UNIJUÍ – Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul DeTec – Departamento de Tecnologia
Curso de Engenharia Mecânica – Campus Panambi
LÉO DIEL ANSCHAU
ANÁLISE DE FUMOS DE SOLDAGEM, SISTEMAS DE PROTEÇÃO E
DESENVOLVIMENTO DE PROTÓTIPO PARA ESTUDO DA EMISSÃO DE FUMOS DE SOLDAGEM PARA PROCESSO MIG/MAG
Panambi 2010
LÉO DIEL ANSCHAU
ANÁLISE DE FUMOS DE SOLDAGEM, SISTEMAS DE PROTEÇÃO E
DESENVOLVIMENTO DE PROTÓTIPO PARA ESTUDO DA EMISSÃO DE FUMOS DE SOLDAGEM PARA PROCESSO MIG/MAG
Trabalho de conclusão de curso apresentado à banca avaliadora do curso de Engenharia Mecânica da Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul – UNIJUÍ, como requisito parcial para a obtenção do título de Engenheiro Mecânico.
Banca Avaliadora:
1° Avaliador: Prof. Roger Schildt Hoffmann (M. Eng.)
AGRADECIMENTOS
Primeiramente a Deus, que sempre está do nosso lado, nas horas boas e ruins, trazendo conforto e tranquilidade. Também gostaria de dedicar este trabalho a minha família, pois está conquista também é deles, que fizeram parte da minha formação pessoal e de caráter.
Aos professores que nos ensinaram não somente a teoria, mas também o bom senso, o coleguismo, honestidade. As empresas e aos profissionais com quem tive a oportunidade de trabalhar enquanto realizava o curso, pois possibilitaram o conhecimento prático para formação de Engenheiro. Aos colegas e amigos que sempre nos ajudaram nos momentos de dificuldade.
RESUMO
Os processos de fabricação dentro das indústrias muitas vezes geram riscos a saúde do trabalhador. A soldagem é um destes processos, que pode afetar o desenvolvimento de doenças ao trabalhador em longo prazo. Por isso torna-se muito importante o entendimento e o controle destes ambientes, para que os riscos sejam minimizados. Os fumos de solda representam um risco grave à saúde do soldador, sendo assim é de extrema importância à utilização de sistemas e equipamentos para assegurar melhores condições de trabalho. Atualmente existem vários equipamentos que proporcionam uma minimização dos riscos no posto de trabalho, alguns apresentados neste trabalho. A partir do estudo dos danos a saúde causada pelos fumos de solda desenvolveu-se um protótipo de uma capela para captação dos fumos, que juntamente com equipamentos já existentes pode ser feita a análise da geração de fumos e também se necessário das substâncias presentes nos fumos. Desta forma podemos utilizar este equipamento para estudo da emissão de fumos no processo de soldagem MIG/MAG, o mais usual na indústria. Com o estudo da geração de fumos, utilizando o protótipo desenvolvido, pode ser realizada a avaliação de parâmetros e novos dispositivos, como Ecoturb XOF, para o desenvolvimento e a busca por ambientes de trabalho mais seguros a saúde do trabalhador.
ABSTRACT
The manufacturing processes within industries often generate risks to worker health. Welding is one of these processes, which can affect the development of disease to the worker in the long term. Therefore it becomes very important the understanding and control of these environments, that risks are minimized. The welding fumes are a serious risk the health of the welder, so it is extremely important the use of systems and equipment to ensure better working conditions. Currently there are several devices that provide a minimization of risks in the workplace, some presented in this work. From the study of the health damage caused by welding fumes has developed a prototype of a chapel to capture the fumes, which together with existing equipment can be made by analysis of the generation of fumes and also if necessary the substances present in fumes. Thus we can use this equipment to study the emission of fumes in the process of MIG / MAG, as usual in the industry. With the study of the generation of fume, using the prototype, can be performed to evaluate the parameters and new devices such as Ecoturb XOF for the developments and the search for safer working environments to workers' health.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Soldagem por pressão ou deformação. [2] ... 12
Figura 2 – Representação esquemática do processo de soldagem por fusão. [2] ... 13
Figura 3 - Processo básico de soldagem MIG/MAG. [4] ... 13
Figura 4 - Ilustração de um equipamento para soldagem MIG/MAG.[4] ... 15
Figura 5 - Relação entre a corrente e a velocidade de fusão do metal de adição (diâmetro 1,2mm). [4] ... 16
Figura 6 – Transferência por curto circuito. [9] ... 17
Figura 7 – Transferência globular [9] ... 18
Figura 8 – Transferência por aerossol. [9] ... 18
Figura 9 – Técnica de soldagem com arco pulsado. [3] ... 19
Figura 10 - Os riscos ao organismo de acordo com o tamanho das partículas. [6] ... 22
Figura 11 - Vestimentas para o soldador. [9] ... 32
Figura 12 - Respirador descartável. ... 33
Figura 13 - Braço extrator individual acoplado diretamente a um exaustor. [14] ... 34
Figura 14 – Sistema móvel para captação e filtragem de fumos e gases. [14] ... 34
Figura 15 - Exaustão de fumos com um braço extrator. [6] ... 35
Figura 16 - Esquema de sistema de centralizado de captação de fumos e gases de solda. [14] ... 35
Figura 17 - Tocha MIG/MAG aspirada. [6] ... 36
Figura 18 - Máscara com proteção respiratória. ... 37
Figura 19 – Máscara com sistema de compensação automática de fluxo. ... 37
Figura 20 - Máscara com proteção respiratória que utiliza ar comprimido. ... 38
Figura 21 - Aplicação dos dispositivos. [16] ... 41
Figura 22 - Tartílope. ... 42
Figura 23 - Fonte de soldagem IMC Inversal 300. ... 43
Figura 24 - Sistema de Aquisição Portátil. ... 43
Figura 25 - Interface gráfica do OSCILOS. ... 44
Figura 26 - Interface gráfica do SMGSOLD. ... 44
Figura 27 - Perspectiva da capela. ... 45
Figura 28 - Perspectiva da parte posterior da capela. ... 45
Figura 29 - Vista frontal da capela após montada. ... 46
Figura 30 - Perspectiva da parte posterior após a capela montada. ... 46
Figura 31 - Bomba de amostragem... 47
Figura 32 - Cassete com filtro para amostragem. ... 47
Figura 33 - Ciclone. ... 47
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Aplicação recomendada de alguns gases de proteção. [4] ... 17
Tabela 2 - Classificação dos principais riscos ocupacionais. [5] ... 20
Tabela 3 - Valores de limite de exposição adotados. [17] ... 31
Tabela 4 - Limites para exposição de gases. [8] ... 31
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
MIG/MAG – Metal Inert Gas/ Metal Active Gas GMAW – Gas Metal Arc Welding
TIG – Tungsten Inert Gas
AWS – American Welding Society TGF – Taxa de Geração de Fumos FGR – Fume Generetion Rate Mn – Manganês Al – Alumínio Pb – Chumbo Cu – Cobre Fe – Ferro Zn – Zinco
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO ... 11
1 SOLDAGEM ... 12
1.1 PROCESSO DE SOLDAGEM POR PRESSÃO ... 12
1.2 PROCESSO DE SOLDAGEM POR FUSÃO ... 12
1.3 PROCESSOS DE SOLDAGEM MIG/MAG ... 13
1.3.1 Equipamentos ... 14
1.3.2 Modo de transferência do metal ... 15
Transferência por curto-circuito (short arc)... 17
Transferência globular ... 18
Transferência por aerossol (spray) ... 18
Transferência pulsada ... 19
2 RISCOS DO PROCESSO DE SOLDAGEM ... 20
2.1 RISCOS FÍSICOS ... 21
2.2 RISCOS QUÍMICOS ... 21
2.2.1 Formação dos fumos ... 21
2.2.2 Influência dos parâmetros de soldagem ... 23
2.2.3 Principais danos a saúde oriundos dos processos de soldagem ... 23
Pneumoconiose e disfunção pulmonar causada em operários ... 24
Intoxicação de manganês ... 24
Febre de fumaça de solda ... 24
Efeitos sobre sistema nervoso ... 25
Efeitos sobre olhos e peles... 25
Efeitos sobre sistema genital ... 26
Efeitos em enzimas e nível de anticorpos no corpo humano ... 26
Efeitos sobre órgãos internos ... 27
Efeitos sobre micro-elementos no corpo humano ... 27
Oftalmia Elétrica... 27
Os riscos de gases venenosos ... 28
3 NORMAS E REGULAMENTOS ... 30
4 EQUIPAMENTOS E DISPOSITIVOS PARA PROTEÇÃOS E REDUÇÃO DOS FUMOS DE SOLDA ... 32
4.1 EQUIPAMENTOS DE PROTEÇÃO PARA SOLDADOR ... 32
4.2 SISTEMAS DE EXAUSTÃO DE FUMOS ... 33
4.2.1 Braços Extratores ... 34
4.2.2 Tochas aspiradas ... 35
4.2.3 Máscara de soldagem com proteção respiratória ... 37
4.3 DISPOSITIVO ECOTURB XOF ... 39
4.3.2 Conversor TV357 ... 39
4.3.3 Gel Biomagnético XOF Sólido... 39
4.3.4 Ecoturb XOF ... 40
4.3.5 Instalação do dispositivo no equipamento de solda... 40
5 DESENVOLVIMENTO DO DISPOSITIVO PARA COLETA DE FUMOS ... 42
5.1 SISTEMAS DE CONTROLE E ANÁLISE DOS PARÂMETROS DE SOLDAGEM .... 42
5.2 PROTÓTIPO DE UMA CAPELA PARA COLETA DE FUMOS ... 44
5.3 COLETA DE FUMOS PARA ANÁLISE ... 46
CONCLUSÃO ... 49
INTRODUÇÃO
Muitas das atribuições operacionais na indústria estão sujeitas a riscos ambientais causados por agentes químicos, biológicos, físicos, mecânicos e ergonômicos. O processo de soldagem pode ser considerado um dos mais usuais na indústria, esse por sua vez pode apresentar vários riscos ao soldador e/ou operador. Além dos riscos que podem ser encontrado de maneira comum, como, riscos físicos e ergonômicos, são apresentados para o soldador riscos químicos, devido à particularidade do processo.
