UNIVERSIDADE SÃO FRANCISCO Curso de Engenharia de Produção CARLOS HENRIQUE GUSMÃO FERREIRA

UNIVERSIDADE SÃO FRANCISCO

Curso de Engenharia de Produção

CARLOS HENRIQUE GUSMÃO FERREIRA

SISTEMA DE VENTILAÇÃO EVAPORATIVA NA ESFERA

INDUSTRIAL COMO ALTERNATIVA NO TRATAMENTO DO

“STRESS TÉRMICO”: NORMA NR-15 ANEXO III

Campinas

2015

CARLOS HENRIQUE GUSMÃO FERREIRA – R.A. 004201100051

SISTEMA DE VENTILAÇÃO EVAPORATIVA NA ESFERA

INDUSTRIAL COMO ALTERNATIVA NO TRATAMENTO DO

“STRESS TÉRMICO”: NORMA NR-15 ANEXO III

Monografia apresentada ao Curso de Engenharia de Produção da Universidade São Francisco, como requisito parcial para obtenção do título de Bacharel em Engenharia de Produção.

Orientador: Profº. Dr. Adalberto Nobiato Crespo.

Campinas

20015

CARLOS HENRIQUE GUSMÃO FERREIRA

SISTEMA DE VENTILAÇÃO EVAPORATIVA NA ESFERA

INDUSTRIAL COMO ALTERNATIVA NO TRATAMENTO DO

“STRESS TÉRMICO”: NORMA NR-15 ANEXO III

Monografia apresentada ao Curso de Engenharia de Produção da Universidade São Francisco, como requisito parcial para obtenção do título de Bacharel em Engenharia de Produção.

Data de aprovação: ____/____/____ Banca Examinadora:

Profº. Dr. Adalberto Nobiato Crespo (Orientador) Universidade São Francisco

Profª. Élen Nara Carpim Besteiro(Examinadora) Universidade São Francisco

Prof°. Ms. zYane (Examinador)

ATA DE ARGUIÇÃO FINAL DA MONOGRAFIA DO ALUNO CARLOS HENRIQUE GUSMÃO FERREIRA

Aos 02 dias do mês de dezembro do ano de 2015, às 19:00 horas, nas dependências da Universidade São Francisco, Campus Campinas, reuniu-se a Comissão da Banca Examinadora, para avaliação da Monografia do Trabalho intitulado “Sistema De Ventilação Evaporativa Na Esfera Industrial Como Alternativa No Tratamento Do “Stress Térmico”: Norma Nr-15 Anexo III”, apresentada pelo aluno Carlos Henrique Gusmão Ferreira, como exigência parcial para conclusão do curso de graduação no Curso de Engenharia de Produção, da Universidade São Francisco, Campus de Campinas. Os trabalhos foram instalados às 19:00 horas pelo Prof. Dr/Ms. Adalberto Nobiato Crespo, Orientador do candidato e Presidente da Banca Examinadora, constituída pelos seguintes Professores: Profª. Élen Nara Carpim Besteiro, da Universidade São Francisco, e pelo Prof. Dr/Ms XX, da Universidade São Francisco. A Banca Examinadora tendo decidido aceitar a monografia, passou à Argüição Pública do candidato. Encerrados os trabalhos às XX horas, os examinadores, consideraram o candidato aprovado e com média final X,X (extenso). E, para constar, eu Prof. Dr/Ms. (Orientador), lavrei a presente Ata, que assino juntamente com os demais membros da Banca Examinadora.

Campinas, XX de XXXXXX de 201X.

__________________________________________

Prof Adalberto Nobiato Crespo Orientador e Presidente

Universidade São Francisco

____________________________________________ Prof. Élen Nara Carpim Besteiro

Universidade São Francisco

__________________________________________ Prof. Dr/Ms Z

AGRADECIMENTOS

Agradeço а minha mãe Beatriz, heroína que me deu todo apoio, incentivo nas horas difíceis, de desânimo е cansaço.

A minha namorada Dayane que apesar de todas as dificuldades me fortaleceu е que para mim foi muito importante.

Obrigado meus irmãos е sobrinhos, que nos momentos de minha ausência dedicados ao estudo superior, sempre fizeram entender que о futuro é feito а partir da constante dedicação no presente!

Meus agradecimentos aos professores, amigos, companheiros de trabalhos е irmãos na amizade que fizeram parte da minha formação.

“A menos que modifiquemos à nossa maneira de pensar, não seremos capazes de resolver os problemas causados pela forma como nos acostumamos a ver o mundo

RESUMO

No âmbito industrial é frequente a ocorrência de situações de stress térmico, conhecido também como “calor excessivo”. Nessa situação, o desempenho físico mental dos trabalhadores é afetado, o que acaba reduzindo a produtividade da empresa e aumentando os riscos de acidentes de trabalho. A Legislação do Ministério do Trabalho possui a NR-15 (Norma Regulamentadora de Atividades e Operações Insalubres), a qual estabelece questões estritamente ligadas às condições do local de trabalho, visando auxiliar na manutenção de um ambiente confortável para os usuários de edificações industriais. Esse trabalho teve por objetivo analisar e refletir sobre a aplicação da técnica de Resfriamento Evaporativo, na tratativa do problema do Stress térmico. Foi realizado uma pesquisa qualitativa por meio de um estudo de caso em uma empresa do setor de papel e celulose, que apresentava o problema exposto em uma linha específica de sua produção. Foram avaliados os parâmetros para o projeto de ventilação industrial e os meios para o enquadramento do local de trabalho dentro dos parâmetros descritos pela norma brasileira aplicando a técnica de resfriamento evaporativo.

ABSTRACT

The industrial sector is often the occurrence of situations of heat stress, also known as "excessive heat". In this situation the mental physical performance is affected workers, which ultimately reducing the company's productivity and increasing the risk of accidents. The Law of the Ministry of Labour has the NR-15 (Regulatory Norm activities and unhealthy Operations), which establishes issues closely linked to the conditions of the workplace, aiming to help maintain a comfortable environment for users of industrial buildings. This study aimed to analyze and reflect on the implementation of Evaporative Cooling technique, the dealings of the thermal stress problem. A qualitative research through a case study on a company in the pulp and paper sector was held, which presented the above problem, in a specific line of production, we evaluated the parameters for the industrial ventilation design and the means to the framework of the workplace within the parameters described by the Brazilian standard applying evaporative cooling technique.

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 Esquema da fisiologia humana e das trocas térmicas. ... 11

Figura 2. Esquema de Funcionamento do Climatizador. Fonte: Ecobrisa ... 14

Figura 3, Resfriamento evaporativo obtido. Fonte: Ecobrisa. ... 14

Figura 4. Exemplo de carta psicrométrica e as propriedades do ar. ... 16

Figura 5, Desenho fornecido pela empresa. (Medidas em milímetros). ... 24

Figura 6, Planta baixa fornecida pela empresa. (Medidas em milímetros). ... 24

Figura 7, Foto do interior da área. ... 25

Figura 8. Estação Meteorológica Serra dos Aimorés. ... 27

Figura 9, Condições externas para verão (°C) ... 28

Figura 10. Especificações técnicas (medidas em milímetros). ... 40

Figura 11, Área de instalação parede externa. ... 41

Figura 12, Área de instalação parede interna. ... 41

LISTA DE GRÁFICOS

Gráfico 1. Dados de IBUTG fornecido pela empresa. ... 23

Gráfico 2. Temperatura Média Máxima. ... 29

Gráfico 3. Temperatura de Bulbo Seco e Bulbo úmido às 12:00 horas ... 31

Gráfico 4. Temperatura de Bulbo Seco e Bulbo úmido às 18:00 horas. ... 32

Gráfico 5. Relação entre a Temperatura e Umidade relativa. ... 33

Gráfico 6. Diferença de temperatura interna e externa.. ... 35

Gráfico 7. Temperatura de bulbo seco obtida com o resfriamento evaporativo. ... 37

