UNIVERSIDADE REGIONAL DO NOROESTE DO
ESTADO DO RIO GRANDE DO SUL
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS EXATAS E ENGENHARIAS
Curso de Pós Graduação Lato Sensu em Engenharia de Segurança do
Trabalho
EDSON BAAL
RECOMENDAÇÕES PARA PROJETO DE UNIDADES DE
BENEFICIAMENTO E ARMAZENAGEM DE GRÃOS COM ENFOQUE
EM SEGURANÇA DO TRABALHO
Ijuí/RS 2013
EDSON BAAL
RECOMENDAÇÕES PARA PROJETO DE UNIDADES DE
BENEFICIAMENTO E ARMAZENAGEM DE GRÃOS COM ENFOQUE
EM SEGURANÇA DO TRABALHO
Monografia do Curso de Pós Graduação Lato Sensu em Engenharia de Segurança do Trabalho apresentado como requisito parcial para obtenção do título de Engenheiro de Segurança do Trabalho
Orientador: Prof. Dr. Antonio Carlos Valdiero
Ijuí/RS 2013
EDSON BAAL
RECOMENDAÇÕES PARA PROJETO DE UNIDADES DE BENEFICIAMENTO E ARMAZENAGEM DE GRÃOS COM ENFOQUE EM SEGURANÇA DO TRABALHO
Monografia defendida e aprovada em sua forma final pelo professor orientador e pelo membro da banca examinadora
Banca examinadora
________________________________________ Prof. Antonio Carlos Valdiero, Doutor - Orientador
________________________________________ Prof. Olavo Luis Kleveston, Especialista
AGRADECIMENTOS
Agradeço aos meus familiares, pelo amor incondicional, e grande apoio durante a realização do curso.
Ao Prof. Dr. Antonio Carlos Valdiero, orientador deste trabalho, pelos conhecimentos adquiridos através de suas aulas e pela continua orientação durante o projeto.
A todos os colegas de curso e amigos, pela saudável convivência, troca de experiências e busca mútua de conhecimentos.
RESUMO
Com o aumento da produção agrícola, há o consequente aumento da demanda por processos de beneficiamento e armazenagem de grãos, além da necessidade de serem cada vez mais ágeis e eficientes. Em contrapartida à alta produtividade, a segurança do trabalho é fator determinante para assegurar a qualidade plena e o controle ambiental. Após a colheita, os cereais são levados pra as unidades de beneficiamento e armazenagem, onde passam por processos operacionais como o recebimento, limpeza, secagem, armazenagem e expedição. Nessas unidades e em alguns destes processos, observa-se a ocorrência de trabalho em altura e em espaços confinados, além disto, os trabalhadores estão expostos ao risco de explosão, incêndio, ruído, e acidentes, sem falar nos riscos biológicos, entre outros que podem afetar a saúde do trabalhador. Apesar da normatização de procedimentos de trabalho para prevenção de acidentes diante destas condições, o setor ainda registra um elevado número de acidentes. Existem duas ações conjuntas importantes para aumento do nível de segurança: o treinamento de pessoas e o desenvolvimento de sistemas mais seguros. Dentro do contexto do projeto de sistemas seguros e baseando-se na metodologia de projeto, este trabalho apresenta importantes observações para orientação de projetistas no desenvolvimento de um equipamento mais seguro nas fases de projeto informacional, projeto conceitual e projeto preliminar. Num sentido mais amplo, é possível durante a concepção de unidades de armazenagem de grãos eliminar ou controlar de uma forma mais eficiente os riscos inerentes a esta atividade agroindustrial. Além da metodologia de projeto voltada a segurança, este trabalho utiliza de forma inovadora a Análise Preliminar de Risco (APR) como uma ferramenta para a revisão geral dos aspectos de segurança de um processo específico, podendo ser utilizada durante a fase de projeto de qualquer equipamento ou processo envolvido no beneficiamento e armazenagem de grãos. Em conjunto com a diminuição dos fatores de risco devido à concepção de um projeto seguro, verifica-se a importância de procedimentos operacionais padrões, de treinamentos, de equipamentos de proteção individual e coletiva, enfim, todas as medidas de controle que contemplem a segurança e saúde do trabalho.
Palavras-chave:
Beneficiamento e armazenagem de grãos, segurança e saúde do trabalho, metodologia de projeto.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Fluxograma de operações em uma unidade de beneficiamento e armazenagem de
grãos. ... 13
Figura 2 – Fluxo de grãos em uma unidade de beneficiamento e armazenagem de pequeno porte ... 14
Figura 3 – Máquina de limpeza de grãos. ... 15
Figura 4 – Máquina de limpeza de grãos com caixa de peneiras fechada. ... 16
Figura 5 – Componentes principais da máquina de limpeza ... 17
Figura 6 – Secador de grãos ... 18
Figura 7 – Torre dos secadores de grãos ... 19
Figura 8 – Fornalha de fogo direto ... 19
Figura 9 – Sistema de aquecimento através de trocador de calor ... 20
Figura 10 – Armazém graneleiro horizontal ... 21
Figura 11 – Bateria de silos para armazenagem de grãos ... 22
Figura 12 – Elevador de caçamba... 23
Figura 13 – Transportador de correia ... 24
Figura 14 – Rosca transportadora ... 24
Figura 15 – Transportador de corrente ... 25
Figura 16 – Danos após uma explosão provocada por pó combustível... 27
Figura 17 – Sequencia descarregamento dos grãos em um silo ... 29
Figura 18 – Sufocamento do trabalhador durante a descarga de um silo. ... 30
Figura 19 – Queda do trabalhador devido ao rompimento da massa de grãos compactada. .... 30
Figura 20 - Desmoronamento da massa de grãos ... 31
Figura 21 – Fases do processo de desenvolvimento de produtos ... 33
Figura 22 – Tipo do produto e tempo de duração do processo de desenvolvimento ... 33
Figura 23 – Fluxograma da fase de projeto informacional ... 35
Figura 24 – Fluxograma da fase de projeto conceitual ... 37
LISTA DE QUADROS
Tabela 1 – Limites críticos de explosão de pó de grãos agrícolas ... 27
Tabela 2 – Observações de segurança para o projeto de um silo metálico ... 43
Tabela 3 – APR para a atividade de carga do silo ... 46
Tabela 4 – APR para a atividade de armazenagem de grãos ... 47
Tabela 5 – APR para a atividade de descarga do silo ... 48
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ... 10
1.1 OBJETIVO ... 10
1.2 METODOLOGIA ... 11
1.3 ORGANIZAÇÃO DO TRABALHO ... 11
2 UNIDADES DE BENEFICIAMENTO E ARMAZENAGEM DE GRÃOS ... 13
2.1 GENERALIDADES ... 13 2.2 LIMPEZA ... 14 2.3 SECAGEM ... 17 2.4 ARMAZENAGEM ... 20 2.5 TRANSPORTE DE GRÃOS ... 22 2.6 CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 25
3 O PROBLEMA DA SEGURANÇA NAS UNIDADES DE BENEFICIAMENTO E ARMAZENAGEM DE GRÃOS ... 26
3.1 POEIRAS ... 26
3.2 RUÍDO ... 28
3.3 TRABALHO EM ALTURA E EM ESPAÇOS CONFINADOS ... 28
3.4 RISCOS DE ACIDENTES ... 29
3.5 CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 31
4 METODOLOGIA DE PROJETO ... 32
4.1 FASES DO PROCESSO DE DESENVOLVIMENTOS DE PRODUTOS ... 32
4.2 PROJETO INFORMACIONAL ... 34 4.3 PROJETO CONCEITUAL ... 36 4.4 PROJETO PRELIMINAR ... 38 4.5 ASPECTOS DA SEGURANÇA ... 40 4.6 CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 41 5 RESULTADOS ... 43
5.1 A SEGURANÇA NAS FASES INFORMACIONAL, CONCEITUAL E PRELIMINAR DO PROJETO DE UM SILO METÁLICO. ... 43
5.2 ANÁLISE PRELIMINAR DE RISCO APLICADO AO PROJETO SILOS METÁLICOS. ... 45
CONCLUSÃO ... 51 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ... 52 APÊNDICE A ... 56
1 INTRODUÇÃO
A presente monografia aborda o estudo da metodologia de projeto com o intuito de resolver problemas relacionados à segurança e saúde do trabalho nas unidades de beneficiamento e armazenagem de grãos. Os fatores de risco que afetam a integridade física do trabalhador estão presentes em diversos pontos do processo da pós-colheita de cereais. Assim buscou-se incorporar observações de segurança no desenvolvimento das fases iniciais do projeto destas unidades, tornando os lacais de trabalho mais salubres e seguros.
