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Instalações Prediais e Conforto Ambiental Prof. Marcelo Ferreira Fatec Tatuapé Curso Tecnologia em Construção de Edifícios Disciplina 21-Ago-2018 Conforto olfativo: Qualidade do Ar e Salubridade. O que é conforto olfativo? Conforto olfativo está associado aos cheiros e odores detectados pelo órgão olfativo do usuário de um ambiente. Está associado ao bem-estar e ao prazer ou ao mal-estar, podendo afetar prejudicialmente a saúde do usuário. O conforto olfativo está também relacionado às condições de ventilação dos ambientes internos, taxa de renovação de ar suficiente em função da atividade dos ambientes, a existências de fontes externas e internas de odores indesejáveis, e à adoção de soluções para os seus efeitos. Geralmente, o impacto de um odor resulta na combinação de fatores que interagem coletivamente: frequência, intensidade, duração e localização. Conceitos e definições (1/3) ■ Ar viciado. Mistura gasosa que não apresenta as condições ideais de concentrações de poluentes, sejam eles químicos ou biológicos, estabelecidas por instituições relacionadas à qualidade do ar interno. ■ Boa qualidade do ar interno. Conjunto de propriedades físicas, químicas e biológicas do ar que não apresentem agravos à saúde humana. ■ Condicionamento de ar. Processo pelo qual são atribuídas ao ar as características desejadas de umidade e temperatura. ■ Edifícios “selados”. Edifícios no qual a troca de ar entre o meio interno e o externo é feita quase que exclusivamente através do sistema de ventilação forçada ou pelo ar condicionado. Não há ventilação natural ou se houver ocorre em pequena quantidade. A fachada do mesmo equivale a um envelope, sem janelas, dificultando as trocas de ar. Conceitos e definições (2/3) ■ Qualidade interna do ar. Entendida como o conjunto de propriedades químicas (como a ausência de poluentes é impraticável em residências e no comércio, entende-se como a manutenção das concentrações dos poluentes abaixo dos níveis considerados como seguros), físicas (temperatura e umidade adequadas) e biológicas (também, manutenção das concentrações ou quantidades de micro- organismos abaixo dos níveis considerados como seguros) que assegurem conforto e segurança à saúde dos usuários. ■ Limpeza relacionada ao ar ambiente. Conjunto de operações preventivas que consistem na remoção de sujeiras dos componentes do sistema de climatização, evitando, deste modo, sua dispersão pelo ambiente externo. Conceitos e definições (3/3) ■ Manutenção. Atividades técnicas e administrativas destinadas a preservar as características de desempenho técnico dos componentes ou sistemas de climatização. ■ Ventilação variada. Tipo de ventilação criada por sistemas de manuseio de ar que são projetados para condicionar o ar (mantê-lo com uma temperatura e umidade constantes) através da variação das taxas de entrada/saída para garantir conforto térmico. ■ Ventilação. Quantidade de ar necessária ao controle da umidade e da qualidade do ar interno. Aumento da percepção de conforto Ambientes construídos originalmente serviam de abrigo contra as intempéries. Com a desenvolvimento do conhecimento do homem sobre o ambiente interno e o externo ao edifício, outras exigências foram progressivamente sendo adicionadas aos requisitos básicos já conhecidos (segurança da edificação e impermeabilidade e/ou estanqueidade a chuvas, ventos e neve, por exemplo). Cada vez mais, a questão do conforto, seja ele térmico, visual, olfativo ou auditivo, foi sendo valorizada. A evolução dos edifícios e o advento da economia de energia fizeram estes se tornarem cada vez mais fechados (menos permeáveis), paralelamente ao aumento do grau de automatização. Menor troca de ar exterior-interior A dependência de controles computadorizados, sistemas forçados de ventilação, sistemas de ar condicionado, dentre outros, foi crescendo. Sistemas de ventilação tornaram-se mais sofisticados. com maior controle sobre quantidades de ar introduzidas no edifício, baseadas unicamente em requisitos de carga térmica nos espaços ocupados. Pode-se dizer que o único critério utilizado, no que diz respeito ao ar interior, foi a temperatura e a umidade. Outros parâmetros envolvendo a qualidade do ar utilizado dentro dos edifícios foram, até então, ignorados. Qualidade do ar interior (IAQ) Se, por um lado, houve uma preocupação crescente com a economia de energia, por outro, a qualidade do ar interno (IAQ, indoor air quality) foi deixada de lado. Controles e avanços nos sistemas automatizados causaram uma redução dramática nas perdas de energia nos últimos trinta anos e as taxas de infiltração de ar caíram. O resultado disso é que as concentrações médias dos vários poluentes no ar interno aumentaram