Estudo CFD de um metro numa estação subterrânea
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Qualidade do ar nas estações de metro.

A EOLIOS é especialista nos estudos de qualidade do ar dos espaços subterrâneos, túneis, estações, metros: medição dos poluentes, simulação CFD e otimização da ventilação para o bem-estar dos utilizadores.

CFD transitória · efeito de pistãoPM10 · PM2.5 partículas ferroviáriasLeitura 9 min
Deslizar
Poluentes ferroviários visados

Partículas finas (PM10, PM2.5) ricas em ferro, provenientes da travagem e da ressuspensão.

Ventilação otimizada

Fluxos de ar, zonas de estagnação, efeitos de pistão dos comboios: CFD transitória para dimensionar a ventilação.

Medições & conformidade

Auditorias no local e verificação do respeito dos limiares regulamentares (diretiva 2008/50/CE).

01 — Desafios

Os impactos de uma má qualidade do ar nos espaços ferroviários subterrâneos

A EOLIOS é especialista nos estudos da qualidade do ar dos espaços subterrâneos, túneis, estações, metros, onde o ar respirado por milhões de utilizadores exige uma atenção particular.

Modelar

  • Emissão atmosférica dos poluentes
  • Qualidade do ar nos locais
  • Concentração das partículas finas

Auditar

  • Estudo de impacto de novos sites
  • Auditorias de site, levantamentos e medições
  • Poluição ligada às poeiras

Tratar

  • Propagação dos odores
  • Risco Covid e vírus
  • Captação de poluentes em indústria & laboratório

A qualidade do ar nas estações ferroviárias

Desde o início dos anos 2000, as medições mostram que, em média, as concentrações de partículas em suspensão nas zonas ferroviárias em França são três vezes mais elevadas do que no ar exterior urbano. A concentração exprime-se muitas vezes em PM10 e PM2,5; estas partículas penetram no aparelho respiratório, e as mais finas depositam-se diretamente nos alvéolos pulmonares.

A composição das partículas ferroviárias difere da do ar exterior, com concentrações elevadas de elementos metálicos (nomeadamente de ferro), de carbono elementar e orgânico. Esta poluição é causada pelo desgaste dos materiais devido à travagem dos comboios, pelo atrito roda-carril e pela ressuspensão das poeiras devida ao movimento dos comboios.

Estação de metro
Estação de metro

As consequências de uma má qualidade do ar

Os dados epidemiológicos e toxicológicos sugerem possíveis impactos cardiorrespiratórios graves, inflamações, stress oxidativo, atividade cardiovascular, nomeadamente nos trabalhadores encarregados da manutenção destas infraestruturas. A ANSES confirma a necessidade de reduzir a poluição por partículas finas nas zonas ferroviárias subterrâneas, e portanto de prosseguir o estudo e a melhoria da ventilação.

Regulamentações e recomendações

A diretiva europeia 2008/50/CE preconiza uma concentração máxima em PM10 variando de 940 μg/m³ (estação frequentada 30 min/dia em média) a 260 μg/m³ (estação frequentada 2 h/dia). A OMS recomendaria, para as mesmas condições, uma concentração pelo menos três vezes inferior. A renovação constante do ar é, por outro lado, necessária: o código do trabalho impõe um caudal de 25 a 60 m³/h por ocupante consoante a carga física, e regulamentos sanitários equivalentes preconizam um caudal superior a 18 m³/h por ocupante.

02 — CFD

Uma competência completa em qualidade do ar subterrâneo

A CFD para melhorar a qualidade do ar

A CFD (simulação numérica de mecânica dos fluidos) apresenta numerosas vantagens para os estudos de renovação de ar em meio subterrâneo. Permite prever e analisar com precisão os fluxos de ar, visualizar os caminhos de circulação, identificar as zonas de estagnação e de acumulação dos poluentes, e avaliar velocidades e turbulências, para compreender o comportamento do ar e conceber sistemas de ventilação eficazes.

Linhas de corrente de ar numa saída de estação RER
Linhas de corrente de ar numa saída de estação RER

A nossa utilização da CFD permite otimizar a ventilação: determinamos as localizações ótimas das entradas e saídas de ar, o dimensionamento das condutas e os caudais necessários a uma renovação adequada, garantindo uma distribuição eficaz de ar fresco e reduzindo poluentes e odores. Outra aplicação é a avaliação dos contaminantes: a partir dos dados de emissão, simulamos e prevemos a sua dispersão no espaço, para minimizar a exposição das pessoas e implementar sistemas de ventilação apropriados.