Estes riscos químicos, identificados no processo de soldagem como fumos e gases provenientes do processo podem causar danos irreversíveis a saúde do soldador, dependendo da impureza, concentração e intensidade destes gases e fumos.
A busca por ambientes mais adequados e seguros faz com que se desenvolvam ideias e técnicas, para tornar os ambientes de trabalho mais agradáveis e menos incomodo a saúde. Também pode ser destacada a vigência de normas regulamentadoras do Ministério do Trabalho, que visam o comprometimento das empresas por soluções para os riscos que os ambientes de trabalho proporcionam.
1 SOLDAGEM
Podemos definir soldagem como processo utilizado para unir materiais por meio de solda, onde, solda é a união localizada de metais ou não-metais, produzida pelo aquecimento dos materiais a temperatura adequada, com ou sem a aplicação de pressão, ou pela aplicação de pressão apenas, e com ou sem a utilização de metal de adição. [1]
Os processos de soldagem podem ser divididos em dois grupos: por pressão e por fusão.
1.1 PROCESSO DE SOLDAGEM POR PRESSÃO
Processo de soldagem por pressão consiste em deformar as superfícies em contato rompendo as camadas de contaminantes e permitindo a sua aproximação e a formação de ligações químicas;
Figura 1 – Soldagem por pressão ou deformação. [2] Fonte: Introdução dos Processos de Soldagem.
Dentro deste grupo são incluídos os processos de soldagem por ultra-som, por fricção, por forjamento, por resistência elétrica, por difusão, por explosão, entre outros. O processo, de soldagem por resistência a ponto, apresenta características intermediárias entre os processos de soldagem por fusão e por deformação.
1.2 PROCESSO DE SOLDAGEM POR FUSÃO
Processo de soldagem por fusão consiste em aquecer localmente a região a ser soldada, até a sua fusão (incluindo o metal de adição, quando empregado), destruindo as superfícies de contato e produzindo a união pela solidificação do material fundido;
Figura 2 – Representação esquemática do processo de soldagem por fusão. [2] Fonte: Introdução dos Processos de Soldagem.
Este grupo abrange um grande número de processos, dentro dos quais podemos destacar os processos Eletrodo Revestido, MIG/MAG, TIG e Arco-Submerso, que podem ser considerados os mais usuais na indústria.
1.3 PROCESSOS DE SOLDAGEM MIG/MAG
O processo de soldagem MIG/MAG (Metal Inert Gas/Metal Active Gas), também conhecida como GMAW (Gas Metal Arc Welding) pode ser considerado o processo mais utilizado nas indústrias metalúrgicas.
Neste processo, um arco elétrico é estabelecido entre a peça e um consumível na forma de arame. O arco funde continuamente o arame à medida que este é alimentado à poça de fusão. O metal de solda é protegido da atmosfera pelo fluxo de um gás (ou mistura de gases) inerte ou ativo. A Figura abaixo exemplifica esse processo. [3]
Figura 3 - Processo básico de soldagem MIG/MAG. [4] Fonte: Técnica Operatória de Soldagem GMAW.
O processo de soldagem funciona com corrente contínua (CC), normalmente com o arame no pólo positivo. Essa configuração é conhecida como polaridade inversa. A polaridade direta é raramente utilizada por causa da transferência deficiente do metal fundido do arame de solda para a peça. São comumente empregadas correntes de soldagem de 50 A até mais que 600 A e tensões de soldagem de 15 V até 32 V. Um arco elétrico auto-corrigido e estável é obtido com o uso de uma fonte de tensão constante e com um alimentador de arame de velocidade constante. [3]
Melhorias contínuas tornaram o processo MIG/MAG aplicável à soldagem de todos os metais comercialmente importantes como os aços, o alumínio, aços inoxidáveis, cobre e vários outros. Materiais com espessura acima de 0,76 mm podem ser soldados praticamente em todas as posições. [3]
O processo proporciona varias vantagens na soldagem de materiais em alta e baixa produção:
A soldagem pode ser executada em todas as posições; Não há necessidade de remoção de escória;
Alta taxa de deposição do metal de solda;
Tempo total de execução de soldas, é a metade do tempo se comparada ao processo de eletrodo revestido;
Amanteigamentos (preenchimento) podem ser realizadas com facilidades; Não há perdas de pontas do eletrodo como no processo de eletrodo revestido; Aplicação conjunta com sistemas automatizados e/ou robotizados.
A maior sensibilidade na variação dos parâmetros do arco exige uma regulagem do equipamento mais afinada para a execução de soldas com algumas características desejadas, sendo assim, o conhecimento do soldador deve ser mais especifico, somando isso com um maior custo do equipamento e a maior necessidade de manutenção, temos algumas das limitações deste processo.
1.3.1 Equipamentos
Os equipamentos para o processo MIG/MAG são bastante simples e de fácil entendimento do soldador. Basicamente podemos definir o uma “máquina de soldagem MIG/MAG” em:
Fonte de energia; Alimentador de arame;
Tocha de soldagem e acessórios;
Cilindro de gás de proteção (ou rede de gás);
Figura 4 - Ilustração de um equipamento para soldagem MIG/MAG.[4] Fonte: Técnica Operatória de Soldagem GMAW.
Alguns equipamentos, ainda incluem sistema de refrigeração da tocha, aplicável quando são exigidos parâmetros ou tempos de soldagem mais elevados.
1.3.2 Modo de transferência do metal
A seleção incorreta dos parâmetros de soldagem pode resultar em soldas insatisfatórias, apresentando problemas metalúrgicos, visuais (descontinuidades de solda) e de execução devido à instabilidade do arco. Para fugir destes problemas, é muito importante observarmos o modo de transferência do metal, para realizarmos uma solda satisfatória.
O processo MIG/MAG apresenta quatro técnicas de transferência do metal de adição para a poça de fusão: transferência por curto-circuito (short arc), globular, aerossol (spray arc) e pulsado.
Para a determinação do modo de transferência vários fatores influenciam, como por exemplo, metal de adição, gás de proteção, corrente de soldagem, tensão de soldagem, polaridade e tipo do material a ser soldado.
A escolha do metal de adição depende das propriedades desejadas para solda, em geral, a seleção do metal de adição é realizada com base nas especificações de normas, como por exemplo, as da American Welding Society (AWS). O diâmetro do metal de adição é escolhido principalmente em função da espessura do metal a ser soldado, a posição de soldagem e outros fatores que limitam o tamanho da poça de fusão. Para cada diâmetro de arame (metal de adição) existe uma faixa de corrente adequada a sua utilização, a qual permite uma melhor estabilidade do processo na execução da solda. [4]
A corrente de soldagem controla fortemente a velocidade de fusão do arame, além da penetração, o reforço e a largura do cordão tendem a aumentar com a corrente quando as demais variáveis são mantidas constantes, na figura 5 podemos observar. [4]
Figura 5 - Relação entre a corrente e a velocidade de fusão do metal de adição (diâmetro 1,2mm). [4] Fonte: Técnica Operatória de Soldagem GMAW.