Após a colheita os cereais são levados pra as unidades de beneficiamento e armazenagem, onde passam por processos operacionais como o recebimento, limpeza, secagem, armazenagem e expedição, (MILMAN, 2002). O acentuado crescimento da produção agrícola gera a necessidade desses processos serem ágeis e altamente eficientes, e geralmente, a alta produtividade vai de encontro às rotinas de segurança.
Sérios acidentes, muitos deles fatais, ocorrem por quedas de altura, asfixia na massa de grãos, intoxicação, choque elétrico e alto potencial de riscos de incêndios e explosões devido ao acúmulo de poeiras no interior do silo e as que ficam depositadas nas máquinas e nos equipamentos elétricos (RANGEL JR., 2013).
Neste contexto verifica-se a importância da Engenharia, na elaboração de medidas de controle, que elimine ou minimize o risco, assim como a observância dos aspectos da segurança nas fases iniciais do desenvolvimento de produtos.
1.1 OBJETIVO
O objetivo central desta monografia é realizar o estudo da segurança e saúde do trabalho nos processos de beneficiamento e armazenagem de grãos, conjuntamente com o estudo da metodologia de projeto de produtos, identificando os aspectos de saúde e segurança do trabalho, e demonstrar como esses aspectos são aplicados no desenvolvimento das fases informacional, conceitual e preliminar do projeto.
Serão expostos os principais riscos do trabalho em unidades de armazenagem, e como eles podem ser eliminados com a correta abordagem durante o processo de projeto.
1.2 METODOLOGIA
Para a elaboração da monografia, foi realizada a revisão bibliográfica relacionada a metodologias de projeto, tais como a apresentada por Alonço (2004), Back et al (2008) e Romano (2003) e em conjunto foi realizado estudo sobre técnicas de análise de risco apresentada por Mattos (2011). Os sistemas de beneficiamento e armazenagem de grãos, foram estudados através de Milman (2002), Weber (1995) e Weber (2005). Fez-se o levantamento dos atributos de segurança nas Normas Regulamentadoras do Ministério do Trabalho e Emprego, (NR-12, NR-17, NR-31, NR-33, NR-35). Para realizar tais atividades dispôs-se de livros na biblioteca da Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul e recursos computacionais com acesso à internet.
A apresentação dos resultados se dá através da compilação de observações de segurança aplicáveis nas fases informacional, conceitual e preliminar do processo de projeto de um silo metálico utilizado para armazenagem de grãos. Também demonstra-se a aplicação da técnica de Análise Preliminar de Risco (APR), durante a fase de projeto, servindo como instrumento de revisão da segurança do equipamento.
1.3 ORGANIZAÇÃO DO TRABALHO
Este estudo é organizado em oito capítulos. No primeiro, apresentam-se os aspectos introdutórios, com a contextualização do estudo, os objetivos, a metodologia utilizada e a organização do trabalho, para situar o leitor.
No segundo capítulo, expõe-se uma revisão bibliográfica sobre as unidades de beneficiamento e armazenagem de grãos, os principais processos envolvidos, suas particularidades e equipamentos utilizados. Este capítulo apresenta suscintamente o ambiente de uma Unidade Armazenadora e seus principais equipamentos, permitindo uma contextualização para o leitor leigo na área.
No terceiro capítulo, apresenta-se o problema da segurança nessas unidades, os principais fatores de riscos envolvidos nos processos, assim como as referências normativas relacionadas à atividade.
No quarto capítulo, apresenta-se o estudo da metodologia de projeto proposta por Back et al (2008) e outros pesquisadores, buscando identificar os aspectos relativos à
segurança nas fases de projeto informacional, projeto conceitual e projeto preliminar do produto.
O quinto capítulo, mostra os resultados da aplicação da metodologia com os aspectos relativos à segurança durante o desenvolvimento das fases informacional, conceitual e preliminar do projeto de um silo metálico. Também faz parte desse capítulo, a aplicação da técnica de Análise Preliminar de Risco (APR), como ferramenta de revisão da segurança do equipamento durante o processo de projeto.
O sexto capítulo, mostra a conclusão do trabalho e as recomendações para trabalhos futuros.
Já o sétimo e oitavo capítulo apresenta as referências bibliográficas e o apêndice A, respectivamente.
2 UNIDADES DE BENEFICIAMENTO E ARMAZENAGEM DE GRÃOS
2.1 GENERALIDADES
Após a colheita, os grãos passam por uma série de processos até chegar ao consumidor final. Algumas destas operações são: recepção, limpeza, secagem e armazenagem, movimentação entre outras, segundo Milman (2002), estas operações são denominadas pré-processamento de grãos, e os locais onde são realizadas são denominados Unidades beneficiadoras de grãos. Geralmente os locais de beneficiamento de grãos também são compostos por estruturas de armazenagem, assim, locais podem ser denominados de Unidades de Beneficiamento e Armazenagem de Grãos.
O fluxo geral dos processos envolvidos nas unidades é representado na Figura 1. Primeiramente, os grãos são recebidos normalmente em moegas graneleiras; após passam pelo processo de limpeza, onde impurezas são retiradas mecanicamente, então segue para a secagem, onde é feito a retirada forçada da umidade pela passagem de ar aquecido pelos grãos; na armazenagem os grãos são estocados, o que permite o abastecimento durante todo o ano, regulando com o mercado; e por ultimo tem-se a expedição, quando os grãos são retirados da UBG.
Figura 1 – Fluxograma de operações em uma unidade de beneficiamento e armazenagem de grãos.
Fonte: Milman (2002).
Weber (2005) apresenta na Figura 2 o leiaute simplificado juntamente com o fluxo de grãos de uma unidade de beneficiamento e armazenagem de pequeno porte.
O exemplo apresentado é constituído por uma moega (M) de recebimento dos grãos, conectada por uma tubulação ao pé do elevador (E1) que alimenta a máquina de pré-limpeza (PL). Da pré-limpeza, dirigido por uma válvula de duas direções, os grãos recebidos secos seguem para o pé do elevador (E3) que alimenta o silo. Os grãos úmidos, entretanto, da
pré-limpeza caem no pé do elevador (E2) e através desse, são direcionados para o secador (S). Por exemplo, estando os grãos de soja com baixa umidade, menos de 20%, o sistema de secagem será contínuo, e nesse caso os grãos saindo do secador são conduzidos ao pé do elevador (E3) e então para o silo, de forma contínua. Grãos de soja úmidos, com teor de umidade acima de 20%, por exemplo, passarão mais de uma vez no secador, retornam para o mesmo secador através do elevador (E2), para apenas quando se encontrarem secos e frios, e serem levados ao silo através do elevador (E3).
Figura 2 – Fluxo de grãos em uma unidade de beneficiamento e armazenagem de pequeno porte
Fonte: Adaptado de Weber (2005).
