Panorama sobre a eficiência de Filtragem do...

Panorama sobre a eficiência de Filtragem do Ar

Eng. Miguel Ferreirós

[email protected]

Antes de falar sobre eficiência cabe uma pergunta: Por que filtrar o ar?

PANORAMA SOBRE A EFICIÊNCIA DA FILTRAGEM DO AR

NBR 16401-3:2008 – 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

1 micrometro (µm) = 10-6 m

1 micrometro = 10-3 mm = 0,001 mm

100 µm 50 µm

0,3 µm

.

Partícula visível em certas

condições e por um olho humano

saudável

Partículas invisíveis a olho

nú e que ficam em suspensão no ar

Noção dimensional sobre tamanho de partículas

0,5 µm

1,0 µm

0,1 µm

Espessura do cabelo humano

“Sala Limpa”...um conceito multidisciplinar

Definição de Sala Limpa

(NBR/ISO 14644-1):

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.

Classe de Limpeza para partículas em suspensão no ar conforme ABNT NBR ISO 14644-1

O REQUISITO É RESPONSABILIDADE DO USUÁRIO

SALA

AMBIENTE EXTERNO

9

FLUXO DE ENTRADA DE

CONTAMINANTES DO INTERIOR

FLUXO DE SAIDA DE CONTAMINANTES

FLUXO DE ENTRADA DE CONTAMINANTES DO

EXTERIOR

FLUXO EXTRAIDO DE CONTAMINANTES

QAI da ZONA OCUPADA

Cx@PM10

Conceito de QAI e os

sistemas de filtragem

Cx é a concentração controlada

SALA p > 0 Pa

FLUXO EXTRAIDO DE CONTAMINANTES

Poluente Limite Fontes Comentários

Material

particulado

(PM10)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

ABNT NBR 16401-3:2008 - Anexo B (informativo)

(medição ou acompanhamento periódicos não são obrigatórios)

TABELA B.1 - Concentração máxima de alguns poluentes do ambiente interior

a US EPA - Environmental Protection Agency - 2000 - National ambiental air quality standards

PM = Particulate Matter

Nota: A CETESB (Companhia Ambiental do Estado de São Paulo) utiliza o termo MP10 para se

referir a partículas inaláveis, MP2,5 para se referir a partículas inaláveis finas e PTS para

partículas totais em suspensão.

Indica em publicação disponível em seu site: MP2,5 / MP10 = 0,5 (para países em

desenvolvimento) e MP2,5 / MP10 = 0,5 a 0,8 (em países desenvolvidos)

Qual é o requisito do usuário?


Esta apresentação tem foco no controle de contaminantes

particulados sólidos (viáveis ou não)

Concentração de partículas em suspensão no ar

14

Como são classificados os filtros no Brasil ?


Desde 2012 temos a

NBR 16101 (determinação

da eficiência para filtros GROSSOS, MÉDIOS E FINOS)

Cuidado!

A tabela 4 da NBR 16401-3:2008 está referenciada à EN 779:2002 que foi substituída

pela EN 779:2012

Uma boa notícia!!! Em termos de filtros as

normas brasileiras estão alinhadas com as internacionais

Grupo 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

(%)

GROSSOS

G1 250 50 Am 65 - -

G2 250 65 Am 80 - -

G3 250 80 Am 90 - -

G4 250 90 Am - -

MÉDIOS M5 450 - 40 Em 60 -

M6 450 - 60 Em 80 -

FINOS

F7 450 - 80 Em 90 35

F8 450 - 90 Em 95 55

F9 450 - 95 Em 70

Classificação dos filtros de ar¹ – NBR 16101:2012

Fabricantes (de filtros e

equipamentos):

Atualizem os seus

catálogos!

Projetistas: atualizem a sua

documentação de projeto

Clientes: Exijam

certificados de ensaios dos fabricantes

• 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.

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

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

Em 2013 foi publicada a norma

NBR ISO 29463-1:2013 Fruto do trabalho dos voluntários do ABNT/CEE 138 (Elementos de Filtragem de Ar e Outros Gases) que é

espelho do ISO TC 142

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

FILTRO

COMPLETO

VAZÃO NOM.

(m³/h)

EFICIÊNCIA LOCAL

(LOCAL VALUE)

C2 = 4,33 part / cm³

EFICIÊNCIA GLOBAL (OVERALL

VALUE) C3 = 0,87 part / cm³

MPPS

Por exemplo:

C1 = 1,73 x 10^4 part /cm³

ENSAIOS QUE

DETERMINAM

A EFICIÊNCIA

DO FILTRO

MPPS

MPPS (Most Penetrating Particle Size)

99,9994

0,4

99,99993

99,99998

0,15

99,999945

e = x cm

NBR ISO 29463-1:2013

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

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 ≥ 99,999995

23

Quais são as referências do projetista/consultor para definir o sistema de filtragem ?