A tensão de soldagem afeta a aparência do cordão e juntamente com a corrente de soldagem determinam o modo de transferência. Uma tensão maior aumenta a largura do cordão e diminui a convexidade do mesmo. A tensão é determinada levando em considerações fatores como posição de soldagem, diâmetro e composição do metal de adição, espessura e tipo da junta e gás de proteção.
O tipo de gás afeta características do arco, modo de transferência do metal, formato do cordão depositado, e no caso de alguns gases ativos, as suas características metalúrgicas. Assim como para a tensão, corrente e metal de adição, a escolha de um gás adequado vai desde as características do metal base, junta e posição de soldagem e também podemos citar neste caso, o custo. A tabela 1 mostra os principais gases e misturas e suas aplicações.
Tabela 1 - Aplicação recomendada de alguns gases de proteção. [4] Fonte: Técnica Operatória de Soldagem GMAW.
Gás de Proteção
Característica s do processo
Diâmetro do
eletrodo (mm) Metais soldáveis
Espessura (mm)
Posição de soldagem
Argônio
Glob. 1,0 – 4,0 Metais não
ferrosos. (Al, Mg, Cu, Ni,...)
3 – 10 Plana
Aeros. 0,8 – 1,6 3 – 40 Todas, princ. plana
CP 0,8 – 2,0 1,5 – 40 Todas CO2, CO2-O2 Curto 0,5 – 1,4 Aço carbono 0,5 – 5 Todas Glob. 1,6 – 4,0 4 – 10 Plana Ar-(1-5)%O2 Aeros. 0,7 – 1,2 Aços carbono, baixa, média e alta
liga, inoxidáveis 1 – 50 Todas 1,6 – 4,0 5 – 50 Plana CP 0,7 – 2,0 1 – 50 Todas Ar-(20-25)%CO2 Curto 0,5 – 1,4 Aços carbono, baixa, média e alta
liga, inoxidáveis
0,8 – 50 Todas
Glob. 1,6 – 4,0 3 – 50 Plana
Aeros. 0,8 – 4,6 2 – 50 Plana
CP 0,8 – 1,6 1 – 50 Todas
Obs.: CP – Corrente pulsada.
Transferência por curto-circuito (short arc)
No modo de transferência por curto-circuito é utilizado metais de adição de diâmetro na faixa de 0,8 a 1,2mm, e aplicados pequenos comprimentos de arco (baixas tensões) e baixas correntes de soldagem, assim temos uma pequena poça de fusão.
Esta técnica é aplicada na soldagem de materiais de pequenas espessuras em qualquer posição de soldagem, ou materiais de grande espessura nas posições verticais e sobre-cabeça, também pode ser aplicada quando seja o mínimo de distorção na peça. [3]
O metal é transferido do arame à poça de fusão apenas quando há contato entre os dois, ou a cada curto circuito. Transfere-se aproximadamente 70 gotas por segundo com uma faixa de regulagem para tensão de até 20V [9]. A figura 6 demonstra a transferência durante um período.
Figura 6 – Transferência por curto circuito. [9]
Transferência globular
Quando a corrente e a tensão de soldagem são aumentadas (acima dos 20V) do recomendado para a soldagem por curto-circuito, a transferência de metal começará tomar um aspecto diferente. Essa técnica de soldagem é comumente conhecida como transferência globular, na qual o metal fundido têm diâmetro maior que o do próprio arame. Esse modo de transferência pode ser errático, com respingos e curtos-circuitos ocasionais [3]. A figura 7 demonstra a transferência globular por um período.
Figura 7 – Transferência globular [9]
Fonte: Apostila de Processo de Soldagem MIG/MAG – SENAI.
Transferência por aerossol (spray)
Aumentando a corrente e a tensão de soldagem ainda mais (acima dos 25V), a transferência de metal torna-se um verdadeiro arco em aerossol. O metal transfere-se na forma de gotas finas, aproximadamente de 100 a 300 gotas por segundo.
Esta forma de transferência ocorre quando utilizado gás de proteção rico em Argônio. Ela é muito estável e livre de respingos, porém a necessidade de correntes elevadas torna difícil, ou impossível a sua aplicação na soldagem na posição que não seja a plana e peças de pequena espessura, pois como temos corrente elevada teremos excesso de penetração. [9]
A transferência por pulverização só se produz sob argônio ou mistura de gases rica em argônio, aproximadamente 90%. A figura 8 demonstra transferência por aerossol.
Figura 8 – Transferência por aerossol. [9]
Transferência pulsada
A transferência pulsada é conseguida com a utilização de fontes especiais que impõem uma forma especial a corrente de soldagem, caracterizada por pulsos periódicos de alta corrente, esta pulsação permite uma transferência spray com valores médios de corrente inferiores aos valores nos quais esta forma de transferência ocorre normalmente. Desta forma, com valores baixos de corrente, permite a sua aplicação na soldagem de juntas de pequenas espessuras e também fora de posições planas. [1]
Figura 9 – Técnica de soldagem com arco pulsado. [3] Fonte: Apostila de Soldagem MIG/MAG – ESAB.
2 RISCOS DO PROCESSO DE SOLDAGEM
Para podermos classificar os riscos que cercam o processo de soldagem, vamos primeiro entender os riscos ambientais, que são divididos em cinco grupos, onde podemos classificar os principais riscos ocupacionais de acordo com sua natureza e padronização de cores.
Tabela 2 - Classificação dos principais riscos ocupacionais. [5] Fonte: CIPA – Comissão Interna de Prevenção de Acidentes. Grupo 1 Verde Grupo 2 Vermelho Grupo 3 Marrom Grupo 4 Amarelo Grupo 5 Azul Riscos Físicos Riscos Químicos Riscos Biológicos Riscos Ergonômicos Riscos de Acidente Ruído Vibrações Calor Frio Umidade Radiações não-ionizantes Radiações ionizantes Pressões anormais Poeiras Fumos Névoas Neblina Gases Vapores Produtos químicos em geral Vírus Bactérias Protozoários Fungos Parasitas Bacilos Esforço físico intenso Levantamento e transporte manual de peso Exigências de posturas inadequadas Controle rígido de produtividade Imposição de ritmos excessivos Trabalhos em turnos e trabalho noturno Jornada de trabalho prolongadas Monotonia e repetitividade Outras situações causadoras de estresse físico e/ou psíquico Arranjo físico inadequado Máquinas e equipamentos sem proteção Ferramentas inadequadas ou defeituosas Iluminação inadequada Eletricidade Probabilidade de incêndio ou explosão Armazenamento inadequado Animais peçonhentos Outras situações de riscos que poderão contribuir para ocorrência de acidentes
No processo de soldagem podemos destacar que, os riscos físicos e químicos estão presentes com maior intensidade, devido a características do próprio processo. O soldador está sujeito a radiações não-ionizantes e ruídos (riscos físicos), fumos e gases (riscos químicos). Os outros riscos também podem ser encontrados, dependendo das condições do local de trabalho para a execução do processo.
2.1 RISCOS FÍSICOS
O ruído é um dos problemas mais graves em termos de saúde ocupacional. Se ficarmos de expostos permanentemente a fontes de ruído no ambiente de trabalho, teremos dificuldades para se concentrarmos em nossas atividades, assim como sofrer danos irreversíveis a nossa saúde: aumento do ritmo cardíaco, constrição (fechamento) dos vasos sanguíneos periféricos, aceleração do ritmo respiratório, cansaço, irritação, insônia, dor de cabeça, redução da audição (surdez temporária, surdez definitiva e trauma acústico). No processo de soldagem o ruído é gerado principalmente pelas fontes de soldagem e também durante a execução do processo (execução da solda).