A seguir, serão apresentadas de forma sucinta, algumas das operações citadas acima. 2.2 LIMPEZA
A limpeza de grãos é uma operação que reduz mecanicamente a quantidade de materiais indesejados da massa de grãos. Muitas vezes, a má condução do processo de colheita faz com
que os grãos chegam às unidades de beneficiamento com índices de impurezas elevados, dificultando os processos de secagem e armazenagem.
As máquinas de limpeza, Figura 3, podem ser classificadas quanto tipo de operação: pré-limpeza, limpeza e classificação.
Figura 3 – Máquina de limpeza de grãos.
Fonte: Kepler Weber (2013).
As máquinas de pré-limpeza fazem uma operação preliminar que reduz em torno de 4 % o teor de impurezas da massa de grãos. A limpeza é uma operação terminal que reduz para 1% o teor de impurezas final da massa. Já a classificação é a operação que sofre os grãos já limpo, a fim de classifica-lo conforme os parâmetros necessários.
A diferença entre as máquinas de limpeza e pré-limpeza esta no processo operacional, porém as forma construtiva é a mesma nos dois casos.
Outra classificação usual está no tipo de caixa de peneira, encontra-se hoje no mercado máquinas com caixa de peneira aberta, Figura 3, e com caixa de peneira fechada, conforme Figura 4.
Figura 4 – Máquina de limpeza de grãos com caixa de peneiras fechada.
Fonte: Kepler Weber (2013).
O funcionamento geral da limpeza mecânica dos grãos se da através de dois elementos, a insuflação de ar sobre os grãos e peneiração dos grãos, conforme mostra a Figura 5.
Na câmara de ar, é insuflado ou aspirarado ar através de uma cortina de grãos, os corpos flutuam na corrente de ar e adquire velocidade terminal que dependerá da relação peso resistência aerodinâmica do corpo, isto provoca o arraste dos corpos mais leves.
Uma parte importante da câmara de ar são os registros de regulagem de fluxo de ar, pois as máquinas são utilizadas para vários tipos de grãos, e estes podem estar mais ou menos limpos, úmidos, etc. Se durante a operação das maquinas houver arraste de grãos, isto sinaliza a necessidade de diminuir a vazão de ar através dos registros de regulagem.
A peneiração é a operação em que os corpos são colocados sobre um tela ou chapa perfurada, e por ação de um movimento vibratório ou oscilatório, faz com que corpos menores passem pelos orifícios da peneira.
Figura 5 – Componentes principais da máquina de limpeza
Fonte: Gaidzinki (2013).
A parte da máquina onde ocorre a peneiração é chamada de caixa de peneiras. As peneiras são chapas perfuradas inclinadas de 4 a 10º, com furos de dimensões que dependem do produto que está sendo peneirado.
Normalmente as peneiras são montadas sobre um quadro metálico ou de madeira, e no interior do quadro são alocados esferas de borracha para a limpeza da peneira durante o trabalho.
Acoplado a caixa de peneiras, está o acionamento motorizado, que gera o movimento vibratório, ou oscilatório das peneiras.
Para completar o fluxo de grãos nas máquinas tem-se é sistema de carga da máquina, onde se da à carga dos grãos e serve para manter o fluxo do produto sempre contínuo, servindo também para fazer a distribuição uniforme dos grãos sobre as peneiras e as bicas de descarga, que descarregam as impurezas de acordo com a separação efetuada, assim como os grãos, que seguem com o transportador para o próximo processo da UBG.
2.3 SECAGEM
A secagem é a etapa do pré-processamento dos produtos agrícolas que tem por finalidade retirar água neles contida. É definida como um processo simultâneo de transferência de calor e massa (umidade) entre o produto e o ar de secagem. A remoção da umidade deve ser feita em um nível tal que o produto fique em equilíbrio com o ar ambiente
onde está armazenado e deve ser feita de modo a preservar a aparência, a qualidade nutritiva e, no caso dos grãos, a viabilidade como semente.
Percebe-se a importância da secagem dos produtos agrícolas à medida que cresce a sua produção. Dentre as principais vantagens da secagem eficiente destacam-se: permite antecipar a colheita, disponibilizando a área para novos cultivos; minimiza as perdas do produto no campo; permite armazenagem por períodos mais longos, sem perigo de deterioração do produto; o poder germinativo é mantido por longos períodos, e impede o desenvolvimento de microrganismos e insetos.
Os secadores mais comuns, conforme Figura 6, nas unidades beneficiadoras de grãos são os do tipo torre, de fluxo cruzado, fluxo concorrente, fluxo contra corrente e fluxo misto, no qual o material se desloca de cima para baixo.
Figura 6 – Secador de grãos
Fonte: Kepler Weber (2013).
A seção da torre, Figura 7, onde o material entra em contato com o ar, é preenchida com varias fileiras horizontal de canaletas, fixadas nas duas paredes externas opostas da torre. Num dos pontos extremos de fixação, estas fileiras de canaletas são vazadas, criando aberturas, alternadamente ora uma parede ora noutra, de modo a permitir a entrada do ar numa lateral e a saída do mesmo na lateral oposta.
Figura 7 – Torre dos secadores de grãos
Fonte: Kepler Weber (2013).
Tal montagem possibilita uma boa distribuição do cereal e do ar, com redução de velocidade de queda e aumenta o fator ar-produto.
Para aumentar a temperatura do ar de secagem podem ser utilizadas junto ao secador, fornalhas,
Figura 8, queimadores a gás ou óleo, trocadores de calor, Figura 9, entre outros.
Figura 8 – Fornalha de fogo direto
Figura 9 – Sistema de aquecimento através de trocador de calor
Fonte: Benecke (2013).
As fornalhas são acopladas ao secador e é o local em que se dá a queima do combustível para a geração do calor necessário ao processo de secagem. São projetadas de forma adequada para cada tipo de combustível a ser utilizado e dimensionado para a quantidade de calor a ser gerado por hora.
Os sistemas de aquecimento de ar por fornalha pode ser de fogo direto, situação em que os gases da combustão saem da fornalha e passam pela massa de grãos, esta é a solução mais econômica. Já nas fornalhas de fogo indireto a câmara de combustão aquece uma tubulação interna pela qual passa o ar que se aquece indiretamente através da tubulação. Nesse caso, os gases da combustão não passam pela massa de grãos.
2.4 ARMAZENAGEM
Basicamente, existem duas formas de armazenamento a granel, em armazéns horizontais, e em silos. Os armazéns são unidades de grande capacidade, formado por um ou vários septos, que apresentam predominância de comprimento sobre a largura. Como os silos horizontais, os graneleiros apresentam o fundo plano, em V ou septado. Essas unidades
armazenadoras são instaladas ao nível do solo ou semi enterradas. A Figura 10 mostra um exemplo de um armazém graneleiro.
Figura 10 – Armazém graneleiro horizontal
Fonte: Kepler Weber (2013).
Já os silos são constituídos por uma estrutura isolada, projetada para o armazenamento de grãos vegetais a granel, geralmente de forma cilíndrica e construída em concreto ou de chapas metálicas corrugadas ou lisas.
A cobertura do silo, é seu fechamento superior, geralmente é fabricada em perfilados de chapas metálicas galvanizadas planas, com reforços nas bordas laterais em que sobre passam uns aos outros oferecendo boa vedação e resistência. Para silos de maior diâmetro, a cobertura é montada sobre uma estrutura.
O corpo do silo é seu fechamento lateral, é constituído de chapas metálicas galvanizadas, onduladas e curvas que, ligadas entre si, formam anéis. Estes sobrepostos formam o corpo, no diâmetro e na altura desejada.
