Umedecer ou não o ar comprimido

É aconselhável que a umidade relativa do ar, para a respiração humana, esteja entre 60 a 80%. O ar comprimido, utilizado nos respiradores de adução, devido ao próprio processo físico discutido nos itens iniciais deste capitulo, perde grande parte da umidade que possuía na captação, fazendo com que o ar que chega ao respirador apresente ar extremamente seco, com umidade relativa próxima de 10% (veja o exercício abaixo). Essa condição provoca nos usuários muito desconforto, e para alguns, sangramento nasal. Pessoas leigas no assunto, pensam que encontraram a solução ao adquirirem unidades “purificadoras”, que incluem, como elemento de marketing, umidificador para “melhorar” a qualidade do ar.

O ar comprimido gerado nos sistemas de compressão que não possuem secadores do ar, mas somente separadores de condensados e filtro de coalescência está sempre saturado de umidade. Isto significa que, qualquer quantidade de água liquida ou vapor, adicionada ao ar comprimido, não será incorporada, e portanto, passa a constituir um contaminante, não obedecendo mais o requisito relativo à água, para o ar de grau D. Além disso, a água colocada no ar pelo “umidificador”, permanecendo no estado liquido, cria o risco de desenvolvimento de micro-organismos na parte interna das mangueiras de suprimento de ar, e portanto, de provável contaminação do usuário.

Para que o leitor compreenda o absurdo de procurar umedecer o ar na zona onde ele ainda está pressurizado, e que não leu os itens anteriores deste capitulo, é conveniente que acompanhe a explicação apresentada a seguir.

O ar comprimido gerado por compressores e utilizados nos respiradores de adução, na grande maioria dos casos, operam abaixo de 1 Mpa (10 bar). O exercício abaixo, discute um caso pratico, onde a pressão do compressor é de 0,8 MPa (8 bar), e o usuário recebe ar saturado de vapor porque essas unidades não possuem secador de ar. Após sofrer expansão na válvula de regulagem de vazão do respirador, o ar expandido, agora na pressão ambiente está com umidade relativa de 10%. Medições realizadas pelos autores deste Manual, em unidades purificadoras de ar comprimido com umidificador revelaram que a umidade relativa do ar subiu de 10% (sem água no umidificador) para 30% com água no umidificador. Esse aumento ocorre porque a água liquida que não pode se incorporar ao ar comprimido porque ele esta saturado, ao passar pela válvula de regulagem de fluxo do respirador, sofre uma evaporação instantânea e se incorpora ao ar. Parece que o sistema de umidificação funcionou, só que o trabalhador recebe como “brinde” uma carga adicional de micro-organismos que se desenvolveram na parte interna da mangueira.

A umidificação do ar somente é eficiente se for realizada após a válvula reguladora de fluxo do respirador, que fica junto ao usuário, onde a pressão é praticamente igual atmosférica.

Para diminuir o desconforto de quem utiliza respirador de adução de ar, uma boa prática é reduzir o tempo de exposição ao ar seco, implantando o rodizio na atividade. Outra alternativa é selecionar, durante a anamnese do exame médico, pessoas com menor sensibilidade aos efeitos do ar seco.

Se o ar comprimido que vai ser utilizado for gerado em sistemas que possuem unidades de purificação que incluem secador de ar, o uso de umidificador provoca uma melhora desprezível na umidade do ar, uma vez que passaria de umidade praticamente zero (o secador, é justamente para secar o ar!), para 8%.

Se a ar comprimido é fornecido por uma bateria de cilindros de alta pressão (200 bar, por exemplo), ele é praticamente seco (ppm), e se fosse utilizado um umidificador após a válvula de redução de pressão de 200 bar para 8 bar, o ar conseguiria incorporar somente 1,44 g/kg de água, resultando numa umidade relativa de somente 8%, dentro do respirador!

 

Exercício:

Para efetuar reparos em um tanque, uma empresa alugou um compressor para uso industrial, lubrificado à óleo, acionado por motor de combustão à óleo diesel. O compressor vai fornecer ar para o respirador de dois soldadores. Está regulado para fornecer ar na pressão de 8 bar e 20°C. No local de uso o ar está a 1 MPa (1bar), e a temperatura ambiente é de 20°C, com umidade relativa de 40%. Responder as seguintes perguntas: 1) será necessário o uso de filtro de coalescência? 2) quais devem ser os elementos de purificação que a unidade de purificação do ar deve ter? 3) qual será a umidade relativa do ar que será fornecido para a cobertura das vias respiratórias do usuário?

 

Solução
1) É necessário o filtro de coalescência?

Para selecionar a unidade purificadora convém verificar se vai ou não se formar água condensada. Para isso, é necessário conhecer a umidade do ar na entrada e na saída do compressor. Pelo Quadro 12.2 verifica-se que a umidade de saturação do ar comprimido a 8 bar e 20 °C é 1,8g/kg ar seco, e que o ar que entra no compressor está com umidade de UR=40% . Como a temperatura é de 20 °C, pvapor de água= 17,5 mmHg, que levado na equação 12.5, resulta:

ppvapor de água= 7 mmHg, que levada na equação 12.4, resulta para o ar que entra no compressor U = 5,7 g/kg.
Portanto, no ponto de captação de ar do compressor, a umidade do ar é 5,7g/kg e na saída do compressor, o máximo possível 1,8 g/kg. Devem condensar 3,9 g de agua por kg de ar que entrar no compressor. No aftercooler, ficará grande parte dessa água, mas as gotas menores irão permanecer no ar, e para que o ar obedeça o requisito “agua” do ar respirável grau D, deve ser instalado um filtro de coalescência.

 

2) Quais elementos de purificação e alarme são necessários?

A unidade purificadora deve ter um regulador de pressão para ajuste da pressão de operação do respirador de adução com filtro para retenção de partículas grosseiras provenientes da linha, filtro de coalescência para retenção das micro gotas de água e óleo presentes no ar, filtro de carvão ativo para reter os vapores de óleo que provocam o cheiro no ar, detector de monóxido para monitoramento continuo do monóxido de carbono, e alarme. Com a finalidade de diminuir o risco de entrada de monóxido de carbono no compressor, deve-se considerar a direção do vento, a localização do ponto de captação de ar que alimenta o compressor, e do duto de exaustão dos fumos de combustão do motor à explosão.

 

3) Qual será a umidade relativa do ar dentro do respirador

O ar na saída do filtro de coalescência está saturado com apenas 1,8 g/kg. Quando esse ar passar pela válvula de regulagem do fluxo de ar do respirador, estará na pressão de 1bar (760 mmHg), mas com apenas 1,8 g/kg. Essa umidade, de acordo com a equação 12.4, irá gerar no ar uma ppvapor de vapor de água = 1,44 mmHg. A umidade relativa do ar que o usuário irá respirar pode ser calculada pela equação 12.5, fazendo, pvapor de vapor de água a 20°C = 17,5 mmHg, resultando UR= 8,2%

 

Observação: Os quadros 12.2, Fórmulas 12.4, 12.5 foram propositalmente omitidas. O conteúdo completo pode ser obtido através do livro dos Professores Torloni (já falecido) e Vladimir Vieira.

 

Fonte: TORLONI (in memoriam), M.; VIEIRA A. V. Manual de proteção respiratória. São Paulo:
ABHO, 2019.