Radiações não-ionizantes em geral provocam riscos de queimadura, em maior ou menor grau, e de lesões oculares distintas (conjuntivite, inflamação na córnea e catarata). São exemplos de exposição a radiações não-ionizantes: processos de soldagem, trabalhos com radiofreqüência e microondas, trabalhos com laser na medicina e em telecomunicações. [5]
2.2 RISCOS QUÍMICOS
Riscos químicos são substâncias constituídas por matéria que estão presentes no ar na forma de moléculas individuais ou em grupos de moléculas unidas. As vias de entrada destes contaminantes no corpo humano são via respiratória, a via dérmica ou cutânea (pele) a via digestiva e a via parenteral (através de feridas). No processo de soldagem o principal risco, causador de problemas a saúde são os aerodispersóides (poeiras e fumos metálicos). Os fumos metálicos proveniente da utilização de processos de soldagem de metais como, ligas de aço, alumínio, chumbo, o manganês, o aço inoxidável, ferro, etc., causam doenças pulmonares obstrutivas crônicas, febre e intoxicação. [6]
2.2.1 Formação dos fumos
A quantidade de fumos gerados varia de acordo com o processo de solda utilizado. Para se ter uma idéia, um soldador é capaz de produzir de 20 a 40g por hora de fumos, ou seja, 35 a 70 kg por ano. Fumos gerados nos processos eletrodo revestidos e arame tubular apresentam alta proporção dos metais devido ao revestimento dos eletrodos e do fluxo dos arames consumíveis, muito pouco é gerado pelo metal de adição propriamente dito. Já os fumos gerados pelo processo MIG/MAG contêm alta concentração dos metais que estão sendo depositados.
Podemos perceber que os processos de soldagem pelo principio de fusão são os que mais geram fumos, devido ao fator característico, a fusão existente entre os materiais a serem soldados e os metais de adição, quando empregado.
O intenso calor do arco elétrico vaporiza os componentes do eletrodo consumível e, em menor proporção, da poça de fusão. A coluna de ar aquecida que se eleva da área de solda carrega vapores metálicos que se resfriam e se combinam com o ar formando óxidos metálicos na forma de um particulado (fumos) de baixíssimas dimensões. Desta forma podemos definir que fumos são partículas sólidas produzidas por condensação de vapores metálicos.
O tamanho das partículas (0.01-1µm) influencia a toxidade dos fumos, quanto menor a partícula, maior o perigo.O diâmetro das partículas dos fumos de solda em seu ponto de emissão varia entre a abaixo 0.01 a acima de 0.1µm. Estas partículas estão aglomeradas quando atingem a zona de respiração do soldador, gerando partículas de fumos de 1-2µm. O tamanho das partículas é importante porque determina o quanto o sistema respiratório é afetado. Partículas maiores que 5µm são depositadas no trato respiratório superior. Partículas entre 0.1 – 5µm, que incluem os fumos de solda, penetram na parte interna dos pulmões (os alvéolos) e ficam lá depositadas.
Figura 10 - Os riscos ao organismo de acordo com o tamanho das partículas. [6] Fonte: Riscos e soluções para os fumos de solda.
Aproximadamente 90% dos fumos são originários dos consumíveis, enquanto que o metal de base contribui muito pouco em sua formação. Os fumos apresentam todos os elementos presentes no consumível, mas em proporções diferentes. Substâncias mais voláteis têm maior concentração nos fumos do que nos consumíveis e o oposto é válido para substâncias com maior ponto de fusão. No caso de metal base revestido (galvanizado, zincado, fosfatizado, pintado, etc.) o maior contribuinte para a formação dos fumos será o revestimento. Além da geração de fumos a também há geração de gases, os mais comumente gerados são o dióxido de carbono e o ozônio, além de vários outros. [6]
2.2.2 Influência dos parâmetros de soldagem
A realização de estudos sobre a taxa de geração de fumos (TGF, referencia em inglês como, FGR – Fume Generation Rate) no processo MIG/MAG é complexa e influenciada por uma serie de variáveis, dificultando a realização de uma análise comparativa entre os resultados disponíveis, inclusive propor modelos teóricos que expliquem o aumento da TGF.
Vários autores defendem metodologias diferentes do aumento da TGF, sendo a de Castner e Jenkins (2000, apud GARCIA, 2010, p. 104) a mais relevante, onde definem que o modo de transferência metálica influencia na taxa de geração de fumos. As transferências por curto-circuito e spray produzem menores níveis de fumos do que a transferência globular, em função das gotas menores possuírem uma menor área superficial e, portanto, absorvem uma menor quantidade de calor do que gotas grandes (globular), sendo assim, podemos concluir que a tensão é uma das variáveis essenciais na geração de fumos, onde o aumento da tensão, gera um aumento da velocidade do fluxo de plasma, aumentando a TGF.
A composição do gás de proteção, também é considerada um fator relevante na geração de fumos. No caso de utilização de 100% CO2 a geração de fumos é superior que quando utilizado misturas com Argônio, em função da diferença de potencial de oxidação dos gases. [11]
2.2.3 Principais danos a saúde oriundos dos processos de soldagem
Vários são os riscos causados pelo processo de soldagem, mais especificamente os fumos. A seguir, está descrito algumas das doenças e efeitos ocasionadas pelos fumos de solda.
Pneumoconiose e disfunção pulmonar causada em operários
Geralmente, a doença de pneumoconiose ocorre em ambiente de trabalho sufocado e com falta de ventilação, a idade média de incidência da doença é aproximadamente 18 anos. Teste da Função de Ventilação Pulmonária aponta que a fumaça de solda pode causar certo grau de dano na função pulmonar. Ao mesmo tempo, o hábito do fumo e a exposição à fumaça de solda podem causar efeito sinérgico na função pulmonar dos operários de solda, o dano na função pulmonar agrava com o avanço da idade no trabalho em relação a tempo de exposição à fumaça de solda. [7]
Intoxicação de manganês
Metais de base e metais de adição contêm certo grau de manganês. Geralmente, a proporção de manganês (Mn) é bem baixa, aproximadamente 0,3% a 0,6%. Porém, para aumentar a resistência mecânica, resistência ao desgaste e a corrosão, a proporção de manganês pode aumentar até 23%. A exposição à fumaça de manganês por longo período em ambiente com falta de ventilação, no caso de ambientes fechados, pode resultar em manganismo, que pode ser diagnosticado pelo aumento de proporção de manganês em soro sanguíneo e na urina, ao mesmo tempo o paciente pode apresentar disfunção no comportamento do nervo. Além do mais, a concentração de manganês nos cabelos também serve como parâmetro de diagnose na fase inicial de manganismo.[7]
Febre de fumaça de solda
A febre de fumaça de solda, também chamada “febre de soldador”, é uma doença sistêmica com sintomas de febre súbita e aumento de glóbulos brancos, que pertence ao tipo de febre de fumaça de metal, cuja causa da doença é devido à inalação de óxido de metal. Ao se expor a fumaça de óxido de metal, o efeito da doença manifesta-se 6 a12 horas depois, com sintomas de vertigem, sensação de fraqueza, sensação de aperto no peito, dispneia e dores nos músculos e juntas. Depois disso, o paciente tem febre e leucocitose, em casos mais graves, sente frio e treme. [7]
Efeitos sobre sistema nervoso
Vários estudos apontam que processo de solda está ligado com danos no sistema nervoso causado por contato ocupacional, que afeta as funções humanas de processamento de informações, tais como recordação, análise, posicionamento e outras, manifestando em disfunções neurofisiológica, neuropsicológica e neuro-etológica. Isso está intimamente relacionado com manganês, alumínio (Al) e chumbo (Pb) contidos em fumaça de solda. Testes realizados por instituições de pesquisas médicas demonstram que o total de nota sobre função de comportamento está em proporção inversa com a concentração de manganês na urina, ou seja, a mutação em função neuro-etológica pode servir como um dos parâmetros na fase inicial de diagnose em prevenção de manganismo. Segundo os estudos realizados, a nota total de comportamento do grupo de soldadores foi relatada mais alta que o grupo de comparação. Na opinião do autor, isso pode ser resultado de efeitos dos estados físicos dos soldadores e efeitos de treinamentos nas técnicas relacionadas a trabalho. No entanto, também foi relatado o efeito de soldagem nas funções reguladoras de nervo parassimpático de soldadores. Ademais, a idade de caso de síndrome de Parkinson no grupo de soldadores é menor que o grupo de comparação (46 anos na média do grupo de soldadores, 63 anos na média do grupo de comparação), isso indica que soldagem é um dos riscos de Síndrome de Parkinson. [7]