O fundo do silo é seu fechamento inferior, pode ser plano, cônico e parcialmente cônico. A base é a estrutura que transfere as cargas verticais que atuam no silo parra o solo
Os silos devem ser munidos de sistemas de carga e descarga, e dependendo da aplicação, sistemas de aeração e termometria para garantir a conservação dos grãos. Figura 11 apresenta um exemplo com a aplicação de silos para armazenagem de grãos
Figura 11 – Bateria de silos para armazenagem de grãos
Fonte: Kepler Weber (2013).
2.5 TRANSPORTE DE GRÃOS
Milman (2002) define o transporte de grãos como a transferência de uma massa de grãos de um ponto ao outro em qualquer sentido.
As atividades que constituem o beneficiamento de grãos devem ser integradas, a fim de permitir o movimento de grãos com o mínimo de interrupção. As capacidades dos equipamentos devem ser coerentes com o fluxo de grão, e a sua localização deve levar em conta a obter-se o máximo proveito de espaço, porém permitindo o fácil acesso para inspeção e reparos, e a possibilidade de expansão.
A seguir, serão apresentados os transportadores mais comuns encontrados nas unidades de beneficiamento de grãos.
Os transportadores mais comuns encontrados nas unidades de beneficiamento e armazenagem de grãos são o transporte por gravidade, o elevador de caçamba, o transportador de correia, a rosca transportadora e o transportador de corrente. Abaixo, descreve-se suscintamente o funcionamento de cada um.
O transporte por gravidade é aquele em que os grãos se movimentam apenas pela ação da gravidade, em muitos casos, para que os grãos obtenham a energia potencial que possibilite o fluxo, é necessário o uso equipamentos auxiliares.
O elevador de caçamba, ou elevador de canecas, conforme mostra a Figura 12, é um equipamento que tem a finalidade de elevar os grãos a uma altura suficiente, para despeja-los em algum ponto pré-determinado através das tubulações. É composto por uma correia ou corrente, onde se fixam as caçambas ou canecas uniformemente espaçadas, que se movimenta numa direção vertical, sobre duas polias ou rodas dentadas uma superior e outra inferior.
Figura 12 – Elevador de caçamba
Fonte: Kepler Weber (2013).
O transportador denominado transportador de correia, Figura 13, também definido como fita transportadora é um equipamento destinado a executar o transporte horizontal dos grãos, ou com inclinação máxima de 15º com a horizontal, vencendo grandes distâncias sem ocasionar danos mecânicos aos grãos.
É composto basicamente por uma correia sem-fim que se apoia sobre polias soltas, chamadas de roletes, que se fixam a cavaletes duplos ou triplos que dão forma de calha ao lado superior da correia. A correia sem fim se desloca entre os dois tambores, um motor, outro de esticagem. A parte de retorno da correia sem fim se apoia sobre os roletes de retorno que são geralmente retos e que se fixam nas longarinas da estrutura.
Figura 13 – Transportador de correia
Fonte: Kepler Weber (2013).
O transportador denominado rosca transportadora, ou trua, ou caracol, Figura 14 é um equipamento que se destina ao transporte tanto horizontal, como inclinado, sendo que o sentido de transporte dependerá do sentido de rotação e do tipo de helicoide, sendo que o transporte de grãos se dá devido ao giro do helicoide.
É constituído basicamente de um tubo ou calha, dentro do qual se localiza o helicoide, que é montado sobre o eixo que se apoia nas extremidades em mancais de rolamento auto compensadores de rolo, e na parte intermediária, em mancais de deslizamento.
Figura 14 – Rosca transportadora
O transportador denominado corrente transportadora, também conhecido como redler, Figura 15, é um equipamento que se destina ao transporte horizontal, ou inclinado, com carga e descarga em vários pontos, desde que sejam projetadas bocas adequadas.
É constituído basicamente de uma corrente com raspadores (taliscas), que se move entre duas estações (rodas dentadas), uma motora, e outra de esticagem, a corrente desliza sobre uma prancheta, arrastando os grãos dentro de uma caixa metálica fechada.
Figura 15 – Transportador de corrente
Fonte: Redler (2013).
2.6 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Este capítulo apresentou uma ideia geral do processo de limpeza, secagem e armazenagem de grãos. Para cada etapa do processo são utilizados sistemas com características bem específicas, assim a operação de cada equipamento demanda de mão de obra capacitada.
Nos meses de safra, a demanda de beneficiamento e armazenagem de grãos se intensifica, e uma eventual falha em determinado equipamento gera grandes transtornos e prejuízos. Portanto o planejamento de uma unidade deve ser cuidadosamente elaborado, desde sua concepção até sua fase de operação, contemplando planos de manutenção, treinamento de pessoal entre outros.
3 O PROBLEMA DA SEGURANÇA NAS UNIDADES DE BENEFICIAMENTO E ARMAZENAGEM DE GRÃOS
A ocorrência de acidentes no setor de armazenagem vem crescendo ano a ano. Segundo dados de Anuário Estatístico da Previdência Social apresentado por Cardoso (2013), no ano de 2009, foram registrados 2121 acidentes, já no ano anterior foram registrados 100 a menos, e no ano de 2007, o número foi ainda menor, 1648 acidentes de trabalho.
O elevado número de acidentes confirma a necessidade de ações na área de saúde e segurança do trabalho, que possam efetivamente reverter esse panorama.
Com o intuito de entender melhor o problema, a seguir será apresentado os principais fatores de risco presentes nas unidades de beneficiamento e armazenagem de grãos.
3.1 POEIRAS
Nas atividades com grãos, a escarificarão e fragmentação causada por impacto e fricção dos grãos entre si e com equipamentos durante a movimentação, geram pó. A quantidade de pó produzida varia de acordo com o tipo de grão, durante o beneficiamento esta quantidade pode variar de 0,1 a 1% do volume de grãos processados, (SILVA, 2008).
Ao pó, podem estar agregadas partículas contaminantes que podem ser prejudiciais à saúde, os principais efeitos são notados pela irritação das vias aéreas, através de sintomas de reações alérgicas.
Silva (2008) relaciona a incidência de pó nas unidades beneficiadoras de grãos a efeitos sintomáticos nos trabalhadores: irritação de olhos e nariz, tosse e dificuldades respiratórias e irritação na pele. Entre os efeitos mais graves, pode-se citar o aparecimento de sintomas asmáticos, bronquites crônicas e problemas pulmonares.
Além dos problemas relacionados diretamente a saúde do trabalhador, são excelentes combustíveis. Portanto na presença de faíscas elétricas, fragmentos metálicos superaquecidos ou chamas de qualquer origem, podem propiciar condições de incêndio ou de explosões.
Em condições específicas, como apresenta a Tabela 1, o pó de grãos pode ocasionar explosão de grandes proporções. A
Figura 16, mostra os danos causados em uma unidade de beneficiamento de grãos, após uma explosão provocada por pó como combustível.
Tabela 1 – Limites críticos de explosão de pó de grãos agrícolas Características da partícula Limites críticos
Tamanho < 0,1 mm
Concentração 40 g/m³ - 4000 g/m³
Teor de umidade < 100 % b.u.
Concentração de oxigênio > 12 %
Energia de ignição > 10 mj - 100 mJ
Temperatura de ignição 410 - 600 °C
Fonte: Silva (2008)
Figura 16 – Danos após uma explosão provocada por pó combustível
Fonte: Silva (2008).
Além do pó, a agua e a umidade do ar atuam nos grãos e resíduos orgânicos, fermentando-os, gerando metano ( ) e gás carbônico ( ). A formação de metano é comum, especialmente em ambiente anaeróbicos quando se encontra matéria orgânica em decomposição. O metano é um combustível de alto poder colorífico, que quando misturado entre outros gases, ao gás carbônico e ao gás sulfúrico, da forma como é gerado o seu poder está entre 5000 e 7000 Kcal/m³ (WEBER, 1995).
