Ventilação Aplicada à Engenharia de Segurança do Trabalho

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO ESPECIALIZAÇÃO em ENGENHARIA de SEGURANÇA do TRABALHO Ventilação Aplicada à Engenharia de Segurança do Trabalho (1ª Aula) Prof. Alex Maurício Araújo Recife

2 Ementa geral: Ventilação Aplicada à Engenharia de Segurança do Trabalho Conceituação; Ventilação Geral; Ventilação para Conforto Térmico. Ventilação Natural; Ventilação Geral Diluidora. Ventilação Local Exaustora Aplicada ao Controle de Contaminantes de Ambientes de Trabalho; Verificação de Sistemas de Ventilação Local Exaustora. Laboratório de Avaliação de Sistemas de Ventilação; Manuseio de Aparelhos de Medição; Medição de Velocidade do Ar e Pressão Estática em Dutos. Trabalho Prático de Ventilação.

3 Bibliografia básica e de apoio 1 Ventilação Industrial e Controle da Poluição A. J. Macintyre Ed. LTC 1990; 2 Manual de Conforto Térmico Anésia B. Frota e Sueli R. Schiffer Ed. Nobel 1988; 3 Previsão do Tempo e Clima A. G. Forsdyke Ed. USP 1975; 4 Engenharia de Ventilação Industrial A. L. S. Mesquita, F. A. Guimarães e N. Nefussi Cetesb Introdução à Mecânica dos Fluidos Fox, Mc. Donald e Pritchard, LTC EdItora Física aplicada à construção-conforto térmico Ennio Cruz da Costa, - Ed. Edgard Blucher Ltda 4a. ed Ventilação - Ennio Cruz da Costa, - Ed. Edgard Blucher Ltda 1a. ed

4 Conceitos Fundamentais e Conforto Térmico 1 - VENTILAÇÃO e QUALIDADE DO AR INDUSTRIAL A ventilação é um método de se evitar doenças profissionais oriundas da concentração de pó, gases tóxicos ou venenosos, vapores, em suspensão no ar. OBJETIVO GERAL A ventilação industrial visa melhorar a qualidade do ar no interior das fábricas, preservando a saúde do trabalhador. OBJETIVOS ESPECÍFICOS Evitar a dispersão de contaminantes no ambiente industrial; Diluir concentrações de gases e vapores; Promover conforto térmico.

5 MÉTODOS: Globais (trocas de ar de todo o ambiente) Localizados (sucção em pontos específicos) HISTÓRICO: A preocupação com a ventilação no interior das indústrias avançou na década de 80, com os programas de qualidade total e a legislação sobre o assunto. TIPOS DE VENTILAÇÃO e TECNOLOGIA: O tipo de ventilação utilizada dependerá: - tamanho da fábrica; - tipo de poluente ; - concentração; - grau de purificação desejado. A tecnologia usada consiste na aplicação de ventiladores, exaustores e coletores de ar (VGD e VLE) e/ou ventilação natural (VGN) utilizando-se das aberturas dos prédios, dos ventos ou/e das diferenças de temperatura.

6 ASPECTO ECONÔMICO DA VENTILAÇÃO REAPROVEITAMENTO DE RESÍDUOS Indústria cerâmica, alguns controladores de poluição captam o pó que fica suspenso e usam-no como matéria-prima; Nas madeireiras, o sistema de purificação de ar pode filtrar as serragens para usá-las como combustível; Nas fábricas de café solúvel, boa parte do pó que fica suspenso no ar poderia ser captado e reaproveitado.

7 2 - Conceitos Fundamentais VENTILAR é deslocar massa de ar renovação do ar (*) (VI) operação realizada por meios mecânicos que visa o controle da (T ar ; distribuição ou eliminação de poluentes ou contaminantes). Contaminantes : substâncias que normalmente existem na composição do ar normal. Quando excedem certos teores de (C), passam a oferecer risco à saúde dos expostos. Modernamente, (VI) objetiva também impedir o lançamento na atmosfera de fumaças, poeiras, gases, vapores e partículas (*).

8 3 Doenças causadas pela poluição do ar afecções broncopulmonares hipertensão arterial doenças do fígado olhos e mucosas dermatites anomalias congênitas câncer de pele e sangue Conhecimentos da medicina estabelecem limites de tolerância do organismo humano (C Máx ) a grande número de substâncias liberadas no ar.

9 Algumas semanas de exposição ao ar poluído pode fazer c/ que pessoas c/ fatores de risco p/ doenças vasculares tenham problemas : Os particulados do ar desencadeiam reações que levam a aumento da viscosidade do sangue, induzindo a coagulação que favorece a formação de trombos. Estudos epidemiológicos mostraram que viver em áreas poluídas aumenta a chance de alguém sofrer trombose nas veias das pernas da mesma forma que os viajantes em longos trechos de viagens aéreas. (Jogos Olímpicos de Verão, em Pequim, em agosto/2008. A cidade é conhecida por seus níveis altos de poluição atmosférica).