substancialmente. Registros externos (dampers) de entrada de ar eram dispostos de modo a permitir um mínimo de captação de ar, ou mesmo eram fechados para diminuir os gastos com refrigeração. Poluentes em edificações Hoje, sabe-se que uma série de poluentes (dentre eles, monóxido de carbono, dióxido de carbono, amônia, óxido de enxofre e nitrogênio) são produzidos dentro do edifício por: ■ materiais de construção baseados em solventes orgânicos, ■ por materiais de limpeza, ■ bolor (estágio inicial da ação dos fungos), ■ mofo (estágio mais avançado da ação dos fungos), ■ metabolismo humano e ■ também pelas próprias atividades do homem, como cozinhar ou lavar e secar roupas. Tais poluentes comprometem a saúde e o rendimento do trabalho dos usuários Sick Building Syndrome (SBS) Alguns edifícios já estão sendo chamados de “doentes”, devido à péssima qualidade do ar em seus recintos. Também foi criada a expressão “Sick Building Syndrome” (SBS), caracterizada por um estado doentio transitório dos usuários, já que os sintomas normalmente desaparecem quando as pessoas afetadas deixam o edifício. Sua origem está relacionada ao fato de que aqueles com manutenção inadequada de suas torres de resfriamento e sistema de ventilação são fontes de microorganismos, conforme EPA (Environmental Protection Agency, 1991). São chamados de “doentes” aqueles onde por volta de 20% dos usuários (ROBERTSON, 1995), apresentam uma série de sintomas, tais como: dor de cabeça, náuseas, cansaço, irritação dos olhos, nariz e garganta, falta de concentração, problemas de pele, entre outros. Building Related Ilness (BRI) É importante ressaltar que há uma distinção entre a SBS e as doenças relativas ao edifício (Building Related Ilness, BRI). As doenças relacionadas ao edifício estão relacionadas a uma infecção verdadeira, e não temporária, dos usuários. Ela pode ser detectada por testes de laboratório e é causada por micro-organismos como bactérias, vírus e fungos. Há uma diferença sutil entre SBS e BRI: um edifício que possui a SBS não provoca doenças, ele colabora no sentido de agravar males de pessoas predispostas ou, como já mencionado, de provocar um estado doentio transitório em algumas pessoas. Uma pessoa asmática por exemplo, ao entrar em um edifício doente, provavelmente sentirá uma irritação no sistema respiratório enquanto permanecer no local. Já edifícios que possuam a BRI, podem provocar doenças, tais como: asma, infecções bacteriológicas, virais ou por fungos. Ar fresco No caso do SBS, as queixas são frequentemente resolvidas pelo aumento da ventilação, por um controle ou substituição mais efetivos das prováveis fontes de poluentes e pela melhoria da manutenção. Já o BRI é um estágio avançado da SBS. A sujeira, poeira, umidade e água parada, típicos da manutenção pobre que causa a SBS, tornam o local ideal para a reprodução de micro- organismos Algumas vezes, o problema da SBS pode ser atenuado simplesmente pelo aumento do fornecimento de ar fresco, contudo, este procedimento não irá resolver o problema da BRI. Prevenir a poluição interna Algunsações podem ser tomadas para prevenir que a poluição interna do ar afete a saúde dos usuários: ■ inspecionar o projeto e as práticas de operação dos sistemas de ventilação, ■ controlar as taxas de admissão de ar externo, variando-as conforme a necessidade e ■ examinar os sistemas de refrigeração, aquecimento e umidificação. Uma segunda etapa consistiria na coleta e análise das concentrações de gases nocivos em pontos específicos do edifício. A última fase seria o monitoramento contínuo do que ocorre no mesmo. Ambiente artificial Possuir um edifício saudável significa, ao menos, ter uma boa qualidade interior do ar, através do uso de adequadas taxas de ventilação, de sistemas de automação predial e de um monitoramento contínuo das instalações. Atualmente, há uma estimativa de que grande parte das pessoas, principalmente em ambientes urbanos, passa entre 80 e 90% do seu tempo dentro de edifícios. De acordo com PARKER (1993), isto significa que, na maior parte do tempo, estamos sujeitos a um ambiente artificial que é modificado pelo espaço fechado do edifício. E o que é pior, modificado de maneira negativa, já que o problema da qualidade do ar é real e crescente.Segundo RAW (1997), sua natureza é difícil de se avaliar, pois muitos componentes químicos diferentes estão envolvidos e alguns deles não são perceptíveis como, por exemplo, o radônio. Fatores que afetam a IAQ A qualidade do ar interno pode ser afetada por: ■ Ventilação. ■ Contaminantes químicos. ■ Contaminantes biológicos. ■ Materiais particulados. ■ Ocupantes do edifício. ■ Outros contaminantes. IAQ: Ventilação O controle dos poluentes é a maneira mais efetiva de manter o ar