CALOR
–
SOBRECARGA TÉRMICA
Siderúrgicas
Fundições
Cerâmicas
–
olarias
Indústria do vidro
Indústria da borracha
Sala de caldeiras
Padarias
–
indústrias alimentícias
Cozinhas industriais
Lavanderias
Situações de exposição
Trabalho externo:
Construção civil
Limpeza pública
Serviços
Temperatura corporal
37
C
1
C
Leis fundamentais da termodinâmica
Troca de calor
◦
Calor total produzido pelo corpo
metabólico
–
1
kcal por kg/h (1,16 W) em repouso a 5 kcal
kg
h (7
W), para trabalho moderadamente duro.
◦
Calor recebido do ambiente
–
temperatura e
umidade do ar, temp. da pele, velocidade do ar,
evaporação de suor, temp. radiante e vestuário.
S = mudança do conteúdo do calor corporal
(M
–
W) = metabolismo total
–
trabalho externo
realizado
C = troca de calor por convecção
R = troca de calor por radiação
E = troca de calor por evaporação
Solução da equação
◦
Medida do calor metabólico produzido
◦
Temperatura do ar
◦
Velocidade do vento
◦
Temperatura radiante média
Convecção, radiação e evaporação
Convecção
◦
Troca entre a pele e o ar ambiente
Diferença entre ta e tpele e taxa de movimento de ar
(Va)
◦
Trabalhador padrão
EAM-715 - Ciclos de Produção - Saúde Segurança no Trabalho
)
(
0
,
1
v
0
,
6
t
a
t
pele
C = troca de calor por convecção (kcal
h)
v
a
= velocidade do ar (m
min)
t
a
= temperatura do ar (
C)
t
pele
= temperatura média ponderada da pele
(35
C)
◦
ta
35
C
ganho de calor corporal
Radiação (R): gradiente entre a temperatura
média radiante (tw) das superfícies sólidas e
tpele
◦
R = troca de calor radiante - kcal
h
◦
tmr = temperatura média radiante dos sólidos
C
◦
tpele = temp. média ponderada da pele
EAM-715 - Ciclos de Produção - Saúde Segurança no Trabalho
)
(
3
,
11
tmr
t
pele
Evaporação:
Função da velocidade do ar e a diferença
entre a pressão de vapor de perspiração da
pele (pressão de vapor d’água à
Evaporação de suor
Capacidade máxima de evaporação
◦
Movimento do ar (Va)
◦
Pressão de vapor de água do ambiente - pa (mmHg)
◦
Ppele (pressão de vapor da água na pele
–
pa)
Evaporação
E
máx
. = capacidade máxima de evaporação
(kcal/h).
v
a
= velocidade do ar, m
min
p
pa
= pressão parcial de água no ar ambiente
(mmHg)
pele
pa
a
máx
v
p
p
Serve como barreira
Interfere na taxa de transmissão
Fator de eficiência do vestuário (Fcl)
adimensional
Correções nos Limites Recomendados de
Exposição e Recomendados de Alerta (LRE e LRA).
Vestuário com duas camadas
redução de 2ºC
nos limites.
Camada de ar próximo à pele
camada de
isolamento
Sem movimento do corpo e do ar
0,8 clo
unidades de isolamento
1 clo = 5,55 kcal/m
2
/h (radiação e convecção)
Área média de um homem = 1,8 m
2
Onde:
SA = área superficial do corpo (m
2
)
W = peso da pessoa em Kg;
H = altura da pessoa em cm.
Valor típico de isolamento = 1,57
clo
por cm
de espessura
Isolamento total
soma dos itens individuais
→ cerca de 80%
Fatores
movimento e temperatura do ar;
pressão do vapor d’água e calor radiante.