LISTA DE QUADROS

Quadro 1 Regime de trabalho intermitente, NR15 Anexo III, 2011 ... 7

Quadro 2 Limite de tolerância. ... 9

Quadro 3. Taxas de metabolismo segundo o tipo de atividade desenvolvida: ... 10

Quadro 4. Perdas de produtividade em função da temperatura. ... 13

Quadro 5. Interferência do calor na produtividade do trabalho ... 22

Quadro 6. Dimensões da área: ... 25

Quadro 7. Frequência de temperatura igual ou superior a 30°C. ... 30

SUMÁRIO

2.1 TRANSFERÊNCIA DE ENERGIA TÉRMICA -CALOR ... 4

2.2 CALOR E O CORPO HUMANO ... 4

2.3 TERMORREGULAÇÃO ... 5

2.4 REAÇÃO DO CORPO HUMANO AO CALOR ... 5

2.5 TERMO –HIGROMÉTRICA ... 6

2.6 STRESS TÉRMICO ... 6

2.7 ASPECTOS DE CONFORTO TÉRMICO ... 10

2.8 CONDIÇÕES AMBIENTAIS ... 11

2.9 CLASSIFICAÇÃO DOS ÍNDICES DE CONFORTO... 12

2.10 CALOR E PRODUTIVIDADE ... 12

2.11 SISTEMA DE RESFRIAMENTO EVAPORATIVO ... 13

2.12 PSICROMETRIA ... 15

2.13 NORMA BRASILEIRA NBR6401... 17

3 METODOLOGIA ... 18

4 APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS ... 21

4.1.1.APRESENTAÇÃO DA EMPRESA ONDE FOI REALIZADO O ESTUDO DE CASO ... 21

4.1.2ESTADO ATUAL EM QUE A ÁREA ONDE FOI DESENVOLVIDO O ESTUDO SE ENCONTRA ... 21

4.1.3ANÁLISE DO PROBLEMA... 25

4.2ANÁLISE DOS RESULTADOS ... 42

1 INTRODUÇÃO

Com o aumento gradativo da temperatura global, torna-se necessário adotar, medidas adequadas de controle da temperatura dentro das empresas, para que se consiga alcançar o conforto almejado em ambientes industriais e reduzir os impactos que o stress térmico causa na saúde e produtividade dos trabalhadores.

No âmbito industrial é comum identificar situações de calor excessivo que é classificado como stress térmico, que ocorre quando uma pessoa está submetida a ambientes extremos de frio ou calor, diante de tais condições a pessoa terá o seu desempenho físico-mental alterado, alterações das reações psicossensoriais e queda da capacidade de concentração.

Uma das maneiras de se tratar esse problema, é com a ventilação, que segundo Scigliano e Hollo (2001), a ventilação adequada em ambientes de trabalho, é essencial para que se consiga proporcionar: conforto térmico, alta taxa de renovação do volume de ar, remoção da carga térmica, remoção de poluente leves em suspensão e ainda manter o equilíbrio da umidade relativa do ar, porém, em dias típicos de verão, quando as temperaturas externas a empresa (temperatura ambiente), ultrapassam os trinta graus célsius, a ventilação por si só, não possui a eficiência necessária, para promover a sensação térmica adequada aos trabalhadores no meio industrial, em tais situações, ela pode até mesmo agravar o problema, desidratando mais rápido os colaboradores expostos, por insuflar sobre eles, um ar com temperatura elevada.

Nessa perspectiva, introduz-se o Sistema de Resfriamento Evaporativo, um processo no qual a água e o ar são fluídos de trabalho. Nesse método, o ar sede calor para a água, evaporando-a, essa transferência de calor reduz a temperatura do ar, auxiliando na tratativa do stress térmico, ou seja: na tratativa do excesso de calor.

A técnica da Climatização por Sistema de Resfriamento Evaporativo, visa auxiliar na manutenção de um ambiente confortável para os usuários de edificações industriais. Camargo (2009) afirma que o conforto térmico é determinado como uma condição que expressa satisfação com o ambiente térmico. Ainda segundo o autor,

“O processo de resfriamento evaporativo é largamente utilizado em torres de resfriamento de água, lavadores de ar, condensadores evaporativos, resfriadores de líquidos e também para amenizar a temperatura em ambientes onde existe grande geração de calor. No entanto, é pouco explorado e difundido para conforto humano”. (p. 01)

1.1 Justificativa

No âmbito industrial, é frequente a ocorrência de situações de calor excessivo. Em tais circunstâncias, o ritmo de execução das atividades operacionais dos trabalhadores é afetado, impactando negativamente na produtividade da empresa e favorecendo à ocorrência de acidentes de trabalho. Temperaturas elevadas, principalmente associadas a umidades relativas altas, causam estresse térmico, que apresenta sintomas como: cansaço, sonolência, irritabilidade, redução da atenção e da capacidade de concentração e em temperaturas mais extremas, dores de cabeça, câimbra, desidratação, insolação e até AVC (acidente vascular cerebral) e morte. O ministério do trabalho por meio da NR 15 anexo III, conforme já mencionado, atua entre as empresas para fiscalizar e multar o não enquadramento à legislação, em casos onde a empresa tarda a adotar medidas de controle, o órgão fiscalizador poderá promover a interrupção das atividades da empresa.

1.2 Questão de Pesquisa

De acordo com a necessidade de uma adequada ventilação em ambientes industriais, se torna necessário investigar: a técnica de resfriamento evaporativo, é adequada para a tratativa do stress térmico no âmbito industrial? Esse sistema, conseguirá promover uma sensação térmica melhor que a ventilação?

1.3 Objetivos

Objetivo geral

A pesquisa será realizada em uma empresa situada em Mucuri – BA, indústria que atua no mercado de papel e celulose. Identificou-se um ambiente inadequado de condição trabalhista, onde funcionários da empresa estavam expostos ao calor excessivo. Diante disso, foram realizadas medições em uma linha de produção específica da empresa, e verificou-se o não enquadramento a norma NR-15 anexo 3, ou seja: o ambiente estava em situação insalubre, visto que as medições de temperatura estavam fora dos padrões estabelecido pela lei. Portanto

o objetivo será aplicar a técnica de climatização por resfriamento para enquadrar a área na norma vigente.

Objetivo específico

Nessa pesquisa será analisado:

- A técnica de resfriamento evaporativo, se a sua aplicação será adequada para a tratativa do problema exposto.

- Os resultados da implementação do sistema de resfriamento evaporativo, se esses resultados estão dentro dos padrões estabelecidos pela lei, confirmando ou não, se o objetivo de enquadramento à norma regulamentadora foi atingido.

1.4 Hipótese

Tendo como problema de pesquisa o Stress Térmico, supõe-se que o Sistema de Resfriamento Evaporativo, auxilia de maneira adequada a sua tratativa na esfera industrial, onde há a necessidade de enquadramento às condições de trabalho, conforme legislação vigente (NR-15 Anexo III), sendo este o recorte da presente pesquisa.

Uma das dificuldades de aplicação do Sistema de Resfriamento Evaporativo são as condições climáticas de algumas regiões que apresentam umidade relativa alta. Para o melhor funcionamento do Sistema, tem-se a necessidade do Ar estar em condições de umidade relativa baixa, para que ocorra o processo de troca de calor, entre água e ar. Sob circunstância de alta umidade relativa no ar, este, por sua vez, não consegue evaporar a água presente no processo, pois já tem alto teor de água em sua composição, tornando a eficiência do processo mais baixa. Além da dificuldade de aplicação ligada as condições climáticas, existem também fontes geradoras de calor como máquinas e equipamentos utilizados nos processos industriais, essas máquinas esquentam e irradiam calor ao ambiente, esse fato, não pode ser controlado apenas pelo sistema de ventilação, neste caso, a única tratativa do problema se dá por meio do isolamento térmico, podendo ser a instalação de barreiras físicas (materiais isolantes como por exemplo lã de vidro), e das restrições de processos industriais que necessariamente devem operar a uma temperatura abaixo de 25°C.

2 REVISÃO DA LITERATURA

2.1 Transferência de Energia Térmica - Calor

Segundo Gaspar (2002) calor é a transferência de energia térmica entre corpos com temperaturas diferentes, tendendo ao equilíbrio térmico, conforme a lei zero da termodinâmica.

Quando dois corpos com temperaturas diferentes fazem contato, ocorre uma transferência de energia, onde a temperatura do corpo "mais quente" diminui, e a do corpo "mais frio" aumenta, essa transferência ocorre até o momento em que os dois corpos apresentem temperatura igual. Essa transferência se dá pela passagem de energia térmica do corpo "mais quente" para o corpo "mais frio", sendo denominado de calor.

