Graça, Guilherme Carrilho daSilva, Ana FilipaFerreira, Ricardo Pedro2018-06-122018-06-1220182018http://hdl.handle.net/10451/33893Tese de mestrado integrado, Engenharia da Energia e Ambiente, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2018A preocupação mundial de controlo de emissões e níveis de poluição atmosférica exige uma resposta da comunidade científica. A necessidade de diminuir os riscos para o ambiente e para a saúde humana requer uma otimização ou melhoria das tecnologias utilizadas hoje em dia. Existem no mercado diversas soluções e métodos concebidos para minimizar os níveis de concentração de poluentes em ambientes interiores. Porém, é inevitável que o ser humano frequente espaços exteriores, onde a possibilidade de controlo de poluentes depende de fatores alheios a cada indivíduo. Os equipamentos de proteção respiratória individual (EPRs) são, atualmente, a única forma de proteção em ambientes exteriores poluídos, sendo utilizados principalmente na Ásia onde os níveis de poluição são frequentemente excessivos. Os EPRs mais comuns consistem em filtros físicos com alta capacidade de retenção de partículas, que apresentam simultaneamente elevadas perdas de carga que representam uma grande resistência à respiração. Este tipo de EPR representa a maior parte do mercado disponível de EPRs, estando avaliado em cerca de 200 milhões de dólares só na China. Esta tese de mestrado visa desenvolver um protótipo de EPR que permita satisfazer as necessidades crescentes de proteção da população relativamente aos elevados níveis de poluição do ar ambiente. O protótipo proposto permite manter um elevado conforto do utilizador através da utilização de um filtro de precipitação eletrostática que se caracteriza por uma reduzida perda de carga e elevada eficiência de coleção de partículas. Neste tipo de filtro, o ar poluído passa através de um campo elétrico que ioniza as partículas em suspensão e as atrai para um coletor. Foram estudadas diferentes configurações ionizador/coletor para aplicação num equipamento de proteção respiratória. Os ionizadores testados consistem em fios de cobre de diâmetro diminuto, sendo testadas diferentes geometrias de coletor. O estudo iniciou-se através da simulação de campo eletrostático e eletrohidrodinâmico em software COMSOL. Com base nos resultados obtidos seguiram-se os testes experimentais para verificação de resultados simulados e adaptação a um suporte de EPR viável. Os resultados obtidos são promissores, tendo-se atingindo eficiências de filtragem de cerca de 80% para partículas finas. O protótipo com melhor performance caracteriza-se por ter três ionizadores e uma grelha metálica como coletor. A tensão ótima aplicada entre ionizador e coletor é de 9 kV.The global concern in controlling the emissions and levels of air pollution demands a response by the scientific community. The need to reduce the risks for the environment and human health requires an optimization or improvement of the technologies applied in our days. There is already in the market different solutions and methods conceived to minimize the levels of pollutant’s concentrations in closed environments. However, it’s inevitable the population’s exposure to the exterior environment where the possibility to control the pollutants it is out of our hands. The individual respiratory protection devices are, at this point, the only way of protection in open spaces with high levels of pollution, especially on Asia where the levels of pollution are frequently exaggerated. The most common protection devices consist in physical filters technologies with high capacity for particles capture, which simultaneously presenting the user with high pressure losses in the breathing process. This technology represents the most share of the respiratory protection devices market, being evaluated over 200 million dollars just in China. This master thesis aims to develop a respiratory protection device prototype that satisfy the population’s growing needs to protect from the high levels of global pollution. The prototype allows to keep at the same time a nice comfort to the users thanks to the technology applied: electrostatic precipitation, characterized by low pressure losses for high efficiencies. In this type of technology, the polluted air flows through an electric field that charge the particles in suspension and attract them to the collector plate. In this thesis were evaluated several different prototypes for the application of electrostatic precipitation principle to a respiratory protection device. The ionizers are copper wires, alternating just the collector’s shape. This study was conducted resorting to a simulation software to evaluate the electrostatic field created in the device and, also, the fluid’s behaviour when faced with charged particles (electrohydrodynamic simulation). After the simulation, an experiment was constructed to validate the results obtained previously. The results obtained are very promising reaching high filtration efficiencies around 80% for fine particle. The prototypes that reach the best performance it is characterized by 3 ionizers and a grid acting as a collector. The optimum voltage applied between ionizer and collector was 9kV.porPoluição atmosféricaPartículasFiltrosPrecipitação eletrostáticaEficiência coleçãoDescarga CoronaEquipamento de proteção respiratóriaRespiradorSimulação eletrohidrodinâmicaTeses de mestrado - 2018master thesis201912082