Renovação do Ar e da Água em Piscinas Cobertas: sua Correlação
V. M. Beleza, R. M. S. S. Costa
Centro de Estudos de Águas do Instituto Superior de Engenharia
do Instituto Politécnico do Porto1
Resumo – Numa piscina coberta os reagentes usados no tratamento de água e os
banhistas são os principais responsáveis pela introdução de contaminantes no sistema
ar/água. Porque alguns desses compostos incomodam e afectam sua saúde dos
banhistas, aqueles devem ser removidos do meio. Para o fazer as renovações do ar e
da água são as ferramentas mais utilizadas e sugeridas por diversas Leis,
Regulamentos e Directivas, em particular a Directiva CNQ 23/93. Contudo, as
renovações instituídas podem não ser suficientes ou muito caras, obrigando a
encontrar outros meios para manter a qualidade do ambiente em causa. A redução na
quantidade de contaminantes introduzidos é a solução mais interessante e, quiçá, a
mais económica. A redução no consumo de reagentes é o primeiro passo. Segue-se
formação dos banhistas que é, sem dúvida, o contributo importantíssimo para a
manutenção da qualidade do ar e da água de uma piscina. O uso de métodos físicoquímicos podem resolver a generalidade dos casos, embora os custos de investimento
e de operação possam ser desencorajadores. O uso de ozono como oxidante e a
aplicação da foto-oxidação com apoio de radiações ultra-violetas são as técnicas mais
usadas no tratamento da água da piscina. A extracção de tricloraminas do ar da nave
por um processo de transferência de massa apresenta-se como uma excelente solução
para as piscinas cobertas.
Palavras-chave: piscina, ar, água, contaminantes, renovação
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Numa piscina, qualquer contaminante introduzido no sistema ou se transforma, ou é
rejeitado para o exterior através das renovações da água da piscina e do ar da nave. A
acumulação, quer na água quer no ar, de alguns compostos, originais ou resultantes de
transformações, podem vir a originar problemas graves para os utilizadores deste tipo
de instalações. Os problemas são muito importantes nas piscinas cobertas, as
preferidas a nível público. Na figura 1 apresentam-se as entradas e saídas de matéria
numa piscina. O uso de reagentes usados no tratamento de água e os banhistas são
os principais veículos de contaminantes para o sistema ar/água de uma piscina.
Figura 1 – Correntes de entrada e saída de uma piscina coberta
A renovação do ar e da água numa piscina tem por objectivo manter a sua qualidade
ambiental, sobretudo no que diz respeito à saúde e comodidade dos banhistas e de
outros utilizadores da piscina. Tecnicamente, e de acordo com a filosofia da Directiva
CNQ 23/93 do Conselho Nacional da Qualidade, as quantidades de ar e de água
eliminadas para o exterior devem limitar a concentração de contaminantes introduzidos
no sistema, quer directamente pelas correntes de entrada quer devido a reacções
químicas que venham a ocorrer entre dois ou mais contaminantes.
Numa piscina concentração de um contaminante na água aumentará como
consequência da evaporação da água. A quantidade de água a purgar, Qp (m3.dia-1)
para que a concentração desse contaminante não ultrapasse um dado limite pode ser
calculado pela seguinte equação:
2
Qp =
1
me
ρ cp
ca
(1)
−1
em que me, kg.dia-1, é o caudal de água evaporada, ρ é a massa volúmica da água,
kg.m-3, e cp e ca são, respectivamente, as concentrações, mg.L-1, do contaminante na
água de compensação e na água da piscina. Para uma piscina de 400 m2 de área do
plano de água, com a lotação máxima diária de 800 banhistas, para ρ = 1.000 kg.m-3, e
para uma evaporação estimada em 2.500 kg/dia de água da piscina, admitindo que
cp
= 1,3 virá:
ca
Qp =
2500
1
×
= 8,3 m3/dia,
1000 1,3 − 1
que corresponde a 10,4 L/banhista, valor muito inferior ao recomendado pela Directiva
CNQ 23/93 que é de 30 L/banhista.