Cartografia da qualidade do ar em fase de estaleiro — estação subterrânea
Cartografia da qualidade do ar em fase de estaleiro
03 — Comboios & auditoria

Modelação das passagens de comboios e auditoria no local

A modelação numérica dos movimentos de ar gerados pela passagem dos comboios é um saber-fazer de ponta. Graças a simulações CFD transitórias, a EOLIOS representa com precisão as interações entre os comboios e o ar envolvente, para analisar os fluxos de ar, as turbulências e as variações de pressão induzidas pelo movimento (efeito de pistão). Compreendendo estes fenómenos, avaliamos as consequências na dispersão das partículas finas e identificamos as zonas de risco, a fim de otimizar a configuração das instalações, a ventilação e a evacuação do ar.

Vorticidade — comboio na estação (efeito de pistão)
Simulação da vorticidade em torno de um comboio a entrar na estação — efeito de pistão

Auditoria aprofundada no local: medição da qualidade do ar

Para estudar a qualidade do ar subterrâneo, a EOLIOS distingue-se pela sua abordagem minuciosa e pelo seu equipamento de ponta. Durante as auditorias no local, os nossos engenheiros medem com precisão as velocidades do ar e a quantidade de partículas finas. Máquinas de fumo revelam os fluxos de ar e as zonas atravessadas pelas partículas, para identificar as fontes de problemas e formular recomendações no terreno.

Recolha de medições durante uma auditoria numa estação
Recolha de medições durante uma auditoria

Estas campanhas de medição permitem também melhorar a precisão das simulações para uma representação fiel da realidade, e obter avaliações exatas das soluções de conceção a fim de verificar a conformidade da qualidade do ar face aos valores requeridos.

Aparelho de medição de concentração de partículas finas
Aparelho de medição de concentração de partículas finas
04 — Soluções

Que utilização da CFD interna para os espaços subterrâneos?

As soluções técnicas propostas

Para melhorar a ventilação e a circulação do ar nas zonas de estagnação, várias soluções são possíveis: rever a conceção das condutas de ar (localização, dimensões, adição de defletores), instalar ventiladores adicionais, ou sistemas de desestratificação que trazem o ar quente acumulado para baixo para uma temperatura mais uniforme.

Linhas de corrente à saída da conduta de insuflação ao nível dos cais
Linhas de corrente à saída da conduta de insuflação, ao nível dos cais

Sistemas de ventilação mecânica podem eliminar o ar viciado e introduzir ar fresco; uma melhoria da estanquidade aeráulica, limitando as fugas de ar, é por vezes necessária. A instalação de captadores e armadilhas de partículas finas traz também uma resposta eficaz: estes dispositivos aprisionam e filtram as partículas nocivas, reduzindo significativamente a poluição respirada pelos utilizadores. Sendo cada situação única, é pertinente recorrer a especialistas em mecânica dos fluidos para uma análise aprofundada e a escolha das soluções mais adaptadas.

Armadilha de partículas finas numa estação de metro
Armadilha de partículas finas
05 — Benefícios

Os benefícios de uma melhor qualidade do ar

A melhoria da qualidade do ar nas zonas ferroviárias subterrâneas apresenta vantagens consideráveis. Favorece antes de mais a saúde e o bem-estar dos passageiros: reduzindo partículas finas, gases nocivos e alergénios, diminui os riscos respiratórios (asma, alergias) e oferece um ambiente mais saudável. Cria também um ambiente mais agradável eliminando os odores desagradáveis, e contribui para a prevenção de doenças e infeções reduzindo a humidade e o desenvolvimento de bolores.

  • Conformidade regulamentar — respeito dos limiares e diretivas, evitando potenciais problemas jurídicos;

  • Vantagens económicas — a otimização da circulação do ar minimiza os custos de conceção e de instalação incorretas dos sistemas de ventilação;

  • Imagem positiva dos transportes públicos — um ambiente mais saudável reforça a satisfação dos passageiros e incentiva os modos de transporte sustentáveis.