O gás carbônico é mais pesado que o ar se deposite nas partes mais baixas dos silos, nas galerias, nos poços junto aos pés de elevadores, no fundo das moegas, eliminando destes
locais o oxigênio do ar. Grãos com 24% de umidade, num breve período de 24 horas, são capazes de encher o fundo de uma moega de gás carbônico, como já é sabido, o gás carbônico faz com que a pessoa perca as forças e os sentidos, sobrevindo à morte caso não receba imediato socorro (WEBER, 1995).
3.2 RUÍDO
O excesso de ruído é um fator de risco inerente nas atividades industriais e agroindustriais. A mecanização dos processos gera um nível de ruído perturbador para o desenvolvimento do trabalho, além de acarretar doenças ocupacionais. Segundo Macgnam (2009), os efeitos nocivos mais comuns são: a perda de audição, interferência com a comunicação, agressão ao sono, problemas cardíacos, e estresse, assim como a exposição prolongada ao ruído provoca cefaleia constante, aumento da taxa de absenteísmo, além do colaborar para o aumento da ocorrência de acidentes de trabalho e de trajeto.
3.3 TRABALHO EM ALTURA E EM ESPAÇOS CONFINADOS
A Norma Regulamentadora de segurança e saúde do trabalho em espaços confinados (NR 33) classifica como espaço confinado, qualquer área ou ambiente não projetado para ocupação humana contínua, que possua meios limitados de entrada e saída, cuja ventilação existente é insuficiente para remover contaminantes ou onde possa existir a deficiência ou enriquecimento de oxigênio (BRASIL, 2012).
Já a Norma Regulamentadora de trabalho em altura (NR 35), classifica o trabalho em altura toda a atividade executada acima de dois metros do nível inferior, onde haja risco de queda, (BRASIL, 2012).
Portanto em uma unidade de beneficiamento de grãos, existem muitos locais de operação ou manutenção, que se enquadram como espaços confinados e trabalho em altura, tais como os silos metálicos.
3.4 RISCOS DE ACIDENTES
Nos equipamentos para transporte de grãos, assim como nas máquinas de limpeza, esteiras alimentadoras, existe uma série de mecanismos em movimento, são motores, correias, engrenagens entre outros, estes equipamentos se não estiverem com as proteções adequadas, conforme recomendações técnicas da Norma Regulamentadora no trabalho em máquinas e equipamentos (NR 12), (BRASIL, 2012) e semelhantes, podem oferecer sérios riscos de acidentes.
Para os trabalhos em silos, a Norma Regulamentadora de saúde e segurança no trabalho na agricultura, pecuária silvicultura, exploração florestal e aquicultura (NR 31), (BRASIL, 2012), apresenta uma série de preceitos a serem observados no ambiente de trabalho, tais como apresentados no parágrafo a seguir.
Os silos devem ser dimensionados e construídos em solo compatível com as cargas de trabalho. Devem ser providos de escadas e plataformas e estas construídas de forma a garantir o desenvolvimento do trabalho de forma segura. O revestimento interno deve ter características que impeçam o acúmulo de grão. Deve ser prevista a entrada de trabalhadores no interior do silo somente em condições seguras, entre outros.
Apesar de todas as recomendações presente nas normas, é muito comum acontecer acidentes de grandes proporções nos trabalhos em silos.
A Figura 17, mostra esquematicamente a sequencia de descarregamento dos grãos em um silo, onde os grãos da região superior, pela ação da gravidade, são descarregados primeiro.
Figura 17 – Sequencia descarregamento dos grãos em um silo
Caso o trabalhador esteja sobre a massa de grãos no interior do silo, e for acionada a descarga de grãos, o trabalhador será sugado para baixo em poucos segundos, sendo sufocado pelos grãos, conforme mostra Figura 18.
Figura 18 – Sufocamento do trabalhador durante a descarga de um silo.
Fonte: Loewer et al (1994).
Pode haver casos, em que surgem placas de compactadas na massa de grãos, que não são descarregadas, abaixo dessas placas, fica um espaço vazio. Se uma pessoa se apoiar sobre a massa de grãos compactada, esta pode romper, causando a queda do trabalhador, conforme Figura 19.
Figura 19 – Queda do trabalhador devido ao rompimento da massa de grãos compactada.
Fonte: Loewer et al (1994).
A descarga irregular dos grãos cria acúmulo assimétrico da massa de grãos na lateral do silo, se um trabalhador tentar corrigir este problema, poderá ser soterrado com o rompimento do acúmulo de grãos, conforme mostra a Figura 20.
Figura 20 - Desmoronamento da massa de grãos
Fonte: Loewer et al (1994).
Além dos acidentes decorrentes do acesso interno, o rompimento do silo, devido a falhas estruturais, ou ação do meio ambiente, como vento e terremotos, geram graves acidentes de grandes proporções em todas as unidades de beneficiamento e armazenagem de grãos.
3.5 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Este capítulo apresentou os principais fatores de risco que compõe o problema da segurança nas unidades de beneficiamento e armazenagem de grãos. Observa-se que as poeiras, o ruído, o trabalho em altura e em espaços confinados, além do risco de acidentes, constituem uma ampla gama de problemas.
Algumas Normas Regulamentadoras, como NR31 (Segurança e saúde no trabalho na agricultura, pecuária...), NR 33 (Segurança e saúde nos trabalhos em espaços confinados) e a NR 35 (Trabalho em altura), contribuem para nortear as empresas do ramo a oferecerem melhores condições aos trabalhadores, porém o papel da Engenharia de Segurança do Trabalho deve ir além, é necessário medidas mais eficientes que eliminem ou minimize os riscos para os trabalhadores.
4 METODOLOGIA DE PROJETO
Este capítulo apresenta o estudo da metodologia de projeto de produtos com enfoque em segurança, proposta por alguns pesquisadores. É baseada fundamentalmente em orientações nas diversas fases do processo de projeto, que visam incorporar a segurança no produto. 4.1 FASES DO PROCESSO DE DESENVOLVIMENTOS DE PRODUTOS
Romano (2003) apresenta um modelo de referência para o desenvolvimento de produtos, Figura 21. O modelo é decomposto em três macro fases
• Planejamento: envolve a elaboração do plano do projeto do produto, principal resultado da fase.
• Projetação: envolve a elaboração do projeto do produto e do plano de manufatura. Decompõe-se em quatro fases denominadas de projeto informacional, projeto conceitual, projeto preliminar e projeto detalhado. • Implementação do lote piloto: envolve a execução do plano de manufatura na
produção da empresa e o encerramento do projeto. Decompõe-se em três fases denominadas de preparação de preparação para produção lançamento e validação do produto. Os resultados principais de cada fase incluem, respectivamente, a liberação do produto, a liberação do lote piloto e a validação do produto.
No processo de desenvolvimento de produtos tem-se no total três macro fase, descompostas em oito fases. Estas fases são decompostas em atividades que são, por sua vez, desdobradas em tarefas.
Figura 21 – Fases do processo de desenvolvimento de produtos
Fonte: Romano (2003).
Romano (2003), afirma que o a duração da projetação varia de acordo com o tipo de produto de produto a ser desenvolvido e com a quantidade de recursos disponíveis para a sua realização. Ao se desenvolver um produto original e inovador, caso mais complexo, tem-se a realização de um maior número de atividades e consome um maior tempo para a projetação. No caso de projetos aperfeiçoadas ou adaptados, onde já se parte de um conceito de produto, consolidado, algumas fazes podem ser abreviadas, conforme ilustra a Figura 22.
Figura 22 – Tipo do produto e tempo de duração do processo de desenvolvimento
4.2 PROJETO INFORMACIONAL
Na fase de projeto informacional, são realizadas diversas tarefas que buscam a definição dos fatores de influência no projeto. Paralelamente, o mercado é monitorado para identificar as possíveis interferências na determinação dos requisitos de projeto, e o plano de marketing é continuado.