Mecanismos de troca de calor - Existem mecanismos de trocas secas e úmida, os

mecanismos de trocas secas são: radiação, convecção e condução e a troca úmida: evaporação. Segundo Gaspar (2002) a radiação térmica é o processo de transferência de calor através de ondas eletromagnéticas, calor radiante. O calor radiante independe do meio podendo transferir energia até mesmo no vácuo, isso explica como a energia térmica do sol banha nosso planeta terra.

A convecção segundo Frota e Barros (2001) ocorre quando existe troca de calor entre dois corpos sendo um deles fluido (liquido ou gás). Ainda nas palavras de Gaspar (2002) a

condução é um processo de transporte de energia sem transporte de matéria, que necessita de

um meio e ocorre de maneira mais eficiente nos materiais sólidos. Assim a condução nada mais é do que a troca de calor que dois corpos fazem quando entram em contato.

A evaporação é resultado da mudança de estado do fluido liquido para o gasoso, após o desprendimento de uma certa quantidade de energia, um exemplo, é a evaporação do suor presente na superfície da pele, onde o ar, evaporando o suor promove o resfriamento da pele.

2.2 Calor e o Corpo Humano

O organismo humano e o metabolismo conforme Frota e Barros (2001) explicam, os seres humanos possuem uma temperatura interna sensivelmente constante, por volta dos 37°C, com mínimas variações entre 36,1 e 37,2 °C, tendo para sobrevivência seu limite inferior em 32°C e superior em 42°C, porem em estado severamente debilitado. Assim os seres humanos são classificados como animais homeotérmicos, uma vez que possuem a habilidade de

conservar sua temperatura interior dentro de uma faixa com leves variações. O organismo, por meio do metabolismo, adquire energia, desta energia aproximadamente 20% é transformada em potência de trabalho, o restante, transforma-se em calor, que deverá dissipar-se para que o organismo permaneça em equilíbrio. É importante ressaltar que tanto o calor produzido como o dissipado dependem fundamentalmente da atividade que o indivíduo desenvolve.

2.3 Termorregulação

Os animais homeotérmicos possuem o aparelho termorregulador, que é responsável por manter a temperatura interna do organismo constante em ambientes onde as condições de umidade e temperatura variam. Frota e Barros (2001) explicam que mesmo no meio natural, a termorregulação é um processo que necessita de um esforço maior que, consequentemente, desencadeia a queda de potencialidade do trabalho. Ainda segundo o autor,

“O organismo humano experimenta a sensação de conforto térmico quando sede calor para o ambiente, sem precisar utilizar de nenhum mecanismo de termorregulação, ou seja, o calor produzido pelo metabolismo é compatível com sua atividade.” (p.19)

2.4 Reação do Corpo Humano ao Calor

Quando o sistema termorregulador percebe que perder calor não é suficiente para manter as condições constantes de temperatura interna do corpo, o organismo atua acionando seus mecanismos automáticos, que reagem proporcionando condições de troca de calor mais intensa entre o organismo e o ambiente. Ele utiliza esses métodos para conseguir manter efetivamente a temperatura interna corporal, dentro das condições adequadas. Nessa perspectiva, Frota e Barros (2001) explicam que

“Esse calor é dissipado através dos mecanismos de trocas térmicas entre o corpo e o ambiente, envolvendo as trocas secas — condução, convecção e radiação — e as trocas úmidas — evaporação. (p.21)

Denomina-se calor sensível o calor perdido para o ambiente através das trocas secas, em função das diferenças de temperatura entre o corpo e o ambiente. Em contrapartida, é denominado calor latente o calor perdido para o ambiente através das trocas úmidas, envolvendo mudanças de estado de agregação. Para exemplificar, Frota e Barros (2001) apontam que:

“O suor, líquido, passa para o estado gasoso, de vapor, através da evaporação. Assim, o organismo perde calor para o ambiente sob duas formas: calor sensível e calor latente”. (p.21)

2.5 Termo – Higrométrica

Frota e Barros (2001) descrevem que o organismo humano diariamente passa por uma fase de fadiga denominado catabolismo, e também por uma fase de repouso, conhecida como anabolismo. O catabolismo, é enquadrado em três tipos distintos fadiga, sendo elas:

- Física, muscular, resultado do trabalho normal do organismo.

- Termo-higrométrica, ocorre quando o ser humano é exposto a condições ambientais desfavoráveis, ou seja, quando os fatores como temperatura do ar (calor ou frio) e a umidade do ar (alta ou baixa) não são constantes, exigindo assim, um trabalho demasiado do aparelho termorregulador para manter a temperatura interna dentro dos limites tolerados para a sobrevivência.

- Nervosa, particularmente visual e sonora.

Assim, nesse trabalho, será relacionado a fadiga Termo-higrométrica no âmbito do stress térmico, suas consequências e possíveis tratativas.

2.6 Stress Térmico

O Stress térmico é segundo, Szokolay e Auliciems (1997) uma condição que pode ser considerada como o estado psicofisiológico, quando uma pessoa está submetida a ambientes extremos de frio ou calor. Ao ser submetido a condições de stress térmico, o ser humano tem o seu desempenho físico-mental alterado, ou seja, há alterações das reações psicossensoriais e queda da capacidade de produção. Sob essas circunstâncias, se faz necessário o estudo sobre as condições do ambiente para cada tipo de atividade a ser desenvolvida nas empresas, como por exemplo por exemplo uma ferramentaria que possui máquinas como torno, fresadoras,

retíficas ou empresas que fazem fundição, injeção de plásticos ou até mesmo pequenas montagens de máquinas ou equipamentos, cada tipo de atividade desenvolvida irá exigir do trabalhador um nível de atividade, esse nível de atividade, é analisado e assim é estabelecido qual o limite de exposição ao calor a norma regulamentadora NR15 anexo III estabelece.

NR -15 - ANEXO III - MT/1978 - Limites de tolerância para exposição ao calor

Ambientes quentes que proporcionem riscos à saúde dos trabalhadores, foram estudados com o objetivo de construir métodos padronizados para se obter os índices de stress térmicos. Segundo Camargo (2009) o método do IBUTG (Índice de Bulbo Úmido do Termômetro de Globo) é muito utilizado pois,

“permite um rápido diagnóstico. Se aplica para a avaliação do efeito médio do calor sobre o homem durante um período representativo de sua atividade.” (p.62)

A norma regulamentadora brasileira NR -15 - ANEXO III do Ministério do Trabalho, adotou esse método que estabelece o limite de tempo que o trabalhador pode ficar exposto a condição de stress por calor, relacionando ainda a atividade desenvolvida no local de trabalho com os ciclos de trabalho/descanso, em função do valor do índice de IBUTG conforme o quadro 1.

Quadro 1 Regime de trabalho intermitente, NR15 Anexo III, 2011 REGIME DE TRABALHO INTERMITENTE

COM DESCANSO NO PRÓPRIO LOCAL DE TRABALHO (por hora)

TIPO DE ATIVIDADE

LEVE MODERADA PESADA

Trabalho contínuo até 30°C até 26,7 °C até 25,0 °C

45 minutos trabalho, 15 minutos descanso 30,1°C a

30,5°C 26,8°C a 28°C

25,1°C a 25,9°C 30 minutos trabalho, 30 minutos descanso 30,7°C a

31,4°C

28,1°C a 29,4°C

26,0°C a 27,9°C 15 minutos trabalho, 45 minutos descanso 31,5°C a

32,2°C

29,5°C a 31,1°C

28,0°C a 30,0°C

Não é permitido o trabalho, sem a adoção de medida adequada de controle

acima de 32,2°C acima de 32,2°C acima de 32,2°C Os índices acima são resultados da composição do IBUTG (Índice de Bulbo úmido do termômetro

de globo)

Fonte NR15 Anexo III, 2011.

Para se chegar ao índice de IBUTG efetua-se os seguintes cálculos, diferenciando-se se o ambiente é externo com carga solar, interno (dentro da fábrica) ou externo sem carga solar:

Ambientes internos ou externos sem carga solar:

IBUTG = 0,7 tbn + 0,3 tg [1]

Ambientes externos com carga solar:

IBUTG = 0,7 tbn + 0,1 tbs + 0,2 tg [2]

onde:

tbn = temperatura de bulbo úmido natural tg = temperatura de globo

tbs = temperatura de bulbo seco.