Trabalho físico
calor metabólico
Tipo de vestuário
Fatores ambientais:
Temperatura de bulbo seco do ar
Umidade
Velocidade do ar
Radiação (solar ou infravermelha)
Radiação por micro-ondas
Temperatura de bulbo seco do ar (ta)
Precauções:
◦
Faixa de uso
◦
Tempo de medida > tempo de estabilização
◦
Sensor mais próximo da área de interesse
◦
Sob condições radiantes
sensor deve ser protegido
Umidade
Umidade relativa (ur)
Expressão dependente da temperatura
Maior a pressão de vapor d’água
menor a
perda de calor por evaporação
Higrômetro ou psicrômetro
Pressão de vapor d’água (
pa):
pressão
exercida por um vapor quando este está em
equilíbrio dinâmico com o líquido que lhe deu
origem
mmHg
Cálculo de perda de calor por evaporação
(suor)
Temperatura de bulbo úmido
◦
Sensor coberto por uma mecha de algodão
◦
Imersão em água destilada
Temperatura de ponto de orvalho (tpo):
na
Velocidade do ar
Papel importante
convecção e evaporação
Anemômetros: hélice e termoanemômetros
Termoanemômetros
mais sensíveis
Estimativas:
va (m/s)
Nenhuma sensação de movimento do ar
va < 0,2
Brisa leve (leve percepção da presença de movimento de ar)
0,2 < va < 1,0
Brisa moderada (m de um ventilador; percepção clara do
movimento do ar, papel, cabelos)
1,0 < va < 1,5
Radiação
Fontes: artificiais ou naturais
Termômetro de globo ou radiômetros
Termômetro de globo:
1932
Vernon
calor radiante
Cobre, preto, com 15 cm de diâmetro
Globo
troca de calor por radiação e convecção
Estabilização da temperatura
radiação =
convecção
Globo de 15 cm
tempo de estabilização de
15 a 20 min
Radiômetros
medição de IV
Pirômetros
medição de temperatura
superficial (-30º C a 3000º C)
Uso raro em saúde do trabalhador
Radiação natural
Solar
◦
Direta
◦
Difusa (radiação do céu)
◦
Refletida
Carga solar total
◦
Pireliômetro
radiação solar direta
◦
Piranômetro
Radiações difusa e total
Fornecimento rotineiro de dados:
ta, tbu, tpo, ur, e Va
Estimativa da carga térmica no ambiente de
trabalho
atividades externas e algumas
internas.
Monitorização
medidas de engenharia de
controle
Posição do corpo e movimento
Kcal/min
Sentado
0,3
Em pé
0,6
Caminhando
2,0
–
3,0
Subindo ladeira
+ 0,8 por m de subida
Tipo de trabalho
kcal/min (média)
Faixa
–
kcal/min
Trabalho manual
Leve
0,4
0,2
–
1,2
Pesado
0,9
Com um braço
Leve
1,0
0,7
–
2,5
Pesado
1,8
Ambos os braços
Leve
1,5
1,0
–
3,5
Pesado
2,5
Corpo todo
Leve
3,5
2,5
–
9,0
Moderado
5,0
Pesado
7,0
Exemplo de cálculo
Para trabalhador de peso corporal = 70 kg e 1,8 m
2
de
superfície
.
EAM-715 - Ciclos de Produção - Saúde Segurança no Trabalho
Trabalho pesado de montagem com ambas
as mãos
kcal/min
Em pé
0,6
Uso de duas mãos
3,5
Metabolismo basal
1,0
Critérios de utilização
◦
Viabilidade e acurácia
◦
Consideração dos fatores importantes
◦
Simplicidade na medição e nos cálculos
◦
Instrumentos compatíveis e adequados
◦
Associação com respostas fisiológicas
Índices diretos
Temperatura de bulbo seco (ta)
conforto
para pessoas sedentárias - 1,4 clo
22
–
25,5 ºC e ur de 20 a 60%
Intensidade elevada
redução de ta de
conforto em 1,7ºC para cada 25 kcal (29 W
ou 100 BTU).
Temperatura de bulbo úmido
◦
Temperatura radiante e Va
fatores não
importantes
◦
tbu
ta (umidade alta)
Um índice deve ser analisado com mais
profundidade →referência normativa para a
avaliação e determinação de estresse térmico:
“Índice de bulbo úmido e temperatura de
globo (WBGT ou IBUTG em português)”
ISO 7243/1989 - Ambientes quentes -
Estimativa do estresse por calor em
trabalhadores, baseado no índice IBUTG
(Índice de bulbo úmido e temperatura de
globo);
NR -15 - ANEXO 3 - MT/1978 - Limites de
tolerância para exposição ao calor;
ISO 7933/1989 - Ambientes quentes -
ISO 9886/1992 - Avaliação de tensão
térmica, através de medições fisiológicas;
ISO/TR 11079/1993 - Avaliação de
ambientes frios - Determinação do
isolamento requerido das vestimentas (IREQ).