Efeitos sobre olhos e peles
Ferimentos de raios de ultravioleta e infravermelho nos olhos e pele fazem parte de ferimentos ocupacionais durante a solda. Frequentemente, há relatos sobre o aumento de sintomas de doença oftalmológica entre soldadores, que se manifestam por oftalmia elétrica, blefaritis crônica, conjuntivite, catarata, etc., especialmente blefaritis crônica e conjuntivite, cujas incidências aumentam cada vez mais conforme o avanço de idade no trabalho. Ao se expor excessivamente ao raio ultravioleta, o soldador está susceptível a fotoqueratite. Segundo um estudo recém realizado no exterior, a exposição excessiva a raios ultravioleta aumenta o risco de câncer cutâneo não melanoma e outras doenças crônicas, das quais, melanoma maligno ocular e etc. [7]
Efeitos sobre sistema genital
Devido ao fato dos resultados de toxicidade reprodutiva ocupar um grande papel, uma série de estudos sobre toxicidade reprodutiva no processo de solda foi realizada no campo internacional de medicina nos últimos 10 anos, seu foco principal está mais voltado para qualidade de sêmen de soldador, resultados reprodutivos de soldadoras e mecanismos relativos. Os estudos apontam que as morbidades, tais como, aumento em volume menstrual, encurtamento de círculo menstrual, prolongamento de hemorragia menstrual, aumento de leucorrhea, aborto espontâneo, nascimento prematuro e menalgia entre as soldadoras são mais elevadas que o grupo de comparação. Entre os soldadores masculinos que sofrem de manganismo, seu sêmen apresenta uma cor uniforme cinza, com valor de pH normal, enquanto o tempo médio da liquefação de sêmen é mais longo que o do grupo de comparação. Os resultados de análise indicam que os soldadores masculinos que sofrem de manganismo têm índices de volume médio de sêmen por cada ejaculação, número total de esperma, taxa de esperma sobrevivente e taxa de espermas móveis reduzidos em comparação com os do grupo semelhante, enquanto a taxa de aberração de esperma é evidentemente mais alta no grupo de soldadores. Isso conclui que manganês pode afetar o sistema espermatogênico dos soldadores masculinos por interferir diretamente no processo de amadurecimento do espermatozóide, matando espermatozóides e causando mutação na qualidade de sêmen por consequência. No campo de medicina, também foram relatados casos de desordem em segregação de hormônio sexual e decadência da qualidade de sêmen, contudo, isso não afetará a proporção de nascimento de sexo masculino ou feminino dos filhos dos soldadores. [7]
Efeitos em enzimas e nível de anticorpos no corpo humano
Nos anos recentes, tem havido muitas reportagens de estudo que indicam o efeito da soldagem sobre enzimas e nível de anticorpos nos corpos de soldadores. Nesses estudos indicam que o total de superóxido dismutase (T-SOD) e glutationa peroxidase (GSH-Px) no soro sanguíneo está evidentemente reduzindo, enquanto o nível de malodialdéide (MDA) aumenta evidentemente, porem não há relação de dosagem-efeito entre eles. Sob o estado de estresse oxidativo, demonstra baixo desempenho na capacidade antioxidante dos soldadores, que por outro lado indica danos nas biomembranas. [7]
Efeitos sobre órgãos internos
Foi utilizado exame ultra-sônico do Tipo-B para descobrir os efeitos de solda sobre fígado e baço de soldadores. No modo geral, o resultado mostra que o comprimento e a grossura do lóbulo do fígado esquerdo, diâmetro oblíquo do lóbulo do fígado direito e a grossura de baço são maiores que o grupo de comparação, com uma diferença estaticamente significante. A solda elétrica causa certo grau de danos em fígado e baço de soldadores de forma que os danos aumentam cada vez mais conforme os anos de serviço. Além disso, o risco de tumor endócrino pancreático é evidentemente maior que no grupo normal. [7]
Efeitos sobre micro-elementos no corpo humano
No estudo realizado pela espectroscopia de emissão ótica com plasma para detectar os elementos de Mn, Cu, Zn, Fe e Pb no soro sanguíneo de soldadores, o resultado mostra que os volumes de Mn e Fe no soro sanguíneo do grupo de soldadores são obviamente mais altos que o grupo de comparação (P<0,01). O volume de Cu no soro sanguíneo é um pouco mais alto (porém não há significação estatística) em comparação com o grupo normal (P>0,05). Enquanto que Zn e Pb são evidentemente menos que o grupo normal (P<0,01). Baseado na análise de faixa de idade e anos de serviço do grupo de soldadores, não há significação estatística sobre a diferença de micro-elementos no soro sanguíneo de cada grupo. Conclusão: inalação excessiva de fumaça de manganês pode resultar na alteração dos 5 micro elementos (Mn, Cu, Zn, Fe e Pb) no corpo humano e conseqüentemente causam desequilíbrio de micro elementos e manganismo. Foi relatado também que o teor de Mn em células de sangue vermelha em soldadores femininos é mais elevado que soldadores masculinos, e o teor de Cu e Zn está relacionado positivamente com Mn. [7]
Oftalmia Elétrica
Algumas pessoas passaram a ter dor aguda, dacryrrhea e não conseguem abrir seus olhos a noite, devido à exposição a solda elétrica durante o dia. Isso é diagnosticado como oftalmia elétrica.
As iluminações de solda elétrica e solda com gás, radiador de ultravioleta, reflexão de raio solar nas praias, planaltos e montanhas cobertas por gelo podem gerar grande quantidade de raios ultravioletas que causam oftalmia elétrica, a qual soldadores são especialmente
suscetíveis. Os sintomas de oftalmia elétrica são: dores nos olhos, acompanhado com fotofobia, visão borrada, dificuldade em abrir os olhos como se tiverem areias nos olhos, devido a ferimento no epitélio córneo após 2 a12 horas ao expor os raios ultravioletas. Podem ser observados no exame ótico os sintomas, tais como hiperemia nas pálpebras, viral conjuntivites, congestão em conjuntiva bulbar e apoptose em epitélio córneo. Apesar de que o sintoma de oftalmia elétrica comece subitamente, seu prognose é positivo. No momento de acontecimento, o paciente pode aplicar solução anestésica típica por 1~2 vezes. Isso pode melhorar de forma rápida a situação de oftalmia, ao mesmo tempo deve usar gota antiinflamatória para proteger os olhos de infecção. Conforme a recuperação da conjuntiva e epitélio córneo, o paciente pode ser sarado em 2 a 5 dias.
Para prevenir de oftalmia elétrica, soldadores devem realizar soldagem com máscaras protetoras. Além do mais, os raios ultravioletas oriundos da reflexão solar de planalto, deserto ou terra coberta de neve também podem causar oftalmia elétrica nos olhos, por isso, as pessoas devem usar óculos protetores quando presentes nesses ambientes. Os riscos ocupacionais principais nas soldagens específicas são oriundos de poeiras, gases venenosos, temperatura alta, raios de arco e campo eletromagnético de alta freqüência, etc. Hoje em dia, devido a desenvolvimento súbito na área de economia social, quase todos os campos industriais estão ligados com processo de soldagem, aumentando cada vez mais o número de soldadores no mercado de trabalho, por conseguinte, sobressaem cada dia mais problemas relacionados ao risco ocupacional em processo de soldagem. [7]
Os riscos de gases venenosos
Com alta temperatura e forte radiação ultravioleta, gera-se uma grande quantidade de gases venenosos ao redor da área do arco, dos quais monóxido de carbono, óxido de nitrogênio, etc.
Ozônio é um gás incolor e danoso com um cheiro especialmente irritante, que causa um efeito fortemente irritante nas membranas de vias respiratórias e pulmões. A inalação de baixa-concentração (0,4mg/m³) deste durante curto tempo pode causar tosse, sensação seca em garganta, sensação de aperto no peito, perda de apetite, fraqueza, etc. A inalação de baixa – concentração deste gás durante longo tempo pode causar bronquite, enfisema e cirrose pulmonar.
Monóxido de carbono é um gás não irritante, incolor e inodoro, que pode ser integrado facilmente com a hemoglobina, que carrega oxigênio na circulação sangüínea do corpo
humano. Porém, uma vez integrado, o monóxido de carbono será dificilmente separado da hemoglobina. Por isso, quando uma grande quantidade de hemoglobina estiver integrada com monóxido de carbono, o oxigênio perde sua vez de integrar–se com a hemoglobina. Isso resulta em necrose em tecido do corpo humano devido a hipóxia causada por impedimento de metabolismo e circulação de oxigênio.
