas de estar, salões de convenções M5 Teatro, cinema, auditório, locais de culto, sala de aula Restaurante, bar, salão de coquetel, discoteca, danceteria, salão de festas, salão de jogos Centrais telefônicas - sala de comutação Sala de controle - ambiente eletrônico sensível G3+M6 Aeroporto - torre de controle Impressão - litografia, offset Biblioteca, museu - exposição e depósito de obras sensíveis Impressão - processamento de filmes G3+F7 G3+F8

31 31 Tabela 5 não é válida para: Pequenos sistemas unitários isolados, para conforto, em que a soma das capacidades nominais das unidades que compõem o sistema seja inferior a 10 kw...com as seguintes exceções: Fancoletes, splits e multi-splits que não comportem filtros da Tabela 5 pode-se usar filtros classe G3, desde que o ar exterior seja suprido por sistema complementar provido de filtragem da classe estipulada na tabela 5.

32 32 Informações de alguns catálogos de splits não especificam a classe de filtragem conforme NBR 16101:2012 Sistema de ar puro que elimina odores e captura de poeira, fungos, micróbios e bactérias prevenindo reações alérgicas Filtro de ar lavável, eletrostático e filtro contra odores

33 NBR :2008 Item Havendo dois estágios de filtragem, os filtros do segundo estágio devem ser instalados após a descarga das unidades de tratamento de ar.

34 Reflexão sobre a NBR : TABELA 5 A Tabela 5 não olha para o ar externo. O projetista especifica o sistema de filtragem de um fitness center da mesma maneira - esteja ele instalado no centro de São Paulo ou em um local de atmosfera mais limpa. Também não tem indicadores da qualidade esperada para o ar interior com as baterias de filtragem que o projetista/consultor selecionou. Sabe que seguiu a Tabela 5 da NBR e que provavelmente ninguém vai questioná-lo com relação ao sistema de filtragem 34

35 Reflexão sobre a NBR : TABELA 5 35 Classe MÍNIMA de filtragem = f (aplicação) é uma tabela prática que não leva o leitor da norma a um processo de reflexão com relação à qualidado do ar interior.

36 Reflexão sobre a NBR : TABELA 5 36 O consumidor menos avisado tende a entender que o que está previsto em norma é padrão ótimo de qualidade e não padrão mínimo. Como a nossa norma ajuda a avaliar outros cenários de qualidade de qualidade se deles não trata? Qual(is) seria(m) a(s) classe(s) de filtragem para alcançar o padrão médio e eventualmente o máximo?

37 Reflexão sobre a NBR : TABELA 5 37 Com que base o projetista/consultor faria a sua recomendação de trabalhar com classes de filtragem de melhor qualidade? De certa forma a interessante praticidade da tabela 5 congelou a tecnologia pelo padrão mínimo de qualidade por sua redação não estimular os fornecedores e consumidores a investir em produtos de melhor qualidade.

38 38 E afinal o que é o padrão mínimo? Exemplo de uma outra referência de norma para a especificação de sistemas de filtragem EN 13779:2007

39 SECONDARY AIR SUPPLY AIR (SUP) SECONDARY AIR SECONDARY AIR EXTRACT AIR (ETA) MIXED AIR LEAKAGE OUTDOOR AIR (ODA) EXHAUST AIR (EHA) Tipos de Ar conf. EN (Adaptação da FIG. 1 da norma) RECIRCULATION AIR SINGLE ROOM OUTDOOR AIR SINGLE ROOM SUPPLY AIR SINGLE ROOM EXTRACT AIR SINGLE ROOM EXTRACT AIR SECONDARY AIR TRANSFERRED AIR INDOOR AIR (IDA) INDOOR AIR EXFILTRATION INFILTRATION

40 Classificação do ar exterior (tradução livre) Classification of outdoor air (ODA) Fonte: EN 13779: Categoria Exemplo Descrição Onde se aplica? (tomando como referência os limites dos Guias da OMS e outras normas ou regulamentos nacionais para ar exterior) ODA 1 áreas rurais na ausência de poluição especial ar puro que eventualmente pode estar empoeirado Concentração de poluentes atendem os limites especificados ODA 2 média de pequenas áreas urbanas, sem grandes concentrações industriais ar exterior com altas concentrações material particulado e/ou poluentes gasosos Concentração de poluentes excedem os limites especificados em até 1,5 vezes ODA 3 áreas industriais e centros de cidades com alto tráfego urbano ar exterior com altíssimas concentrações de poluentes gasosos e/ou partículas Concentração de poluentes excedem os limites especificados em mais que 1,5 vezes 40

41 EN 13779: Table 5 Basic classification of indoor air quality (IDA) This classification applies to the indoor air in the occupied zone 41 Categoria IDA 1 IDA 2 IDA 3 IDA 4 Descrição ALTA QUALIDADE MÉDIA QUALIDADE QUALIDADE MODERADA BAIXA QUALIDADE Os valores para as classes de ar interior podem ser dadas nos regulamentos nacionais. Os valores apresentados na EN podem ser usados como referências.