A responsabilidade da definição do SISTEMA DE

FILTRAGEM é do projetista/consultor a partir do requisitos de seu cliente

O fabricante de filtros não pode ser responsabilizado pelo uso de seu produto

em um sistema inadequado

25

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

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)

NBR 16401-3:2008

ITEM 6.2 Níveis de Filtragem

6.2.1 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.

28

29

Impressão - litografia, offset G3+F7

Impressão - processamento de filmes G3+F8

Hotéis - outros, motéis - apartamentos G4

Teatro, cinema, auditório, locais de culto, sala de aula M5

Biblioteca, museu - áreas do público M5

Biblioteca, museu - exposição e depósito de obras sensíveis G3+F8

Hotéis 3 estrelas ou mais - apartamentos, lobby, salas de estar, salões de convenções M5

Centrais telefônicas - sala de comutação G3+M6

Residências G3

Sala de controle - ambiente eletrônico sensível G3+M6

Lanchonete, cafeteria G4

Restaurante, bar, salão de coquetel, discoteca, danceteria, salão de festas, salão de jogos M5

Ginásio (áreas do público), fitness center, boliche, jogos eletrônicos G4

Escritórios, sala de reunião, CPD, sala de digitação, call center, consultórios M5

Aeroporto - saguão, salas de embarque M5

Aeroporto - torre de controle G3+M6

Aplicação TípicaClasse de

filtragem

Supermercado, mall de centros comerciais, agências bancárias e de correios, lojas comerciais e de serviços G4

ABNT NBR 16401-3:2008 (em revisão) - Tabela 5

Classe mínima de filtragem


Biblioteca, museu - exposição e depósito de obras sensíveis

Impressão - processamento de filmes

Centrais telefônicas - sala de comutação

Sala de controle - ambiente eletrônico sensível

Aeroporto - torre de controle

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

M5

G3+M6

G3+F8

Escritórios, sala de reunião, CPD, sala de digitação, call center, consultórios

Aeroporto - saguão, salas de embarque

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


filtragem

G4

ABNT NBR 16401-3:2008 (em revisão) - Tabela 5 (reordenada)


Residências G3

Biblioteca, museu - áreas do público

Hotéis - outros, motéis - apartamentos

30

ord

em

cre

sce

nte

da

qu

ali

da

de

de

fil

tra

ge

m

foco

no

p

roce

sso

foco

na

s p

esso

as

(ex

ce

to C

PD

)

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.

31

Informações de alguns catálogos de splits não especificam a classe de filtragem conforme NBR

16101:2012

32

“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

Havendo dois estágios de filtragem, os filtros do segundo

estágio devem ser instalados após a descarga das unidades de

tratamento de ar.

NBR 16401-3:2008 Item 6.2.3

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 16401-3 e que provavelmente ninguém vai questioná-lo com

relação ao sistema de filtragem

34

Reflexão sobre a NBR 16401-3:2008 - TABELA 5

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.

35


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?

36


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.

37


EN 13779:2007

38

E afinal o que é o padrão mínimo?

Exemplo de uma outra referência de norma para a especificação de sistemas de

filtragem

OU

TD

OO

R A

IR

(OD

A)

SU

PP

LY

AIR

(S

UP

)

SE

CO

ND

AR

Y A

IR

SE

CO

ND

AR

Y A

IR

SE

CO

ND

AR

Y A

IR

SECONDARY AIR

EX

HA

US

T A

IR

(EH

A)

TRANSFERRED AIR

EXFILTRATION

INFILTRATION

EX

TR

AC

T

AIR

(E

TA

)

RECIRCULATION AIR

LE

AK

AG

E

MIX

ED

AIR

SINGLE ROOM OUTDOOR AIR

SINGLE ROOM EXTRACT AIR

SINGLE ROOM EXTRACT AIR

SE

CO

ND

AR

Y

AIR

SINGLE ROOM SUPPLY AIR

INDOOR AIR

(IDA) INDOOR

AIR

“Tipos de Ar” conf. EN 13779

(Adaptação da

FIG. 1 da norma)

40

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 1áreas rurais na ausência

de poluição especial

ar puro que

eventualmente pode estar

empoeirado

Concentração de

poluentes atendem os

limites especificados

ODA 2média 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 3áreas 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

Classificação do ar exterior (tradução livre)

Classification of outdoor air (ODA)Fonte: EN 13779:2007

40

Categoria Descrição

IDA 1 ALTA QUALIDADE

IDA 2 MÉDIA QUALIDADE

IDA 3 QUALIDADE MODERADA

IDA 4 BAIXA QUALIDADE

EN 13779:2007 - Table 5

Basic classification of indoor air quality (IDA)This classification applies to the indoor air in the occupied zone

Os valores para as classes de ar interior podem ser dadas nos regulamentos nacionais.