No caso de um contaminante não volátil introduzido simultaneamente como reagente e
pela água de compensação e que não participe em qualquer reacção química a
quantidade de água a purgar é dada pela equação:
me
Qp =
ρ
ca + mr
c p − ca
(2)
em que mr, g.dia-1, é a quantidade de contaminante adicionada. Admitamos que o
contaminante em causa é o sulfato e que, diariamente, se adiciona sulfato de alumínio
equivalente a 1.000 g.dia-1 de sulfato. Para uma concentração, na água de
compensação, de 30 mg SO4/L, e admitindo que o contributo dos banhistas é nulo e
que as concentrações de sulfato na água de compensação e na piscina são,
respectivamente, 30 e 40 mg SO4/L, teremos:
3
2500
× 30 + 1000
Qp = 1000
= 107,5 m3/dia
40 − 30
que corresponde a 134,4 L/banhista, valor muito superior ao recomendado pela referida
Directiva. Este exemplo mostra bem a necessidade de limitar o uso de reagentes no
tratamento de água da piscina. O caso mais flagrante pode coincidir com o uso de
desinfectante. Admitamos que se usa um derivado do cloro a uma dose contínua de
0,5 mg Cl2/L. Supondo que todo o cloro adicionado se transforma em cloreto e que este
ião não é oxidado a clorito ou clorato, teremos uma produção diária de 2.400 g de
cloretos para o caudal de circulação de 200 m3/h. Se a concentração em cloretos na
água de compensação e na água da piscina for, respectivamente, 50 e 65 mg Cl/L,
teremos:
2500
× 50 + 2400
Qp = 1000
= 168 m3/dia
65 − 50
O valor obtido mostra, mais uma vez, que o uso do desinfectante pode obrigar a uma
renovação de água bem superior ao recomendado pela Directiva CNQ 23/93.
A aplicação dos anteriores princípios à presença de compostos orgânicos e/ou
azotados é muito mais complexa, sobretudo pelas reacções químicas que se dão entre
os contaminantes e os produtos usados na desinfecção. Essas reacções podem
ocorrer com contaminantes inorgânicos, como o brometo e os compostos amoniacais,
ou orgânicos, como os aminoácidos, introduzidos pelos banhistas através da urina,
suor, cosméticos, etc. e numa quantidade proporcional à sua frequência.
O desinfectante (cloro, bromo, e seus derivados) usado para preservar a qualidade
bacteriológica da água da piscina reage com alguns dos poluentes orgânicos para
formar compostos organo-halogenados, dos quais se destacam os tri-halometanos,
TMH’s; Como os THM’s são bastante voláteis eles transferem-se para a atmosfera
onde a sua concentração pode atingir valores superiores a 800 µg/L.
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A injecção de compostos azotados na água da piscina é essencialmente feita através
da urina que é introduzida em quantidades que se estimam entre 25 e
30 mL por banhista, sendo a contribuição de cada banhista é equivalente a cerca de
340 mg de azoto. A ureia, por degradação, gera mais azoto amoniacal e este reage
rapidamente com o ácido hipocloroso para formar cloraminas inorgânicas (mono-,
NH 2Cl , di-, NHCl 2 , e tricloramina, NCl 3 ).
A formação da monocloramina 1 mg/L de azoto na forma amoniacal consome
5 mg/L de Cl2. Admitindo que o cloro combinado na água da piscina corresponde
essencialmente à presença da monocloramina, e que esta não entra em qualquer
reacção química nem se escapa para a atmosfera da nave, a quantidade de água a
purgar para manter o nível de cloro combinado na água da piscina em 0,5 mg Cl2/L
(equivalente a 0,1 mg N/L) será, para o exemplo que temos vindo a seguir,
determinada a partir da equação (3), tendo em atenção que ca = mr = 0 e mb representa
a quantidade, g.dia-1, de azoto introduzida por cada banhista:
mb − Qpc p = 0
Qp =
(3)
mb 340 × 10−3 × 800
=
= 2720 m3/dia
cp
0,1
O valor obtido é tão elevado que mostra claramente que a renovação da água não é a
melhor via para eliminar as cloraminas formadas. A sua remoção da água da piscina é
possível por oxidação, usando oxidantes, como o ozono ou o próprio cloro em
quantidades acima do ponto de ruptura, ou com a ajuda da radiação ultravioleta. A
remoção de cloraminas recorrendo apenas ao cloro obriga a um grande excesso deste
desinfectante, geralmente com residuais de 5 a 10 mg/L de Cl2, sendo imperioso que a
relação Cl2:N seja superior a 7,6. Melhor seria, contudo, que os banhistas não
introduzissem tanto azoto na água da piscina.