10 4 - FUNÇÕES do ENGENHEIRO de SEGURANÇA Reconhecimento preliminar dos ambientes de trabalho; Avaliação dos riscos; Indicação e projeto de métodos e equipamentos para o controle dos riscos; Supervisão periódica da eficiência dos métodos e equipamentos do projeto.

11 5 Medidas da Engenharia de Segurança do Trabalho Encontrar a solução adequada para que os limites de segurança sejam respeitados, envolvendo ações como : Substituição de materiais tóxicos tentar quando for possível; Umidificação do ar caso de poeiras (cerâmica, minas, valas, estradas, britagem, etc); Confinamento impedir o escape para outros ambientes; Isolamento prédios separados, automação; Uso de EPI`s Ordem, limpeza e conservação Projeto adequado (método + equipamentos) + Ventilação + (separação + coleta + tratamento) Ventilação Industrial e Controle de Poluição Aplicada em Engenharia de Segurança do Trabalho.

12 6 Classificação dos Sistemas de Ventilação Ventilação Geral (VG) Ventilação Local Exaustora (VLE) - Natural (janelas, portas, etc); - Diluidora (equipamentos mecânicos como ventiladores) {insuflação, exaustão, e insuflação e exaustão combinados, sistema misto} - Captor de ar junto à fonte poluidora + sistema exaustor + tratamento Minimizar riscos de poluição ambiental

13 7 Composição do ar atmosférico Umidade relativa do ar : 50% ; T = 21 C (recinto com pessoas) N, gases raros, H...78,00% (em ) O ,69% CO ,06% Vapor de H 2 O... 1,25% 8 Consumo normal de ar / homem (68,5 kg) litro/dia Em repouso Trabalho leve (3.8x) Trabalho pesado (5.8x)

14 9 Principais poluentes do ar Aerossol, aerodispersóide sistema formado por meios de dispersão gasosa onde estão partículas sólidas, líquidas ou microorganismos. [ 1 (mícron) = 10-6 m = 10-3 mm = 10-4 cm ] Gases à T ambiente, mesmo a alta pressão, não podem ser total ou parcialmente reduzidos ao estado líquido; Vapores à T ambiente, podem ser reduzidos total ou parcialmente ao estado líquido.

15 Fumos (partículas sólidas que resultam de fusões de metais, tendem a flocular no ar, são tóxicos e acumulativos, com <10 ) (fundição de Pb); Poeiras (partículas sólidas que resultam da desintegração mecânica de substâncias inorgânicas ou orgânicas, não tendem a flocular exceto com forças eletrostáticas, não se difundem e se precipitam sob gravidade, com >1 ); Fumaças (resultam da combustão incompleta de material orgânico - lenha, óleo, carvão, papel, cigarro, etc., com < 1 ); Fuligem (produtos finos resultantes da queima de carvão e óleo combustível que saem nos gases de combustão de fornalhas e queimadores, escapamentos, das usinas termelétricas e das queimadas florestais). Toda combustão lança carbono negro no ar. O motor a álcool emite menos. O carro a gasolina, dez vezes mais, e o a diesel, cem vezes mais do que o a gasolina; Névoas (gotículas líquidas resultantes da condensação de vapores, ou da dispersão mecânica de líquidos em operações de pulverização, nebulização, respingos, etc.); Gases e vapores (resultam de processos industriais); Organismos vivos (pólen (5-10 ), esporos de fungos (1-10 ), bactérias ( ), vírus ( ) );

16 10 - Corpo humano e a termo-regulação O homem é um animal homeotérmico T interna = 37 C (cte.) Organismo Máquina térmica (cuja energia vem de reações químicas internas metabolismo ) Baixo rendimento 20% Realiza W potencial 80% Transformada em calor dissipado para manter T i (cte). Em repouso absoluto (metabolismo basal) Calor cedido ao ambiente é de cerca de 75 W. Efetuando W mecânico máximo 1200 W (16x!).