Neste ponto, são identificadas as necessidades dos clientes, sendo estas desdobradas em requisitos. A partir dos requisitos dos usuários são definidos os requisitos de projeto do produto, considerando diferentes atributos: funcionais, ergonômicos, de segurança, de confiabilidade, de modularidade, estéticos entre outros. Dos requisitos de projeto são derivam as especificações de projeto, ou seja, os objetivos a que o produto projetado deve atender.
A politica de segurança do produto também é considerada, através do levantamento das informações sobre segurança no ciclo de vida do produto. Dentre as tarefas relacionadas, deve-se revisar o histórico de segurança dos produtos disponíveis no mercado, avaliar o risco de acidente, ou seja, identificar as especificações de projeto relacionadas à segurança.
Conclui a fase de projeto informacional, a avaliação das especificações de projeto, conjuntamente com as análises econômica e financeira, (BACK, 2008). A figura Figura 23 apresenta o fluxograma desta fase.
Figura 23 – Fluxograma da fase de projeto informacional
Fonte: Adaptado de Back et al (2008).·.
M o n it o ra m e n to d o p ro je to
FASE 2 – PROJETO INFORMACIONAL Apresentação do
plano de projeto
Fatores de
influ-ência no projeto Necessidades dos usuários
Requisitos dos usuários
Requisitos de projeto
Especificações de projeto
Fatores de influência na manufatura
Envolvimento de fornecedores
Informações de segurança
Metas de dependabilidade
Custo meta do produto
Avaliação das especificações
Avaliação das especificações de projeto Lições aprendidas Análise econômica financeira Atualização do plano de projeto M o n it o ra m e n to d o m e rc a d o
4.3 PROJETO CONCEITUAL
Esta fase destina-se ao desenvolvimento da concepção do produto através da realização de tarefas primeiramente determinar a estrutura funcional do produto. Determinadas as estruturas funcionais do produto, parte-se para o estudo das estruturas funcionais alternativas, como objetivo de selecionar a mais adequada.
Para a seleção da concepção faz-se uma análise comparativa entre as alternativas considerando as especificações de projeto, o custo, os riscos de desenvolvimento, e as metas de qualidade, de segurança.
Ao ser selecionado a concepção, iniciam-se os estudos para identificação dos processos de fabricação, e o desenvolvimento de fornecedores.
Conclui esta fase, a avaliação e aprovação concepção escolhida (BACK, 2008). A Figura 24 apresenta o fluxograma desta etapa do projeto.
Figura 24 – Fluxograma da fase de projeto conceitual
Fonte: Adaptado de Back et al (2008).
M o n it o ra m e n to d o p ro je to
FASE 3 – PROJETO CONCEITUAL
Orientação da equipe Estrutura funcional Aprovação da concepção projeto M o n it o ra m e n to d o m e rc a d o Concepções alternativas Concepção selecionada Estudo inicial de segurança Lições aprendidas Envolvimento de fornecedores Processos de fabricação Avaliação da concepção Análise econômica financeira Atualização do plano do projeto
4.4 PROJETO PRELIMINAR
Nesta fase, são definidos o leiaute final do produto e a determinação da viabilidade técnica e econômica. São desempenhadas as seguintes tarefas: identificação das especificações de projeto que relacionam os requisitos de forma (dimensões), leiaute (posição), material, segurança ergonomia e manufatura.
Para atender as suas funções, o projeto preliminar faz uso de diferentes tipos de modelos: icônicos, analógicos, numéricos e computacionais, também conhecidos como protótipos virtuais.
Finaliza a fase, a aprovação e análise da viabilidade econômica. O monitoramento do projeto é feito simultaneamente as tarefas da fase (BACK, 2008). A Figura 25 apresenta o fluxograma desta etapa do projeto.
Figura 25 – Fluxograma da fase de projeto preliminar Fonte: Back et al (2008). M o n it o ra m e n to d o p ro je to
FASE 4 – PROJETO PRELIMINAR Orientação da
equipe
Leiaute inicial Leiautes alternativos
Leiaute dimensional
Leiaute final
Avaliação da viabilidade econômica Lições aprendidas M o n it o ra m e n to d o m e rc a d o Estrutura preliminar do protótipo Plano de fabricação e teste do protótipo Requisitos de manufatura Capabilida- de manufatu-ra interna Capabilida- de manufatu-ra externa Análise de segurança Viabilidade econômica Avaliação da viabilidade econômica
Análise econômica financeira
4.5 ASPECTOS DA SEGURANÇA
Back et. al. (2008) apresenta a segurança de um produto, como sendo parte da otimização integrada no processo de projeto. A preocupação com a otimização e a segurança deve estar presente em todo o ciclo de desenvolvimento de um produto.
A concepção do produto pode interferir na ocorrência de riscos ambientais, de acidentes e a geração de doenças ocupacionais aos usuários. Por isso os projetistas devem estar atentos a essas questões.
Se há risco, este deve ser eliminado. Não havendo possibilidade de elimina-lo, então deverão ser tomadas medidas para minimizar seus efeitos. Para alcançar este objetivo, projetar produtos mais seguros, Back et. al (2008) apresenta uma série de princípios de projeto, que estão descritos abaixo:
• Projetar o produto livre de falha deve ser o ideal da equipe de projeto.
• Admitir que os usuários possam cometer erros na operação do produto. Esses erros não deveriam provocar acidentes. Para minimizar esses erros, a relação entre os usuários e o produto deve se projetada de tal forma que seja de fácil e agradável uso, sem provocar cansaço, dentro de suas capacidades físicas e de conhecimento.
• Arranjar controle e comandos do equipamento de modo que o operador não precise se reposicionar ou se colocar ou se colocar numa posição desconfortável para vê-los ou aciona-los e não se fira ao encostar em outras peças.
• Prover anteparos e proteções a lâminas cortantes, ou elementos semelhantes. Os tipos de proteção também devem ser previstos em mecanismos de transmissão e outras partes móveis, com movimentos de rotação e alternativos. Para evitar litígios na ocorrência de acidentes, o projetista deve incorporar dispositivos de segurança, do estado da arte e economicamente viáveis.
• Prevenir perigos de acidentes nas atividades de serviço, e manutenção e reparo, deixando livre e fácil o acessos às peças reparáveis ou de reposição, sem interferir em outros componentes ou sub montagens.
• Projetar folgas entre partes móveis e fixas, de modo que não ocorra cisalhamento ou amassamento de dedos ou mãos do operador.
• Prover os equipamentos eletroeletrônicos com o devido aterramento e ou bloqueio de circuitos elétricos que possam provocar injúrias.
• Usar materiais de alta resistência ou resistentes ao impacto em produtos que podem sofrer choques ou cair e, assim, estilhaçar-se em pedaços cortantes ou com pontas perfurantes ou, ainda, em pedações muito pequenos e com risco de serem ingeridos por crianças.
• Evitar o uso de materiais tóxicos ou inflamáveis nas peças, nos revestimentos e em fluidos ou gases que possam vazar. Caso seja inevitável, devem ser previstos dispositivos de detecção e alarmes.
• Evitar situações em que o usuário esteja sujeito a elevados e prolongados esforços, movimentos repetitivos, ruídos e vibrações, temperaturas elevadas ou baixas, que provoquem traumas acumulativos.
• Usar sinais de operação e avisos de perigo visíveis, claro, de bom contraste e duráveis.
• Os manuais de operação e de manutenção devem ter sessões destacadas com informações de segurança nos procedimentos de uso, manutenção e descarte do equipamento.
