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UNIVERSIDADE SÃO FRANCISCO
Curso de Engenharia de Produção
CARLOS HENRIQUE GUSMÃO FERREIRA
SISTEMA DE VENTILAÇÃO EVAPORATIVA NA ESFERA
INDUSTRIAL COMO ALTERNATIVA NO TRATAMENTO DO
“STRESS TÉRMICO”: NORMA NR-15 ANEXO III
Campinas
2015
CARLOS HENRIQUE GUSMÃO FERREIRA – R.A. 004201100051
SISTEMA DE VENTILAÇÃO EVAPORATIVA NA ESFERA
INDUSTRIAL COMO ALTERNATIVA NO TRATAMENTO DO
“STRESS TÉRMICO”: NORMA NR-15 ANEXO III
Monografia apresentada ao Curso de
Engenharia de Produção da Universidade São
Francisco, como requisito parcial para obtenção
do título de Bacharel em Engenharia de
Produção.
Orientador: Profº. Dr. Adalberto Nobiato
Crespo.
Campinas
20015
CARLOS HENRIQUE GUSMÃO FERREIRA
SISTEMA DE VENTILAÇÃO EVAPORATIVA NA ESFERA
INDUSTRIAL COMO ALTERNATIVA NO TRATAMENTO DO
“STRESS TÉRMICO”: NORMA NR-15 ANEXO III
Monografia apresentada ao Curso de
Engenharia de Produção da Universidade São
Francisco, como requisito parcial para obtenção
do título de Bacharel em Engenharia de
Produção.
Data de aprovação: ____/____/____
Banca Examinadora:
Profº. Dr. Adalberto Nobiato Crespo (Orientador)
Universidade São Francisco
Profª. Élen Nara Carpim Besteiro (Examinadora)
Universidade São Francisco
Prof°. Ms. zYane (Examinador)
Universidade São Francisco
ATA DE ARGUIÇÃO FINAL DA MONOGRAFIA DO ALUNO CARLOS HENRIQUE GUSMÃO FERREIRA
Aos 02 dias do mês de dezembro do ano de 2015, às 19:00 horas, nas dependências da
Universidade São Francisco, Campus Campinas, reuniu-se a Comissão da Banca Examinadora,
para avaliação da Monografia do Trabalho intitulado “Sistema De Ventilação Evaporativa Na
Esfera Industrial Como Alternativa No Tratamento Do “Stress Térmico”: Norma Nr-15 Anexo
III”, apresentada pelo aluno Carlos Henrique Gusmão Ferreira, como exigência parcial para
conclusão do curso de graduação no Curso de Engenharia de Produção, da Universidade São
Francisco, Campus de Campinas. Os trabalhos foram instalados às 19:00 horas pelo Prof.
Dr/Ms. Adalberto Nobiato Crespo, Orientador do candidato e Presidente da Banca
Examinadora, constituída pelos seguintes Professores: Profª. Élen Nara Carpim Besteiro, da
Universidade São Francisco, e pelo Prof. Dr/Ms XX, da Universidade São Francisco. A Banca
Examinadora tendo decidido aceitar a monografia, passou à Argüição Pública do candidato.
Encerrados os trabalhos às XX horas, os examinadores, consideraram o candidato aprovado e
com média final X,X (extenso). E, para constar, eu Prof. Dr/Ms. (Orientador), lavrei a presente
Ata, que assino juntamente com os demais membros da Banca Examinadora.
Campinas, XX de XXXXXX de 201X.
__________________________________________
Prof Adalberto Nobiato Crespo
Orientador e Presidente
Universidade São Francisco
____________________________________________
Prof. Élen Nara Carpim Besteiro
Universidade São Francisco
__________________________________________
Prof. Dr/Ms Z
Universidade São Francisco
AGRADECIMENTOS
Agradeço а minha mãe Beatriz, heroína que me deu todo apoio, incentivo nas horas difíceis, de desânimo е cansaço. A minha namorada Dayane que apesar de todas as dificuldades me fortaleceu е que para mim foi muito importante. Obrigado meus irmãos е sobrinhos, que nos momentos de minha ausência dedicados ao estudo superior, sempre fizeram entender que о futuro é feito а partir da constante dedicação no presente! Meus agradecimentos aos professores, amigos, companheiros de trabalhos е irmãos na amizade que fizeram parte da minha formação.
“A menos que modifiquemos à nossa maneira de pensar, não seremos capazes de resolver os
problemas causados pela forma como nos acostumamos a ver o mundo
Albert Einstein...... ”
RESUMO
No âmbito industrial é frequente a ocorrência de situações de stress térmico, conhecido
também como “calor excessivo”. Nessa situação, o desempenho físico mental dos trabalhadores
é afetado, o que acaba reduzindo a produtividade da empresa e aumentando os riscos de
acidentes de trabalho. A Legislação do Ministério do Trabalho possui a NR-15 (Norma
Regulamentadora de Atividades e Operações Insalubres), a qual estabelece questões
estritamente ligadas às condições do local de trabalho, visando auxiliar na manutenção de um
ambiente confortável para os usuários de edificações industriais. Esse trabalho teve por objetivo
analisar e refletir sobre a aplicação da técnica de Resfriamento Evaporativo, na tratativa do
problema do Stress térmico. Foi realizado uma pesquisa qualitativa por meio de um estudo de
caso em uma empresa do setor de papel e celulose, que apresentava o problema exposto em
uma linha específica de sua produção. Foram avaliados os parâmetros para o projeto de
ventilação industrial e os meios para o enquadramento do local de trabalho dentro dos
parâmetros descritos pela norma brasileira aplicando a técnica de resfriamento evaporativo.