IBUTG
Desenvolvido em 1957
Pesquisa de origem militar
Ambientes externos e internos sem carga
solar:
◦
IBUTG = 0,7*Tbu + 0,3*Tg
Faixa de leitura dos termômetros
-5ºC a
50ºC
acurácia de
0,5 ºC
Termômetro de bulbo seco
protegido
contra o sol/outras fontes radiantes, sem
prejudicar o fluxo de ar
Tbu
mecha em água destilada
tempo d
estabilização
30 min
Tg
-5ºC a 100ºC
acurácia de
0,5 ºC
tempo de estabilização
25 min
Exemplo
Trabalho externo com exposição direta ao sol
Temp(bulbo úmido) = 24ºC
Tempglobo = 42ºC
Tempar = 40ºC
Condições térmicas flutuantes
Cálculo de média ponderada no tempo (TWA)
EAM-715 - Ciclos de Produção - Saúde Segurança no Trabalho
Exemplo:
Duração da exposição (h)
IBUTG (ºC)
0,5
25
1,0
27
0,5
28
C
TWA
IBUTG
26
,
75
Inexistência de constância de valores dos
parâmetros no espaço ao redor da pessoa, o índice
IBUTG deve ser determinado em três posições
diferentes, representando a altura da cabeça,
abdome e tornozelos da pessoa, com relação ao
nível do piso.
1) Para pessoas em pé: a 0,1 m do piso, a 1,1
m do piso e a 1,7 m do piso;
2) Para pessoas sentadas: a 0,1 m do piso, a
0,6 m do piso e a 1,1 m do piso.
IBUTG médio = IBUTG(1)*t(1) + IBUTG(2)*t(2)
+ ……+ IBUTG(n)*t(n)/t(1) + t(2) +…..+t(n)
EAM-715 - Ciclos de Produção - Saúde Segurança no Trabalho
Regime
de
trabalho/pausa
Leve
Moderado
Pesado
Trabalho contínuo
30.0
26.7
25.0
75%
trabalho/25%
repouso, cada hora
30.6
28.0
25.9
50% trabalho/ 50%
descanso, cada hora
31.4
29.4
27.9
25% trabalho/ 75%
descanso, cada hora
Onde
M = taxa metabólica média ponderada no
tempo
Mi = taxa metabólica da atividade i, em
kcal/h
Ti = tempo da atividade i em minutos, no
Regime de trabalho intermitente com período
de descanso em outro local:
Cálculo da taxa metabólica ponderada
IBUTG médio ponderado para uma hora
Onde
Critério para avaliação para Exposição a Estresse Térmico (Valores de IBUTG em °C) para uma jornada diária de 8 h, cinco dias por sema com pausas convencionais
Aclimatados Não-aclimatados
Demandas de trabalho
Leve Moderado Pesado Muito pesado Leve Moderad o Pesad o Muito pesado
Trabalho contínuo 29,5 27,5 26,0 - 27,5 25,0 22,5
-75% trabalho; 25% pausa
30,5 28,5 27,5 - 29,0 26,5 24,5
-50% trabalho; -50% pausa
31,5 29,5 28,5 27,5 30,0 28,0 26,5 25
25% trabalho; 75% pausa
32,5 31,0 30,0 29,5 31,0 29,0 28,0 26,5
* Para trabalhadores não-aclimatados, o Limite de Tolerância para exposição ao calor deve ser reduzido em 2,5°C
Exemplos de cargas de trabalho:
Trabalho leve – sentado ou em pé controlando máquinas, realizando trabalho manual leve Trabalho moderado – caminhando com levantamento moderado de cargas e empurrando Trabalho pesado: -- trabalho com pá, escavando
Fonte: 2001 TLVs and BEIs: Threshold Limit Values for Chemical Substances and Physical Agents and Biological Exposure Indices. Cincinnati, Ohio: American Conference of Governmental Industrial Hygienists, 2001. p. 171-172.
