Heating, Ventilating, Air Conditioning and Refrigeration (HVAC-R), em português, Aquecimento, Ventilação, Ar Condicionado e Refrigeração (AVAC-R), fazem parte dos sistemas de climatização dos ambientes. O Aquecimento equilibra a temperatura quando está frio; a Ventilação circula e renova o ar; o Ar-condicionado ventila e refrigera o ambiente; e a Refrigeração resfria o ar e conserva a baixa temperatura. Os filtros dentro dos sistemas HVAC-R removem do ar local partículas de poeiras, ácaros, fungos e bactérias que fazem mal à saúde das pessoas. Por esse motivo, a importância da troca dos filtros de forma adequada e da manutenção do sistema HVAC-R para o equipamento funcionar com eficiência.

Aplicações
Os filtros para HVAC-R são usados em laboratórios, veterinários, centros cirúrgicos, na indústria de componentes eletrônicos, indústrias alimentícias, residências ou edifícios comerciais, entre outros. "Em cada aplicação, a grande diferença não está nos filtros, mas, sim, na qualidade desejada e nas características do ar do local onde o sistema será colocado. Um sistema de filtragem instalado em uma residência ou edifício comercial tem exigência muito menor que um sistema de filtragem em uma indústria de componentes eletrônicos ou de medicamentos" – diferencia Luciano Figueiredo, gerente comercial da Veco.
Em um edifício comercial, segundo ele, são utilizados pré-filtros G4 e filtros de média eficiência M5 ou M6. Em sistemas de industriais de componentes eletrônicos, centros cirúrgicos e medicamentos, usam-se pré-filtros G4, filtros de alta eficiência F7, F8 ou F9 e filtros de altíssima eficiência H13/ISO 35H e H14/ISO 45H. Um fator determinante são as condições ambientais dos locais. "A temperatura, a umidade e a qualidade do ar irão interferir diretamente na escolha do sistema de filtragem ideal" – ressalta Figueiredo.
• Nas aplicações em ambientes e processos produtivos críticos, é exigido um controle mais rigoroso dos níveis de contaminantes e da qualidade do ar interior. Em centros cirúrgicos especializados, laboratórios para a fabricação de medicamentos para a saúde humana e animal, na fabricação de componentes eletrônicos, utilizam-se os filtros de alta eficiência (absolutos), que são extremamente importantes no controle de contaminação;
• Nos centros cirúrgicos, precisam atender em renovação e filtragem para a qualidade do ar do ambiente hospitalar, mitigando contaminações cruzadas e infecções e propiciando condições para recuperações pós-cirúrgicas e de enfermidades críticas;
• Nas salas limpas de ambientes farmacêuticos, onde a concentração de partículas em suspensão no ar é controlada e classificada por contaminação em partículas viáveis e não viáveis, é assegurar o nível de limpeza limite da sala, protegendo o produto, o meio ambiente e a saúde do operador, sem que haja refluxo de ar com contaminante;
• Nos ambientes coletivos, onde há sistemas para conforto em que os níveis de criticidade no controle de material particulado não são tão rigorosos, são exigidos níveis de filtragem mínima de um estágio de filtragem ou mais com filtros grossos até filtros finos. Reduzem partículas no ar a níveis aceitáveis e melhoram a qualidade do ar de interiores, diminuindo os impactos sobre a saúde dos ocupantes.
Fonte: Trox do Brasil.

Perfil
Os filtros usados em sistema de Aquecimento, Ventilação e Ar-condicionado (HVAC) têm muitas diferenças:
• A tecnologia aplicada em sua fabricação;
• O tipo e a composição do material filtrante, como fibras sintéticas, em microfibra de vidro etc;
• A quantidade de área filtrante;
• A capacidade de acumulação de pó (DHC);
• O design;
• Seu formato construtivo: como mantas, emoldurados plissados, filtros bolsas, cunha, plano ou painel, entre outros;
• O objetivo final da instalação.
Fontes: Unotech, American Air Filter Brasil e Trox do Brasil.

Filtros específicos
"Para atingir o objetivo final de temperatura e qualidade do ar desejada em cada aplicação, um filtro específico deve levar em conta todas as particularidades do projeto: ambientais, dos produtos, das pessoas e dos contaminantes" – afirmam Luiz Catanio, gerente comercial da Unotech, e Alex Altheman, gerente técnico da American Air Filter Brasil. Entre as particularidades, estão: a ausência de carga eletrostática nas indústrias eletrônicas, a necessidade de captura de névoa de tinta na automobilística, ausência de silicone na alimentícia, filtragem absoluta e certificação individual para aplicações hospitalares, entre outras.
Como existem inúmeras fontes diferentes de poluição e contaminantes no ar externo e material particulado vindos dos processos internos, a seleção do filtro deve ser feita conforme a necessidade de filtragem do particulado de cada aplicação e na sua eficiência para remover diferentes tamanhos de partículas. "Desta forma, os filtros podem lidar com qualquer tipo de problemas de cada tipo de ambiente e nas mais diversas aplicações, desde que a qualidade do ar interior seja mantida em níveis aceitáveis de contaminantes e em conformidade com as normas nacionais e internacionais" – afirma o engenheiro André Gallo, coordenador de produto da Trox do Brasil.