Palavras-chave: Stress Térmico, NR 15, Produtividade, Resfriamento Evaporativo.
ABSTRACT
The industrial sector is often the occurrence of situations of heat stress, also known as
"excessive heat". In this situation the mental physical performance is affected workers, which
ultimately reducing the company's productivity and increasing the risk of accidents. The Law
of the Ministry of Labour has the NR-15 (Regulatory Norm activities and unhealthy
Operations), which establishes issues closely linked to the conditions of the workplace, aiming
to help maintain a comfortable environment for users of industrial buildings. This study aimed
to analyze and reflect on the implementation of Evaporative Cooling technique, the dealings of
the thermal stress problem. A qualitative research through a case study on a company in the
pulp and paper sector was held, which presented the above problem, in a specific line of
production, we evaluated the parameters for the industrial ventilation design and the means to
the framework of the workplace within the parameters described by the Brazilian standard
applying evaporative cooling technique.
Keywords: Thermal Stress, NR 15, Productivity, Evaporative Cooling.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 Esquema da fisiologia humana e das trocas térmicas. ............................... 11
Figura 2. Esquema de Funcionamento do Climatizador. Fonte: Ecobrisa ................. 14
Figura 3, Resfriamento evaporativo obtido. Fonte: Ecobrisa. .................................... 14
Figura 4. Exemplo de carta psicrométrica e as propriedades do ar. ......................... 16
Figura 5, Desenho fornecido pela empresa. (Medidas em milímetros). .................... 24
Figura 6, Planta baixa fornecida pela empresa. (Medidas em milímetros). ............... 24
Figura 7, Foto do interior da área. ............................................................................ 25
Figura 8. Estação Meteorológica Serra dos Aimorés. ............................................... 27
Figura 9, Condições externas para verão (°C) .......................................................... 28
Figura 10. Especificações técnicas (medidas em milímetros). .................................. 40
Figura 11, Área de instalação parede externa. ......................................................... 41
Figura 12, Área de instalação parede interna. .......................................................... 41
Figura 13, Fotos da instalação do sistema de resfriamento evaporativo. .................. 42
LISTA DE GRÁFICOS
Gráfico 1. Dados de IBUTG fornecido pela empresa. ............................................... 23
Gráfico 2. Temperatura Média Máxima. ....................................................................... 29
Gráfico 3. Temperatura de Bulbo Seco e Bulbo úmido às 12:00 horas ..................... 31
Gráfico 4. Temperatura de Bulbo Seco e Bulbo úmido às 18:00 horas. .............................. 32
Gráfico 5. Relação entre a Temperatura e Umidade relativa. ................................... 33
Gráfico 6. Diferença de temperatura interna e externa.. ........................................... 35
Gráfico 7. Temperatura de bulbo seco obtida com o resfriamento evaporativo. ........ 37
Gráfico 8. Resultado do IBUTG após a implementação do Sistema Evaporativo. .... 44
LISTA DE QUADROS
Quadro 1 Regime de trabalho intermitente, NR15 Anexo III, 2011 ............................. 7
Quadro 2 Limite de tolerância. .................................................................................... 9
Quadro 3. Taxas de metabolismo segundo o tipo de atividade desenvolvida: .......... 10
Quadro 4. Perdas de produtividade em função da temperatura. ............................... 13
Quadro 5. Interferência do calor na produtividade do trabalho ................................. 22
Quadro 6. Dimensões da área: ................................................................................. 25
Quadro 7. Frequência de temperatura igual ou superior a 30°C. .............................. 30
Quadro 8. Composição da carga térmica ................................................................. 38
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................. 1
1.1 JUSTIFICATIVA ........................................................................................................... 2
1.2 QUESTÃO DE PESQUISA ............................................................................................... 2
1.3 OBJETIVOS ................................................................................................................. 2
1.4 HIPÓTESE................................................................................................................... 3
2 REVISÃO DA LITERATURA ............................................................................................ 4
2.1 TRANSFERÊNCIA DE ENERGIA TÉRMICA - CALOR ........................................................... 4
2.2 CALOR E O CORPO HUMANO ........................................................................................ 4
2.3 TERMORREGULAÇÃO .................................................................................................. 5
2.4 REAÇÃO DO CORPO HUMANO AO CALOR ....................................................................... 5
2.5 TERMO – HIGROMÉTRICA ............................................................................................ 6
2.6 STRESS TÉRMICO ........................................................................................................ 6
2.7 ASPECTOS DE CONFORTO TÉRMICO ............................................................................ 10
2.8 CONDIÇÕES AMBIENTAIS ........................................................................................... 11
2.9 CLASSIFICAÇÃO DOS ÍNDICES DE CONFORTO................................................................ 12
2.10 CALOR E PRODUTIVIDADE ......................................................................................... 12
2.11 SISTEMA DE RESFRIAMENTO EVAPORATIVO ................................................................ 13
2.12 PSICROMETRIA ......................................................................................................... 15
2.13 NORMA BRASILEIRA NBR 6401.................................................................................. 17
3 METODOLOGIA ............................................................................................................. 18
4 APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS ........................................................................ 21
4.1.1. APRESENTAÇÃO DA EMPRESA ONDE FOI REALIZADO O ESTUDO DE CASO .......................... 21
4.1.2 ESTADO ATUAL EM QUE A ÁREA ONDE FOI DESENVOLVIDO O ESTUDO SE ENCONTRA .......... 21
4.1.3 ANÁLISE DO PROBLEMA............................................................................................... 25
4.2 ANÁLISE DOS RESULTADOS ............................................................................................ 42
5. CONCLUSÃO ................................................................................................................. 46
1
1 INTRODUÇÃO
Com o aumento gradativo da temperatura global, torna-se necessário adotar, medidas
adequadas de controle da temperatura dentro das empresas, para que se consiga alcançar o
conforto almejado em ambientes industriais e reduzir os impactos que o stress térmico causa na
saúde e produtividade dos trabalhadores.