Óxido de nitrogênio é um gás venenoso com cheiro irritante. Dióxido de nitrogênio é o gás mais acessível entre todos os óxidos de nitrogênio, possui odor malcheiroso e coloração marrom avermelhado Uma vez inalado, este entra no alvéolo pulmonar através da via respiratória superior e progressivamente interage com água, formando ácido nítrico e ácido nitroso. Tais ácidos podem irritar fortemente e corroer o tecido pulmonar, causando pneumonedema. [7]
3 NORMAS E REGULAMENTOS
A importância da saúde dos trabalhadores faz com que muitos países adotem normas e regulamentos para a proteção dos trabalhadores expostos a riscos ocupacionais.
No Brasil temos as Normas Regulamentadoras (NR) do Ministério do Trabalho, a qual NR 9 classifica os riscos ambientes existentes em um ambiente de trabalho, a NR15 determina limites de tolerância a maioria das substâncias tóxicas presentes nos fumos de solda, para riscos químicos e a NR6 que estabelece e define os tipos de EPI’s (Equipamentos de Proteção Individual).
Atividades ou operações que podem causar danos a saúde do trabalhador, também são chamados de insalubres.
Entende-se por "Limite de Tolerância", para os fins da NR15, a concentração ou intensidade máxima ou mínima, relacionada com a natureza e o tempo de exposição ao agente, que não causará dano à saúde do trabalhador, durante a sua vida laboral.
Nas atividades ou operações nas quais os trabalhadores ficam expostos a agentes químicos, a caracterização de insalubridade ocorrerá quando forem ultrapassados os limites de tolerância. Quando o ambiente de trabalho apresentar limites acima do especificado pela norma, a empresa deve tomar medidas de forma geral para a conservação do ambiente de trabalho dentro dos limites de tolerâncias.
Estes ambientes insalubres muitas vezes encontram-se dentro dos limites devido à ventilação natural, onde está ventilação não for capaz de atender estes limites, faz-se necessário o emprego de dispositivos para a adequação, tais dispositivos podem ser de forma coletiva e individual.
Os limites determinados pela NR 15 são praticamente os mesmos estabelecidos pela norma americana ACGIH (American Conference of Governmental Industrial Hygienists), sendo que para os fumos de solda são estabelecido limites por elemento que compõem a amostragem. A tabela 3 apresenta os limites para os principais elementos e a tabela 4 apresenta limites à exposição de dois dos gases gerados no processo de soldagem.
Tabela 3 - Valores de limite de exposição adotados. [17]
Fonte: Limites de Exposição (TLVs) para Substâncias Químicas e Agentes Físicos. Substância Limite de Exposição
(TWA) Peso Mol. Efeito Crítico Chumbo elementar e
compostos inorgânicos com chumbo
0,05mg/m³
207,20 Sistema Nervoso Central (SNC), sangue, rins, reprodutivo. Cobre Fumos Poeiras e névoas 0,2mg/m³ 1mg/m³
63,55 Irritação, febre dos fumos metálicos.
Ferro, óxido, poeira e fumos (Fe2O3)
5mg/m³ 159,70 Pneumoconiose.
Manganês 0,2mg/m³ 54,94 SNC (manganismo),
pulmões.
TWA (Time Weighted Average) – Limite de exposição, média ponderada – é a concentração média ponderada pelo tempo para uma jornada normal de 8 horas diárias e 40 horas semanais, para qual a maioria dos trabalhadores pode estar repetidamente exposto, dia após dia, sem sofrer adversos a sua saúde.
Tabela 4 - Limites para exposição de gases. [8] Fonte: NR 15
Agente Químico Limite de Tolerância
(até 48 horas/semana)
Dióxido de Carbono 7020 mg/m³
Dióxido de Nitrogênio 7 mg/m³
Monóxido de Carbono 43 mg/m³
4 EQUIPAMENTOS E DISPOSITIVOS PARA PROTEÇÃOS E REDUÇÃO DOS FUMOS DE SOLDA
4.1 EQUIPAMENTOS DE PROTEÇÃO PARA SOLDADOR
Conhecido os vários riscos do processo de soldagem, temos a NR6 [13] que determina a utilização de alguns EPI’s (Equipamentos de Proteção Individual). A figura abaixo ilustra esses equipamentos.
Figura 11 - Vestimentas para o soldador. [9]
Fonte: Apostila de Processo de Soldagem MIG/MAG – SENAI. 1- Mascara de solda; 2- Gola de raspa de couro; 3- Mangas de raspa de couro; 4- Luvas de raspa de couro; 5- Avental de raspa de couro; 6- Polainas de couro;
7- Sapatos de segurança; 8- Óculos de proteção; 9- Touca de proteção;
Além dos dispositivos descritos acima, o soldador deve utilizar uma mascara respiratória, a fim de evitar a respiração dos fumos provenientes do processo.
Figura 12 - Respirador descartável.
Fonte: http://segurancaesaudedotrabalho.blogspot.com/2010/08/d-epi-para-protecao-respiratoria.html
4.2 SISTEMAS DE EXAUSTÃO DE FUMOS
Como citado anteriormente, quando o nível de fumos de solda estiver acima do limite de tolerância, deve ser adotada alguma pratica para conservação do ambiente em níveis aceitáveis.
Sistemas de exaustão, ventilação e filtragem são formas de coleta dos fumos antes que eles atinjam o sistema respiratório do soldador. Sistemas deste tipo também não são econômicos, pois demandam a movimentação de grandes volumes de ar com consequente consumo elevado de energia.
Em todos os locais onde a exaustão localizada é viável, está provado que seu resultado é muito superior em termos de captação dos fumos de solda ou outros particulados em suspensão. Usando-se este método, o risco dos soldadores estarem sujeitos a altas concentrações dos perigosos fumos de solda, é bastante reduzido.
Esses sistemas de exaustão permitem a captação dos fumos antes que chegam a via respiratória dos soldadores. Outro fato importante e citar que não somente o soldador está sendo protegido, pois havendo a exaustão destes fumos, com certeza os demais ambientes estarão livres destes fumos. [6]
4.2.1 Braços Extratores
Os braços extratores de fumos são equipamentos muito utilizados, devido sua praticidade. Estes equipamentos podem ser utilizados como unidade individual, acoplada diretamente no exaustor, ou em sistemas de exaustão centralizada, onde são acoplados vários braços.
Figura 13 - Braço extrator individual acoplado diretamente a um exaustor. [14] Fonte: Seleção de equipamentos para captação de fumos e gases de soldagem.
Figura 14 – Sistema móvel para captação e filtragem de fumos e gases. [14] Fonte: Seleção de equipamentos para captação de fumos e gases de soldagem.
Figura 15 - Exaustão de fumos com um braço extrator. [6] Fonte: Riscos e soluções para os fumos de solda.
Sistema de exaustão centralizado é mais usual em presas que utilizam mais intensivamente o processo de soldagem, ou seja, uma linha de processo de soldagem. Estes sistemas podem ser concebidos de duas formas: uma tubulação central atendendo toda a fabrica ou sistemas menores para cada célula de produção. Sistemas centralizados trabalham com uma vazão superestimada que encarece o investimento e aumenta consideravelmente os custos de operação. [14]
Figura 16 - Esquema de sistema de centralizado de captação de fumos e gases de solda. [14] Fonte: Seleção de equipamentos para captação de fumos e gases de soldagem
4.2.2 Tochas aspiradas
As chamadas tochas MIG/MAG aspiradas possuem um sistema de mangueiras flexíveis e terminais integrados ao corpo do produto. Permitem que o soldador execute o trabalho tendo sempre a exaustão presente facilitando a execução de soldas longas ou o movimento amplo e rápido, sem necessidade de ajuste da posição do captor. A eficiência de captação esperada é de 70% a 98% dependendo dos parâmetros de soldagem, em especial da
posição. As tochas aspiradas são o método ideal de exaustão de fumos em processos robotizados.
Figura 17 - Tocha MIG/MAG aspirada. [6] Fonte: Riscos e soluções para os fumos de solda.
Para a aplicação destes sistemas devem-se ter alguns cuidados, pois a velocidade de extração (do exaustor) não deve interferir no fluxo do gás de proteção, no caso de processos como MIG/MAG e TIG. Desta forma podemos definir sistemas de captação de baixa e alta pressão.
Baixa pressão: ou seja, baixa velocidade de extração é usada para exaustão de fumos, gases e poeiras em suspensão. A exaustão é realizada por braços extratores, bocais especiais, coifas sobre equipamentos e fechamentos em geral. [6]
Alta pressão: é utilizada em aplicações onde a extração pode ser realizada muito próxima ao ponto de emissão como em tochas MIG/MAG aspiradas por exemplo. Aplicações em limpeza pesada de resíduos pesados e em limpeza geral são muito comuns também. [6]
Tabela 5 – Vazões aproximadas por ponto de captação. [6] Fonte: Riscos e soluções para os fumos de solda.