interno limpo. Entretanto, o controle de todas as fontes, ou pelo menos a mitigação de suas emissões, nem sempre é possível ou praticável. A ventilação, natural ou mecânica, é a segunda maneira mais efetiva de proporcionar condições aceitáveis de ar interno. No começo do século passado, as normas de ventilação para edificações, pediam por aproximadamente 25 m3/h de ar externo fresco para cada um dos ocupantes. Como resultado da crise do petróleo na década de 1970, medidas nacionais de economia de energia impuseram uma redução nessas taxas para aproximadamente 8 m3/h para cada um dos usuários do edifício, segundo a ASHRAE (1989). A ASHRAE revisou os padrões de ventilação e concluiu que é possível, com a tecnologia atual, fornecer uma taxa de 25 m3/h por usuário sem gastos adicionais de energia. IAQ: Contaminantes químicos (1/4) Monóxido de carbono (CO). Exaustões provenientes de veículos em garagens, aquecedores a gás ou a querosene não ventilados, chaminés e lareiras com vazamentos, aquecedores de água, fogões e quaisquer outros aparelhos em que haja combustão são fontes internas de CO. É um gás produzido com base na queima incompleta de material combustível rico em carbono. Apesar de suas aplicações na indústria, é um gás asfixiante muito tóxico que, dependendo do tempo de exposição e da quantidade inalada, pode levar à morte. Gás incolor, inodoro, inflamável, menos denso que o ar atmosférico. Em alguns casos, torna-se visível ao sair do escapamento na forma de fuligem. Já foi utilizado em câmaras de gás durante a II Guerra Mundial em campos de concentração nazistas. IAQ: Contaminantes químicos (2/4) Monóxido de carbono (CO). A principal via de intoxicação com o monóxido de carbono é a respiratória, que faz com que o CO chegue aos pulmões rapidamente e cause a intoxicação. Depois de inalado, o monóxido de carbono é difundido pelos vasos sanguíneos, combinando- se com a hemoglobina. O CO possui cerca de 200 vezes mais afinidade com a hemoglobina que o gás oxigênio e, ao ligar-se a ela, diminui a quantidade de hemoglobina disponível para o transporte de O 2 pelo corpo humano. Essa competição com o oxigênio pode levar à morte por asfixia. Atualmente existem detectores de monóxido de carbono que podem ser instalados em locais para auxiliar na identificação de vazamentos, uma vez que o CO é um gás de difícil detecção pelos sentidos humanos. IAQ: Contaminantes químicos (3/4) Dióxido de carbono (CO 2 ). É um excelente indicador da adequabilidade da ventilação e pode ser usado para determinar se outros contaminantes internos se acumularam ou não. Sua concentração é a base de funcionamento de muitos sistemas de ventilação e é utilizada como uma medida de conformidade com vários padrões. Para condições normais de ocupação, concentrações acima de 10.000 ppm, já indicam que as taxas de ventilação podem estar inadequadas para diluir outros poluentes mais nocivos que podem estar presentes. IAQ: Contaminantes químicos (4/4) Óxido e dióxido de nitrogênio (NO e NO 2 ). É um gás venenoso, inodoro e incolor, que é produzido em combustões a alta temperatura. Dióxido de enxofre (SO 2 ). É um gás incolor com um cheiro característico em altas concentrações. É um subproduto da combustão de combustíveis fósseis. Amônia (NH 3 ). É um gás incolor, mais leve que o ar, não é inflamável, tem cheiro característico e sufocante, é tóxico, corrosivo e muito solúvel em água. Compostos Orgânicos Voláteis (VOCs). Compostos com Carbono e Hidrogênio. Destaque para o Formaldeído encontrado em espumas de isolamento, partes de chapas, incluindo madeira compensada, “fiberglass” (fibra de vidro), adesivos, colas, conservantes em algumas tintas, alguns produtos de papel, vidro. IAQ: Contaminantes biológicos (1/2) Pessoas e animais domésticos liberam fungos e bactérias, reservatórios de água permitem o crescimento dos mesmos e o ar externo pode trazê-los também. No ar interno, a contaminação microbiológica pode ser um problema sério, sendo que uma série de fatores permitem o crescimento e a liberação desses agentes biológicos no ar. Alta umidade, ventilação reduzida, edifícios “selados” e sistemas de aquecimento, ventilação e ar condicionado que possuem água ou condensação em algumas partes (torres de resfriamento) permitem o crescimento e a distribuição de vários micro-organismos. Dentre esses fatores, a alta umidade relativa do ar é um dos mais importantes, pois permite o aumento das populações de ácaros e o crescimento de fungos sobre superfícies úmidas. IAQ: Contaminantes biológicos (2/2) A principal estratégia para diminuir os problemas com micro- organismos é evitar ou pelo menos manter o crescimento dos mesmos dentro de um nível mínimo. Isso pode ser alcançado pelas ações: ■ remover fontes de água