No âmbito industrial é comum identificar situações de calor excessivo que é classificado
como stress térmico, que ocorre quando uma pessoa está submetida a ambientes extremos de
frio ou calor, diante de tais condições a pessoa terá o seu desempenho físico-mental alterado,
alterações das reações psicossensoriais e queda da capacidade de concentração.
Uma das maneiras de se tratar esse problema, é com a ventilação, que segundo Scigliano
e Hollo (2001), a ventilação adequada em ambientes de trabalho, é essencial para que se consiga
proporcionar: conforto térmico, alta taxa de renovação do volume de ar, remoção da carga
térmica, remoção de poluente leves em suspensão e ainda manter o equilíbrio da umidade
relativa do ar, porém, em dias típicos de verão, quando as temperaturas externas a empresa
(temperatura ambiente), ultrapassam os trinta graus célsius, a ventilação por si só, não possui a
eficiência necessária, para promover a sensação térmica adequada aos trabalhadores no meio
industrial, em tais situações, ela pode até mesmo agravar o problema, desidratando mais rápido
os colaboradores expostos, por insuflar sobre eles, um ar com temperatura elevada.
Nessa perspectiva, introduz-se o Sistema de Resfriamento Evaporativo, um processo no
qual a água e o ar são fluídos de trabalho. Nesse método, o ar sede calor para a água,
evaporando-a, essa transferência de calor reduz a temperatura do ar, auxiliando na tratativa do
stress térmico, ou seja: na tratativa do excesso de calor.
A técnica da Climatização por Sistema de Resfriamento Evaporativo, visa auxiliar na
manutenção de um ambiente confortável para os usuários de edificações industriais. Camargo
(2009) afirma que o conforto térmico é determinado como uma condição que expressa
satisfação com o ambiente térmico. Ainda segundo o autor,
“O processo de resfriamento evaporativo é largamente
utilizado em torres de resfriamento de água, lavadores de
ar, condensadores evaporativos, resfriadores de líquidos
e também para amenizar a temperatura em ambientes
onde existe grande geração de calor. No entanto, é pouco
explorado e difundido para conforto humano”. (p. 01)
2
1.1 Justificativa
No âmbito industrial, é frequente a ocorrência de situações de calor excessivo. Em tais
circunstâncias, o ritmo de execução das atividades operacionais dos trabalhadores é afetado,
impactando negativamente na produtividade da empresa e favorecendo à ocorrência de
acidentes de trabalho. Temperaturas elevadas, principalmente associadas a umidades relativas
altas, causam estresse térmico, que apresenta sintomas como: cansaço, sonolência,
irritabilidade, redução da atenção e da capacidade de concentração e em temperaturas mais
extremas, dores de cabeça, câimbra, desidratação, insolação e até AVC (acidente vascular
cerebral) e morte. O ministério do trabalho por meio da NR 15 anexo III, conforme já
mencionado, atua entre as empresas para fiscalizar e multar o não enquadramento à legislação,
em casos onde a empresa tarda a adotar medidas de controle, o órgão fiscalizador poderá
promover a interrupção das atividades da empresa.
1.2 Questão de Pesquisa
De acordo com a necessidade de uma adequada ventilação em ambientes industriais, se
torna necessário investigar: a técnica de resfriamento evaporativo, é adequada para a tratativa
do stress térmico no âmbito industrial? Esse sistema, conseguirá promover uma sensação
térmica melhor que a ventilação?
