Quadro concetual

Como ponto de partida para a análise desta problemática, considera-se ser útil definir os principais conceitos a utilizar, os quais seguidamente se enumeram.

 Ambiente térmico: pode ser definido como “o conjunto das variáveis térmicas ou meteorológicas do local em questão, que influenciam as trocas de calor entre o meio e o organismo humano, sendo assim um fator que intervém - de forma direta ou indireta - na saúde e bem-estar dos indivíduos e na realização das suas tarefas diárias.” (Departamento Ciências Atmosféricas da Universidade de São Paulo)(DCAUSP)28.

A definição supra, integra um conjunto de elementos importantes para a compreensão do conceito, em sentido lato, pois refere não apenas as variáveis ou parâmetros térmicos (ambiente térmico, propriamente dito, em sentido restrito), mas também a sua interação com o ser humano e, consequentemente, com o seu estado de saúde e bem-estar. Esta visão é de particular interesse no tratamento do tema, que se segue, o qual se baseia na interligação de todos esses fatores.

 Conforto e desconforto térmico: A sensação de conforto (ou desconforto) térmico é um estado individual que depende de inúmeros fatores, pelo que é algo difícil de quantificar e definir. Segundo a ASHRAE29, o conforto térmico define-se como “o estado de espírito em que o indivíduo expressa satisfação em relação ao ambiente térmico”. Analogamente, o desconforto térmico expressa-se pela insatisfação, relativamente ao ambiente térmico. Estas definições, se bem que facilmente compreensíveis, não facultam instrumentos que possibilitem a avaliação dessa satisfação (Orosa 2009). A descrição anterior contempla unicamente o ‘estado de espírito’ do indivíduo, ou seja, a vertente mental e psicológica, de cariz tendencialmente subjetivo. Complementarmente, o conforto térmico pode ser visto e analisado sob outro ângulo, fundamentado nas condições físicas e ambientais que permitam a manutenção da temperatura interna do corpo humano, sem a necessidade de serem acionados os mecanismos biológicos termorreguladores (DCAUSP)30, ou seja, em que o balanço térmico (ver definição seguinte) produz um resultado neutro ou de equilíbrio térmico.

Insere-se aqui uma nota para referir que a descrição, no âmbito do presente ponto, é realizada numa perspetiva geral. Tal facto deve-se à especificidade do tema, o qual para ser abordado em todas as suas valências implicaria um tratamento em profundidade, especializado, que transcende o objetivo desta exposição. Assim, não são aqui desenvolvidos os aspetos instrumentais de obtenção dos índices de conforto térmico (ex.: classificação de isolamento de vestuário, limites de exposição, tipos e características dos sensores de aquisição de dados), a influência das atividades e taxas metabólicas, o desconforto localizado31 (ex.: causado por assimetria de radiação térmica, exposição a correntes de ar, diferenças na temperatura do ar ou

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Definição adaptada de “Ambiente térmico”, Departamento Ciências Atmosféricas da Universidade de São Paulo, disponível em http://www.master.iag.usp.br/conforto/ambiente_termico.html, acedido em 25 de outubro de 2010.

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American Society of Heating, Refrigerating and Air-conditioning Engineers, Standard 90.1-2007 (I-P Edition). http://www.ashrae.org/, acedido a 24 de maio de 2012.

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Definição adaptada de DCAUSP, http://www.master.iag.usp.br/conforto/ambiente_termico.html, acedido em 25 de outubro de 2010.

temperaturas dos pisos) ou as medidas construtivas, organizacionais e de proteção a desenvolver para garantir condições de conforto térmico, para se citarem apenas alguns exemplos de exclusões consideradas. Os índices de conforto térmico serão, eles próprios, objeto de apresentação detalhada no ponto correspondente (seguinte, ponto 2.2.2.3).

 Balanço Térmico: contabilização das perdas e ganhos, nas trocas de calor com o ambiente. Para precisar este conceito, é necessário elencar os fatores que intervêm na sua determinação e o modo como se processam e quantificam as trocas de calor. Höppe (1993) refere que o único modo de descrever completamente os efeitos do ambiente térmico no corpo humano é fazê-lo através de uma equação de balanço energético, onde se considerem os parâmetros meteorológicos e as características biométricas e comportamentais (atividade e vestuário) relevantes. Ou seja, é necessário efetuar o balanço das trocas de calor32 para, posteriormente, se analisarem os efeitos produzidos no corpo humano. A permuta de calor entre um sujeito e a sua envolvente depende, então, dos seguintes elementos básicos:

 Ocorrem trocas de calor entre o ser humano e o ambiente que o envolve, desde que exista um gradiente térmico entre eles;

 Nível de atividade (tarefas/ocupações): A geração de calor no interior do corpo humano, por ação metabólica, depende da atividade física do indivíduo, sendo muito maior quando este executa esforços físicos intensos (metabolismo adicional, associado à atividade muscular) do que quando se encontra em repouso (metabolismo basal).