Em suma, a melhoria da qualidade do ar cria um ambiente subterrâneo mais saudável, agradável e atrativo para todos os utilizadores dos transportes públicos.

Especialidade: estudo da qualidade do ar interior

FAQ

Perguntas frequentes

O que operadores e donos de obra nos perguntam com mais frequência sobre a qualidade do ar em estação de metro.

O que calcula um estudo de ar numa estação?

Simula a circulação do ar no conjunto cais, corredores e túneis, a concentração das partículas e o conforto térmico dos passageiros, em regime transitório. O modelo tem em conta a dispersão dos poluentes, os aportes de ar exterior e o calor libertado pelos equipamentos e pelas composições. Obtém-se uma visão dinâmica, hora de ponta incluída, e não uma média estática.

De onde vêm as partículas medidas nos cais?

Provêm essencialmente da travagem, do contacto roda-carril e do desgaste dos equipamentos, e não do exterior. Confinadas em subterrâneo, acumulam-se ao ritmo dos movimentos de ar. A simulação identifica as zonas de concentração e avalia as alavancas para as reduzir: ventilação, captação ou modificação dos fluxos.

Que papel desempenha o efeito de pistão?

É determinante: empurrando e aspirando o ar a cada passagem de composição, os comboios asseguram uma parte importante da renovação do ar das estações. A simulação em regime transitório reproduz este fenómeno para avaliar a renovação real e dimensionar a ventilação mecânica em complemento, e não em duplicado. Ignorar o efeito de pistão levaria a sobredimensionar as instalações.

O conforto térmico dos cais é tratado?

Sim: o calor libertado pelas composições, pela travagem e pelos equipamentos é integrado para avaliar a temperatura sentida, em particular nas horas de ponta e no período estival. O estudo ajuda a escolher entre ventilação reforçada, controlo de fumos reversível ou arrefecimento localizado. O conforto do passageiro é tratado conjuntamente com a qualidade do ar.

Que ligação com o controlo de fumos?

Os mesmos modelos aeráulicos servem para verificar os cenários de segurança contra incêndios e dimensionar os ventiladores de controlo de fumos. Tratar conjuntamente a qualidade do ar corrente e a segurança evita os conflitos entre instalações e otimiza os equipamentos comuns. É uma garantia de coerência para o operador.

Fenómeno · Efeito de pistão

Quando o comboio empurra o ar à sua frente

À aproximação de um comboio, o ar é expulso e depois aspirado no túnel e na estação: é o efeito de pistão. As nossas simulações CFD transitórias reproduzem a vorticidade e as variações de pressão induzidas, para compreender como as partículas finas são ressuspensas e dispersas.

Estes resultados orientam a colocação dos ventiladores, o dimensionamento das condutas e a estratégia de captação junto às fontes.

Efeito de pistão — comboio na estação
Mediateca · Ar & Vento

O ar subterrâneo em movimento.

Efeito de pistão, vorticidade, ressuspensão: a CFD transitória torna visíveis os fluxos de ar que os comboios geram.

Toda a mediateca
Vorticidade de um comboio na estação — efeito de pistãoSimulação CFD transitória
Casos de uso · Setores

Onde intervém a nossa especialidade «ar subterrâneo»?

Logo que um espaço subterrâneo acolhe público ou pessoal, a qualidade do ar torna-se um desafio de saúde e de conformidade. Eis os contextos tipo das nossas missões.

Estações de metro & RER

Partículas finas ferroviárias, efeito de pistão, ventilação dos cais e corredores.

Projeto — Captação de partículas, metro

Estações subterrâneas (estaleiro)

Controlo da qualidade do ar em fase de obras e em exploração.

Projeto — Estação RER Issy

Túneis rodoviários & ferroviários

Dispersão dos contaminantes e dimensionamento da ventilação longitudinal.

Ventilação de túnel

Parques de estacionamento subterrâneos

Renovação do ar, extração dos poluentes e zonas de estagnação.

Qualidade do ar em parque

Polos de intermodalidade

Grandes volumes subterrâneos que agitam um forte fluxo de utilizadores.

Conforto & ar dos utilizadores

Saúde & conformidade

Verificar o respeito dos limiares (2008/50/CE) e proteger os utilizadores.

Poluição do ar
Recursos · Pedagogia

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