1.3 Objetivos
Objetivo geral
A pesquisa será realizada em uma empresa situada em Mucuri – BA, indústria que atua
no mercado de papel e celulose. Identificou-se um ambiente inadequado de condição
trabalhista, onde funcionários da empresa estavam expostos ao calor excessivo. Diante disso,
foram realizadas medições em uma linha de produção específica da empresa, e verificou-se o
não enquadramento a norma NR-15 anexo 3, ou seja: o ambiente estava em situação insalubre,
visto que as medições de temperatura estavam fora dos padrões estabelecido pela lei. Portanto
3
o objetivo será aplicar a técnica de climatização por resfriamento para enquadrar a área na
norma vigente.
Objetivo específico
Nessa pesquisa será analisado:
- A técnica de resfriamento evaporativo, se a sua aplicação será adequada para a tratativa
do problema exposto.
- Os resultados da implementação do sistema de resfriamento evaporativo, se esses
resultados estão dentro dos padrões estabelecidos pela lei, confirmando ou não, se o objetivo
de enquadramento à norma regulamentadora foi atingido.
1.4 Hipótese
Tendo como problema de pesquisa o Stress Térmico, supõe-se que o Sistema de
Resfriamento Evaporativo, auxilia de maneira adequada a sua tratativa na esfera industrial, onde
há a necessidade de enquadramento às condições de trabalho, conforme legislação vigente (NR-
15 Anexo III), sendo este o recorte da presente pesquisa.
Uma das dificuldades de aplicação do Sistema de Resfriamento Evaporativo são as
condições climáticas de algumas regiões que apresentam umidade relativa alta. Para o melhor
funcionamento do Sistema, tem-se a necessidade do Ar estar em condições de umidade relativa
baixa, para que ocorra o processo de troca de calor, entre água e ar. Sob circunstância de alta
umidade relativa no ar, este, por sua vez, não consegue evaporar a água presente no processo,
pois já tem alto teor de água em sua composição, tornando a eficiência do processo mais baixa.
Além da dificuldade de aplicação ligada as condições climáticas, existem também fontes
geradoras de calor como máquinas e equipamentos utilizados nos processos industriais, essas
máquinas esquentam e irradiam calor ao ambiente, esse fato, não pode ser controlado apenas
pelo sistema de ventilação, neste caso, a única tratativa do problema se dá por meio do
isolamento térmico, podendo ser a instalação de barreiras físicas (materiais isolantes como por
exemplo lã de vidro), e das restrições de processos industriais que necessariamente devem
operar a uma temperatura abaixo de 25°C.
4
2 REVISÃO DA LITERATURA
2.1 Transferência de Energia Térmica - Calor
Segundo Gaspar (2002) calor é a transferência de energia térmica entre corpos com
temperaturas diferentes, tendendo ao equilíbrio térmico, conforme a lei zero da termodinâmica.
Quando dois corpos com temperaturas diferentes fazem contato, ocorre uma
transferência de energia, onde a temperatura do corpo "mais quente" diminui, e a do corpo "mais
frio" aumenta, essa transferência ocorre até o momento em que os dois corpos apresentem
temperatura igual. Essa transferência se dá pela passagem de energia térmica do corpo "mais
quente" para o corpo "mais frio", sendo denominado de calor.
Mecanismos de troca de calor - Existem mecanismos de trocas secas e úmida, os
mecanismos de trocas secas são: radiação, convecção e condução e a troca úmida: evaporação.
Segundo Gaspar (2002) a radiação térmica é o processo de transferência de calor através de
ondas eletromagnéticas, calor radiante. O calor radiante independe do meio podendo transferir
energia até mesmo no vácuo, isso explica como a energia térmica do sol banha nosso planeta
terra.
A convecção segundo Frota e Barros (2001) ocorre quando existe troca de calor entre
dois corpos sendo um deles fluido (liquido ou gás). Ainda nas palavras de Gaspar (2002) a
condução é um processo de transporte de energia sem transporte de matéria, que necessita de
um meio e ocorre de maneira mais eficiente nos materiais sólidos. Assim a condução nada mais
é do que a troca de calor que dois corpos fazem quando entram em contato.
A evaporação é resultado da mudança de estado do fluido liquido para o gasoso, após
o desprendimento de uma certa quantidade de energia, um exemplo, é a evaporação do suor
presente na superfície da pele, onde o ar, evaporando o suor promove o resfriamento da pele.
2.2 Calor e o Corpo Humano
O organismo humano e o metabolismo conforme Frota e Barros (2001) explicam, os
seres humanos possuem uma temperatura interna sensivelmente constante, por volta dos 37°C,
com mínimas variações entre 36,1 e 37,2 °C, tendo para sobrevivência seu limite inferior em
32°C e superior em 42°C, porem em estado severamente debilitado. Assim os seres humanos
são classificados como animais homeotérmicos, uma vez que possuem a habilidade de
5
conservar sua temperatura interior dentro de uma faixa com leves variações. O organismo, por
meio do metabolismo, adquire energia, desta energia aproximadamente 20% é transformada em
potência de trabalho, o restante, transforma-se em calor, que deverá dissipar-se para que o
organismo permaneça em equilíbrio. É importante ressaltar que tanto o calor produzido como
o dissipado dependem fundamentalmente da atividade que o indivíduo desenvolve.