 Interface indivíduo/ambiente: A permuta de calor é facilitada (dificultada) se as barreiras (ex.: vestuário) intercaladas entre as ‘fontes’ possuírem baixo (alto) isolamento térmico, facilitando (dificultando) essa transferência.  Ambiente: Nível de temperatura do meio envolvente ao indivíduo (TExt),

para o qual se estabelece o balanço térmico.

Os processos de transmissão de calor entre o ser humano e o ambiente são constituídos por diferentes mecanismos, conforme esquematicamente se representa na figura 2.2.

É de salientar que, além dos três modos que tipicamente se consideram nas análises de fenómenos termodinâmicos – convecção, condução e radiação – neste caso, adicionam-se-lhes outros três: evaporação (suor), respiração (ar inspirado/expirado) e ingestão (alimentos/líquidos), conforme propõe Höppe (1993).

Tomando como elemento central o ser humano e a sua característica designada por homeotermia - que consiste na manutenção da temperatura interna do corpo, dentro de certos limites33 - quando o balanço térmico, que conjuga os elementos anteriormente referidos (atividade, vestuário, TExt), resulta num desequilíbrio, o

organismo desencadeia os mecanismos termorreguladores, tendentes a repor a

32 _{Genericamente, um balanço térmico mede o diferencial entre ‘entradas’ e ‘saídas’, de onde resulta um}

‘ganho’, ‘perda’ ou o equilíbrio térmico final.

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Temperatura de equilíbrio: 37oC (98.6oF). Limites normais: 36.1oC - 37.2oC (97oF – 99oF). (Magalhães, et al.

temperatura em torno dos valores pré-estabelecidos34, através da utilização das formas de transmissão de calor enunciadas.

Figura 2.2 - Formas de transferência de calor

Por exemplo, numa situação em que a temperatura corporal central excede os 37ºC, inicia-se a produção e libertação de suor (sudorese) e a sua evaporação, que conduz à perda de calor pela superfície corporal (pele), como consequência da vaporização do líquido (suor). Este é, aliás, o mecanismo exclusivo de perda de calor em situações de temperatura ambiente superiores a 36ºC, como referem Magalhães et al. (2002). Em síntese, o balanço das trocas de calor entre o indivíduo e o ambiente deve ser equilibrado, de modo a garantir a estabilidade térmica no interior do corpo humano. Os mecanismos de autorregulação do organismo tentam manter a sua temperatura constante, a cada momento, equilibrando a geração interna de calor (metabólica) com a dissipação de calor para o ambiente externo. Essas trocas processam-se através dos modos de transmissão de calor enunciados (convecção, radiação, condução, evaporação, respiração e ingestão), os quais dependem da temperatura ambiente, da temperatura dos alimentos ou líquidos ingeridos, do tipo de atividade e do grau de isolamento térmico do vestuário utilizado.

A sensação de conforto térmico do indivíduo está, pois, associada à manutenção do equilíbrio nas trocas de calor com a envolvente exterior.

 Stresse térmico: pode ser considerado como “o estado psicofisiológico a que está submetida uma pessoa, quando exposta a situações ambientais extremas de frio ou calor.” (Lamberts e Xavier 2002). As situações de stresse térmico, por se associarem a condições ambientais extremas, interferem no funcionamento metabólico do indivíduo e, consequentemente, podem afetar o seu estado geral de saúde e originar problemas graves, por excesso de frio (hipotermia) ou de calor (hipertermia).

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Se, numa dada circunstância, os mecanismos de regulação não forem suficientes, existe um desequilíbrio permanente que conduz a um ganho ou perda de calor pelo organismo, à falência de órgãos vitais e, consequentemente, à morte.

Na figura 2.3 apresentam-se, de forma qualitativa, as zonas de conforto/desconforto e stresse térmicos, em função dos ambientes serem, respetivamente, moderados ou extremos.

Numa aplicação ao setor mineiro subterrâneo, as condições de ambiente térmico são normalmente severas (temperaturas e humidades elevadas) e agravam-se com o aumento da profundidade (Zhao, et al. 2007), (Long, et al. 2008), tornando o problema “cada vez mais e mais óbvio” (Jielin, et al. 2007).

É de notar que em regiões tropicais e em que são utilizados equipamentos diesel de grande potência na extração mineira, o calor pode ser um importante problema, mesmo a profundidades relativamente baixas, conforme refere Howes (2005).

Figura 2.3 – Relação entre temperaturas e zonas de sensações térmicas

A análise e correção da situação passará, por um lado, por evitar condições que conduzam a stresse térmico nos trabalhadores e, por outro, pela minimização do desconforto térmico na realização das tarefas. Este tema será revisitado na descrição apresentada nos pontos seguintes.