Vestuário: fatores de correção
Tipo de traje utilizado
Valor - CLO
Correção IBUTG
Traje leve de verão
0.6
0
Fonte:
Fujii RK
,
Horie S
,
Tsutsui T
,
Nagano C
. Heat exposure control
using non-refrigerated water in
Brazilian steel factory workers. Ind
Limitações
Resposta humana questionada
Não atende todas as condições de exposição
Uso de modelos matemáticos
TA: temperatura ambiente (
o
C);
UR: umidade relativa (%);
RS: radiação solar (W.m
-2
).
EAM-715 - Ciclos de Produção - Saúde Segurança no Trabalho
IEA < 25 unidades: risco baixo;
25 ≤ IEA ≤ 33 unidades: risco moderado a
alto;
Monitorização fisiológica
Trabalho e recuperação da frequência
cardíaca
Temperatura corporal
Temperatura da pele
Efeitos agudos
Elevada temperatura corporal e déficits de
água
Golpe por calor
falha no sistema de ajuste
da temperatura corporal
Confusão, irritação, perda de consciência,
convulsão, falha de sudação, pele seca e
quente e t corporal muito elevada.
Exaustão por calor
◦
Dor de cabeça, náusea, vertigem, sede, fraqueza.
Cãibras
◦
Trabalho árduo em ambiente quente
◦
Desbalanceamento eletrolítico
◦
Muito ou pouco sal
◦
Falta de água
Colapso por calor (desmaio)
◦
Insuficiência de O
2
ao cérebro
sangue nas
extremidades
◦
Perda de consciência
◦
Necessidade de aclimatação
Fadiga
◦
Falta de aclimatação
◦
Desempenho prejudicado
Inflamação na pele
Registradas 423 mortes entre trabalhadores
agrícolas no período.
Taxa anual de mortalidade entre
trabalhadores agrícolas: 0,39/100.000
trabalhadores.
Julho de 2005, trabalhador hispânico de 56
anos, em lavoura de tabaco na Carolina do
Norte, EUA.
Terceiro dia de trabalho, recém chegado do
México.
Iniciou o trabalho às 06h00, com pequeno
intervalo pela manhã e 90 min. para almoço.
Cerca de 14h45min, começou a trabalhar
lentamente. “Aconselhado a repousar, mas
insistiu em continuar”.
Sinais de confusão no trabalhador.
Dificuldade em aceitar água, resistente.
16h25min: conduzido à emergência, com
temperatura corporal de 42ºC.
Apesar do tratamento, o trabalhador foi a
óbito.
Causa da morte foi golpe pelo calor
(hipertermia).
Condições climáticas no dia do acidente: tbs
= 34ºC; UR de 44% e céu sem nuvens.
Trabalhadores experientes
reconhecimento
de sinais e imposição de pausas
Sal e fluidos suplementares
perda de água
e de sal por evaporação
Trabalhadores aclimatados
dieta normal
balanço eletrolítico
Não aclimatados
acréscimo de sal
Ventilação
Resfriamento do ar
Ventiladores
Barreiras
Enclausuramento
Aclimatação - programa
Demandas cardiovasculares menores
Sudação mais eficiente
Reposição de fluidos
Disponibilidade de água gelada (10 a 15 ºC)
Medidas de engenharia
◦
Ventilação geral
Diluição de ar quente
◦
Tratamento do ar
–
resfriamento
Redução da temperatura por remoção de calor
◦
Condicionamento de ar
Ambientes específicos, salas de recuperação
◦
Aumento do fluxo de ar
Redução de calor metabólico
automação e
mecanização de atividades de risco
Instalação de barreiras
aço inoxidável,
alumínio ou superfícies metálicas brilhantes
Redução da umidade
controle de:
drenagem, vazamento de válvulas de vapor,
banhos com vapor abertos
Condução de calor
Barreiras > 35
C
fontes de Radiação
Infravermelha
Vestuário específico
condições extremamente
quentes
◦
Vestes com gelo
72 cubos
◦
Gelo seco (dióxido de carbono)
◦
Alta temperatura e baixa umidade
umedecimento de
vestes
◦
Vestes resfriadas com água
◦
Vestes com circulação de ar
Ambientes quentes e úmidos
vestuário
leve
Proteção aos olhos (absorção de radiação)
Uso de roupa impermeável
carga adicional
de calor
Aclimatação completa
seis a sete dias
Perda de aclimatação
afastamento de ambientes de
exposição
gradual
Decréscimo de tolerância
feriado prolongado.