que permitam o crescimento dos fungos; ■ manter a umidade relativa do ar menor que 60%; ■ remover materiais orgânicos porosos claramente infectados, como tapetes embolorados; ■ umidificadores portáteis de ar devem ser evitados em escritórios porque raramente eles são mantidos em condições próprias de uso e acabam se tornando fontes; ■ o uso de filtros eficientes no sistema de tomada de ar externo é importante, para controlar a entrada de esporos de fungos e outros contaminantes biológicos. Eles devem ser trocados periodicamente. Ocupantes do edifício A variedade de contaminantes que resultam da atividade humana é muito grande. Pode-se considerar a fumaça de cigarro como a principal fonte interna. Enquanto os fumantes expõem-se à principal carga da fumaça, pessoas ao redor de fumantes (os fumantes passivos) estão involuntariamente sujeitos a quantidades significantes de partículas inaláveis A atividade metabólica humana por si só altera a qualidade do ar por diminuir a concentração de oxigênio e aumentar a de dióxido de carbono. Respiração, transpiração e a preparação de alimentos adicionam vapor d’água, bem como outras substâncias que geram odores à atmosfera interna. Outros contaminantes: radônio (1/4) Radônio é um gás incolor, sem cheiro e radioativo, produzido pelo decaimento do elemento químico radio. Ele ocorre naturalmente em quase todos os solos e rochas,sendo que, ao passar pelo solo e pela água em seu interior, entra nos edifícios através de rachaduras no concreto das paredes e pisos, de tubulações posicionadas no chão, buracos e qualquer outra abertura em suas fundações. Materiais de construção podem liberá-lo também. Entretanto, estes materiais raramente provocam problemas de radônio por si só. O efeito à saúde predominante associado a elevados níveis deste gás é o câncer de pulmão. Outros contaminantes: radônio (2/4) A principal fonte de radônio é o próprio solo sobre o qual o imóvel foi construído. Inúmeros fatores contribuem para que ocorra a “concentração” de radônio em ambientes confinados (casas e escritórios), mas o mais significativo é relacionado com a engenharia, projeto e até mesmo com os materiais empregados na construção de um imóvel. Ao emanar do solo e encontrar um local confinado, o radônio se “concentra” contaminando o ambiente, tornando-se um fator de risco muito grande para a saúde de todos os ocupantes, especialmente as crianças e fumantes. Outros contaminantes: radônio (3/4) Cada residência é projetada em uma planta baixa diferente (com diferentes materiais, idades, estrutura, diâmetro, condições de conservação e limpeza, etc.) e essas diferenças podem ser significativas para a “acumulação” de radônio no ambiente interior. Mesmo dentro de uma única residência, diferentes ambientes podem ter grande variação da concentração de radônio. Historicamente, ambientes com taxa de renovação de ar insuficiente e que permanecem boa parte do tempo fechados possuem maior concentração de radônio quando comparados aqueles que permanecem boa parte do tempo abertos (com grande circulação e/ou renovação de ar). Outros contaminantes: radônio (4/4) Segundo o autor, todos os ambientes confinados possuem radônio. A única dúvida é o quanto há de radônio no ambiente. E só há um jeito de obter essa resposta. Através da análise de radônio em diferentes ambientes do imóvel. Padrões internacionais estabelecidos pela OMS e USEPA (Agência de Proteção Ambiental Americana) estabelecem que a concentração de radônio em um ambiente confinado deve ser inferior a 4 pCi/L (medida da taxa de decaimento radioativo do radônio). Ambientes com níveis de radônio acima 4 pCi/L de tornam-se potencialmente perigosos à saúde e quanto maior a concentração de radônio maior o risco a que os ocupantes estão expostos. Estes ambientes devem ser “tratados” para minimização da concentração até níveis aceitáveis. Medidas para reduzir contaminantes (1/2) De acordo com a EPA, são medidas para reduzir a exposição aos contaminantes em uma residência: ■ não fumar ou permitir que os outros o façam, caso o fumo não possa ser evitado, aumentar a ventilação na área em que o fumo é executado através da abertura de janelas ou do uso de ventiladores; ■ instalar exaustores ou ventiladores em cozinhas e banheiros para reduzir a exposição a agentes biológicos; ■ aparelhos que produzam combustão devem estar bem calibrados e posicionados em locais que permitam boas condições de exaustão de suas emissões; Medidas para reduzir contaminantes (2/2) ■ as bandejas de água de condicionadores de ar, umidificadores e refrigeradores devem ser limpas com frequência Carpetes ou tapetes molhados devem ser limpos e removidos; ■ utilizar o porão como uma área de vivência somente se ele tiver uma ventilação adequada