Monitoramento e controle dos níveis de dióxido de carbono (CO2) em ambientes fechados

Abstract

A qualidade do ar interno (QAI) é fundamental para o conforto, bem estar e desempenho dos ocupantes em ambientes fechados, como salas de aula, escritórios e residências. Concentrações elevadas de dióxido de carbono (CO₂) comprometem diretamente a salubridade do ambiente, sendo associadas a sintomas como fadiga, dores de cabeça e prejuízo ao desempenho cognitivo. Diante disso, este trabalho propõe o desenvolvimento de um sistema de monitoramento e controle de CO₂ com base em automação, capaz de atuar na ventilação de forma dinâmica, conforme a demanda real do ambiente. A escolha do tema justifica-se pela crescente necessidade de soluções inteligentes para ambientes de alta ocupação, especialmente diante dos desafios impostos pela climatização artificial e baixa renovação do ar. O projeto é relevante por alinhar aspectos de sustentabilidade, saúde pública e viabilidade técnica, conforme os parâmetros estabelecidos pela ABNT NBR 17037:2023. A metodologia consistiu na construção de um protótipo funcional, utilizando sensor de CO₂ tipo NDIR, microcontrolador Arduino, ventiladores e relé. O sistema foi programado para realizar monitoramento em tempo real e acionar a ventilação automaticamente quando os níveis de CO₂ ultrapassassem os limites parametrizados. Os testes foram realizados em ambiente simulado, com diferentes condições de ocupação e acionamento de ventilação. Os resultados demonstraram que o sistema foi eficiente na redução da concentração de CO₂, apresentando tempo de resposta entre 3 e 6 minutos e mantendo os valores abaixo dos limites ppm parametrizados acima da concentração externa.

Indoor air quality (IAQ) is fundamental for the comfort, well-being, and performance of occupants in enclosed environments such as classrooms, offices, and homes. Elevated concentrations of carbon dioxide (CO₂) directly compromise the healthiness of the environment and are associated with symptoms such as fatigue, headaches, and impaired cognitive performance. Given this, this work proposes the development of a CO₂ monitoring and control system based on automation, capable of dynamically managing ventilation according to the actual demand of the environment. The choice of this topic is justified by the growing need for intelligent solutions in high-occupancy spaces, especially considering the challenges imposed by artificial climate control and low air renewal. The project is relevant as it aligns sustainability, public health, and technical feasibility aspects, following the parameters established by ABNT NBR 17037:2023. The methodology consisted of building a functional prototype using an NDIR-type CO₂ sensor, an Arduino microcontroller, fans, and a relay. The system was programmed to perform real-time monitoring and automatically activate ventilation when CO₂ levels exceeded the set parameters. Tests were conducted in a simulated environment with varying occupancy conditions and ventilation activation. The results demonstrated that the system was effective in reducing CO₂ concentration, presenting a response time between 3 and 6 minutes and maintaining values below the parameterized ppm limits above the external concentration.