2.3 Termorregulação
Os animais homeotérmicos possuem o aparelho termorregulador, que é responsável por
manter a temperatura interna do organismo constante em ambientes onde as condições de
umidade e temperatura variam. Frota e Barros (2001) explicam que mesmo no meio natural, a
termorregulação é um processo que necessita de um esforço maior que, consequentemente,
desencadeia a queda de potencialidade do trabalho. Ainda segundo o autor,
“O organismo humano experimenta a sensação de
conforto térmico quando sede calor para o ambiente,
sem precisar utilizar de nenhum mecanismo de
termorregulação, ou seja, o calor produzido pelo
metabolismo é compatível com sua atividade.” (p.19)
2.4 Reação do Corpo Humano ao Calor
Quando o sistema termorregulador percebe que perder calor não é suficiente para manter
as condições constantes de temperatura interna do corpo, o organismo atua acionando seus
mecanismos automáticos, que reagem proporcionando condições de troca de calor mais intensa
entre o organismo e o ambiente. Ele utiliza esses métodos para conseguir manter efetivamente
a temperatura interna corporal, dentro das condições adequadas. Nessa perspectiva, Frota e
Barros (2001) explicam que
“Esse calor é dissipado através dos mecanismos de
trocas térmicas entre o corpo e o ambiente, envolvendo
as trocas secas — condução, convecção e radiação —
e as trocas úmidas — evaporação. (p.21) Denomina-se calor sensível o calor perdido para o ambiente através das trocas secas,
em função das diferenças de temperatura entre o corpo e o ambiente. Em contrapartida, é
denominado calor latente o calor perdido para o ambiente através das trocas úmidas,
envolvendo mudanças de estado de agregação. Para exemplificar, Frota e Barros (2001)
apontam que:
6
“O suor, líquido, passa para o estado gasoso, de
vapor, através da evaporação. Assim, o organismo perde
calor para o ambiente sob duas formas: calor sensível e
calor latente”. (p.21)
2.5 Termo – Higrométrica
Frota e Barros (2001) descrevem que o organismo humano diariamente passa por uma
fase de fadiga denominado catabolismo, e também por uma fase de repouso, conhecida como
anabolismo. O catabolismo, é enquadrado em três tipos distintos fadiga, sendo elas:
- Física, muscular, resultado do trabalho normal do organismo.
- Termo-higrométrica, ocorre quando o ser humano é exposto a condições ambientais
desfavoráveis, ou seja, quando os fatores como temperatura do ar (calor ou frio) e a umidade
do ar (alta ou baixa) não são constantes, exigindo assim, um trabalho demasiado do aparelho
termorregulador para manter a temperatura interna dentro dos limites tolerados para a
sobrevivência.
- Nervosa, particularmente visual e sonora.
Assim, nesse trabalho, será relacionado a fadiga Termo-higrométrica no âmbito do
stress térmico, suas consequências e possíveis tratativas.
2.6 Stress Térmico
O Stress térmico é segundo, Szokolay e Auliciems (1997) uma condição que pode ser
considerada como o estado psicofisiológico, quando uma pessoa está submetida a ambientes
extremos de frio ou calor. Ao ser submetido a condições de stress térmico, o ser humano tem o
seu desempenho físico-mental alterado, ou seja, há alterações das reações psicossensoriais e
queda da capacidade de produção. Sob essas circunstâncias, se faz necessário o estudo sobre
as condições do ambiente para cada tipo de atividade a ser desenvolvida nas empresas, como
por exemplo por exemplo uma ferramentaria que possui máquinas como torno, fresadoras,
7
retíficas ou empresas que fazem fundição, injeção de plásticos ou até mesmo pequenas
montagens de máquinas ou equipamentos, cada tipo de atividade desenvolvida irá exigir do
trabalhador um nível de atividade, esse nível de atividade, é analisado e assim é estabelecido
qual o limite de exposição ao calor a norma regulamentadora NR15 anexo III estabelece.
NR -15 - ANEXO III - MT/1978 - Limites de tolerância para exposição ao calor
Ambientes quentes que proporcionem riscos à saúde dos trabalhadores, foram estudados
com o objetivo de construir métodos padronizados para se obter os índices de stress térmicos.
Segundo Camargo (2009) o método do IBUTG (Índice de Bulbo Úmido do Termômetro de
Globo) é muito utilizado pois,
“permite um rápido diagnóstico. Se aplica para a
avaliação do efeito médio do calor sobre o homem
durante um período representativo de sua atividade.” (p.62)
A norma regulamentadora brasileira NR -15 - ANEXO III do Ministério do Trabalho,
adotou esse método que estabelece o limite de tempo que o trabalhador pode ficar exposto a
condição de stress por calor, relacionando ainda a atividade desenvolvida no local de trabalho
com os ciclos de trabalho/descanso, em função do valor do índice de IBUTG conforme o quadro
1.