Tipos e funções
Vamos ver agora os tipos, funções e o grau de eficiência dos filtros utilizados em HVAC. Os filtros de ar são classificados como filtros grossos, médios, finos, EPA, HEPA e ULPA e variam de acordo com sua eficiência de filtragem. Catanio e Altheman citam a NBR 16101, em seu Anexo E, que padroniza a nomenclatura usada no mercado como filtros emoldurados plissados, mantas emolduradas, filtro bolsa, plissado em "V", painel, entre outras.
Segundo eles, para a filtragem primária, são usados os filtros do tipo manta ou emoldurado plissado de classe G4. Outras classes podem ser utilizadas conforme a aplicação. Para os estágios intermediários, são comuns filtros do tipo bolsa ou plissado em "V", conhecidos como cunha. Para a filtragem final, os filtros tipo HEPA, que ficam nos equipamentos ou em alojamentos no teto chamados de caixas terminais.
• Os pré-filtros ou filtros grossos retêm as grandes partículas vindas da exaustão do ar do ambiente interno ou de tomadas do ar externo. Os pré-filtros G3 e G4 removem partículas grossas, maiores que 10 mícrons;
• Os filtros médios e finos ou intermediários recebem partículas grossas que passaram pelos pré-filtros e filtram quase todas as partículas acima de 0,4 um com eficiência entre 40% e 95%, protegendo os filtros HEPA;
• Os filtros de média eficiência M5 e M6 captam partículas menores em ambientes em que a necessidade de controle não é tão grande;
• Os filtros de alta eficiência F7, F8 e F9 são indicados como intermediários em sistemas de filtragem que têm filtros de altíssima eficiência instalados ou quando são filtros finais em que o filtro de altíssima eficiência não é necessário. São responsáveis pela captação das partículas maiores que 1 mícron e de boa parte das partículas maiores que 0,4 mícrons;
• Os filtros de altíssima eficiência H13/ISO 35H e H14/ISO 45H removem partículas submicrônicas;
• Os filtros de alta eficiência ou absolutos, HEPA e ULPA, têm preço mais elevado e retêm partículas críticas abaixo de 0,3 um e também os microrganismos, além de inibirem sua proliferação;
• Filtros de carvão ativado são usados em situações onde há necessidade de adsorver odores, gases, vapores e fumaça.
Fontes: Veco e Trox do Brasil.

Parâmetros
Para cada aplicação dos filtros para HVAC, é preciso definir parâmetros que dependem das características do projeto e do processo produtivo. "A classe desejada na sala/ambiente, nível de consumo energético, tipo e quantidade de partículas geradas no ambiente. Além disso, é necessário verificar as condições ambientais locais, vazão de ar de insuflamento e taxa de renovação de ar" – cita Gallo, da Trox do Brasil.
Outros parâmetros são: a temperatura, umidade relativa, grau de limpeza ou classificação das salas por quantidade e tamanho de partículas, gradiente de pressão diferencial, número de trocas de ar por hora, se haverá exaustão ou não e os tipos e eficiências dos filtros de ar. "Todos esses parâmetros são peculiares a cada projeto, o dimensionamento de sistema de filtragem deve levar isso em conta" – avalia Figueiredo.
O grau de limpeza e o número de trocas de ar por hora são imprescindíveis para a determinação da vazão de ar insuflado. "Quanto maior o número de trocas de ar por hora, maior será a vazão de ar insuflado e melhor será o grau de limpeza da sala. Com a vazão definida, serão feitos o dimensionamento da quantidade e o tamanho dos filtros necessários" – explica o gerente comercial da Veco.
A temperatura, a umidade e a composição local do ar são fatores essenciais para a escolha do melhor meio filtrante. "O gradiente de pressão diferencial positiva ou negativa irá interferir no projeto de forma geral. Variando a vazão de insuflamento e a vazão de retorno/exaustão, obtêm-se os diferenciais de pressão desejados" – complementa Figueiredo.
"As classes de filtragem a serem estabelecidas dependem dos níveis de concentração dos particulados gerados nos processos produtivos e nos níveis de poluentes do ambiente exterior, dando mais ênfase no poder de acumulação de pó, em locais ou processos produtivos com alta concentração de pó, ou na eficiência de filtragem, no caso da manipulação de estéreis. Tudo isso vai determinar qual tipo de filtro a ser utilizado" – ressalta Gallo.
"Os parâmetros citados são definidos para a construção do equipamento de HVAC resultado das características da sala onde o ar será direcionado. Para os filtros de ar, a classificação de filtragem exigida, a vazão de ar de trabalho e a perda de carga em seu curso de trabalho irão impactar no desempenho do equipamento" – salientam Catanio, da Unotech, e Altheman, da American Air Filter Brasil. Segundo eles, a norma 16401, da ABNT, define esses parâmetros para a construção de um sistema de ar condicionado.