Aclimatação de novos trabalhadores
Medicamentos
hipotensivos, diuréticos, sedativos,
tranquilizantes, antidepressivos, etc.
redução de
tolerância
Formação
◦
Conhecimento sobre os riscos
◦
Reconhecimento dos fatores predisponentes, sinais e sintomas de
perigo
◦
Procedimentos de primeiros-socorros
◦
Responsabilidade do trabalhador
◦
Uso de vestuário e equipamentos de proteção
◦
Programa de vigilância médica e ambiental
Escolha do melhor horário e época para a atividade
Estado de satisfação
PMV
Voto Médio Previsto
PPD
Porcentagem de insatisfeitos
Fanger(1972)
◦
Balanço térmico equilibrado
◦
Evaporação do suor nos limites do conforto
Variáveis de influência:
Atividade desempenhada, M, (W/m
2
)
Isolamento térmico das roupas utilizadas Icl,
(clo)
Temperatura do ar (ºC)
Temperatura radiante média (ºC)
Velocidade do ar, var, (m/s)
Pressão parcial de vapor de água no ar
ambiente , pa, (kPa)
Duas primeiras variáveis
pessoais ou
subjetivas
Demais
variáveis ambientais.
Variáveis e métodos de medida
ISO/DIS
7726/96
Taxas metabólicas em função da atividade e do
isolamento das roupas
ISO 7730/94 e ISO
8996/90.
Isolamento térmico
obtido por meio de
Expressão do balanço de energia entre o corpo e o
ambiente:
Onde:
M = Taxa metabólica de produção de calor (w/m
2
)
W = trabalho mecânico desenvolvido pelo corpo.
Qsk = taxa total de perda de calor pela pele (w/m
2
)
Qres = taxa total de perda de calor pela respiração.
Que a pessoa encontre em neutralidade
térmica
Que a temperatura de sua pele, e sua taxa de
secreção de suor, estejam de certos limites
compatíveis com sua atividade.
+3
Muito quente
+2
Quente
+1
Ligeiramente quente
0
Neutro
-1
Fresco
-2
Frio
PMV
modelo
Questão das sensações individuais
PPD
porcentagem de insatisfeitos
Relação entre PMV e PPD
subsistência de
5% de insatisfeitos
Ta
Tg
Va
%Rel
PMV
PPD
Média
23,67
23,88
0,05
58,92
-0,29
6,76
Máximo
23,77
23,92
0,23
59,25
-0,22
8,29
Mínimo
23,58
23,85
0
58,64
-0,4
6,02
Ta
Tg
Va
%Rel
PMV
PPD
Média 23,77
23,97
0,05
58,88
-0,26
6,49
Icl = Isolamento térmico das roupas (Clo);
◦
Isolamento térmico das roupas, (m
2
.K/W) - ISO 7730/94,
ASHRAE Fundamentals, cap. 8, ou ISO 9920/95.
fcl = Razão de área do corpo vestido e corpo nu
(adimensional);
◦
:fcl = 1 + 1,97.Icl
tr = Temperatura radiante média (ºC);
hc = Coeficiente de convecção entre ar e roupas
(W/m
2
ºC).
onde:
hc = 2,38.(tcl - ta)
0,25
ou
hc = 12,1.
var
1/2
(o maior valor é utilizado)
sendo var = velocidade relativa do ar, em
m/s:
var=va+0,0052(M-58)
fcl = 1,00 + 0,2.Icl para Icl
≤ 0,5
Clo
Pressão saturada de
Pressão parcial de vapor
237
,
3
27
,
17
611
,
0
a
a
t
t
as
e
p
EAM-715 - Ciclos de Produção - Saúde Segurança no Trabalho