Quadro 1 Regime de trabalho intermitente, NR15 Anexo III, 2011
REGIME DE TRABALHO INTERMITENTE
COM DESCANSO NO PRÓPRIO LOCAL
DE TRABALHO (por hora)
TIPO DE ATIVIDADE
LEVE MODERADA PESADA
Trabalho contínuo até 30°C até 26,7 °C até 25,0 °C
45 minutos trabalho, 15 minutos descanso 30,1°C a
30,5°C 26,8°C a 28°C
25,1°C a
25,9°C
30 minutos trabalho, 30 minutos descanso 30,7°C a
31,4°C
28,1°C a
29,4°C
26,0°C a
27,9°C
15 minutos trabalho, 45 minutos descanso 31,5°C a
32,2°C
29,5°C a
31,1°C
28,0°C a
30,0°C
8
Não é permitido o trabalho, sem a adoção de
medida adequada de controle
acima de
32,2°C
acima de
32,2°C
acima de
32,2°C
Os índices acima são resultados da composição do IBUTG (Índice de Bulbo úmido do termômetro
de globo)
Fonte NR15 Anexo III, 2011.
Para se chegar ao índice de IBUTG efetua-se os seguintes cálculos, diferenciando-se se
o ambiente é externo com carga solar, interno (dentro da fábrica) ou externo sem carga solar:
Ambientes internos ou externos sem carga solar:
IBUTG = 0,7 tbn + 0,3 tg [1]
Ambientes externos com carga solar:
IBUTG = 0,7 tbn + 0,1 tbs + 0,2 tg [2]
onde:
tbn = temperatura de bulbo úmido natural
tg = temperatura de globo
tbs = temperatura de bulbo seco.
Para a obtenção dos valores de tbn, tbs, e tg são utilizados os seguintes aparelhos:
termômetro de bulbo úmido natural, termômetro de globo e termômetro de mercúrio comum.
As medições devem ser executadas no local onde o trabalhador executa suas atividades. Em
função do índice obtido, o regime de trabalho intermitente está apresentado na Quadro 1.
Vale salientar que:
- Os períodos de descanso são definidos como tempo de serviço para todos os efeitos legais.
- A determinação do tipo de atividade (Leve, Moderada ou Pesada) é feita consultando-se o a
Quadro n.º 3, limites de Tolerância para exposição ao calor, em regime de trabalho
intermitente com período de descanso em outro local (local de descanso). Para os fins deste
item, considera-se como local de descanso ambiente termicamente mais ameno, com o
trabalhador em repouso ou exercendo atividade leve.
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Os limites de tolerância são dados segundo a quadro 2.
Quadro 2 limite de tolerância. M (Kcal/h) MÁXIMO IBUTG (°C)
175 30,5
200 30
250 28,5
300 27,5
350 26,5
400 26
450 25,5
500 25
Obs: M é a taxa de metabolismo média ponderada por uma hora
Fonte NR15 Anexo III, 2011.
O cálculo da taxa de metabolismo é realizado por meio da fórmula 3:
M =��������
�� [3]
Sendo:
Mt - taxa de metabolismo no local de trabalho.
Tt - soma dos tempos, em minutos, em que se permanece no local de trabalho.
Md - taxa de metabolismo no local de descanso.
Td - soma dos tempos, em minutos, em que se permanece no local de descanso.
- Os tempos Tt e Td devem ser tomados no período mais desfavorável do ciclo de
trabalho, sendo Tt + Td = 60 minutos corridos.
- As taxas de metabolismo Mt e Md serão obtidas consultando-se o quadro 3.
- Os períodos de descanso serão considerados tempo de serviço para todos os efeitos
legais.
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Quadro 3. Taxas de metabolismo segundo o tipo de atividade desenvolvida: TIPO DE ATIVIDADE Kcal/h
SENTADO EM REPOUSO
TRABALHO LEVE 100
Sentado, movimentos moderados com braços e tronco (ex.: datilografia). 125
Sentado, movimentos moderados com braços e pernas (ex.: dirigir). 150
De pé, trabalho leve, em máquina ou bancada, principalmente com os braços. 150
TRABALHO MODERADO
Sentado, movimentos vigorosos com braços e pernas. 180
De pé, trabalho leve em máquina ou bancada, com alguma movimentação. 175
De pé, trabalho moderado em máquina ou bancada, com alguma movimentação. 220
Em movimento, trabalho moderado de levantar ou empurrar. 300
TRABALHO PESADO
Trabalho intermitente de levantar, empurrar ou arrastar pesos (ex.: remoção com pá). 440
Trabalho fatigante 550
Fonte NR15 Anexo III, 2011.
O departamento de segurança do trabalho de cada empresa é responsável por controlar
todo esse processo de medição e controle do índice de IBUTG. Esse setor deverá definir o tipo
de atividade desenvolvida em cada área produtiva da organização, classifica-la em leve,
moderada ou pesada e todo esse trabalho deve ser armazenado de modo a se montar um
histórico do comportamento do índice de IBUTG e as tratativas adotadas para minimizar os
impactos do stress térmico.