Para a obtenção dos valores de tbn, tbs, e tg são utilizados os seguintes aparelhos: termômetro de bulbo úmido natural, termômetro de globo e termômetro de mercúrio comum. As medições devem ser executadas no local onde o trabalhador executa suas atividades. Em função do índice obtido, o regime de trabalho intermitente está apresentado na Quadro 1.

Vale salientar que:

- Os períodos de descanso são definidos como tempo de serviço para todos os efeitos legais.

- A determinação do tipo de atividade (Leve, Moderada ou Pesada) é feita consultando-se o a Quadro n.º 3, limites de Tolerância para exposição ao calor, em regime de trabalho

intermitente com período de descanso em outro local (local de descanso). Para os fins deste

item, considera-se como local de descanso ambiente termicamente mais ameno, com o trabalhador em repouso ou exercendo atividade leve.

Os limites de tolerância são dados segundo a quadro 2.

Quadro 2 limite de tolerância.

M (Kcal/h) MÁXIMO IBUTG (°C)

175 30,5 200 30 250 28,5 300 27,5 350 26,5 400 26 450 25,5 500 25

Obs: M é a taxa de metabolismo média ponderada por uma hora Fonte NR15 Anexo III, 2011.

O cálculo da taxa de metabolismo é realizado por meio da fórmula 3:

M =

Sendo:

Mt - taxa de metabolismo no local de trabalho.

Tt - soma dos tempos, em minutos, em que se permanece no local de trabalho. Md - taxa de metabolismo no local de descanso.

Td - soma dos tempos, em minutos, em que se permanece no local de descanso.

- Os tempos Tt e Td devem ser tomados no período mais desfavorável do ciclo de trabalho, sendo Tt + Td = 60 minutos corridos.

- As taxas de metabolismo Mt e Md serão obtidas consultando-se o quadro 3.

- Os períodos de descanso serão considerados tempo de serviço para todos os efeitos legais.

Quadro 3. Taxas de metabolismo segundo o tipo de atividade desenvolvida:

TIPO DE ATIVIDADE Kcal/h

SENTADO EM REPOUSO

TRABALHO LEVE 100

Sentado, movimentos moderados com braços e tronco (ex.: datilografia). 125 Sentado, movimentos moderados com braços e pernas (ex.: dirigir). 150 De pé, trabalho leve, em máquina ou bancada, principalmente com os braços. 150

TRABALHO MODERADO

Sentado, movimentos vigorosos com braços e pernas. 180

De pé, trabalho leve em máquina ou bancada, com alguma movimentação. 175 De pé, trabalho moderado em máquina ou bancada, com alguma movimentação. 220 Em movimento, trabalho moderado de levantar ou empurrar. 300

TRABALHO PESADO

Trabalho intermitente de levantar, empurrar ou arrastar pesos (ex.: remoção com pá). 440

Trabalho fatigante 550

Fonte NR15 Anexo III, 2011.

O departamento de segurança do trabalho de cada empresa é responsável por controlar todo esse processo de medição e controle do índice de IBUTG. Esse setor deverá definir o tipo de atividade desenvolvida em cada área produtiva da organização, classifica-la em leve, moderada ou pesada e todo esse trabalho deve ser armazenado de modo a se montar um histórico do comportamento do índice de IBUTG e as tratativas adotadas para minimizar os impactos do stress térmico.

2.7 Aspectos de Conforto Térmico

Conforme Camargo (2009), define-se conforto térmico a condição que expressa satisfação com o meio térmico. O conforto trata-se de um aspecto de neutralidade térmica. Um indivíduo, sob essas circunstâncias, não troca calor com o ambiente, e, por esse motivo, não sente frio nem calor. O autor salienta que duas condições devem ocorrer:

• Combinação entre a temperatura da pele e a temperatura do corpo, proporcionando sensação térmica neutra

• Equilíbrio de energia do corpo, em que o calor produzido pelo metabolismo se iguala ao calor perdido pelo corpo.

Os aspectos que impactam diretamente na condição de conforto térmico são: os fatores termodinâmicos do ar como temperatura, umidade relativa e velocidade do ar, atividade física e mental desenvolvida pelo indivíduo e tipo de vestimenta. O efeito em conjunto desses fatores definirá o grau de conforto ou desconforto térmico sentido pelas pessoas.

De modo geral o conforto térmico é obtido pelos métodos de trocas térmicas, sendo esses regidos por processos de transferência de calor como a condução, convecção, radiação e evaporação.

2.8 Condições Ambientais

Segundo Frota e Barros (2001) a temperatura do ar impacta na troca de calor do corpo pelo sistema respiratório onde a aspiração também ajuda na manutenção da temperatura interna. Uma temperatura elevada causa grande dificuldade à dissipação de calor por convecção sendo inclusive um aporte de calor se a temperatura do ambiente for maior que a temperatura da pele. A velocidade do ar é determinante na troca de calor por convecção entre o corpo e o ambiente. Quanto mais intensa a ventilação, menor será a sensação de calor, pois, maior quantidade de calor será trocado entre o corpo e o ar.

Figura 1 – Esquema da fisiologia humana e das trocas térmicas. Fonte: Eficiência energética na Arquitetura.

A umidade do ar exerce grande influência no conforto térmico. A mesma interfere diretamente nos meios de perda de água do corpo humano sendo eles: a difusão de vapor d’água através da pele, a evaporação do suor presente na pele e a umidificação do ar respirado.

Conforme a temperatura ambiente aumenta a mesma prejudica as trocas de calor por condução e convecção, restando ao organismo trocar calor pela evaporação do suor. Porem se o ar estiver saturado com umidade relativa, a evaporação é severamente prejudicada, ocasionando o incremento da temperatura interna corporal. No cenário inverso em condições de baixa umidade relativa a perda de calor pelo corpo ocorre mesmo em altas temperaturas, a figura 1 esboça as trocas de calor pelos mecanismos de troca de calor:

2.9 Classificação dos Índices de Conforto

Conforme Frota e Barros (2001), os índices de conforto térmico foram desenvolvidos com base em diferentes aspectos do conforto, podendo ser classificados da seguinte maneira:

• índices biofísicos — que se baseiam nas trocas de calor entre o corpo e o ambiente, correlacionando os elementos do conforto com as trocas de calor que dão origem a esses elementos;

• índices fisiológicos — que se baseiam nas reações fisiológicas originadas por condições conhecidas de temperatura seca do ar, temperatura radiante média, umidade do ar e velocidade do ar;

• índices subjetivos — que se baseiam nas sensações subjetivas de conforto experimentadas em condições em que os elementos de conforto térmico variam”.

2.10 Calor e Produtividade

No âmbito industrial, é frequente a ocorrência de situações de stress térmico “calor excessivo”. Nessas situações, o desempenho dos trabalhadores é afetado o que naturalmente irá comprometer a produtividade da empresa e consequentemente cria condições favoráveis à ocorrência de acidentes de trabalho. Temperaturas elevadas, principalmente associadas a umidades relativas altas, causam estresse térmico, que apresenta sintomas como: cansaço, sonolência, irritabilidade, redução da atenção e da capacidade de concentração e, em

temperaturas mais extremas, dor de cabeça, câimbra, desidratação, insolação, AVC (acidente vascular cerebral) e morte.

Nos ambientes industriais, o estresse térmico está relacionado com a queda da produtividade, da qualidade do trabalho, aumento de acidentes e do número de afastamentos. A NASA (Report CR-1205-1) analisou as perdas de produtividade por excesso de calor.

Fonte: NASA Report CR- 1205- vol.1, apud Ciocci, 2004.

O relatório conclui que quando a temperatura da área de trabalho atinge 30°C a produtividade cai cerca de 20% e há um incremento de 75% na frequência de anomalias (erros). A Quadro 1 ilustra os dados do estudo.