Problemas e uso correto
Quando se fala da qualidade do ar de interiores, o uso incorreto dos filtros provoca muitos problemas e o mais agravante deles está na exposição humana aos poluentes do ar. "Em algumas condições, os níveis internos dos poluentes podem ser superiores aos níveis do ar livre, o que gera problemas sutis que nem sempre produzem impactos facilmente reconhecidos na saúde, no bem-estar ou na planta física, esses sintomas são: dores de cabeça, fadiga mental, alergias respiratórias e dificuldade de concentração" – aponta Gallo, da Trox do Brasil.
Um sistema de HVAC tem três principais objetivos: proteger as pessoas, os processos e os produtos. Por isso, é preciso estar atento aos inúmeros problemas que ocorrem devido à má utilização dos filtros de ar. "Os filtros de ar retêm as partículas em suspensão e garantem os níveis aceitáveis de qualidade do ar que se respira. Se utilizados de forma incorreta, podem provocar aumento de temperatura por falta de ar ou por aquecimento do sistema de resfriamento (serpentina), desbalanceamento de sala quando não trocados em sua perda de carga recomendada, contaminação do processo em caso de rompimento, entre outros" – explicam Catanio, da Unotech, e Altheman, da American Air Filter Brasil.
Por isso, os maiores problemas do uso incorreto dos filtros para HVAC estão relacionados ao mau dimensionamento e ao uso de meios filtrantes inadequados. Quando é feito um mau dimensionamento, corre-se o risco de utilizar menos filtros do que o recomendado. Neste caso, Figueiredo, da Veco, diz que existem dois problemas: "O desgaste/saturação prematura do sistema de filtragem e o alto consumo de energia elétrica. A curva de perda de pressão x tempo de utilização é uma exponencial. Com isso, quanto maior a perda de pressão inicial, menor será a vida útil" – adverte.
Ele explica que se a perda de pressão inicial estiver 20% superior que a nominal devido a uma vazão superior à vazão nominal do filtro pode representar perda na vida útil de até 50% do filtro. Por outro lado, se a perda de pressão inicial estiver 20% menor que a nominal devido a uma vazão menor que a vazão nominal do filtro, pode representar até o dobro na vida útil.
É preciso avaliar cada caso para evitar o uso de meios filtrantes inadequados. "Se a umidade relativa é alta, não se recomenda a utilização de meios filtrantes com fibras celulósicas. Ou, então, se o ambiente tem alto grau de contaminantes, precisamos trabalhar com meios filtrantes com alta capacidade de acumulação de pó. Isso tudo deve ser verificado no projeto do sistema de filtragem. Não existe uma receita, cada caso deve ser analisado e estudado individualmente" – exemplifica Figueiredo.
A substituição dos filtros saturados por filtros de baixa qualidade também interferem na eficiência de filtragem. "Essas ações acarretam inúmeros problemas para o usuário perante os órgãos regulamentadores, que garantem as boas práticas de fabricação, comprometendo a proteção das pessoas, processos, equipamentos, qualidade do produto e meio ambiente, inclusive, custos elevados com energia e manutenção" – adverte Gallo.
Infelizmente, ainda existem muitos casos de uso incorretos de filtros. Além daqueles originados pela seleção errada do filtro para determinada aplicação, surgem problemas causados pelas alterações nos parâmetros definidos em projetos. "Ambas ações resultam em impactos à eficiência do sistema, à durabilidade dos filtros, ao consumo de energia e aos custos totais de operação. Estas questões estão ligadas ao elevado número de troca de filtros e ao aumento no tempo de parada de produção, sem contar que, em muitos casos, os filtros se tornam fonte geradora de contaminação no processo, além dos custos de descartes e impacto ambiental no aterro sanitário" – alerta Gallo.
Gallo recomenda o uso de filtros como especificado em projeto e ensaiados de acordo com as normas vigentes, certificados para garantir a conformidade com os requisitos do usuário. "É importante fazer as corretas manutenções nos sistemas de ar condicionado, incluindo as estruturas que suportam os filtros, e realizar as trocas dos filtros de acordo com o indicado pelo fabricante para que o sistema opere dentro de seus limites de poluentes" – orienta.
Catanio e Altheman recomendam a aquisição de filtros de ar que garantam a confiabilidade de seu trabalho ao longo de toda a sua durabilidade. "Hoje em dia, existem órgãos certificadores independentes que atestam os filtros de ar de acordo com as normas vigentes para classificá-los. Além disso, os filtros de ar contribuem para a redução de consumo energético no HVAC, porque têm certificação de classificação energética conforme a Eurovent" – esclarecem.