O cheiro típico da atmosfera de uma piscina é atribuído ao cloro, embora estudos muito
bem consolidados tenham demonstrado que tal se deve à presença de cloraminas no
ar, em especial a tricloramina. Sendo bastante mais volátil do que as outras duas
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cloraminas, ela é facilmente é transferida para a atmosfera. Como a a tricloramina pode
ser uma causa de asma e responsável por irritações oculares e respiratórias, é
necessário removê-la do sistema.
Sendo a tricloramina 100 e 300 vezes, respectivamente, mais volátil do que a di- e a
monocloramina, ela predomina na atmosfera da nave de uma piscina e em
concentrações que podem chegar a 1,7 g/m3. As concentrações mais elevadas na
atmosfera são favorecidas por:
o Valores elevados da relação Cl2:N na água;
o Maiores taxas de ocupação da piscina (maior turbulência da água e maior
contribuição de contaminantes);
o Temperaturas mais elevadas;
o Maiores velocidades do ar junto à superfície da água;
o Menor renovação de água;
o Menor renovação de ar.
Em alguns países, como a França, aceita-se, como máxima a concentração de
0,5 mg/m3 de tricloramina no ar da nave. Como se viu anteriormente, a eliminação de
cloraminas através da renovação da água da piscina tem reduzido significado. Por isso,
a sua expulsão através da renovação do ar é extremamente importante, embora esta
solução esbarre com o custo energético que isso pode representar, já que maiores
caudais de ar fresco implicam um maior consumo de energia para o seu aquecimento.
Os valores preconizados pela Directiva CNQ 23/93 para a renovação do ar da nave
podem não ser suficientes para manter a concentração de tricloramina inferior a 0,5
mg/m3. Por isso, torna-se necessário introduzir nas piscinas públicas um processo de
extracção de tricloraminas e outros produtos voláteis recorrendo a unidades de
transferência de massa muito simples e com custos bastante mais modestos dos que
outros processos como a utilização de ozono, de radiação ultravioleta ou elevadas
renovações de água e de ar.
Diversos regulamentos tentam suportar a qualidade da água e do ar na sua renovação.
A fixação cega de valores para as taxas de renovação não tem em conta nem a
natureza dos banhistas, nem o tipo de equipamento recreativo, nem os meios
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tecnológicos de tratamento do ar e da água. Assim, a manutenção da qualidade dos
serviços prestados por uma piscina obriga a limitar a concentração de contaminantes
indesejados. Esta restrição pode ser efectuada por renovação da água e do ar, embora
se verifique que tal só é razoavelmente conseguido se os valores reais superarem os
preconizados na Directiva CNQ 23/93. Por isso, alguns cuidados devem ser
considerados prioritários, a saber:
o Os banhistas devem ter conhecimento que eles são os principais veículos de
contaminantes para a água e o ar da piscina;
o Para limitar o nível de contaminação, os banhistas devem dedicar especial
atenção à sua higiene; um prévio e abundante banho de chuveiro, de
preferência em nu, é uma boa garantia para a qualidade da água e do ar;
o Assoar, cuspir, urinar, etc., para a água da piscina é uma prática que deve ser
liminarmente banida das piscinas públicas;
o O uso de produtos químicos (coagulantes, neutralizantes, desinfectantes, etc.)
deve ser feito com parcimónia. O abuso custa dinheiro e aumenta o grau de
contaminação;
o Devem ser evitados residuais mais elevados de desinfectante (cloro ou bromo)
que favorecem a formação de organo-halogenados, em particular trihalometanos, e cloraminas. A formação da tricloramina ocorre para razões
Cloro:Azoto mais altas;
o Temperaturas da água da piscina mais elevadas aumentam a velocidade de
formação de compostos indesejáveis e promovem a transferência de compostos
voláteis para a atmosfera;
o A oxidação de cloraminas com cloro ou ozono, ou a sua foto-oxidação com
recurso à radiação ultra-violeta, são ferramentas muito úteis para limitar a
presença de organo-halogenados e cloraminas na água da piscina e no ar da
nave;
o A remoção da água da piscina da tricloramina e de outros compostos voláteis
por um processo de transferência de massa é um meio simples e eficaz de
garantir a qualidade da água e do ar;
o A renovação da água da piscina e do ar da nave deve ser feita de modo a
garantir o cumprimento de requisitos de qualidade a definir (concentração
máxima de tricloramina no ar, razão entre as concentrações de cloretos na água
7
da piscina e na água de compensação, por exemplo). A fixação de taxas de
renovação com base no banhista, como o faz a Directiva CNQ 23/93, não é
garantia absoluta de uma piscina pública saudável.
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