17 Mecanismos de dissipação do calor (trocas térmicas) Trocas secas - Condução - Convecção - Radiação (Calor sensível função das ΔT = Tcorpo Texterior) Trocas úmidas - Evaporação (Calor latente envolve mudança de estado aquoso suor para vapor)

18 11 Efeitos do movimento do ar sobre o conforto O movimento do ar alivia a sensação de calor através da baixa da T da pele. Perdas de calor pelo corpo humano O corpo humano não tem condição de armazenar calor à medida que o mesmo vai se produzindo com a realização de esforço, uma vez que a T S na pele deve ser próximo de 36,5 C. Logo, deve haver uma permanente eliminação do excesso de calor pela pele que deve se fazer à medida que o calor vai sendo produzido. T c > T ar (ambiente frio ) T ar > T c (ambiente quente ) Corpo q (perda de calor é rápida) Corpo q (perda de calor é lenta) T c T c T c T c

19 Formas de transferência de calor pelo corpo humano - Radiação (ocorre quando há T entre o corpo e superfícies, tem a forma de energia radiante que se transforma em calor ao atingir o corpo ou as superfícies). Exemplo: Para se evitar a incidência da radiação proveniente de metal ou vidro em fusão, colocam-se anteparos entre a fonte emitente e o operário. Ele refletirá a maior parte do calor para o ambiente. - Condução (contato do corpo c/ a película de ar que o envolve, calor se propaga de molécula a molécula sem transporte de massa). T c > T ar (ambiente frio ) Corpo condução T c película de ar parado (T ar = T c ) - Convecção (a corrente de ar aumenta a taxa de troca térmica pela remoção da camada de ar parado). Corpo Corpo T c T c T c

20 -Evaporação (quando a perda de calor do corpo por radiação e convecção não é suficiente para regular a T c, entra em ação a transpiração, de modo que o corpo perde calor pela evaporação do suor da pele). A evaporação depende da capacidade do ar de receber a umidade do suor. Ar parado Ar em movimento Corpo T c Pele molhada de suor (transferência de calor só por condução para a camada superficial) Camada de ar saturado de umidade. Corpo T c Dispersa a camada de ar e melhora a perda de calor por evaporação.

21 12 - Importância do Movimento do Ar O movimento do ar é necessário não só para remover o calor por evaporação, mas também para controle da transpiração. Ela excessiva debilita o organismo (perda de sais minerais). Mesmo em T moderadas é conveniente o movimento do ar para acelerar a perda de calor do corpo por convecção, reduzindo a transpiração.

22 Sensação de resfriamento equivalente Velocidade do ar (m/s) T (ºC) 0,1 0 0,3 1 0,7 2 1,0 3 1,6 4 2,2 5 3,0 6 4,5 7 6,5 8 Em locais quentes como fornos, estufas, a velocidade do ar deverá ser maior que 0,5 m/s para se obter condições suportáveis. Escala de Beaufort A escala da força do vento de Beaufort permite a avaliação da velocidade sem ajuda instrumental, por meio dos efeitos do vento sobre objetos comuns.

23 0 ( 0,0 km/h, 0,0 m/s) Fumaça vertical 1 (< 7 km/h) (<1,9 m/s) Fumaça inclinada 2 (7 a 12 km/h) (1,9 a 3,3 m/s) Folhas agitadas 3 (13 a 18 km/h) (3,6 a 5m/s) Folhas em movimento constante 4 (19 a 26 km/h) (5,3 a 7,2 m/s) Galhos são movidos Escala Beaufort 5 (27 a 35 km/h) (7,5 a 9,7 m/s) Pequenas árvores sacudidas, pequenas ondas em águas internas 6 (36 a 44 km/h) (10 a 12,2 m/s) Grandes ramos em movimentos 7 (45 a 55 km/h) (12,5 a 15,3 m/s) Dificuldade de caminhar contra o vento 8 (56 a 66 km/h) (15,6 a 18,3 m/s) Impede caminhada 9 (67 a 77 km/h) (18,6 a 21,4 m/s) Arranca telhas e cobertas de chaminés 10 (78 a 90 km/h) (21,7 a 25 m/s) Árvores são arrancadas 11/12 (91 a 104 km/h) (25,3 a 28,9 m/s) Grandes danos (Fonte ref.3, pg.30)

24 Zona de bem-estar O gráfico indica a região de conforto levando em conta a T do ar local e sua velocidade. Não considera a umidade relativa do ar (UR). Obs: qdo. T = 26C, ar com v = 0,5m/s! (Fonte ref.1, pg.29)

25 13 - Umidade do ar Se o ar se encontra com elevada umidade, mesmo que se aplique ventilação com velocidade considerável não será possível conseguir a evaporação necessária ao conforto ambiental. A remoção da umidade do ar é o objetivo das instalações de climatização (ar condicionado).

26 Umidade Absoluta É definida como a massa de vapor de água (usualmente em g) por unidade de volume (usualmente em m 3 ). UA = Mv / V Como variações na pressão e temperatura podem alterar o volume, elas podem alterar a UA sem que vapor d água seja adicionado/removido. Logo, é difícil descrever o conteúdo de vapor d água de uma massa de ar móvel se usarmos o índice UA. UA não pode ser medida diretamente. Ela pode ser calculada de uma quantidade mais facilmente determinável: a umidade relativa (UR).