Conectado e móvel
A busca é por novos meios filtrantes com mais eficiência, menor perda de pressão e maior eficiência energética. "As normas de classificação estão cada vez mais rígidas, o que tem favorecido muito esse desenvolvimento" – avalia Figueiredo, da Veco.
Quanto à eficiência de filtragem, o uso de materiais filtrantes com nanofibras tem maior impacto. "Isso porque elas retêm com mais eficiência partículas de filtros de ar devido à redução do diâmetro das fibras e oferecem menor resistência ao fluxo do ar, convertendo-se em maior eficiência energética. Há tendência de uso de nanofibras conjugadas com materiais convencionais para utilização em materiais filtrantes" – diz Gallo, da Trox do Brasil.
Indo mais além, a conectividade e os dispositivos móveis vêm ganhando espaço neste setor também. "Até pouco tempo uma pessoa de manutenção tinha que passar de máquina em máquina verificando parâmetros, como vazão, perda de pressão do sistema de filtragem, temperatura de entrada e de saída, rotação de ventilador etc. Hoje, seja de uma central de monitoramento, seja de um dispositivo móvel, pode se ter acesso a todas estas informações e até fazer intervenções remotas" – destaca Figueiredo.
O uso de Internet das Coisas (IoT) também revoluciona na área de filtragem do ar. Existem tendências de utilização no monitoramento da qualidade do ar em ambiente interno e em sensores para controlar os níveis de materiais particulados nos ambientes em três dimensões: PM10, PM2,5 e PM1. "Essas tecnologias permitem maior controle da qualidade e previnem a chamada Síndrome do Edifício Doente. É possível ainda dimensionar a porcentagem de trocas de acordo com o número de pessoas no ambiente, garantindo a qualidade do ar com economia de energia expressiva" – explica Gallo.
O equipamento com IoT da Trox, por exemplo, acompanha de qualquer lugar o desempenho dos filtros, como a saturação do filtro de ar, e monitora a qualidade do ar tratado, propiciando qualidade do ar requerida dentro dos níveis aceitáveis, melhor eficiência energética e menores custos de manutenção.
"Os filtros tiveram grande avanço tecnológico nos últimos anos com a introdução de novas normativas sobre projeto, controle e manutenção dos sistemas de ar condicionado. Novos materiais filtrantes foram desenvolvidos para melhor desempenho dos filtros de ar com maior durabilidade e menor custo" – comentam Catanio, da Unotech, e Altheman, da American Air Filter Brasil.
Eles apontam que a Organização Mundial de Saúde (OMS) vem estudando nos últimos 20 anos os efeitos da má qualidade do ar na saúde humana e, em 2016, a ISO 16890 foi lançada, aumentando os critérios de ensaio de filtros em laboratório e alterando suas classificações de filtragem em relação ao tamanho de partícula. "Com isso, já é possível fazer o monitoramento on-line dos filtros com sensores de baixo custo, podendo o usuário acompanhar o desempenho de seu sistema pelo seu celular" – ressaltam.
Sensor360®: plataforma que monitora a eficácia do sistema de filtragem e resolve possíveis problemas de qualidade do ar interno.

PerfectPleat HC: formato construtivo com padrão de plissagem que permite vida útil duas vezes superior em relação aos filtros plissados tradicionais. Classe de filtragem G4, filtragem do ar de HVAC, pré-filtragem em salas limpas e equipamentos correlatos.

DriPak NX: meio filtrante com nanofibras sintéticas leve e de fácil instalação que retém o pó quatro vezes mais do que filtros de bolsas tradicionais com menor consumo energético. Classe de filtragem F7 ou F9, são aplicados em HVAC que demandam longa vida útil e alta performance, sistemas de missão crítica e salas limpas.

AstroCel II: moldura em perfil de alumínio anodizado, classe de filtragem H-13 ou H-14, aplicados em filtragem do ar terminal (alta eficiência) em salas limpas e equipamentos de fluxo unidirecional.

Contato das empresas
American Air Filter Brasil: www.aafintl.com
Trox do Brasil: www.troxbrasil.com.br
Unotech: www.unotech.com.br
Veco: www.veco.com.br