2.7 Aspectos de Conforto Térmico
Conforme Camargo (2009), define-se conforto térmico a condição que expressa
satisfação com o meio térmico. O conforto trata-se de um aspecto de neutralidade térmica. Um
indivíduo, sob essas circunstâncias, não troca calor com o ambiente, e, por esse motivo, não
sente frio nem calor. O autor salienta que duas condições devem ocorrer:
• Combinação entre a temperatura da pele e a temperatura do corpo,
proporcionando sensação térmica neutra
• Equilíbrio de energia do corpo, em que o calor produzido pelo metabolismo se
iguala ao calor perdido pelo corpo.
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Os aspectos que impactam diretamente na condição de conforto térmico são: os fatores
termodinâmicos do ar como temperatura, umidade relativa e velocidade do ar, atividade física
e mental desenvolvida pelo indivíduo e tipo de vestimenta. O efeito em conjunto desses fatores
definirá o grau de conforto ou desconforto térmico sentido pelas pessoas.
De modo geral o conforto térmico é obtido pelos métodos de trocas térmicas, sendo
esses regidos por processos de transferência de calor como a condução, convecção, radiação e
evaporação.
2.8 Condições Ambientais
Segundo Frota e Barros (2001) a temperatura do ar impacta na troca de calor do corpo
pelo sistema respiratório onde a aspiração também ajuda na manutenção da temperatura interna.
Uma temperatura elevada causa grande dificuldade à dissipação de calor por convecção sendo
inclusive um aporte de calor se a temperatura do ambiente for maior que a temperatura da pele.
A velocidade do ar é determinante na troca de calor por convecção entre o corpo e o
ambiente. Quanto mais intensa a ventilação, menor será a sensação de calor, pois, maior
quantidade de calor será trocado entre o corpo e o ar.
Figura 1 – Esquema da fisiologia humana e das trocas térmicas.
Fonte: Eficiência energética na Arquitetura.
12
A umidade do ar exerce grande influência no conforto térmico. A mesma interfere
diretamente nos meios de perda de água do corpo humano sendo eles: a difusão de vapor d’água
através da pele, a evaporação do suor presente na pele e a umidificação do ar respirado.
Conforme a temperatura ambiente aumenta a mesma prejudica as trocas de calor por
condução e convecção, restando ao organismo trocar calor pela evaporação do suor. Porem se
o ar estiver saturado com umidade relativa, a evaporação é severamente prejudicada,
ocasionando o incremento da temperatura interna corporal. No cenário inverso em condições
de baixa umidade relativa a perda de calor pelo corpo ocorre mesmo em altas temperaturas, a
figura 1 esboça as trocas de calor pelos mecanismos de troca de calor:
2.9 Classificação dos Índices de Conforto
Conforme Frota e Barros (2001), os índices de conforto térmico foram desenvolvidos
com base em diferentes aspectos do conforto, podendo ser classificados da seguinte maneira:
• índices biofísicos — que se baseiam nas trocas de calor entre o corpo e o ambiente,
correlacionando os elementos do conforto com as trocas de calor que dão origem a esses
elementos;
• índices fisiológicos — que se baseiam nas reações fisiológicas originadas por
condições conhecidas de temperatura seca do ar, temperatura radiante média, umidade do ar e
velocidade do ar;
• índices subjetivos — que se baseiam nas sensações subjetivas de conforto
experimentadas em condições em que os elementos de conforto térmico variam”.
2.10 Calor e Produtividade
No âmbito industrial, é frequente a ocorrência de situações de stress térmico “calor
excessivo”. Nessas situações, o desempenho dos trabalhadores é afetado o que naturalmente irá
comprometer a produtividade da empresa e consequentemente cria condições favoráveis à
ocorrência de acidentes de trabalho. Temperaturas elevadas, principalmente associadas a
umidades relativas altas, causam estresse térmico, que apresenta sintomas como: cansaço,
sonolência, irritabilidade, redução da atenção e da capacidade de concentração e, em
13
temperaturas mais extremas, dor de cabeça, câimbra, desidratação, insolação, AVC (acidente
vascular cerebral) e morte.
Nos ambientes industriais, o estresse térmico está relacionado com a queda da
produtividade, da qualidade do trabalho, aumento de acidentes e do número de afastamentos.
A NASA (Report CR-1205-1) analisou as perdas de produtividade por excesso de calor.
Fonte: NASA Report CR- 1205- vol.1, apud Ciocci, 2004.
O relatório conclui que quando a temperatura da área de trabalho atinge 30°C a
produtividade cai cerca de 20% e há um incremento de 75% na frequência de anomalias (erros).
A Quadro 1 ilustra os dados do estudo.
2.11 Sistema de Resfriamento Evaporativo
O funcionamento do climatizador consiste de um sistema de ventilação, painéis
evaporativos (Colméias especiais de Papel Kraft Resinado), uma bomba de água que faz a
circulação da água entre o reservatório do equipamento e a parte superior dos painéis
evaporativos pelo distribuidor. A água escoa entre os painéis evaporativos que têm uma grande
área superficial exposta à passagem do ar, sendo parcialmente evaporada no processo e
causando assim o decréscimo de temperatura do ar. A figura 2 ilustra o esquema de
funcionamento do climatizador evaporativo:
Quadro 4. Perdas de produtividade em função da temperatura.
