Aumenta demanda pela maior qualidade do ar, seja em ambientes interiores, seja em ambientes de processo (industriais ou farmacêuticos)

O tema filtragem do ar nunca teve tamanha relevância como agora. Ao longo dos últimos cinco anos, a evolução tecnológica neste tema foi tamanha que é possível dizer que os filtros de ar utilizados a cinco ou dez anos atrás não são e não devem ser os mesmos que são utilizados hoje. O aumento da demanda pela maior qualidade do ar seja em ambientes interiores, seja em ambientes de processo (industriais ou farmacêuticos), juntamente com a premente necessidade de redução de consumo de energia e maior durabilidade fez com que as novas normas de filtragem se tornassem mais exigentes e restritivas. O primeiro passo foi dado quando houve a atualização da norma europeia EN779 em 2012 que trouxe à luz a necessidade do estabelecimento de um critério de eficiência mínima de filtragem para os filtros finos. Isso refletiu diretamente no mercado, inclusive brasileiro, obrigando alguns fabricantes a reclassificar seus filtros. Isso ficou mais evidente em filtros F-9 que, para muitos fabricantes, fora reclassificado para F-8 por não atender ao novo critério de eficiência mínima.

Critério de eficiência energética

A norma brasileira de filtros para AVAC (grossos, médios e finos) – NBR16101 também foi publicada em 2012 e já traz as evoluções propostas pela norma EN779 (tabela 1). Além disso ela apresenta um método de cálculo utilizado para a classificação do filtro por seu consumo energético. Neste sentido trouxe o benefício de propor um selo de classificação energética para os filtros, semelhante àquele que conhecemos em eletrodomésticos (figura 1).

 

Ocorre que o critério estabelecido em 2012 para a classificação energética (tabela 2) não é mais suficiente em países europeus que buscam cada vez mais o uso racional de energia. Atualmente a classificação energética vigente na Europa já é bem mais restritiva do que a prescrita na norma NBR16101 (tabela 3).

Para efeito de comparação, observa-se na tabela 2 que um filtro F7 classe A (mais eficiente em 2012) deveria apresentar um consumo de até 1200 kWh. Já na tabela 3 o mesmo filtro F7 deveria apresentar um consumo de até 800 kWh (mais eficiente em 2014).

ISO 16890: o futuro diante de nossos olhos

Publicada no final de 2016 a norma ISO 16890 é o resultado de um esforço de mais de uma década que buscava o estabelecimento de uma norma global com relevância técnica e que fosse capaz de aproximar os usuários e órgãos governamentais dos critérios por ela estabelecidos.

Neste sentido, é possível afirmar que a norma ISO16890 atingiu os seus objetivos pois traz um novo critério de classificação de filtros que tem correlação direta com a eficiência para material particulado (MP ou PM em inglês), critério utilizado pela Organização Mundial de Saúde (OMS – WHO em inglês) e órgãos governamentais, como CETESB por exemplo.

Material particulado e o efeito na saúde humana

É vasta a literatura que demonstra os efeitos negativos da aspiração de material particulado (viável ou não viável) na saúde humana. A própria OMS estabelece critérios seguros para a exposição contínua ao material particulado: 10µg/m³ para PM2.5 e 20µg/m³ para PM10 – média anual em ambos os casos. A figura 2 apresenta de maneira simples como o material particulado se deposita no organismo.

 

Preocupada com o tema e até futuras descobertas, a Norma ISO 16890 estabelece classificação de filtros para as seguintes faixas de partículas:

1. ISO Coarse: filtro grosso com eficiência inferior a 50% para material particulado PM10;
2. ISO ePM10: fração do material particulado na faixa entre 0,3 até 10 micrometros;
3. ISO ePM2.5: fração do material particulado na faixa entre 0,3 até 2.5 micrometros;
4. ISO ePM1: fração do material particulado na faixa entre 0,3 até 1.0 micrometro.

Classificação conforme ISO16890

A classificação dos filtros conforme a norma ISO é dada em valores de 5% em 5%, portanto não estabelece letras ou faixas de eficiência para classificar os filtros como fora comum até hoje. O que deverá ser divulgado pelos fabricantes é a eficiência obtida no ensaio do filtro e o tamanho de partícula desta eficiência, respeitando as faixas apresentadas. Por exemplo:

Filtro Bolsa, modelo XPTO, eficiência 65% ePM2.5 ou;

Filtro Plissado, modelo YPTO, eficiência 95% ePM1.0.

Vantagens da norma ISO16890

Como qualquer novo critério de classificação de filtros, a norma ISO16890 apresenta pontos positivos e negativos. Os principais pontos positivos são:

• Os projetistas poderão realizar suas especificações mediante a qualidade do ar desejado dentro do ambiente.
• Baseando-se na concentração de MP 2.5 no ar externo, geração interna ao ambiente de MP 2.5, balanceamento de vazões e outros fatores, será possível estipular a eficiência ePM2.5 para cada tipo de instalação.
• Os dados de MP 10 e MP 2.5 estão cada vez mais acessíveis e, portanto, permitem maior precisão no dimensionamento de sistemas de filtragem.
• Já estão disponíveis diversos sensores de MP 2.5 com precisão apropriada e custos baixos. Neste sentido o monitoramento das condições de MP 2.5 já é possível.
• Os usuários terão maior acesso e percepção da qualidade do ar, uma vez que o monitoramento é mais simples e que existem padrões internacionalmente estabelecidos para a exposição ao material particulado MP 10 e MP 2.5.
• Existem campanhas mundiais de conscientização sobre os problemas causados pela poluição e inalação de material particulado. Neste sentido a melhoria da qualidade do ar interior será impulsionada através da ISO 16890.