e não tiver vazamentos. Usar umidificadores de ar, caso necessário, mantendo a umidade entre 30 e 50%; ■ ao utilizar produtos de limpeza, certificar-se de utilizá-los somente em locais com boas condições de ventilação e de acordo com as instruções fornecidas pelo fabricante; ■ lareiras devem ser verificadas frequentemente, para limpeza e manutenção. Portaria 3523/98 (Ministério da Saúde) 1/2 A Portaria 3523 tem por objetivo aprovar procedimentos que visem minimizar o risco potencial à saúde dos ocupantes, baseado nos critérios EPA (1995), considerando-se que: ■ americanos passam tipicamente 90% de suas vidas em ambientes fechados; ■ a ventilação nos edifícios foi determinada como inadequada em mais de 50% dos 300 edifícios na qual o Instituto Nacional de Saúde dos EUA (NIOSH) conduziu investigações de qualidade do ar interno, sendo que, em aproximadamente 30% deles, um contaminante interno específico foi encontrado; Portaria 3523/98 (Ministério da Saúde) 2/2 ■ o ar interno pode estar 100 vezes pior que o externo, segundo a EPA; ■ a OMS (Organização Mundial da Saúde) estima que em torno de 30% dos novos edifícios construídos ou reformados possuam problemas de IAQ. É importante ressaltar que esta norma é voluntária, isto significa que ela é obrigatória apenas depois que um estado ou localidade (município) a adota no seu código de edificações as diretrizes EPA (1990). Além do mais, a maioria dos códigos de edificações relativos à ventilação são padrões apenas para o modo como edifícios em uma jurisdição em particular devem ser projetados. Não são padrões obrigatórios para o modo como os edifícios são operados. Toxidade Consiste na capacidade do agente químico produzir efeitos nocivos ao organismo humano. É sempre medida em relação com outros agentes e varia entre as espécies biológicas e dentro da mesma espécie. O coeficiente (da toxidade) é a dose tóxica por quilo-animal. A dose fatal é considerada aquela capaz de eliminar 100% dos animais da mesma espécie, a dose fatal média é a que tem condições de matar 50% dos mesmos animais. Espécies de venenos Os três reinos da natureza podem fornecer substâncias tóxicas: ■ venenos minerais (sulfato de cobre, acetato de chumbo), ■ venenos vegetais (estricnina, morfina), que são os mais temíveis; ■ venenos animais, descobertos ao fim do século passado, quase simultaneamente, pelo italiano SELMI e pelo francês ARMAND GAUTIER (leucomaínas e ptomaínas). As leucomaínas produzem-se nos órgãos durante os estados patológicos, e as ptomaínas originam-se da putrefação orgânica. Vias de absorção em seres humanos A absorção pode ser definida como o processo por meio do qual o agente tóxico atravessa as membranas celulares para alcançar a circulação sanguínea. ■ Via oral, digestiva ou trato gastrintestinal (TGI). ■ Via cutânea. ■ Via respiratória, pulmonar ou inalatória. Muitas intoxicações ocupacionais são decorrentes da aspiração de substâncias contidas no ar. O fluxo sanguíneo contínuo exerce uma ação de dissolução muito boa e muitos agentes químicos podem ser absorvidos rapidamente a partir dos pulmões. Os agentes passíveis de sofrerem absorção pulmonar são os gases e vapores e os aerodispersoides Classificação dos aerodispersoides A classificação de agentes químicos que mais utiliza-se em nosso cotidiano é baseada em seu estado físico. AerodispersoidesAerodispersoides LíquidosLíquidos SólidosSólidos NévoasNévoas NeblinasNeblinas FibrasFibras FumosFumos PoeirasPoeiras Partículas geradas por ruptura mecânica de líquidos. Partículas geradas por ruptura mecânica de líquidos. Partículas geradas pela condensação de vapores de substâncias líquidas a temperatura normal. Partículas geradas pela condensação de vapores de substâncias líquidas a temperatura normal. Longo e fino filamento de determinado material (conforme NHO-04) Longo e fino filamento de determinado material (conforme NHO-04) Partículas formadas pela condensação/oxidação de vapor de substância sólida a temperatura normal. Partículas formadas pela condensação/oxidação de vapor de substância sólida a temperatura normal. Partículas formadas pela ruptura mecânica de sólidos. Partículas formadas pela ruptura mecânica de sólidos. Gases e Vapores Além dos aerodispersoides (particulado sólido ou líquido), pode-se ter também contaminantes na fase gasosa. Se esse contaminante, em condições normais, já estaria no estado gasoso, está-se diante de um gás. Se, no entanto,o contaminante é um líquido em condições normais, sua fase gasosa será chamada de vapor. Gases e VaporesGases e Vapores OrgânicosOrgânicos Aqueles que contêm carbono em sua estrutura molecular(metano, etileno, acetona, benzeno, etc.). Aqueles que contêm carbono em sua estrutura molecular (metano, etileno, acetona, benzeno, etc.). ÁcidosÁcidos