2.11 Sistema de Resfriamento Evaporativo

O funcionamento do climatizador consiste de um sistema de ventilação, painéis evaporativos (Colméias especiais de Papel Kraft Resinado), uma bomba de água que faz a circulação da água entre o reservatório do equipamento e a parte superior dos painéis evaporativos pelo distribuidor. A água escoa entre os painéis evaporativos que têm uma grande área superficial exposta à passagem do ar, sendo parcialmente evaporada no processo e causando assim o decréscimo de temperatura do ar. A figura 2 ilustra o esquema de funcionamento do climatizador evaporativo:

O sistema de resfriamento evaporativo segundo Camargo (2009) opera utilizando dois fluídos para o trabalho, água e o ar. A evaporação da água ocorre com passagem de um fluxo de ar, provocando uma redução na temperatura do ar. Esse é um fenômeno, no qual moléculas, no estado liquido, passam ao estado gasoso em função de um consumo de energia. Um litro de água consome cerca de 580 kcal para evaporar à temperatura ambiente. No Climatizador Evaporativo é o próprio ar que cede calor sensível para a água evaporar, tendo assim a sua temperatura reduzida. Ex.: Esse fenômeno, por exemplo, é o que faz uma pessoa sentir mais frio ao sair de uma piscina (a evaporação da água esfria o seu corpo). A figura 3, esboça o resfriamento evaporativo obtido em função da umidade relativa do ar:

Figura 2. Esquema de Funcionamento do Climatizador. Fonte: Ecobrisa

2.12 Psicrometria

A psicrometria é o estudo das misturas de ar e vapor d´água.

Os conceitos da psicrometria relevantes utilizados em projetos de ventilação para gerar conforto térmico, por meio dos sistemas de resfriamento evaporativo segundo Camargo (2009) são: umidade absoluta, umidade relativa, volume específico, entalpia, calor específico à pressão constante, temperatura de bulbo seco, temperatura de bulbo úmido e de ponto de orvalho, sendo essas são algumas das propriedades termodinâmicas do ar.

Umidade Absoluta: é definida como a razão entre as massas de vapor d’água e a do ar

seco.

Umidade Relativa: é definida como a fração molar do vapor d’água e a fração molar

que o vapor d’água teria se a mistura estivesse saturada.

Volume específico: é definido como a razão entre o volume ocupado pela mistura e a

massa de ar seco.

Entalpia: Considerando a hipótese de gases perfeitos, a entalpia total da mistura é dada

pelas somas das entalpias do ar seco e do vapor d’água.

Calor Específico à pressão constante: Referindo-se à massa de ar seco, o calor

específico da mistura é a combinação entre o calor específico do ar seco e o calor específico do vapor d’água.

Temperatura de bulbo seco: é a temperatura da mistura ar e vapor d’água medido por

um termômetro comum.

Temperatura do ponto de orvalho: É a temperatura em que se inicia a condensação

do vapor d’água contido no ar.

Temperatura de bulbo úmido: É a temperatura medida com um termômetro cujo

bulbo é envolvido por um material higroscópio (algodão por exemplo), encharcada em água destilada. Quando ocorre a passagem do ar pelo termômetro ocorre o processo simultâneo de transferência de calor e massa onde o ar é resfriado e a água no material é evaporada, causando uma redução da temperatura do bulbo do termômetro, que registrará a temperatura de bulbo úmido.

Carta Psicrométrica

Conforme Camargo (2009) A carta psicrométrica é um método gráfico desenvolvido para se demonstrar as propriedades do ar, sendo utilizada para se prever os resultados entre as interações das propriedades termodinâmicas do ar quando se utiliza um sistema de resfriamento evaporativo.

Os parâmetros que se obtém com a utilização da carta psicrométrica são:

- Temperatura de bulbo seco (termômetro comum); - Umidade relativa (percentual de saturação); - Umidade absoluta;

- Pressão de vapor: - Ponto de orvalho; - Entalpia;

- Temperatura de bulbo úmido.

Analisando o gráfico é possível compreender o que ocorrerá sobre o estado do ar: quando o ar está quente, também é mais seco, quando está frio, também é mais úmido.

A figura 4. É um exemplo de carta psicrométrica e está ilustrando as variáveis do ar.

Fonte: Resfriamento Evaporativo, climatização ecológica. Figura 4. Exemplo de carta psicrométrica e as propriedades do ar.

2.13 Norma Brasileira NBR 6401

Esta Norma estabelece os princípios fundamentais para a elaboração de projetos de instalações, para ar condicionado, como o sistema de resfriamento evaporativo ainda é um assunto relativamente recente no Brasil, adota-se como base essa normativa pela inexistência de uma norma específica.

“As condições estabelecidas nesta Norma são as mínimas exigidas para que se possam obter resultados satisfatórios em instalações desse gênero, não impedindo, porém, quaisquer outros aprimoramentos da técnica de condicionamento de ar.” (P.1)

A norma estabelece as condições a serem estabelecidas para os recintos, submetidos ao condicionamento de ar, qualquer que seja a finalidade a que se destine:

a) temperatura do ar no termômetro de bulbo seco; b) umidade relativa do ar;

c) movimentação do ar; d) grau de pureza do ar; e) nível de ruído admissível;

f) porcentagem ou volume de renovação de ar.

A norma estabelece a base de cálculos para o dimensionamento do sistema passando por algumas etapas:

- Condições do ar exterior, consideradas simultaneamente as temperaturas do termômetro de bulbo seco e do termômetro de bulbo úmido. Na norma existe um mapeamento dessas temperaturas para as principais cidades brasileiras.

- Cálculo da carga térmica, natureza da construção das paredes, pisos e tetos; tipos de vidros empregados e temperaturas dos recintos. E complementando para o cálculo da carga térmica também se mapeia os tipos de máquinas e equipamentos utilizados no local, pois os mesmos contribuem para a geração da carga térmica.

- Orientação dos recintos e tipo de proteção existente em relação à radiação solar. - Possibilidade de infiltração do ar exterior pelas portas e janelas.

A norma também apresenta Quadro com os valores recomendados para base de cálculo da carga térmica de acordo com a utilização dos recintos.

3 METODOLOGIA

Entende-se por pesquisa uma relação de atividades que têm como objetivo um novo conhecimento. Segundo Kauark, Manhães & Medeiros (2010), nos termos científico, a pesquisa é a busca e procura por soluções de um problema que alguém queira saber a resposta. Para planejar sua investigação, o pesquisador deve conhecer todos os tipos de pesquisa para dar sequência aos seus procedimentos. Ainda segundo os autores, é necessário que o pesquisador saiba utilizar os instrumentos adequados para se deparar com as respostas ao problema que foi levantado.

Sabe-se que existem diversos modos de se classificar uma pesquisa, que dependem da natureza, da abordagem ou assunto, do propósito ou objetivo, e dos procedimentos efetivados para alcançar os dados. Para todos tipos de pesquisa é necessário ter conhecimento da pesquisa qualitativa e a pesquisa quantitativa, que independentemente do tema e a área escolhida pelo pesquisador, possuirá uma das características presentes além do tipo de pesquisa.

Pesquisas quantitativas:

- Os conceitos da hipótese devem ser mensuráveis e verificados. Transformação de conceitos em medidas.

- Demonstrar relação de causa-efeito na hipótese.

- A pesquisa deve dirigir-se para conclusões que possam ser generalizadas além dos limites restritos da pesquisa.

- A pesquisa deve ser capaz de ser aplicada.

Pesquisa Qualitativa:

- O pesquisador analisa os fatos sob a ótica do membro interno da organização. - A pesquisa procura uma profunda compreensão do contexto da situação. - A pesquisa destaca a ordem dos fatos no decorrer do tempo.

- Foco da pesquisa é mais desestruturado, flexível.

- A pesquisa normalmente adota mais uma fonte de dados.

- Survey – uso de instrumento de coleta de dados único (em geral um questionário), aplicado a amostras de grande tamanho, com o uso de técnicas de amostragem e análise e inferência estatística.

- Estudo de caso – análise aprofundada de um ou mais objetos (casos), com o uso de múltiplos instrumentos de coleta de dados e presença da interação entre pesquisador e objeto de pesquisa.

- Modelagem – uso de técnicas matemáticas para descrever o funcionamento de um sistema ou de parte de um sistema produtivo.

- Simulação – uso de técnicas computacionais para simular o funcionamento de sistemas produtivos a partir de modelos matemáticos.