Baixa Pressão Alta Pressão
Vazão de ar, m³/h 600 - 1800 150 - 250
Velocidade de remoção, m/s 0,5 – 5 15 - 18
4.2.3 Máscara de soldagem com proteção respiratória
Podemos encontrar vários tipos de máscara de solda com proteção respiratória, desde as mais simples, com apenas filtros de proteção, as mais completas, com suprimento de ar.
No geral, estás máscara apresentam sistema de proteção aos olhos de forma automática, ou seja, quando o soldador abre o arco de solda, ela escurece automaticamente. Mas o grande diferencial destas máscaras está na proteção respiratória pra o soldador. Alguns fabricantes fornecem este sistema de proteção que podem ser adaptados a qualquer tipo de máscara, podendo ser utilizado em outros processos além da soldagem.
Figura 18 - Máscara com proteção respiratória.
Fonte: http://www.gwescudo.com.br/?gclid=CJ_8jta85qQCFQu87QodWmse1g
Vários modelos de sistemas de proteção são encontrados. Alguns modelos utilizam sistema de filtragem dos fumos acoplado com ar comprimido, ideal para soldagem em ambientes mais quentes. Outros modelos possuem sistema de compensação automática de fluxo além do sistema de filtros.
Figura 19 – Máscara com sistema de compensação automática de fluxo. Fonte: http://solutions.3m.com.br/wps/portal/3M/pt_BR/SolucoesSoldagem/Home/
Figura 20 - Máscara com proteção respiratória que utiliza ar comprimido. Fonte: http://solutions.3m.com.br/wps/portal/3M/pt_BR/SolucoesSoldagem/Home/
4.3 DISPOSITIVO ECOTURB XOF
O dispositivo Ecoturb XOF foi desenvolvido a partir do Projeto Ecológico Ecoturb. Este projeto, através de um conjunto de medidas e ações que visam despoluir o ambiente urbano e o local de trabalho. É utilizada tecnologia renovável, que proporciona que proporciona uma economia na ordem de 10% na matriz energética utilizada.
Após 12 anos de pesquisas e ensaios, foi possível desenvolver os componentes básicos do projeto, que são o TV357 Conversor Psicotrônico Bioenergético e o Gel Biomagnético XOF na forma sólida.
4.3.1 Poluição
O sol bombardeia a Terra constantemente com cargas elétricas positivas (cátions) prejudiciais a saúde e ao meio ambiente. A camada de ozônio age como um filtro que só permite a passagem de cargas negativas (ânions) que são benéficos ao equilíbrio da biosfera. Entretanto o uso de redes elétricas, equipamentos eletroeletrônicos, a queima de combustível, seja nas residências, indústrias ou nos veículos automotores, geram cátions que prejudicam o meio ambiente. [16]
4.3.2 Conversor TV357
O Conversor TV357 é um produto 100% natural à base de multicristais da pedra Turmalina. O Conversor TV357 após receber RNIE (Radiação Não-Ionizante Espacial) converte os cátions (cargas positiva) nela contidos em ânions (cargas negativas). Isso inibe a formação de IEME (Indução Eletromagnética Espacial), responsável por permear os tecidos do organismo o que permite a entrada da RNIE. Desse modo, o TV357 com sua atuação quântica, fecham os tecidos como se o usuário tivesse uma blindagem neutralizando a RNIE. A RNIE (Radiação Não-Ionizante Espacial) é formada pelos Hertz Telúricos, que são campos eletromagnéticos de baixa intensidade emitidos por redes elétricas, aparelhos eletrônicos e motores a combustão. Os Hertz Telúricos interferem no campo energético dos seres vivos, o que causa desequilíbrios no organismo. [16]
4.3.3 Gel Biomagnético XOF Sólido
O Gel Biomagnético, a base de água potável, possui uma fórmula exclusiva composta de vários elementos da natureza (oligo-elementos). Isso o torna capaz de manter de forma
permanente a frequência eletromagnética da Terra (Ressonância de Schumann ou Bioressonância), cuja frequência varia entre 7,83 a 13,5 hertz (ciclos por segundo), dependo da localização geomagnética.
A capacidade de reter a energia livre produzida pelas moléculas da água em movimento torna Gel Biomagnético XOF uma tecnologia única, capaz de fortalecer o plasma e o DNA da energia elétrica, utilizando assim a força dos neutrinos, aproveitando mais de 97%, da carga recebida, evitando o desperdício na ordem de 9,2%. [16]
4.3.4 Ecoturb XOF
Ecoturb XOF é o resultado da combinação do Gel Biomagnético com o Conversor TV357. O XOF é constituído de uma formula exclusiva.
A utilização deste dispositivo reduz as perdas geradas pela IEME (Indução Eletromagnética Espacial), indutância mútua e efeito Joule. Diminui ruídos e oscilações, resultando em uma energia limpa e sem desperdícios. Aproveita 97,5% de toda a energia conduzida pelo sistema elétrico instalado, produzindo economia em torno de 9,2% na energia.
A atuação quântica do XOF passa a ser emitida pelo equipamento assistido, gerando pontos de difusão de ar íons negativos em todos os terminais, inclusive na hora de fusão do arco, mantendo todo o ambiente descontaminado, produzindo efeito revigorante em corpos vivos, normalizando o sistema nervoso autônomo e motor. As funções biológicas das pessoas sobre influência de íons negativos são melhoradas, devido à ativação das células e aceleração do metabolismo, o que melhora o sono, o humor e reduz o stress. O sangue circula melhor o que recupera a fadiga e melhora o desempenho e a produtividade. [16]
4.3.5 Instalação do dispositivo no equipamento de solda
Para a instalação do dispositivo nas máquinas de solda MIG/MAG, é aplicado dois modelos do dispositivo, o Ecoturb Gás e Ecoturb XOF para energia. A figura 21 representa a instalação na máquina de solda.
Figura 21 - Aplicação dos dispositivos. [16] Fonte: Projeto Ambiental Ecoturb.
5 DESENVOLVIMENTO DO DISPOSITIVO PARA COLETA DE FUMOS
A norma AWS F1.2:2006 estabelece um dispositivo e metodologia para análise de fumos. Baseando–se nesta norma, construímos um dispositivo próprio para coleta de fumos, visando os equipamentos disponíveis no laboratório de soldagem.
A ideia inicial é proporcionar um sistema fechado (hermético) sem influência de meios externos, sendo que as condições de realização da soldagem sejam executadas de forma controlada para análise posterior dos dados coletados.
5.1 SISTEMAS DE CONTROLE E ANÁLISE DOS PARÂMETROS DE
SOLDAGEM
No laboratório de soldagem dispomos de um Sistema de Deslocamento e Posicionamento Micro-Processado (figura 22), também chamado de Tartílope. Este equipamento permite o controle de deslocamento e velocidade para a realização da soldagem. Para isto basta fixar a tocha de soldagem no Tartílope e determinar o deslocamento e velocidade desejados.
Figura 22 - Tartílope.
Outro equipamento disponível é a fonte de Soldagem multi-processos IMC-Inversal 300 (figura 23) que possibilita a integração com o computador, utilizando software especifico podemos realizar a aquisição e análise dos dados de soldagem.
Figura 23 - Fonte de soldagem IMC Inversal 300.
O Sistema de Aquisição Portátil SAP-1(figura 24), permite a aquisição e análise de parâmetros de soldagem, independente da fonte de soldagem possuir integração com computador ou não.
Figura 24 - Sistema de Aquisição Portátil. Neste equipamento temos disponíveis os seguintes softwares:
OSCILOS (figura25), que permite a leitura dos parâmetros de soldagem (tensão e corrente de soldagem) em função do tempo, na forma gráfica;
Figura 25 - Interface gráfica do OSCILOS.
SMGSOLD (figura 26) torna possível a leitura dos parâmetros de soldagem, como, tensão e corrente de soldagem, fluxo de gás de proteção e velocidade de alimentação do arame.
Figura 26 - Interface gráfica do SMGSOLD.
5.2 PROTÓTIPO DE UMA CAPELA PARA COLETA DE FUMOS
A partir dos recursos oferecidos desenvolvemos um protótipo de uma capela para realização dos ensaios e a coleta dos fumos.
