Como funcionam as máscaras de gás por Marshall Brain - traduzido por HowStuffWorks Brasil

Neste artigo

1. Introdução

2. Tipos de máscaras de gás 3. Como funcionam os filtros 4. Mais informações 5. Veja todos os artigos sobre Engenharia

Introdução

Sempre que surge uma ameaça de ataque biológico ou químico, a primeira coisa da qual se ouve falar é das máscaras de gás.

As máscaras de gás, mais conhecidas como respiradores, também são importantes no dia-a-dia da segurança industrial. Elas protegem trabalhadores contra tudo, desde poeira até produtos químicos orgânicos.

Neste artigo, vamos conhecer a tecnologia por trás das máscaras de gás e aprender como elas funcionam e quando elas não funcionam.

Tipos de máscaras de gás

Quando a maioria das pessoas pensa em máscaras de gás ou respiradores, o que geralmente imaginam é uma máscara plástica ou de borracha presa ao rosto com algum tipo de cartucho de filtro. Este tipo é chamado de respirador purificador de ar tipo peça semi-facial. Dependendo dos agentes químicos ou biológicos no ambiente, essa meia máscara pode não ser suficiente, porque os olhos são muito sensíveis a produtos químicos e são um ponto de entrada fácil para as bactérias. Neste caso, um respirador facial total é o mais adequado. Ele fornece uma máscara facial e óculos transparentes que protegem os olhos.

máscaras de gás

Respirador purificador facial total: usado aqui com um capuz

e traje para proteção adicional

Os respiradores purificadores de ar possuem duas vantagens: são a opção mais econômica e a menos complicada.

O problema com os respiradores purificadores é que qualquer vazamento na máscara os torna ineficazes. O vazamento pode provir de um ajuste inadequado entre a máscara e o rosto do usuário ou de uma fissura ou furo em algum lugar da máscara.

Há mais dois tipos de sistemas de respiradores que solucionam o problema do vazamento. O respirador com suprimento de ar usa o mesmo tipo de cartucho de filtro de um respirador purificador de ar. Entretanto, em vez de colocar o filtro diretamente na máscara e exigir que os pulmões do usuário aspirem o ar através dele, o filtro é fixado em um reservatório operado por bateria. O reservatório usa um ventilador para forçar o ar através do filtro e, então, o ar purificado passa através de uma mangueira para a máscara. A vantagem é que o ar que entra na máscara possui pressão positiva. Qualquer vazamento na máscara fará com que o ar purificado proveniente do reservatório escape em vez de permitir a penetração do ar contaminado do ambiente. Obviamente, a pressão positiva cria um sistema muito mais seguro, mas apresenta duas desvantagens:

se as baterias descarregarem, você pode morrer; o fluxo de ar constante através do filtro significa que o filtro não durará muito.

Para bebês e crianças esta pode ser a única opção, porque seus rostos pequenos dificultam um encaixe seguro das máscaras.

O melhor sistema é chamado de sistema SCBA (aparelho de respiração autônomo). Se você já viu um bombeiro usando uma máscara facial total com um cilindro de ar em suas costas, viu um sistema SCBA. O cilindro de ar contém ar purificado sob alta pressão e é exatamente igual ao cilindro usado por um mergulhador de SCUBA. O cilindro fornece uma pressão positiva constante à máscara facial. Um SCBA proporciona a melhor proteção, mas apresenta alguns problemas:

os cilindros são pesados e volumosos; os cilindros contêm somente de 30 a 60 minutos de ar;

os cilindros precisam ser reabastecidos com o uso de equipamento especial; os sistemas SCBA são caros.

Para atuar em incêndios, um sistema SCBA é uma excelente opção, pois a fumaça de

incêndios é densa e contém uma mistura desconhecida de gases venenosos. O fogo pode

consumir a maior parte do ou todo o oxigênio do ar. O caminhão de bombeiros pode

carregar cilindros adicionais ou equipamento de reabastecimento, e um bombeiro passa

um tempo limitado no interior de um edifício em chamas. Entretanto, para os civis ou para

soldados no campo de batalha, é quase impossível lidar com um sistema SCBA devido ao

custo e do tempo de ar limitado. Como funcionam os filtros

Devido aos problemas dos sistemas SCBA, qualquer respirador terá um filtro purificador. Como o filtro remove produtos químicos venenosos e bactérias mortais do ar?