Aqueles que já são ácidos, ou que se tornam ácidos ao reagir com água (dióxido de enxofre, cloro, gás sulfídrico, ácido cianídrico, etc.). Aqueles que já são ácidos, ou que se tornam ácidos ao reagir com água (dióxido de enxofre, cloro, gás sulfídrico, ácido cianídrico, etc.). AlcalinosAlcalinos Aqueles que, quando reagem com a água, formam uma solução básica ou alcalina (amônia, fosfina, arsina, etc.). Aqueles que, quando reagem com a água, formam uma solução básica ou alcalina (amônia, fosfina, arsina, etc.). InertesInertes Aqueles que, nas CNTP, não reagem com outras substâncias químicas. Em altas concentrações podem formar atmosferas deficientes em O 2 (nitrogênio, CO 2 , metano, acetileno, etc.) Aqueles que, nas CNTP, não reagem com outras substâncias químicas. Em altas concentrações podem formar atmosferas deficientes em O 2 (nitrogênio, CO 2 , metano, acetileno, etc.) Ventilação Dá-se o nome de ventilação ao processo de renovação do ar de um recinto. O objetivo fundamental da ventilação é controlar a pureza e o deslocamento do ar em um ambiente fechado, embora, dentro de certos limites, a substituição do ar também possa controlar a temperatura e a umidade do ambiente. Importância da ventilação A ventilação proporciona a renovação do ar do ambiente, sendo de grande importância para a higiene em geral e para o conforto térmico. A renovação do ar dos ambientes proporciona a dissipação de calor e a desconcentração de vapores, fumaça, poeiras, de poluentes, enfim. A ventilação (natural ou artificial) é o deslocamento do ar através do edifício, através de aberturas, umas funcionando como entrada e outras, como saída. As aberturas para ventilação deverão estar dimensionadas e posicionadas de modo a proporcionar um fluxo de ar adequado ao recinto. Objetivo da ventilação Salubridade e conforto térmico. Ventilação salutar e higiênica. Ventilação para remoção de carga térmica. Ventilação para salubridade Ar atmosférico respirável A atmosfera terrestre é constituída de ar, que é uma massa gasosa, com mais de 500 km de espessura. Recebe o nome de ar respirável aquele próximo ao nível do mar, em uma camada correspondente a 1 ou 2% da espessura total da atmosfera (entre 5 e 10 km). A composição média aproximada do ar atmosférico respirável (ar puro), em condições normais, é, em volume (composição volumétrica): Além dos inevitáveis odores, poeiras e micro-organismos Ar no interior de edificações O ar contido em recintos fechados destinados à habitação e ao uso humano recebe o nome de ar ambiente. Esse ar, naturalmente, não tem a mesma composição do ar puro, podendo em muitos casos apresentar alterações substanciais que o tornam inadequado para a respiração. Diz-se que um ambiente é salubre quando o ar nele contido apresenta propriedades físicas (pressão, temperatura, umidade e movimentação) e químicas tais que possibilitam favoravelmente a vida humana. Glossário sobre o tema (1/2) Asfixia ou sufocação está relacionada à dificuldade ou impossibilidade de respirar e que leva à falta de oxigênio no organismo. Fumos. Partículas sólidas formadas pela condensação/oxidação de vapores de substâncias sólidas a temperatura normal. As operações mais comuns onde há a presença de fumos são as de soldagem e fundição. Grisu. É um gás altamente inflamável que é formando principalmente por metano (CH 4 ) e que ao entrar em contato com o oxigênio do ar, explode ao contato de uma chama. Miasma. Emanação proveniente de substâncias animais ou vegetais em decomposição. Uma das correntes mais antigas da medicina associava as epidemias a certas impurezas existentes no ar, denominadas miasmas. Supunha-se que os miasmas se originavam a partir de exalações de pessoas e animais doentes, emanações dos pântanos, de dejetos e substâncias em decomposição. Glossário sobre o tema (2/2) Miasma (cont.). Sua presença era detectada através do mau cheiro. Acreditava-se que ao impedir a propagação dos maus odores, seria possível prevenir ou evitar as epidemias. Curiosamente, essa teoria “não-científica”, que se tornou especialmente popular no século XVIII e início do século XIX, foi responsável pelo surgimento do movimento higienista desse período, que salvou milhões de vidas. Paradoxalmente, a teoria microbiana das doenças, que estava “cientificamente correta”, dificultou a descoberta de alguns dos processos de transmissão das enfermidades, além de criar fortes obstáculos para a compreensão de doenças que não são causadas por micro-organismos, mas pela carência de vitaminas. Os abusos devidos ao excesso de confiança nessa teoria levaram à morte milhões de pessoas. Modificações físicas do ar: pressão (1/2) O peso da camada de ar, que circunda o globo terrestre, exerce pressão sobre