27 Umidade Relativa do ar (UR) É a relação percentual entre a umidade absoluta e aquela correspondente ao ponto de saturação = f (T). É obtida em percentagem (%) através de aparelhos chamados psicrômetros ou higrômetros. T UA Ponto de saturação f (T) (UR) altas, torna lenta a evaporação. Quando saturado, o ar não possibilita a evaporação. A faixa de conforto e UR = 45 50% } {T = C

28 14 Índice de Conforto Térmico É um parâmetro que resulta do efeito de várias variáveis. Entre eles, a Temperatura Efetiva (TEF) é uma grandeza empírica capaz de exprimir a sensação de calor, combinando a temperatura, a umidade relativa e a velocidade do ar. Usada para avaliação do calor em ambientes de trabalho. Seu valor é obtido através de ábacos (nomogramas) para trabalhadores vestidos e/ou com dorso desnudo. TEF não é medida diretamente com instrumentos. Utiliza-se na sua determinação a temperatura de bulbo seco (TBS) ou do ar, a de bulbo úmido (TBU), a velocidade do ar, e ábacos. 15 Temperatura de bulbo úmido (TBU) Obtida com um termômetro em cujo bulbo se coloca uma gaze umedecida e que se faz girar para causar a evaporação da água da gaze.

29 Com (TBS; TBU; V ar ) e o ÁBACO TEF Termômetros de bulbo seco e úmido respectivamente. Por exemplo: TBS = 24,4 C; TBU = 16,7 C; Var = 0,5 m/s TEF 20,5 C (Fonte ref.2, pg.179)

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31 Exemplo de uso de Carta Psicrométrica para cidades ao nível do mar. Dados: TBS = 30 C, e TBU = 24 C UR = 60% (Fonte ref. 2, pg.180.)

32 Carta Psicrométrica: Umidade Absoluta

33 16 - Conclusões Observações do rendimento do trabalho em minas na Inglaterra, conduziram ao dado que o mineiro rende 41% menos quando a TEF é de 27 C com relação ao rendimento à TEF de 19 C. Há estudos que correlacionam ambiente termicamente desconfortável com índices mais elevados de acidentes no trabalho. Esses dados demonstram a importância do projeto de ventilação na produção e na segurança de trabalho.

34 17 Valores extremos de temperatura e umidade O lugar mais quente do planeta Terra é Trípoli, a capital da Líbia, onde os termômetros já registraram 68º C. O lugar mais frio é o continente antártico, onde já foram registradas - 89º C. No Brasil, a máxima foi na cidade do Rio de Janeiro, em 14 de Janeiro de 1984, chegando a 43,2º C. A mínima foi na cidade de Xanxerê, estado de Santa Catarina, chegando a -11,6º C, em 25 de Julho de O menor índice de umidade relativa registrada no Brasil foi de 10%, em Uberaba-MG, em setembro de 1994.

35 (30 / 07 / 2008) Umidade relativa do ar em SP é a mais baixa do ano: 19% A estação meteorológica do Instituto Nacional de Meteorologia (Inmet), no Mirante de Santana, na Zona Norte de São Paulo, registrou nesta terça-feira (29) a umidade relativa do ar mais baixa deste inverno - apenas 19%, por volta das 15h. O índice é recorde no ano. O mais baixo que havia sido registrado neste inverno foi 21%, no último dia 8. A Organização Mundial de Saúde (OMS) considera tolerável a umidade acima dos 30%. Entre 20% e 30%, é considerado estado de atenção; entre 12% e 20% é verificado estado de alerta; e abaixo de 12% é estado de emergência. O Centro de Gerenciamento de Emergências (CGE) da Prefeitura de São Paulo também registrou baixos índices de umidade durante todo o dia. No Campo de Marte, na Zona Norte, o nível mais baixo registrado foi 21%, também abaixo do recomendado pela OMS. De acordo com o metereologista Marcelo Schneider, do Inmet de São Paulo, uma massa de ar quente estacionada no interior bloqueia a chegada de ventos e chuvas na capital. Devido a isso, se a previsão do tempo se confirmar para esta quarta-feira (30), o mês de julho deverá ser o mais seco desde a instalação da estação no Mirante de Santana em 1943, quando começaram as medições. O índice pluviométrico será 0..

36 Protocolo de Kyoto Em dezembro de 1997, em Kyoto, no Japão, houve a terceira conferência das Nações Unidas sobre mudança do clima com a presença de representantes de mais de 160 países. Objetivos: a) fixar compromissos de redução e limitação da emissão de CO 2 e outros gases responsáveis pelo efeito estufa, para os países desenvolvidos; b) utilização de mecanismos de flexibilidade para que os países em desenvolvimento possam atingir os objetivos de redução de gases do efeito estufa. O mundo começará a sofrer os efeitos do aquecimento do clima, e tanto consumidores quanto o mercado, darão preferências para empresas que se preocuparem com as questões ambientais. Fim da 1a. Aula