• A equipe de projeto de manter registros de todos os testes realizados, problemas ocorridos no campo, reclamações de usuários que se relacionam a segurança e de ações corretivas adotadas para resolver esses problemas. Deve dar preferência a soluções procedimentos normalizados. Essas providências podem ser extremamente importantes na preparação de defesas em litígios devido a acidentes pessoais ou danos materiais.
Um trabalho voltado à metodologia de projeto para concepção de máquinas agrícolas seguras foi realizado por Alonço (2004). A metodologia proposta fez o levantamento e a inserção de restrições de segurança determinadas na Lei, através de um banco de dados de fácil acesso aos projetistas, bem como a consideração dos princípios de solução para a concepção de máquinas agrícolas seguras, nas fases informacional, e conceitual do processo de projeto.
4.6 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Este capítulo apresentou o estudo da metodologia de projeto proposta por Alonço (2004), Back et al (2008) e Romano (2003). A ideia central da metodologia é cobrir os
aspectos de todo o processo de desenvolvimento de um produto, sistematizando as atividades envolvidas.
Ao se incorporar as observações de segurança durante as fases do projeto, as chances de sucesso e a qualidade do produto são incrementadas.
5 RESULTADOS
Conforme apresentado no capítulo anterior, o processo de projeto envolve uma serie de atividades agrupadas em determinadas fases. Em cada fase é feito o levantamento dos aspectos de que influenciam na segurança que o produto oferece ao usuário. Neste capítulo, os aspectos que impactam na segurança serão chamados de observações.
A seguir serão apresentadas as observações de segurança aplicáveis nas fases informacional, conceitual e preliminar do processo de projeto de um silo metálico.
Também esse capítulo demonstra a aplicação da ferramenta de Análise Preliminar de Risco (APR) com o objetivo de identificar prematuramente os possíveis riscos envolvidos no processo operacional do silo e corrigi-los imediatamente durante a concepção do produto.
5.1 A SEGURANÇA NAS FASES INFORMACIONAL, CONCEITUAL E PRELIMINAR DO PROJETO DE UM SILO METÁLICO.
As observações de segurança estão organizadas na Tabela 2, abaixo.
Tabela 2 – Observações de segurança para o projeto de um silo metálico FASES DO
PROJETO ITEM Nº OBSERVAÇÕES DE SEGURANÇA
Projeto Informacional
1 Objetivos do silo
2 Demanda de armazenagem
3 Variedade do grão a ser armazenado 4 Condições do grão a ser armazenado 5 Condições ambientais de instalação do silo Projeto
Conceitual
6 Avaliar possíveis concepções 7 Analisar a concepção selecionada 8 Pontos operacionais
9 Prover soluções de segurança Projeto
Preliminar
10 Dimensionamento estrutura
11 Dimensionamento para conservação dos grãos
Fonte: Próprio autor
Na fase informacional do projeto, existem pelo menos cinco pontos fundamentais que influenciam na segurança do equipamento:
No item número 1, o projetista deverá levantar informações sobre o objetivo para o silo requerido: armazenamento com descarga infrequente, ou frequente e contínua, descarga direta pra transporte rodoviário ou ferroviário, descarga para processo ou empacotamento, importância da descarga ser controlada, e ou com possíveis paradas, (CALIL JUNIOR E CHEUNG, 2007).
A demanda de armazenagem (item número 2) o fator determinante para a escolha do tipo de silo metálico a ser utilizado: silo elevado, de fundo plano, de fundo cônico, silo horizontal ou vertical, e também de suas dimensões: diâmetro e altura, além da necessidade de prover um ou uma bateria de silos.
A variedade do grão (item número 3), assim como as condições do produto (item numero 4) são fatores determinantes para do dimensionamento do sistema de aeração e termometria. Segundo Calil Junior e Cheung (2007), o projetista deve fazer o levantamento das: quantidades de impurezas contidas na massa de grão, as umidades mínimas e máximas, a distribuição das partículas mais grossas e mais finas, peso específico, granulometria, ângulo de repouso do produto, ângulo estático de atrito interno, efetivo ângulo de atrito interno, ângulo cinemático de atrito entre o produto armazenado e o material da parede do silo.
Já as condições ambientais de instalação do silo (item n° 5), apresenta variáveis tais como: incidência de ventos, zona sísmica, tipo de solo, área e altura para construção do silo.
Estes elementos são considerações base, na fase de projeto informacional, para as determinações dos requisitos e especificações de projeto que deverão ser observados nas fazes subsequentes do processo de projeto.
Na fase de projeto conceitual, é desenvolvida a solução de projeto na forma de concepção de um produto, (itens número 6 e 7). É determinado o tipo de silo, quantidade, suas dimensões, equipamentos de carga e descarga a serem acoplados, instrumentos para medição, definição do tipo de aeração e termometria, as condições de utilização (apenas armazenagem, ou secagem e resfriamento do grão).
A delimitação dos pontos operacionais (item número 8 e 9) é um fator que influencia diretamente nas questões de segurança. Nesta atividade, o projetista deverá indicar a manutenção requerida para a estrutura, os métodos e a frequência de inspeção, e o critério a ser aplicado. Com a delimitação das zonas operacionais, devem-se prover soluções de segurança, tais como: linha de vida, escadas e plataformas, ventilação de espaços confinados entre outros.
A sistematização funcional do silo, incluindo as necessidades de acesso, inspeção, manutenção, limpeza, gera informações relevantes para a elaboração de procedimentos
operacionais padrão, buscando eliminar acidentes, complementado as concepções de segurança definidas no projeto conceitual do silo.
Na fase de projeto preliminar, é feito o dimensionamento estrutural e do sistema de conservação de grãos, através de aeração, (itens número 10 e 11). Assim, devem-se determinar as pressões no silo, as pressões adicionais como as devidas a carregamento excêntrico, cargas dinâmicas, aditivos de descarga, fatores de segurança dimensional, quaisquer limites nas modificações estruturais, tanto para o carregamento como para a descarga dos materiais.
A garantia da integridade estrutural, assim como a integridade dos grãos armazenados, evitando a petrificação e geração de gases explosivos são fatores muito importantes para evitar a ocorrência de acidentes de grandes proporções, garantindo assim a segurança.
5.2 ANÁLISE PRELIMINAR DE RISCO APLICADO AO PROJETO SILOS METÁLICOS.
A análise preliminar de risco (APR), segundo Mattos (2011), consiste no estudo, durante a fase de concepção ou desenvolvimento prematuro de um novo sistema, ou processo operacional, com o objetivo de se determinar os riscos que poderão estar presentes na sua fase operacional. Na fase de projeto de um silo, a APR induz o projetista a conhecer sistematicamente o processo de operação do equipamento, e assim relacionar as necessidades e atributos de segurança a ser consideradas.
O APR pode ser apresentado na forma de uma tabela, são elencadas todas das etapas do processo estudado, relacionando os eventos indesejados, suas consequências e as medidas de correção cabíveis.
No projeto de um produto, o APR pode ser utilizado como uma ferramenta de auxílio aos projetistas, possibilitando a rápida identificação dos atributos de segurança necessários, sendo também uma ferramenta de revisão final, que pode ser anexada à documentação do projeto.
O APR, normalmente é apresentado em uma tabela. No apêndice A, encontra-se o APR completo elaborado para o projeto de um silo metálico, conforme apresentado a seguir.
Primeiramente é elencado as macro atividades envolvidas no processo de armazenagem de grãos em silos metálicos. Para cada atividade busca-se identificar os possíveis eventos indesejados, suas causas, as consequências, e as medidas de controle.
• Atividade 1: Carregar Silo
A atividade inicial na armazenagem em silo é o carregamento. Nesta etapa, são utilizados os transportadores de grãos, que podem variar conforme a disposição dos silos A Tabela 3 apresenta a sistematização desta atividade na planilha do APR.