42 Classe de filtragem mínima recomendável por secção de filtragem de acordo com a EN 13779:2007 Ventilation for non-residential buildings Performance requirements for ventilation and roomconditioning systems (adaptada para a classificação da NBR 16101:2012) Qualidade do ar exterior Qualidade do ar interno IDA 1 IDA 2 IDA 3 IDA 4 (alta) (média) (moderada) (baixa) ODA 1 F9 F8 F7 M5 ODA 2 F7+F9 M6+F8 M5+F7 M5+M6 ODA 3 F7+GF+F9 F7+GF+F9 M5+F7 M5+M6 GF = filtro para gases (filtro de carvão) e/ou filtro químico 42

43 43 A EN 13779:2007 não especifica a aplicação típica ela busca o objetivo final e alerta para o impacto do ar exterior

44 44 Resultados esperados ao aplicar o critério da EN 13779:2007 nas aplicações e classes de filtragem da Tabela 5 da NBR

45 ABNT NBR :2008 (em revisão) - Tabela 5 (reordenada) Classe mínima de filtragem Aplicação Típica Residências Supermercado, mall de centros comerciais, agências bancárias e de correios, lojas comerciais e de serviços Lanchonete, cafeteria Ginásio (áreas do público), fitness center, boliche, jogos eletrônicos Hotéis - outros, motéis - apartamentos Escritórios, sala de reunião, CPD, sala de digitação, call center, consultórios Aeroporto - saguão, salas de embarque Biblioteca, museu - áreas do público Hotéis 3 estrelas ou mais - apartamentos, lobby, salas de estar, salões de convenções Teatro, cinema, auditório, locais de culto, sala de aula Restaurante, bar, salão de coquetel, discoteca, danceteria, salão de festas, salão de jogos Centrais telefônicas - sala de comutação Sala de controle - ambiente eletrônico sensível Aeroporto - torre de controle Impressão - litografia, offset Biblioteca, museu - exposição e depósito de obras sensíveis Impressão - processamento de filmes Classe de filtragem G3 G4 M5 G3+M6 G3+F7 G3+F8 Qualidade do ar interno = f (Ar Exterior) conforme EN ODA 1 ODA 2 ODA 3 até OMS x 1 BAIXA BAIXA BAIXA BAIXA BAIXA BAIXA BAIXA BAIXA BAIXA BAIXA BAIXA BAIXA BAIXA BAIXA BAIXA BAIXA BAIXA BAIXA BAIXA BAIXA BAIXA BAIXA BAIXA BAIXA BAIXA BAIXA BAIXA BAIXA BAIXA BAIXA BAIXA BAIXA BAIXA BAIXA BAIXA BAIXA MODERADA MÉDIA MÉDIA até OMS x 1,5 BAIXA- MODERADA MODERADA- MÉDIA MODERADA- MÉDIA > OMS x 1,5 BAIXA BAIXA BAIXA BAIXA BAIXA BAIXA Europa BAIXA- MODERADA BAIXA- MODERADA BAIXA- MODERADA 45

46 46 À luz da EN as recomendações da Tabela 5 (NBR ) levariam a instalações de baixa qualidade do ar interior, mesmo com condição favorável de ar exterior.

47 Mesmo que um empreendedor queira comprar uma instalação preparada para fornecer melhor condição de qualidade do ar interior e até colher algum tipo de benefício com este investimento ele não encontrará indicadores suficientemente objetivos em nossa NBR no que diz respeito a sistemas de filtragem. Neste aspecto a EN é muito mais didática e construtiva que a NBR

48 48 Outros requisitos que ainda não têm amparo de normas nacionais, mas que afetam a qualidade do ar interior

49 49 Vazamento na instalação de filtros DIN EN 1886: Ventilation for buildings - Air handling units - Mechanical performance Table 7 - Acceptable filter bypass leakage, 400 Pa test pressure (adaptada para as classes de filtragem da ABNT NBR 16101) Classe de filtragem G1 a G4 M5 M6 F7 F8 F9 Maximum filter bypass leakage rate k in % of the volume flow rate

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51 Bateria de filtros grossos instalados em Unidade de Tratamento de Ar 51 P1 P2 P3 P1 > P2 > P3 Trava para fixar o filtro AR 1ª BATERIA DE FILTRAGEM GROSSA (G4) A estrutura deve ter borracha de vedação SERPENTINA DE ÁGUA GELADA Pressão negativa (sucção ventilador) Bandeja da serpentina Sifão

52 Espaço reduzido de casa de máquinas dificulta a implantação de sistemas de filtragem e equipamentos visando a otimização do consumo de energia 52 Caixa de filtragem fina a jusante do moto-ventilador

53 ÁREA DE PISO (m²) ALTURA DA SALA (m) INSUFLAÇÃO EXAUSTÃO EN ANEXO A ITEM A INSUFLAÇÃO OU EXAUSTÃO (m³/s) REQUISITOS DE ESPAÇO PARA SALAS DE MÁQUINAS DE CONDICIONADORES DE AR INSUFLAÇÃO E EXAUSTÃO SÓ INSUFLAÇÃO SÓ EXAUSTÃO Para permitir a implantação de sistemas de condicionamento de ar eficientes energeticamente e de manutenção fácil. INSUFLAÇÃO OU EXAUSTÃO (m³/s)

54 Observações finais: Aparentemente a formatação de nossa norma NBR item 6.2 Níveis de Filtragem não está contribuindo de forma suficiente para esclarecer os fornecedores e consumidores que eles podem almejar melhores condições de qualidade do ar interior de ambientes. Estamos em processo de revisão deste documento. Cabe a nós entender as diferenças entre as diversas normas e fazer as alterações que julgarmos ser necessárias. É IMPORTANTE A PARTICIPAÇÃO DE NOSSA COMUNIDADE TÉCNICA! Ao mesmo tempo é importante estimular os órgãos reguladores a atualizar os seus documentos. 54