Pesquisa da UFFS avalia estratégias para melhorar a qualidade do ar em ambientes universitários

Quando o ar-condicionado está ligado, o mais comum é manter portas e janelas fechadas. No entanto, uma pesquisa desenvolvida na Universidade Federal da Fronteira Sul (UFFS) – Campus Cerro Largo, porém, mostra que permitir uma pequena circulação de ar pode contribuir para melhorar a renovação em ambientes com muitas pessoas.

A conclusão é da dissertação “Simulação da Qualidade do Ar e da Ventilação em um Ambiente Acadêmico”, desenvolvida por Jean Cláudio Radünz no Programa de Pós-Graduação em Ambiente e Tecnologias Sustentáveis da UFFS – Campus Cerro Largo, sob orientação do professor Fabiano Cassol.

Como medir a qualidade do ar?

Existem várias formas de medir a qualidade do ar, uma delas é através da medição de gases e também a partir de sua renovação. Toda vez que respiramos, liberamos dióxido de carbono (CO₂). Em uma sala com muitas pessoas e pouca ventilação, esse gás tende a se acumular. Por isso, sua concentração pode ser usada como um indicador de quanto o ar do ambiente está sendo renovado. Na pesquisa, Jean utilizou como referência a faixa de 1.000 a 1.200 partes por milhão (ppm), apontada na literatura técnica analisada como uma faixa de atenção em ambientes ocupados. Concentrações elevadas podem indicar que o ar não está sendo renovado de forma suficiente.

Segundo o pesquisador, estudos associam a ventilação insuficiente a desconforto, sensação de “ar pesado”, dor de cabeça e sonolência, além de possíveis prejuízos em atividades que exigem atenção por períodos prolongados. “Por isso a importância de se debruçar sobre o tema”, destaca.

Jean analisou dois espaços do campus: um auditório com capacidade para 80 pessoas e uma sala utilizada por professores. Por meio de simulações computacionais, comparou diferentes situações de ventilação natural, ventilação mecânica (renovação via dutos) e a combinação entre as duas.

Uma pequena abertura já pode fazer diferença

No auditório, com ocupação máxima de 80 pessoas, o cenário com ventilação exclusivamente mecânica e portas e janelas fechadas apresentou concentração média de CO₂ de 2.427 ppm.  Quando a ventilação natural foi combinada à mecânica, a média caiu para 601 ppm — uma redução de aproximadamente 75%.  “As simulações apontaram que não precisa escancarar a janela. É só abrir um pouquinho”, explica Jean.

A rapidez com que o CO₂ pode se acumular também chamou a atenção do pesquisador. “Nos gráficos é possível ver que a curva é muito rápida. Em alguns cenários, em meia hora já chega a 1.200 ppm. O que mais me chamou a atenção foi a velocidade”, relata. Durante a própria defesa da dissertação, Jean pôde observar uma situação semelhante no auditório estudado. Um equipamento instalado no local permitia acompanhar a concentração de CO₂ em tempo real. “No início da manhã, estava dentro do nível de ar renovado. Por volta das 11h, já estava chegando a 1.200 ppm apenas com cerca de 15 pessoas no local. O pessoal ficou surpreso com como o CO₂ realmente acumula bastante”, lembra. O equipamento continua instalado no auditório.

Um prédio dentro do computador

Para realizar os testes, Jean utilizou o CONTAM, um programa que permite simular como o ar circula dentro das edificações. No computador, o pesquisador criou uma espécie de versão virtual do prédio, considerando informações como o tamanho dos ambientes, portas, janelas, frestas, número de pessoas presentes, emissão de CO₂ e funcionamento do sistema de ventilação.

Também foram utilizados dados da estação meteorológica do Campus Cerro Largo, como direção e velocidade do vento. Com essas informações, foi possível testar diferentes situações sem realizar alterações no prédio. Jean simulou, por exemplo, janelas parcial ou totalmente abertas, portas abertas ou fechadas e diferentes combinações entre ventilação natural e mecânica. No auditório, foram comparadas cinco estratégias de ventilação, considerando a ocupação máxima de 80 pessoas e diferentes condições climáticas. A pesquisa analisou, além da concentração média de CO₂, os momentos em que ela atingia valores mais elevados, por quanto tempo permanecia acima das faixas de referência e quanto tempo o ambiente levava para renovar o ar depois que as pessoas saíam.

Soluções simples também podem ajudar

Os resultados indicam que melhorar a renovação do ar não exige necessariamente grandes intervenções estruturais. Além do uso estratégico de portas e janelas, algumas características simples da própria construção podem facilitar a circulação. 

Jean cita como exemplo as portas com venezianas, que possuem aberturas que permitem a passagem do ar. “Se tiver uma veneziana na porta, já auxilia bastante na passagem do ar, pois o ar vai sendo renovado”, explica.

Os resultados também podem auxiliar arquitetos e engenheiros no planejamento de novos prédios e em reformas de ambientes já existentes. Antes mesmo de uma construção ser realizada, é possível simular como o tamanho e a posição das janelas, as características das portas, o volume do ambiente, a quantidade prevista de pessoas e os sistemas de ventilação podem influenciar a renovação do ar. “Isso não exige, necessariamente, obras de alto custo”, pontua.

A pesquisa também mudou alguns hábitos do próprio pesquisador. Hoje professor de cursos de Engenharia em Horizontina (RS), Jean conta que passou a prestar mais atenção à ventilação das salas onde leciona. “Nas aulas que eu dou à noite, eu chego e já abro a janela e ligo o ar, pensando na renovação e em como a concentração de CO₂ pode prejudicar ou ajudar os alunos na absorção do que estamos trabalhando em sala.” 

O professor Fabiano Cassol, que orientou a pesquisa, comenta que mais do que apontar uma única solução, a pesquisa mostra que a qualidade do ar depende de diferentes fatores que atuam em conjunto: "as características do prédio, o número de pessoas no ambiente, as condições climáticas e a forma como portas, janelas e sistemas de ventilação são utilizados. Também mostra que as simulações podem ajudar tanto a melhorar ambientes que já existem quanto a planejar novos espaços, permitindo testar alternativas antes mesmo de uma obra ser realizada. Um aspecto que considero especialmente importante neste trabalho é a possibilidade de utilizar a simulação computacional como uma ferramenta de apoio à tomada de decisão. Antes de realizar uma intervenção em uma edificação, podemos construir diferentes cenários, avaliar o comportamento do ambiente e identificar quais alternativas apresentam maior potencial de melhorar a renovação do ar. Isso permite que decisões sobre reformas, sistemas de ventilação ou mesmo sobre a forma de utilização dos espaços sejam fundamentadas em dados, reduzindo a necessidade de soluções baseadas apenas em tentativa e erro", explica.

Sobre o impacto social da pesquisa, Fabiano comenta que ele está justamente na possibilidade de transformar esse conhecimento em melhores condições de permanência nos ambientes coletivos. "Embora o estudo tenha sido desenvolvido em espaços universitários, a metodologia utilizada pode servir como referência para avaliações em outros ambientes de uso coletivo, contribuindo para que instituições pensem a qualidade do ar ainda na etapa de planejamento e adotem medidas mais adequadas às características de cada espaço", analisa.