Qualquer filtro de ar pode usar técnicas diferentes:

filtração de partículas absorção ou adsorção química reação química para neutralizar um produto químico

Um cartucho de filtro descartável comum para um respirador: quando você inala o ar, ele flui através da entrada à esquerda,

através de um filtro de particulados, através de um filtro de carvão ativado, através de outro filtro de particulados (para reter o pó de carvão) e, por fim, através da saída à direita no

interior da máscara. Quando o filtro de particulados é obstruído ou o carvão ativado se satura, é preciso substituir o

cartucho.

Filtração de partículas é a mais simples das três técnicas. Se você já usou um pano ou lenço sobre sua boca para impedir que a poeira chegasse a seus pulmões, você criou um filtro de particulados improvisado. Um filtro de particulados bem fino é útil em uma máscara de gás projetada para proteger de uma ameaça biológica. A bactéria ou o esporo do antraz pode ter o tamanho mínimo de um mícron. A maioria dos filtros de particulados biológicos remove partículas de tamanhos tão pequenos quanto 0,3 mícron. Qualquer filtro de

particulados acabará se obstruindo em algum momento, portanto você terá que substituí-lo quando a respiração se tornar difícil.

Uma ameaça química necessita de uma abordagem diferente porque os produtos químicos vêm na forma de névoas ou vapores que não podem ser retidos pela filtração de particulados. A abordagem mais comum para qualquer produto químico orgânico (sejam fumos de tinta ou uma toxina como o gás Sarin) é o carvão ativado.

Carvão é carbono (veja esta Pergunta do Dia - em inglês - para detalhes sobre como o carvão é feito). O carvão ativado é o carvão que foi tratado com oxigênio para abrir milhões de poros minúsculos entre os átomos de carbono. Veja abaixo o que diz a Enciclopédia Britânica.

"O uso de técnicas especiais de fabricação resulta em carvões altamente porosos que possuem áreas de superfície de 300 a 2000 m

2 por grama. Estes, chamados

de carvões ativados, são amplamente usados para absorver substâncias odoríferas ou coloridas de gases ou líquidos."

Aqui a palavra absorver é importante. Quando um material absorve algo, ele se prende ao outro por atração química. A enorme área superficial do carvão ativado proporciona incontáveis locais de adesão. Quando determinados produtos químicos passam próximos da superfície de carbono, eles se fixam a essa superfície e ficam presos.

O carvão ativado é ótimo para aprisionar as impurezas derivadas do carbono (produtos químicos orgânicos) e do cloro. Muitos outros produtos químicos não são atraídos pelo carbono (sódio e nitratos, por exemplo), de forma que passam direto pelo filtro. Um filtro de carvão ativado removerá determinadas impurezas, ignorará outras e, assim que os locais de adesão forem preenchidos, o filtro deixará de funcionar. Nesse caso, será necessário substituí-lo.

Algumas vezes, o carvão ativado pode ser tratado com outros produtos químicos para melhorar sua capacidade de absorção para uma toxina específica.

A terceira técnica envolve reações químicas. Por exemplo, durante os ataques com gás cloro na Primeira Guerra Mundial, os exércitos usavam máscaras contendo produtos químicos concebidos para reagir com o cloro e neutralizá-lo. A destruição por reação química foi adotada em alguns dos primeiros equipamentos de proteção como o 'capacete hypo' de 1915 (o cloro era removido pela reação com tiosulfato de sódio) e nas máscaras britânicas e alemãs de 1916 (o fosgênio era removido pela reação com a hexametiltetramina).

Nos respiradores industriais, pode-se escolher a partir de uma variedade de filtros

dependendo do produto químico que se precisa eliminar. Os diferentes filtros são

codificados por cores pelas normas da NIOSH (Instituto Nacional para Saúde e Segurança

Ocupacional dos EUA) para ácidos e amônia.