Os valores apresentados na EN 15251 podem ser usados como referências.

41

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

Qualidade do

ar exterior

Classe de filtragem mínima recomendável por secção de filtragem

de acordo com a EN 13779:2007Ventilation for non-residential buildings – Performance requirements for ventilation and room-

conditioning systems (adaptada para a classificação da NBR 16101:2012)

Qualidade do ar interno

42

A EN 13779:2007 não especifica a aplicação típica

ela busca o objetivo final e alerta para o impacto do ar

exterior

43

Resultados esperados ao aplicar o critério da EN

13779:2007 nas aplicações e classes de filtragem da Tabela

5 da NBR 16401-3

44

MÉDIAMODERADA-

MÉDIA

BAIXA-

MODERADA

BAIXA BAIXA BAIXA

BAIXA BAIXA BAIXA

BAIXA BAIXA BAIXA

BAIXA BAIXA BAIXA

BAIXA BAIXA BAIXA

BAIXA BAIXA BAIXA

BAIXA BAIXA BAIXA

BAIXA BAIXA BAIXA

MÉDIAMODERADA-

MÉDIA

BAIXA-

MODERADA

MODERADABAIXA-

MODERADA

BAIXA-

MODERADA

BAIXA BAIXA BAIXA

BAIXA BAIXA BAIXA

BAIXA BAIXA BAIXA

BAIXA BAIXA BAIXA

até

OMS x 1

até

OMS x 1,5> OMS x 1,5

BAIXA BAIXA BAIXA

Qualidade do ar interno

= f (Ar Exterior)

≈ conforme EN 13779

ODA 1 ODA 2 ODA 3

BAIXA BAIXA BAIXA


Biblioteca, museu - exposição e depósito de obras sensíveis

Impressão - processamento de filmes

Centrais telefônicas - sala de comutação

Sala de controle - ambiente eletrônico sensível

Aeroporto - torre de controle

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

M5

G3+M6

G3+F8

Escritórios, sala de reunião, CPD, sala de digitação, call center, consultórios

Aeroporto - saguão, salas de embarque

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


filtragem

G4

ABNT NBR 16401-3:2008 (em revisão) - Tabela 5 (reordenada)


Residências G3

Biblioteca, museu - áreas do público

Hotéis - outros, motéis - apartamentos

Europa

45

À luz da EN 13779 as recomendações da Tabela 5 (NBR 16401-3) levariam a

instalações de baixa qualidade do ar interior, mesmo com condição favorável de ar

exterior.

46

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 16401-3 no que

diz respeito a sistemas de filtragem.

Neste aspecto a EN 13779 é muito mais didática e construtiva que a NBR 16401

47

Outros requisitos que ainda não têm amparo de normas

nacionais, mas que afetam a qualidade do ar interior

48

Vazamento na instalação de filtros

49

Classe de filtragem G1 a G4 M5 M6 F7 F8 F9

Maximum filter bypass leakage rate

k in % of the volume flow rate- 6 4 2 1 0.5

DIN EN 1886:2009 - 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)

Bateria de filtros grossos instalados em Unidade de Tratamento de Ar

SERPENTINA DE ÁGUA GELADA 1ª BATERIA DE

FILTRAGEM GROSSA (G4)

AR

A estrutura deve ter

borracha de vedação

Trava para fixar o filtro

Sifão

Bandeja da serpentina

Pressão negativa (sucção ventilador)

P1 P2 P3 P1 > P2 > P3

51

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

Para permitir a implantação de sistemas de condicionamento de ar eficientes energeticamente e

de manutenção fácil.

INSUFLAÇÃO OU EXAUSTÃO (m³/s)

ÁR

EA

DE

PIS

O (

m²)

ALT

UR

A D

A

SA

LA

(m

) INSUFLAÇÃO

EXAUSTÃO

INSUFLAÇÃO OU EXAUSTÃO (m³/s)

INSUFLAÇÃO E EXAUSTÃO

SÓ INSUFLAÇÃO

SÓ EXAUSTÃO

REQUISITOS DE ESPAÇO PARA SALAS DE MÁQUINAS DE

CONDICIONADORES DE AR

EN 13779 ANEXO A

ITEM A.13.2

Observações finais:

Aparentemente a formatação de nossa norma NBR 16401-3 – 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

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