as camadas inferiores da atmosfera, e toma o nome de pressão atmosférica. Ao nível do mar, a pressão atmosférica, em média, normalmente vale 101.322 N/m2 ou 101.322 Pa ou, aproximadamente, 10 m de coluna d’água. Modificações sensíveis da pressão atmosférica normal ocorrem quando nos afastamos verticalmente do nível tomado como referência, que é o nível do mar. Como a pressão atmosférica é uma decorrência do peso da camada de ar que envolve nosso planeta, ela sofre uma redução ou um aumento quando nos elevamos ou baixamos em relação à superfície da Terra. Aproximação somente para dar ideia de escala: Modificações físicas do ar: pressão (2/2) Quando a pressão atmosférica atinge valores muito inferiores à normal (101.322 N/m2 = 10.332 kgf/m2), a pressão parcial do oxigênio do ar (que é diretamente proporcional à pressão total da mistura) torna-se insuficiente para oxigenar a hemoglobina sanguínea nos pulmões. A respiração torna-se difícil e começam a se manifestar os transtornos conhecidos como “mal-das-montanhas”. A cerca de 3.000 m de altitude, a pressão atmosférica cai para dois terços de seu valor ao nível do mar, e pessoas não habituadas a essas alturas podem se sentir mal. Oxigênio Nem todo oxigênio que inspiramos é aproveitado para a respiração, pois o ar expirado contém ainda cerca de 15,4% de oxigênio em volume. Podemos então tomar 14% (cerca de 2/3 da porcentagem normal, que é de 20,99%) como o índice mínimo de oxigênio aconselhável para o ar destinado à respiração. Experiências têm demonstrado que, ao nível do mar, para um porcentagem de oxigênio de 10% ocorre a asfixia. Efeitos da escassez de oxigênio Efeitos (em ordem crescente de impacto no organismo humano): ■ Quando o oxigênio escasseia e aumenta a concentração de gás carbônico nas células, o primeiro ponto afetado é o sistema nervoso central, que controla todas as funções do organismo. ■ Os sintomas começam com mal-estar, náusea e dor de cabeça. Depois vêm distúrbios nas funções motoras; a pessoa sente dificuldades para se movimentar. ■ Ocorrem, em seguida, perturbações de comportamento (fobia, pânico, agressividade), até a entrada no estado de coma. ■ A escassez de oxigênio mata as células do cérebro. A lesão do sistema nervoso causa parada respiratória e a morte. Poluição e necessidade de ventilação Substâncias consideradas contaminantes do ar e que estão de alguma forma relacionadas com o edifício, sendo que podem ser provenientes do exterior ou do interior do mesmo. Contaminantes do ar Podem ser classificados em: Fontes de contaminação do ar As fontes de contaminação do ar são variadas e inúmeras. Principais poluentes do ar interior . Alergênico: Substância ou composto capaz de provocar alergia em certaspessoas. NO X. óxidos de nitrogênio VOCs. Volatile Organic Compounds (Compostos Orgânicos Voláteis). O 3. ozõnio Limites higiênicos admissíveis Os limites higiênicos admissíveis para os diversos contaminantes depende fundamentalmente: ■ do ambiente considerado, ■ da natureza do contaminante, ■ do tempo de exposição das pessoas ao contaminante. O aumento do CO 2 , embora não seja um gás tóxico, indica a redução do oxigênio e a presença de miasma. Admitindo-se que a porcentagem de CO 2 no ar cresça proporcionalmente à porcentagem de miasma, aceita-se universalmente 0,1% como índice máximo aconselhável para o anidrido carbônico ou dióxido de carbono contido no ar de ambientes destinados unicamente à habitação. Nesse tipo de ambiente, para uma porcentagem de CO 2 igual a 10%, verifica-se a asfixia e, para cerca de 15%, a morte. Limites máximos . Quantidade de ar necessária à ventilação O estudo da combustão mostra que na queima de um combustível convencional qualquer (composto de carbono e hidrogênio), cada quilograma de oxigênio consumido produz cerca de 3.260 kcal. A respiração é um processo que fornece o oxigênio necessário à combustão dos hidratos de carbono (alimentos), fonte de energia de nosso organismo. Uma pessoa normal, em repouso, para manter suas funções fisiológicas involuntárias (metabolismo basal = 75 kcal/h), consome em média: Portanto são 0,017 m3/h ou 17 litros/h de oxigênio (a 20°C e 760 mm Hg). Um maratonista gasta cerca de 150 litros/h de oxigênio. Oxigênio necessário à respiração (1/2) Nem todo o oxigênio do ar é aproveitado no processo de respiração, pois o ar inspirado contém 20,99% de oxigênio e o ar expirado apresenta uma parcela média de 15,4% em volume de oxigênio. Nessas condições, apenas 5,5% do volume do ar é realmente aproveitado para o metabolismo humano. Desse modo, pode-se dizer que o ar realmente necessário para a respiração, nas condições indicadas, é: Oxigênio necessário à respiração (2/2) Se o ar expirado fosse imediatamente substituído e, portanto, não