- Estudo de campo – outros métodos de pesquisa (principalmente de abordagem qualitativa) ou presença de dados de campo, sem estruturação formal do método de pesquisa.

- Experimento – estudo da relação causal entre duas variáveis de um sistema sob condições controladas pelo pesquisador.

- Teórico/conceitual – discussões conceituais a partir da literatura, revisões bibliográficas e modelagens conceituais.

Assim a pesquisa qualitativa considera que existe relação ativa entre o mundo real e o sujeito, esse modelo de pesquisa não requer o uso de métodos e técnicas estatísticas sendo o ambiente a fonte direta para coleta de dados, é uma pesquisa descritiva.

Já a pesquisa quantitativa considera o que pode ser quantificável, compilando informações para analisá-las. Utilizando técnicas estatísticas como percentagem, média, moda, mediana, desvio-padrão, coeficiente de correlação, análise de regressão. Martins & Bicudo (1989) explicam a Ideia de Fato e Fenômeno resume-se a descrever:

a) a Pesquisa “Quantitativa” lida com fatos tudo aquilo que pode se tornar objetivo através da observação sistemática, evento bem especificado, delimitado e mensurável);

b) a Pesquisa “Qualitativa” lida com fenômenos, ou seja, aquilo que se mostra, que se manifesta, evento cujo sentido existe apenas num âmbito particular e subjetivo e os conceitos da hipótese devem ser mensuráveis e verificados.

De acordo com essa classificação nesta pesquisa será utilizada a metodologia qualitativa, por tratar-se de um estudo exploratório fundamentado em pesquisa bibliográfica de livros, sites, artigos científicos e estudos acadêmicos. O método utilizado será o estudo de caso,

pois o estudo de caso é de caráter empírico, que analisa um determinado fenômeno, dentro de um cenário de vida real. Tendo por objetivo buscar compreender a razão ou explicar um conjunto de decisões tomadas, de que forma foram implementadas e quais foram os resultados alcançados (YIN, 2001).

Pretendo realizar a presente pesquisa, tendo como base a teoria estudada na área da Engenharia de Ventilação, e também e a experiência que se deu através da Empresa Viva Equipamentos Indústria e Comercio Ltda, empresa que trabalho desde o ano de 2011.

Por meio das experiências vivenciadas no trabalho, será analisado o Sistema de Ventilação Evaporativa, na esfera industrial como alternativa no Tratamento do “Stress Térmico”. Para tal, pretende-se fazer uma relação com os autores já citados anteriormente, que escreveram a respeito do sistema de resfriamento evaporativo, para que seja possível descobrir se, de fato, a técnica da Climatização por Sistema de Resfriamento Evaporativo, auxilia de maneira satisfatória no enquadramento do ambiente de trabalho na norma NR15 ANEXO III.

4 APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS

4.1.1. Apresentação da empresa onde foi realizado o estudo de caso

O estudo de caso visa investigar a técnica da Climatização por Sistema de Resfriamento Evaporativo, tendo como objetivo analisar e refletir sua contribuição na manutenção de um ambiente adequado, perante as normas da legislação vigente e para os usuários de edificações industriais. Nesse contexto, o estudo foi desenvolvido em uma empresa do ramo de papel e celulose, indústria de base florestal de capital aberto, situada na cidade de Mucuri – BA. O grupo foi fundado no Brasil em meados dos anos de 1924, no estado de São Paulo, tendo como principal atividade a comercialização de papéis. Desde que foi fundada, a companhia foi diversificando seu ramo de atuação no mercado de trabalho, a indústria também tem forte participação nas áreas de corretagem de seguros e resseguros, gerenciamento de riscos, desenvolvimento imobiliário, indústria gráfica e comunicação multicanal. A empresa tem como padrão, um modelo de gestão sócio ambiental que tem como objetivo principal, harmonizar o crescimento, a rentabilidade, competitividade e sustentabilidade do negócio. Assim esses princípios atribuem consistência à execução e implantação das estratégias adotadas.

A empresa estabelece seus critérios priorizando sustentabilidade dos negócios e correlacionando os impactos econômicos, sociais e ambientais que as estratégias adotadas representam. Por ter essa postura profissional, perante o seu negócio, a empresa decidiu desenvolver projetos voltados a gestão de riscos de acidentes de trabalho, sistemas de gestão

de higiene e segurança do trabalho, o que veio de encontro com o problema de stress térmico,

identificado em algumas áreas produtivas, problema que foi inicialmente trabalhado pelo setor de segurança do trabalho e relatado diretamente a diretoria de projetos, que decidiu, iniciar estudos para encontrar soluções que resolvessem ou minimizassem os impactos que o calor excessivo (stress térmico) causa na saúde dos trabalhadores e na produtividade da empresa.

4.1.2 Estado Atual em que a área onde foi desenvolvido o estudo se encontra

Como foi mencionado anteriormente, a situação de calor excessivo é frequentemente identificada em ambientes indústrias e essa condição acaba impactando no ritmo de execução das atividades operacionais das pessoas que ali trabalham. Esse impacto é negativo, à medida que reduz a produtividade das operações e favorece a ocorrência de acidentes de trabalho. Esse problema, de maneira direta ou indireta, irá impactar na competitividade da empresa.

As perdas devido ao excesso de calor, foram estudadas pela NASA (report CR-1205-1). O estudo conclui números alarmantes de queda de produtividade e frequência de erros relacionados à temperatura, a quadro 5, mostra os dados do estudo.

Quadro 5. Interferência do calor na produtividade do trabalho

Temperatura (°C) 26 28 30 32 34 36 38 40

Produtividade (%) - 6,5 - 12,5 - 20,0 - 28,5 - 39,0 - 51,0 - 64,5 - 76,5

Frequência de erros

(%) + 3,5 + 12 + 75 + 270 + 550 > + 700 -- -- Fonte: NASA Report CR- 1205- vol.1, apud Ciocci, 2004.

Nesse estudo notasse que a partir de 30°C a produtividade cai cerca de 20% e há um aumento na frequência de erros na ordem de 75%, por esse motivo, deve haver um estudo detalhado, para que seja proposto soluções adequadas.

O ministério do trabalho classifica o stress térmico, na esfera industrial, pelo método do IBUTG (Índice de Bulbo Úmido do Termômetro de Globo), presente na norma regulamentadora NR 15, que como já dito, classifica o tipo de atividade que a empresa exerce em três categorias: leve, moderada e pesada. Além disso, a norma delimita os respectivos índices toleráveis de IBUTG. Cada empresa deve realizar o seu controle do stress térmico para evitar multas e/ou interdições das áreas comprometidas. Quando se verifica o não enquadramento, se faz necessário adotar medidas de controle.

Nessa perspectiva, foi identificado, no mapeamento das medições de temperatura da empresa de papel e celulose, que os postos de trabalho da linha de produção das onduladeiras, não estavam em conformidade com os índices toleráveis estabelecidos pela lei. A área é classificada, como atividade moderada, onde índice de IBUTG tolerável é de até 26,7°C para trabalho contínuo, conforme já citado na Quadro 1, retirada da NR 15 anexo III.

O departamento de segurança do trabalho mapeou os índices de IBUTG nos pontos de trabalho identificando o período crítico do ano, as medições ocorreram entre os horários 14:30 horas às 15:30 horas conforme o gráfico 1 ilustra.

Fonte: Dados fornecidos pela empresa, período de setembro de 2012 a janeiro de 2013

No gráfico 1, pode se verificar que o índice de IBUTG está acima do limite tolerável de 26,7°C em todo o período, chegando ao índice extremo 31,74 °C de IBUTG com temperatura de bulbo seco interna em 36,4°C, expondo os trabalhadores da área a riscos.

A segurança do trabalho também forneceu o layout com os detalhes do local para execução do projeto de climatização, a figura 5, ilustra o corte B-B do prédio, detalhando a secção transversal da área.

A empresa também forneceu a planta baixa conforme ilustra a figura 6.

Figura 5, desenho fornecido pela empresa. (Medidas em milímetros). Fonte: Dados da pesquisa.

Figura 6, planta baixa fornecida pela empresa. (Medidas em milímetros). Fonte: Dados da pesquisa.

Na planta baixa, além das dimensões, foram identificados também os postos de trabalho e o local onde as medições de IBUTG foram registradas, representadas pelos pontos em vermelho. A área das onduladeiras possui aproximadamente vinte e um trabalhadores envolvidos no processo produtivo.