Já entre os pontos negativos, podemos destacar:

• Os túneis de ensaio utilizados para as normas EN779 e ASHRAE 52.2 devem ser adaptados para o ensaio da norma ISO. Neste sentido, a introdução desta norma implicará na necessidade de investimentos dos fabricantes.
• Os critérios de classificação de filtragem para material particulado são mais fáceis de serem assimilados quando levado em consideração o impacto da inalação de partículas para a saúde humana. Já quando se trata do projeto de um sistema de filtragem para ar de processo, ainda não existe uma correlação exata (até porque a norma é recente) entre o critério de eficiência para partícula de 0,4 micrometros (ou 0,3 / 0,5 micrometros) e o material particulado PM. Neste sentido ainda não é sabido, por exemplo, qual seria a eficiência PM1.0 para um filtro anteriormente projetado como 95% @0,4micromentros.

Correlação entre norma ISO16890 e outras normas

Por se tratar de um método de ensaio similar aos já conhecidos, existe no mercado a tentativa de estabelecer uma correlação entre os resultados obtidos conforme a norma ISO16890 e outras normas como a EN779, por exemplo. Entretanto essa correlação não é possível uma vez que alguns elementos importantes do ensaio são diferentes (pós de ensaio, por exemplo). Portanto não é recomendável o uso de estimativas de performance através de correlação entre normas, uma vez que os resultados não podem ser assegurados. Desta forma, os fabricantes que buscam classificar os seus filtros de acordo com a norma ISO16890 devem realizar os ensaios integralmente conforme os critérios estabelecidos na norma.

Outros critérios importantes de seleção de filtros

É comum ser estabelecido pelos usuários e projetistas os critérios de eficiência de filtragem, perda de carga inicial e vazão de trabalho como únicos critérios para a seleção de um filtro. Essa abordagem é importante, porém não é mais suficiente dentre as novas demandas por filtros mais modernos e com menor custo total de propriedade (TCO – total cost of ownership em inglês). Cada vez mais é empregado o critério do TCO para a definição do sistema de filtragem a ser utilizado, visando manter o desempenho necessário com o menor impacto financeiro no negócio. A figura 3 apresenta alguns dos parâmetros a serem considerados para a tomada de decisão de compra de filtros.

Quando é possível fazer a avaliação global do TCO de um sistema de filtragem é muito comum perceber que o preço do produto é realmente a ponta do triângulo (ou ponta do iceberg) e que outros custos são tão ou mais relevantes para a operação do sistema de maneira apropriada.

Comparação de filtros

A seguir são apresentados dois exemplos que demonstram claramente que os critérios de eficiência, vazão e perda de carga inicial não são mais suficientes para a seleção adequada um sistema de filtragem.

Exemplo A: Filtros plissados G-4

Premissas:

1. Testes realizados em laboratórios independentes;
2. Mesma classe de filtragem (G-4 NBR16101);
3. Mesmo número de plissas;
4. Mesma vazão de teste;
5. Mesmo pó de teste.

 

Conclusão:

Apesar de “aparentemente” os filtros serem iguais, os resultados de desempenho são significativamente diferentes. Se o critério de eficiência, perda de carga inicial e vazão fossem os únicos adotados, o filtro “regular” poderia ser selecionado o que ocasionaria um rendimento 3,5 vezes inferior ao melhor filtro.

Exemplo B: Filtro Bolsa F-9

Premissas:

1. Testes realizados em laboratórios independentes;
2. Mesma classe de filtragem (F-9 NBR16101);
3. Mesma dimensão;
4. Mesma vazão de teste;
5. Mesmo pó de teste.

 

Conclusão:

Neste caso, mesmo mantendo-se apenas uma troca para o filtro bolsa inovador, ainda há uma redução do consumo de energia ao longo do tempo. Portanto, há redução de custo / horas de manutenção associada à redução do consumo energético do sistema.

Conclusões finais

As necessidades dos usuários evoluíram de maneira significativa nos últimos anos juntamente com o conhecimento científico acerca do impacto da qualidade do ar na saúde humana e nos processos industriais.

Além disso, o desenvolvimento tecnológico de materiais e também de equipamentos de monitoramento permite dizer que os filtros capazes de atender às novas demandas dos usuários não são mais os mesmos que foram desenvolvidos com premissas passadas.

Investimentos significativos em pesquisas e ferramentas de seleção estão sendo feitos para permitir uma visão mais ampla e acurada no processo de selecionamento do sistema de filtragem mais adequado e com o menor impacto financeiro e ambiental do negócio.

José Augusto S. Senatore, é engenheiro mecânico, certificado PMP (project management professional), gerente técnico para a América Latina na American Air Filter, membro do ISPE, ASHRAE e SBCC, Delegado brasileiro na ISO (TC-142: equipamentos para filtragem de ar e outros gases).

A Coleção Fundamentos é coordenada pelo Professor Doutor Alberto Hernandez Neto do departamento de engenharia mecânica da POLI-USP e pelo Chair do YEA, Bruno Martinez

Veja também: Níveis de filtragem

Bibliografia

• ABNT NBR 16101:2012 – Filtros para partículas em suspensão no ar – Determinação da eficiência para filtros grossos, médios e finos;
• Eurovent 4/21:2014 – website eurovent – euvent.eu;
• ISO 16890 partes 1, 2, 3 e 4 – Air filters for general ventilation;
• Website American Air Filter – aafintl.com ;
• Relatórios de ensaio de filtros – documentos American Air Filter;
• Catálogo American Air Filter – AAF-Flanders Brasil – 2017.