Tabela 3 – APR para a atividade de carga do silo Descrição da
atividade
Evento
indesejado Causas possíveis
Consequências previstas
Medidas de controle de risco
e emergência Carregar silo. Silo não
carregar Falha no transportador de carga; Registro de entrada no silo fechado. Parada do fluxo de grãos na UBG. Embuchamento do transportador, necessitando de manutenção imediata. Dimensionamento adequado do transportador de carga; Registro de entrada no silo motorizado com sensor de posição. Fonte: Próprio autor.
Neste caso um evento indesejado é o não carregamento do silo, causado por falha no transportador, ou no registro de entrada do silo. Isto interrompe o fluxo de grãos e acarreta em problemas para os outros equipamentos da UBG, gerando a necessidade manutenção imediata.
A medida de controle para evitar tais problemas, é o dimensionamento adequado do transportador de carga do silo, assim como utilização de registro motorizado e com sensor de posição.
• Atividade 2: Armazenar grãos.
Em seguida destaca-se a atividade principal do processo, que é a armazenagem dos grãos propriamente dita. Esta atividade é sistematizada na Tabela 4.
Tabela 4 – APR para a atividade de armazenagem de grãos Descrição da atividade Evento indesejado Causas possíveis Consequências previstas Medidas de controle de risco e emergência Armazenar grãos Grão estragar Aquecimento da massa de grãos no interior do silo Vitrificação da massa de grãos, produção de gases explosivos.
Delimitação das condições do grão a armazenar Dimensionamento adequado do sistema de aeração, se for o caso, controle de temperatura e umidade no interior do silo.
Silo romper Falha estrutural Inutilização do silo e equipamentos periféricos, grandes prejuízos financeiros. Dimensionamento estrutural e especificações de projeto adequadas, verificação das condições ambientais de instalação (ventos, zona sísmica). Fonte: Próprio autor.
A principal função do silo é armazenar grãos sob condições pré-determinadas, a delimitação das condições de umidade do grão, temperatura e umidade relativa do ar ambiente, variedade do grão, tempo máximo de estocagem, são alguns fatores que influenciam no processo de armazenagem.
Os silos podem ou não ser equipados com sistema de aeração, depende das condições citadas no parágrafo anterior, todos estes fatores devem ser observados para evitar que o grão estrague.
• Atividade 3: Descarregar o silo.
Após certo período armazenado, o grão segue para outras etapas de seu beneficiamento e para isto é necessário que sejam descarregados os grãos dos silos. A Tabela 5, apresenta a sistematização desta atividade na APR.
Tabela 5 – APR para a atividade de descarga do silo Descrição da
atividade
Evento
indesejado Causa possíveis
Consequências previstas Medidas de controle de risco e emergência Descarregar silo Silo não descarregar Falha no transportador de carga; Registro de saída no silo fechado. Parada do fluxo de grãos na UBG. Transportador rodando em vazio. Dimensionamento adequado do transportador de carga; Registro de saída no silo motorizado com sensor de posição. Descarga descentralizada Registros auxiliares (na periferia) acionados antes do principal (na região central do silo) Rompimento do silo Controle automático do nível de grãos dentro do silo, e interligação com o acionamento dos registros. Silo não descarregar por completo Não possuir rosca varredora Necessidade de auxiliar manualmente a descarga no interior do silo Prover rosca varredora
Fonte: Próprio autor.
Como um dos eventos indesejados nesta fase é o silo não descarregar, devido à falha no transportador ou no registro de saída do silo. Como consequência tem-se uma parada no fluxo da UBG e equipamentos posteriores ao silo rodando em vazio. O dimensionamento adequado dos transportadores e a utilização de registros automatizados são soluções para estes eventuais problemas.
A descarga descentralizada pode acarretar em graves problemas. Quando massa de grãos permanece em um dos lados, a estrutura do silo fica sobrecarregada e esta pode romper. As consequências disto podem ser catastróficas, visto os tamanhos do silo e sua disposição na UBG. Na intuição de prevenir tal problema, tem-se a opção de controle de nível dos grãos no silo, com e comunicação com os registros de saída do silo.
O descarregamento incompleto do silo gera a necessidade de complementar, de forma manual, o direcionamento dos grãos ate o registro, ou seja, o trabalhador terá que entrar no interior do silo, o que é uma operação de risco. Atualmente existem dispositivos, como a rosca varredora que direciona os grãos até os registros de saída do silo.
• Atividade 4: Inspeção
Por último, temos a atividade de inspeção e manutenção no silo. A Tabela 6 apresenta a sistematização na APR.
Tabela 6 – APR para a atividade de inspeção e manutenção do silo Descrição da atividade Evento indesejado Causas possíveis Consequências previstas Medidas de controle de risco e emergência Inspeção e/ou manutenção Queda em altura, Falta de linha de vida, escadas e plataformas inadequadas nas regiões de inspeção. Acidentes graves, óbito. Prover áreas de acessibilidade de acordo com as exigências normativas. Destacar tópicos para elaboração futura de procedimento operacional padrão de trabalho em altura. Lesões Contato com
equipamentos em movimentos, regiões quentes. Acidentes graves, óbito.
Prover proteções nos equipamentos Intoxicação por gases tóxicos Acesso a espaços confinados, sem ventilação adequada. Acidentes graves, óbito.
Prover ventilação adequada nos tuneis e no interior do silo.
Destacar tópicos para elaboração futura de procedimento operacional padrão de trabalho em altura.
Fonte: Próprio autor.
Os acessórios, tais como transportadores, registros, sistema de termometria e aeração, necessitam ter acesso para possibilitar a realização da tarefa (inspeção e manutenção). No detalhamento desta atividade, deve ser feito uma profunda analise dos riscos consequências e medidas de controle, pois esta fase do processo é a que mais envolve mão de obra, portanto as condições seguras de realização do trabalho devem ser garantidas.
5.3 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Este capítulo apresentou as observações de segurança durante a execução das atividades do projeto informacional, projeto conceitual e projeto preliminar de um silo metálico. Essas
observações agregam segurança ao produto, com o mínimo impacto, pois são realizadas na fase de desenvolvimento do produto.
A aplicação da Análise Preliminar de Risco (APR) durante o projeto gera a visão sistêmica do processo operacional que envolve o equipamento, auxiliando o projetista na identificação de pontos fundamentais a respeito da segurança do produto.
CONCLUSÃO
A presente monografia buscou analisar o problema da segurança e a saúde do trabalho nas unidades de beneficiamento e armazenagem de grãos, e propor soluções para projeto de sistemas através de observações de segurança incorporadas às fases iniciais do processo de projeto de um silo metálico.
A execução da Análise Preliminar de Risco (APR) durante o processo de projeto traz uma visão sistêmica do processo e operação do equipamento, possibilitando ao projetista identificar as necessidades e atributos de segurança a serem consideradas durante o desenvolvimento do projeto.
A visão sistêmica dos aspectos de segurança do trabalho no desenvolvimento de equipamentos para beneficiamento e armazenagem de grãos contribui para eliminar os riscos nos processos produtivos, e possibilita a identificação dos pontos críticos na operação dos equipamentos, dando provimento para o treinamento de pessoas.
Verifica-se também importância do conhecimento das normas de segurança, tanto no âmbito nacional como internacional, para o desenvolvimento de um projeto seguro.
Demais pareceres conclusivos foram apresentados durante os estudos realizados nos capítulos anteriores.
Como continuidade do presente trabalho sugere-se fazer o levantamento das observações de segurança incorporadas às fases iniciais do processo de projeto, assim como a aplicação da APR, para os equipamentos e processos do recebimento, limpeza, secagem e expedição das unidades de beneficiamento e armazenagem de grãos.
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