A área e o volume de ar do local de objeto de estudo são apresentados.

Quadro 6. Dimensões da área:

Área 1344 m²

Volume total 11.424 m³

Fonte: Dados da pesquisa. 4.1.3 Análise do problema

Diante das informações fornecidas pela empresa, iniciou-se os estudos para aplicação do sistema de resfriamento evaporativo, onde o principal objetivo será o enquadramento da área na NR 15 anexo III, sendo a climatização o método escolhido para resolver o problema de stress térmico.

No início do projeto de climatização foi realizado uma visita técnica na área com o objetivo de coletar maiores informações para compor o memorial de cálculos. O levantamento de dados é feito com base em informações já fornecidas pela empresa de papel e celulose e por dados levantados in-loco na visita técnica. As informações levantadas são: Características construtivas como tipo de telhado, paredes, tipo de iluminação utilizada e quantidades,

Figura 7, foto do interior da área. Fonte: Dados da pesquisa.

máquinas e equipamentos utilizados, quantidades de aberturas para a ventilação natural com por exemplo janelas, portas e elementos vazados. A figura 7 ilustra as características construtivas do local a ser elaborado o estudo.

Tipo de telhado: aproximadamente 80% do telhado é composto por telha de chapa de

aço galvanizado na cor natural com aproximadamente 2,3mm sem isolamento térmico, 5% do telhado é composto por telha translúcida.

Tipo de Parede: Bloco de concreto estrudado com altura de aproximadamente quatro

metros e fechamento com telha em chapa de aço galvanizado na cor natural sem isolamento térmico.

Quantidade de aberturas para a ventilação natural: A área possui duas portas nas

dimensões de 3X3 que devem permanecer fechadas para minimizar a entrada de poeira na área. Todas as demais áreas de elementos vazados foram lacradas com esse objetivo. Observa-se que essa ação tomada pela empresa prejudicou a entrada de ventilação natural agravando ainda mais a o problema de stress térmico.

Tipo de iluminação utilizada: A iluminação é feita por lâmpadas fluorescente com

capacidade de aproximadamente 750 lux, dissipando para o ambiente uma potência de aproximadamente 32 Watts/m², o ambiente possui 60 unidades desse tipo de lâmpada.

Tipo de atividade exercida no local e quantidade de pessoas envolvidas no processo: A área possui uma população fixa de 21 trabalhadores que desenvolvem trabalho

considerado moderado e uma população flutuante de mais 15 pessoas também desenvolvendo trabalho moderado.

Máquinas e equipamentos utilizados: a empresa forneceu a informação de potência

instalada das máquinas e equipamentos aproximadamente 958 kW/h com uma eficiência de 88%, ou seja, 12% dessa carga é dissipada em calor para o ambiente.

Análise do clima da região

Foi realizado uma análise estatística do clima (Temperatura e umidade relativa) da região por meio de organizações que realizam o mapeamento dessas informações e geram um banco de dados de livre acesso. No caso foi utilizado a base de dados do INMET (Instituto Nacional de Meteorologia).

Foi escolhida a estação situada na Serra dos Aimorés por ser a estação automática mais próxima da empresa, aproximadamente 43 quilômetros em linha reta. A figura 8, ilustra as informações pertinentes à estação escolhida.

Dados da estação climática Serra dos Aimorés

Por meio da estação é possível obter informações de temperatura de bulbo seco, bulbo úmido e umidade relativa do ar durante um período de tempo, para o desenvolvimento do projeto de climatização foi considerado o período dos dias de verão 22/10/2012 à 01/02/2013 por tratar-se da época mais quente do ano. Para a determinação das propriedades termodinâmicas do ar externo como as temperaturas de bulbo seco, temperatura de bulbo úmido e umidade relativa do ar são realizadas análises estatísticas por meio da estação automática escolhida. Ainda é consultado a temperatura média da região onde será desenvolvido o projeto de climatização que é sugerida pela norma NBR 6401 da ABNT para o período de verão.

A norma NBR 6401 da ABNT, apresenta as temperaturas de bulbo seco (TBS) e bulbo úmido (TBU) das principais cidades brasileiras ilustradas na figura 9.

Figura 8. Estação Meteorológica Serra dos Aimorés. Fonte: INMET, 2013.

Portanto segundo a norma NBR 6401 a TBS é de 32°C, TBU é de 26°C e a temperatura máxima é de 33,6°C.

Com o levantamento estatístico realizado por meio dos dados fornecidos pelo INMET obtemos o gráfico 1, que apresenta a temperatura de bulbo seco média diária da região onde a estação está localizada.

Figura 9, Condições externas para verão (°C) Fonte NBR 6401 ABNT.

G rá fico 2 . T em pe ra tu ra M édi a M áx im a. F ont e: I N M E T , 2013. E sta çã o a utom áti ca da S er ra dos A im or és .

Por meio da análise estatística se obtém que no período estudado a temperatura média da temperatura de bulbo seco é de 31,09 °C e a máxima registrada é de 35,4 °C, o período da amostra é de 22/10/2012 à 01/02/2013. Derivado do gráfico 1 esboçado foi gerado a Quadro 8 que indica a frequência de dias com temperatura igual ou superior a 30°C.

Fonte: Dados INMET.

Pode-se observar na Quadro 8, que a temperatura do ar externo em 78% dos dias de verão estão entre 30°C e 35°C, sendo esses pontos o período mais crítico do ano. Por se tratar de uma média levou-se em conta também as medições horárias disponíveis no banco de dados da estação, sendo os horários 12:00 horas e 18:00 horas. Os gráficos 2, 3, 4 e 5 esboçam as condições da temperatura de bulbo seco, bulbo úmido e umidade relativa para o período de 22/10/2012 à 01/02/2013.

.

Pode-se observar no gráfico 2, que no horário medido a temperatura de bulbo seco não passa dos 29°C. Notasse também a diferença entre a temperatura de bulbo seco e a temperatura de bulbo úmido que em média é de 5°C podendo chegar a máximas de 12°C, essa diferença é

G rá fic o 3. T em pe ra tu ra d e B ul bo S ec o e B ulbo úm ido às 12 :00 ho ra s F on te IN M E T .

o que se pode reduzir da temperatura de bulbo seco por meio do sistema de resfriamento evaporativo, se o sistema de resfriamento evaporativo apresentasse 100% de efetividade.

No gráfico 3, notasse que a diferença entre a temperatura de bulbo seco e a temperatura de bulbo úmido é ainda maior, sendo assim o sistema de resfriamento evaporativo terá a sua

G rá fic o 4. T em pe ra tu ra d e B ul bo S ec o e B ulbo úm ido às 18 :00 ho ra s. F ont e I N M E T .

maior eficiência justamente no período do dia que apresenta maiores temperaturas. Observa-se também que dos 154 dias medidos 52 % desses dias apresentam temperatura igual ou superior à 29°C.

O gráfico 4, ilustra a relação entre a temperatura e a umidade relativa da região, onde a umidade relativa do ar varia de acordo com período do dia, e de maneira geral, ela é sempre inversamente proporcional à temperatura do ar, favorecendo o sistema de resfriamento evaporativo, conforme já explicado no referencial teórico.

A interação entre a umidade relativa e a temperatura de bulbo seco retrata o comportamento inversamente proporcional que essas duas propriedades do ar apresentam nessa região. O gráfico 4 ilustra esse comportamento.

G rá fic o 5. R ela çã o ent re a T em pe ra tur a e U m ida de re la tiv a. Font e: IN M E T .

Com a análise estatística do clima da região, pode-se estudar o comportamento das variáveis climáticas importantes para o projeto de climatização. Esse estudo é necessário para verificar a viabilidade de aplicação do sistema evaporativo, podendo assim, verificar o delta de temperatura que poderá ser alcançado pelo climatizador evaporativo, nesse caso o climatizador conseguirá promover uma redução na temperatura de bulbo seco máxima de 10,5°C, diferença de temperatura interna e externa (entrada do ar pelo climatizador e saída pela grelha de insuflamento) tendo uma média de aproximadamente 6°C. Portanto a aplicação desse tipo de sistema para essa região é considerada boa.