voltasse aos pulmões, o ar necessário à ventilação por pessoa em repouso seria apenas 0,31 m3/h. O problema, entretanto, não é de substituição e sim de diluição (lembrar que o ar considerado puro para o organismo humano é aquele com determinados gases em uma proporção bastante específica), já que o ar de ventilação é misturado com o do ambiente, o qual, embora já utilizado, volta novamente a ser respirado. Nessas condições, dependendo da atividade das pessoas (que aumenta o seu metabolismo e, portanto, o seu consumo de oxigênio) e do tipo de ambiente (produção de contaminantes), a quantidade de ar necessária à ventilação poderá ser de 25 até cerca de 200 ou mais vezes maior que 0,31 m3/h. Critérios para determinação de ar necessário Na prática, a determinação da quantidade de ar necessária à ventilação, baseada na diluição dos diversos elementos nocivos à vida, é feita por meio de certos critérios, como por exemplo: ■ Índice de CO 2 . ■ Conceito de ração de ar. ■ Temperatura do ambiente. ■ Índice de renovação do ar. Índice de CO 2 Foi visto que o índice máximo aconselhável de CO 2 aceito universalmente é de 0,1% em ambiente doméstico. Para a ventilação permanente de um ambiente destinado unicamente à habitação, o volume de ar a ser utilizado é dado pela equação: Considerando uma pessoa em repouso, sentada, cujo metabolismo é 100 kcal/h e cuja produção de CO 2 é cerca de 20 L/h, para os índices de ki = 0,03 e kf = 0,1 indicados, pode-se calcular: Conceito de ração de ar (1/2) Para locais onde a contaminação do ar se deve unicamente às pessoas que os ocupam, pode-se calcular a quantidade de ar necessária à ventilação por meio de uma quantidade de ar recomendada por pessoa, em função da finalidade do ambiente a ventilar, a qual toma o nome de ração de ar. Fonte: ASHRAE Handbook of fundamentals - 1972. Ar exterior para renovação (ração de ar: ABNT NBR 6401) Conceito de ração de ar (2/2) Vazão de ar mínima recomendada para atender às exigências de higiene dos usuários. Temperatura do ambiente Quando se trata da ventilação de ambientes onde são produzidas grandes quantidades de calor, mas sem grande poluição, como salas de máquinas, de caldeiras, de fornos, cozinhas, churrasqueiras, etc., ou mesmo ambientes sujeitos a grandes cargas de insolação, nos quais se deseja manter uma temperatura interna (t i ) pouco superior à do exterior (t e ), a quantidade de ar necessária será dada por: Índice de renovação do ar (1/3) A relação entre o volume do ar de ventilação que penetra no ambiente (m3/h) e o volume do ambiente (m3) representa o número de vezes que o ar do recinto é renovado em uma hora. Essa variável recebe o nome de “índice de renovação do ar” (n). Normalmente a ventilação natural tem um índice de renovação do ar da ordem de 1 a 2, ou seja, em uma hora a renovação do ar ocorre entre 1 e 2 vezes. Disposições adequadas das aberturas de ventilação podem aumentar muito esse valor. Na ventilação artificial, o índice de renovação do ar atinge valores entre 6 e 20. Valores acima de 20 são considerados excepcionais e requerem atenção especial a fim de se evitar deslocamentos de ar com velocidades excessivas. Índice de renovação do ar (2/3) Segundo a tabela (Alucci), se houver menos de 4 metros cúbicos de volume de ar disponível por pessoa em um recinto, serão necessários 35 metros cúbicos de ventilação por hora e por pessoa no período noturno ou 44 metros cúbicos no período diurno. Em outras palavras, se uma pessoa estiver em um recinto cujo volume é menor que 4 metros cúbicos, serão necessários 35 metros cúbicos de ventilação por hora à noite ou 44 metros cúbicos de ventilação durante o dia. Esses dados possibilitam calcular o Índice de Renovação do Ar, cuja equação é: Índice de renovação do ar (3/3) Segundo a norma ABNT 6401, a velocidade do ar na zona de ocupação, isto é, no espaço compreendido entre o piso e o nível 1,5 m, deve ficar entre 0,025 e 0,25 m/s. Excepcionalmente será permitido ultrapassar os limites apontados, na vizinhança de grades de insuflamento ou de retorno que, por necessidade de construção, podem ter sido localizadas abaixo do nível de 1,5 m e no espaço normalmente ocupado por pessoas. Fonte: COSTA, 2005. Índices de renovação do ar Exercício resolvido 1 Dados um dormitório de 8 m2 de área e pé direito de 2,7 m. Qual o Índice de Renovação do Ar (N) considerando que 2 pessoas dormem nesse ambiente? O volume do ambiente é: Sendo 2 pessoas no ambiente, temos que há 10,8 m3 por pessoa. Considerando a ventilação mínima necessária (período noturno): A partir da tabela, verifica-se que são necessário 15 m3/h por pessoa, portanto, no ambiente são necessário 30 m3/h de ventilação mínima no período noturno.
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