A capela desenvolvida para que seja montada sobre a mesa onde se encontra fixa o Tartílope, podendo ser retida com facilidade. A estrutura da capela é feita com chapas de aço e na face frontal foi montada uma abertura de vidro que proporciona a colocação dos corpos de prova e a visibilidade durante a execução dos ensaios. A figura 27 mostra uma vista isométrica do conjunto.
Figura 27 - Perspectiva da capela.
Como podemos observar na figura 27, a capela possui rasgos laterais para permitir o encaixe sobre a mesa e o Tartílope. Nestes rasgos foi colada uma junta de couro, que permite assim uma vedação do meio externo. A parte superior apresenta um pequeno orifício onde pode ser inserido o ciclone para coleta dos fumos.
Figura 28 - Perspectiva da parte posterior da capela.
A parte posterior da capela apresenta um recorte, por onde podemos inserir os cabos para realização da soldagem e controle do Tartílope. Este rasgo também apresenta uma junta e
revestimento de couro para vedação e proteção contra danos que a chapa poderia causar para os cabos.
A figura 29 e 30 mostra a capela desenvolvida para utilização no laboratório, onde podemos ver alguns detalhes descritos acima.
Figura 29 - Vista frontal da capela após montada.
Figura 30 - Perspectiva da parte posterior após a capela montada.
5.3 COLETA DE FUMOS PARA ANÁLISE
Durante o desenvolvimento do protótipo da capela, foi pensado na utilização dos mesmos equipamentos utilizados para avaliação de riscos nas empresas. Tais equipamentos são:
Bomba de amostragem (figura 31);
Cassete com filtro de amostragem (figura 32); Ciclone (figura 33).
Figura 31 - Bomba de amostragem.
Fonte: http://www.jjr.com.br/simples/skc/produtos/universal_224-pcxr4/index.htm
Figura 32 - Cassete com filtro para amostragem. Fonte: Catálogo de equipamentos de amostragem.
Figura 33 - Ciclone.
Fonte: http://www.jjr.com.br/simples/skc/acessorios/ciclone_aluminio/index.htm
A bomba realiza a sucção do ar de forma controlada, o ar é captado através do ciclone, que está acoplado ao cassete, esse por sua vez está ligado à bomba através de uma mangueira.
O cassete possui internamente um elemento filtrante, ou seja, onde o fumo vai ser captado, para posteriormente ser realizada a análise. A figura 34 mostra um esquema do conjunto para amostragem.
Figura 34 – Esquema do conjunto para captação do fumo.
Fonte: http://www.jjr.com.br/simples/skc/acessorios/ciclone_aluminio/index.htm
A vantagem da utilização deste sistema é que permite não só a quantificação de fumos por peso, mas também a quantidade de cada elemento que constitui a amostragem por ser um sistema padronizado, o mesmo utilizado para verificação de fumos gerados nos postos de trabalho. Importante ressaltar que a análise deve ser realizada em laboratório específico.
Outro sistema para coleta do fumo pode ser utilizada conforme a norma AWS F1.2:2006, utilizando apenas um filtro de fibra de vidro, porém este sistema permite apenas quantificar o nível de fumo, não podendo ser quantificada o nível de cada elemento.
CONCLUSÃO
A soldagem pode ser considerada um dos processos mais importantes e utilizados nas indústrias, porém devem ser tomadas algumas precauções devido aos riscos ocupacionais que este processo pode causar.
Se considerado a exposição em longo prazo, os soldadores e/ou operadores podem apresentar ou desenvolver algumas doenças irreversíveis caso não seja tomado medidas de segurança. Tendo em vista a importância da saúde dos trabalhadores, algumas normas estabelecem alguns fatores para minimizar estes riscos ocupacionais.
Vários equipamentos podem ser aplicados para a minimização e a captação dos fumos de soldagem. Torna-se assim, o desenvolvimento de novos meios e dispositivos algo necessário para adequar e/ou melhorar o ambiente de trabalho.
Muitas empresas de menor porte, não dispõem de capital para investimento necessário para a adequação do ambiente de trabalho utilizando equipamentos existentes, o que torna a busca por soluções mais simples um fator importante, tornando a pesquisa e desenvolvimento bem como a avaliação de novos meios e equipamento necessário para melhoria do ambiente de trabalho.
Com o presente trabalho podemos perceber a importância do assunto fumos de soldagem, e a partir do estudo deste, definir alguns parâmetros iniciais e desenvolver um protótipo para a realização de ensaios e/ou análise quanto à emissão do mesmo, consolidando assim a busca para melhores ambientes de trabalho.
SUGESTÕES
No presente trabalho apenas foi apresentado alguns parâmetros e efeitos referente à emissão de fumos de soldagem. Devido à falta de alguns equipamentos não foi possível a realização de ensaios para quantificação dos fumos utilizando o sistema descrito no trabalho, porém serve como conceito para trabalhos posteriores.
Como proposta de trabalhos que podem ser desenvolvido a partir deste, temos: Análise de fumos com a utilização do dispositivo Ecoturb XOF;
Análise da emissão de gases com a utilização do dispositivo Ecoturb XOF;
Influência nos parâmetros de soldagem com a utilização do dispositivo Ecoturb XOF; Desenvolvimento de sistema de captação de fumos utilizando filtro recomendado pela
REFERÊNCIAS
[1] FUNDAÇÃO BRASILEIRA DE TECNOLOGIA DA SOLDAGEM. Departamento de Cursos. Curso de Inspetor de Soldagem – CIS – Nível 1. 16a. ed. Rio de Janeiro, 2009. v 1.
[2] MODENESI, Paulo J. MARQUES, Paulo Villani. Soldagem I: Introdução aos
Processos de Soldagem. Belo Horizonte: Nov. 2000.
[3] ESAB. Soldagem MIG/MAG. Disponível em:
http://www.esab.com.br/br/por/Instrucao/biblioteca/upload/1901104rev0_ApostilaSoldagem MIGMAG.pdf. Acesso em: 15 set. 2010;
[4] UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS. Técnica Operatória da Soldagem
GMAW. Disponível em:
http://www.demet.ufmg.br/grad/disciplinas/emt019/pratica_gmaw.pdf. Acesso em: 10 set. de 2010.
[5] CAMPOS, Armando Augusto Martins. Cipa – Comissão Interna de Prevenção de
Acidentes: uma nova abordagem. 9a ed. São Paulo: Editora Senac São Paulo, 2005.
[6] NEDERMAN. Riscos e soluções para os fumos de solda. Disponível em: http://www.nederman.com.br/Downloads/MANUALSAUDESOLDADORES1.pdf Acesso em: 25 set. 2010.
[7] GW ESCUDO. Riscos ocupacionais no processo de soldagem. Disponível em: http://www.gwescudo.com.br/. Acesso em: 02 set. 2010.
[8] MINITÈRIO DO TRABALHO E EMPREGO. NR 15 – Atividades e Operações
Insalubres. Disponível em:
http://www.mte.gov.br/legislacao/normas_regulamentadoras/nr_15.pdf. Acesso em: 01 set. de 2010.
[9] SENAI – CETEC DE SOLDA ORLANDO BARBOSA – Processo de Soldagem. NAE/STM/Coordenação do Material Didático e Informática Educacional.
[11] GARCIA, Regina Paula. Scotti, Américo. Análise comparativa da geração de fumos
entre arames maciços (GMAW) e tubulares (FCAW). Consolda 2009. Piracicaba-SP, V.
[13] MINISTÉRIO DO TRABALHO E EMPREGO. NR 6 – Equipamentos de Proteção
Individual - EPI. Disponível em:
http://www.mte.gov.br/legislacao/normas_regulamentadoras/nr_06.pdf. Acesso em: 20 out. 2010.
[14] NEDERMAN. Seleção de equipamentos para captação de fumos e gases de
soldagem. Disponível em: http://www.nederman.com.br/Downloads/Nederman%20-%20Fumos%20e%20Gases%20de%20Solda2.pdf. Acesso em: 25 set. 2010.
[16] GRUPO VALMERON TECNOLOGIA E SAÚDE PLENA. Projeto ambiental:
Ecoturb – Tecnologia de 4ª Geração. Disponível em: http://www.ecoturb.com.br. Acesso
em: 05 jun. 2010.
[17] ACGIH. TLVs e BEIs – Limites de Exposição (TLVs) para Substâncias Químicas e
Agentes Físicos e Índices Biológicos de Exposição (BEIs). Tradução: ABHO - Associação