Comparando as medições cedidas pela equipe de engenharia de segurança do trabalho da empresa de papel e celulose, percebe-se, que existe uma diferença entre a temperatura de bulbo seco da área de objeto de estudo e a temperatura de bulbo seco externa na ordem de aproximadamente 3°C conforme ilustrado no gráfico 5.

G rá fic o 6. D ife re nç a d e t em pe ra tur a i nte rna e e xt er na . P er íodo d a am os tra S ete m br o de 2 009 à F ev er eir o d e 2013 . F ont e: D ado s da p es qu isa .

O gráfico 5 mostra que a carga térmica gerada pelas características construtivas, máquinas e equipamentos, iluminação e pessoas contribui para a elevação da temperatura interna do ambiente. Assim, foi indicado a empresa o sistema de resfriamento evaporativo e exaustão, pois somente o sistema de ventilação tradicional não atinge o diferencial de temperatura necessário para promover a sensação térmica adequada aos ocupantes da área, o condicionamento do ar (ar condicionado), é inviável financeiramente devido ao alto consumo de energia e a necessidade de isolamento do prédio e se faz necessário mencionar que grande parte da composição da carga térmica se dá por meio dos equipamentos da linha das onduladeiras e pelo telhado que irradiam calor ao ambiente.

Após a análise climática concluísse que o sistema de resfriamento evaporativo terá um rendimento considerado bom e, portanto, é recomendada a aplicação. Analisando os dados que a empresa disponibilizou no quadro 5 é possível visualizar o potencial evaporativo para o projeto ilustrado no gráfico 7 ilustrado abaixo.

G rá fic o 7. T em pe ra tu ra d e bul bo se co obt ida c om o r es fri am ent o ev apor ati vo. F ont e: D ado s da p es qu isa .

Pode-se observar que apesar das altas temperaturas internas o resultado do resfriamento evaporativo próximo ao climatizador é considerado bom e a temperatura não passa dos 30°C, estando nos dias críticos em média entre os valores de 24°C a 28°C. Vale lembrar que há um incremento na temperatura interna em relação à temperatura externa devido à carga térmica o que pode em até determinado ponto comprometer o enquadramento à NR 15. No layout existem alguns pontos que irradiam muito calor por não serem isolados e que não serão enquadrados, prevendo essa situação, uma possível ação a ser tomada pela engenharia de segurança do trabalho para promover o enquadramento à NR 15, seria o isolamento físico dessas faces do equipamento onduladeira que irradia muito calor. Foi comunicado à empresa de papel e celulose que se nenhum isolamento for feito, o sistema de resfriamento evaporativo teria uma eficiência de aproximadamente 88%, ou seja, das 308 medições 270 estariam de acordo com a NR 15 Anexo III com índice de IBUTG igual ou menor aos 26,7° estabelecidos na norma.

Cálculo da carga térmica

Para o dimensionamento do sistema de climatização após a análise climática e o detalhamento dos elementos que compõem a carga térmica, foram executados os cálculos de carga térmica, para se obter o volume de ar necessário para reduzir a temperatura interna do ambiente. Na quadro 9 está a composição da carga térmica do ambiente. Vale ressaltar que não foi possível mostrar o detalhamento do cálculo da carga térmica, pois o mesmo é feito com base no banco de dados e informações que a Viva Equipamentos possui, bem como um software para fazer a análise dos dados. Assim foi permitido mostrar os resultados que estão esboçados na quadro 9 abaixo:

Quadro 8. composição da carga térmica

Resumo da composição da carga térmica do ambiente

Elementos de composição da carga térmica Quantidade

de Kcal/h Percentual (%)

Parede Lateral 45.000 7,9

Telhado de aço galvanizado 357.560 62,9

Telha translúcida 23.800 4,2

Quantidade de pessoas 6.480 1,1

Potência Instalada de máquinas e

Equipamentos 98.900 17,4

Somatório 568.727 100

Fonte: dados da pesquisa.

Notasse na composição da carga térmica que aproximadamente 62,9% da carga térmica é do telhado irradiando energia para o ambiente, 17,4% são das máquinas e equipamentos. Portanto a massa de calor formada pelos elementos geradores de calor como máquinas e equipamentos, tipos e características construtivas, quantidade de pessoas e iluminação é de aproximadamente 568.727 kcal/h. Todo o estudo da carga térmica foi feito com base na norma NBR 6410 da ABNT e seus anexos. O software próprio da Viva Equipamentos calculou o volume de ar a ser insuflado no ambiente que deverá ser de 270.000 m³/h.

Com a informação de vazão total pode-se definir a quantidade de climatizadores para climatizar o ambiente. Para se definir o modelo a ser aplicado se leva em consideração as características técnicas dos climatizadores disponíveis e as características do ambiente, para esse caso foi definido o climatizador evaporativo ECOBRISA EBV 38 TURBO ilustrado na figura 10.

Portanto para o abatimento da carga térmica da área foi definido uma quantidade de sete climatizadores evaporativos do modelo EBV 38 Turbo.

Após a definição da quantidade de climatizadores necessários definisse também o local de instalação para aplicação dos climatizadores. A figura 11 e 12 mostram o local escolhido

Figura 10. Especificações técnicas (medidas em milímetros). Fonte: Ecobrisa

para a instalação, foto externa e interna, a parede para a instalação está sendo indicada com a seta azul.

Foi desenvolvido também o projeto executivo, detalhando o posicionamento e os detalhes da instalação dos climatizadores evaporativos, para garantir a integridade das

Figura 11, área de instalação parede externa. Fonte: Dados da pesquisa.

Figura 12, área de instalação parede interna. Fonte: Dados da pesquisa.

informações da empresa de papel e celulose não foi autorizado mostrar detalhes do projeto executivo final. O projeto executivo foi desenvolvido pelo Engenheiro Mecânico Eduardo Okazaki que trabalha em parceria com a Viva Equipamentos a mais de quinze anos coordenando e fiscalizando todas as obras de maior envergadura.

4.2 Análise dos Resultados

Todo o projeto, desde o estudo até a execução da instalação do sistema de resfriamento evaporativo na empresa de papel e celulose, teve uma duração de aproximadamente cento e trinta dias corridos, sendo que desse período, oitenta e três dias foram destinadas à fabricação dos climatizadores, suportes plataformas e montagem da infraestrutura hidráulica e elétrica para abastecimento dos climatizadores. O término da instalação foi no início de outubro de 2013.

A figura 13 ilustra a instalação dos climatizadores e suportes plataformas.

A empresa de papel e celulose não permitiu fotografar a parte interna da área ao término da instalação, alegando possuir informações confidenciais de máquinas e equipamentos.

Figura 13, fotos da instalação do sistema de resfriamento evaporativo. Fonte: Dados da pesquisa.

Após todos os testes e ajustes foi ligado o sistema de resfriamento evaporativo e a melhora do ambiente foi nítida, comprovando o que a análise estatística já evidenciava.

Vale salientar que o feedback positivo dos trabalhadores da área foi muito gratificante para todos os envolvidos na execução do projeto, porém, era necessário verificar se o índice de IBUTG foi enquadrado.

Conforme levantamento estatístico realizado comprovou-se que o sistema de resfriamento evaporativo teria um bom rendimento e no startup da obra realizamos algumas medições para obter uma prévia do rendimento, no dia da medição por volta das 14:00 horas a temperatura de bulbo seco externa era de 30.04°C e a temperatura interna média da área era de 33°C, após o sistema de resfriamento evaporativo ser ligado, a temperatura nos postos de trabalho em poucos minutos já registrava 25,8°C, nessa condição, o IBUTG calculado já seria de 26°C, situação que já enquadrava o ponto ao índice esperado. Após essa constatação foi encerrado o projeto e estabelecido junto à engenharia de segurança do trabalho um cronograma de medições do índice de IBUTG nos pontos de trabalho, com o intuído de comprovar se o sistema de resfriamento evaporativo havia conseguido alcançar o objetivo. O gerente de engenharia da empresa de papel e celulose nomeou um responsável para realizar as medições no mês de outubro de 2013, essas medições deram origem ao gráfico 8.

G rá fic o 8. R es ult ado do I B U T G a pó s a im pl em ent aç ão do S ist em a E va por ati vo. F ont e: D ado s da p es qu isa .