14
O sistema de resfriamento evaporativo segundo Camargo (2009) opera utilizando dois
fluídos para o trabalho, água e o ar. A evaporação da água ocorre com passagem de um fluxo
de ar, provocando uma redução na temperatura do ar. Esse é um fenômeno, no qual moléculas,
no estado liquido, passam ao estado gasoso em função de um consumo de energia. Um litro de
água consome cerca de 580 kcal para evaporar à temperatura ambiente. No Climatizador
Evaporativo é o próprio ar que cede calor sensível para a água evaporar, tendo assim a sua
temperatura reduzida. Ex.: Esse fenômeno, por exemplo, é o que faz uma pessoa sentir mais
frio ao sair de uma piscina (a evaporação da água esfria o seu corpo). A figura 3, esboça o
resfriamento evaporativo obtido em função da umidade relativa do ar:
Figura 2. Esquema de Funcionamento do Climatizador. Fonte: Ecobrisa
Figura 3, resfriamento evaporativo obtido. Fonte: Ecobrisa.
15
2.12 Psicrometria
A psicrometria é o estudo das misturas de ar e vapor d´água.
Os conceitos da psicrometria relevantes utilizados em projetos de ventilação para gerar
conforto térmico, por meio dos sistemas de resfriamento evaporativo segundo Camargo (2009)
são: umidade absoluta, umidade relativa, volume específico, entalpia, calor específico à pressão
constante, temperatura de bulbo seco, temperatura de bulbo úmido e de ponto de orvalho, sendo
essas são algumas das propriedades termodinâmicas do ar.
Umidade Absoluta: é definida como a razão entre as massas de vapor d’água e a do ar
seco.
Umidade Relativa: é definida como a fração molar do vapor d’água e a fração molar
que o vapor d’água teria se a mistura estivesse saturada.
Volume específico: é definido como a razão entre o volume ocupado pela mistura e a
massa de ar seco.
Entalpia: Considerando a hipótese de gases perfeitos, a entalpia total da mistura é dada
pelas somas das entalpias do ar seco e do vapor d’água.
Calor Específico à pressão constante: Referindo-se à massa de ar seco, o calor
específico da mistura é a combinação entre o calor específico do ar seco e o calor específico do
vapor d’água.
Temperatura de bulbo seco: é a temperatura da mistura ar e vapor d’água medido por
um termômetro comum.
Temperatura do ponto de orvalho: É a temperatura em que se inicia a condensação
do vapor d’água contido no ar.
Temperatura de bulbo úmido: É a temperatura medida com um termômetro cujo
bulbo é envolvido por um material higroscópio (algodão por exemplo), encharcada em água
destilada. Quando ocorre a passagem do ar pelo termômetro ocorre o processo simultâneo de
transferência de calor e massa onde o ar é resfriado e a água no material é evaporada, causando
uma redução da temperatura do bulbo do termômetro, que registrará a temperatura de bulbo
úmido.
16
Carta Psicrométrica
Conforme Camargo (2009) A carta psicrométrica é um método gráfico desenvolvido
para se demonstrar as propriedades do ar, sendo utilizada para se prever os resultados entre as
interações das propriedades termodinâmicas do ar quando se utiliza um sistema de resfriamento
evaporativo.
Os parâmetros que se obtém com a utilização da carta psicrométrica são:
- Temperatura de bulbo seco (termômetro comum);
- Umidade relativa (percentual de saturação);
- Umidade absoluta;
- Pressão de vapor:
- Ponto de orvalho;
- Entalpia;
- Temperatura de bulbo úmido.
Analisando o gráfico é possível compreender o que ocorrerá sobre o estado do ar:
quando o ar está quente, também é mais seco, quando está frio, também é mais úmido.
A figura 4. É um exemplo de carta psicrométrica e está ilustrando as variáveis do ar.
Fonte: Resfriamento Evaporativo, climatização ecológica. Figura 4. Exemplo de carta psicrométrica e as propriedades do ar.
17
2.13 Norma Brasileira NBR 6401
Esta Norma estabelece os princípios fundamentais para a elaboração de projetos de
instalações, para ar condicionado, como o sistema de resfriamento evaporativo ainda é um
assunto relativamente recente no Brasil, adota-se como base essa normativa pela inexistência
de uma norma específica.
“As condições estabelecidas nesta Norma são as
mínimas exigidas para que se possam obter resultados
satisfatórios em instalações desse gênero, não
impedindo, porém, quaisquer outros aprimoramentos
da técnica de condicionamento de ar.” (P.1)
A norma estabelece as condições a serem estabelecidas para os recintos, submetidos ao
condicionamento de ar, qualquer que seja a finalidade a que se destine:
a) temperatura do ar no termômetro de bulbo seco;
b) umidade relativa do ar;
c) movimentação do ar;
d) grau de pureza do ar;
e) nível de ruído admissível;
f) porcentagem ou volume de renovação de ar.
A norma estabelece a base de cálculos para o dimensionamento do sistema passando
por algumas etapas:
- Condições do ar exterior, consideradas simultaneamente as temperaturas do
termômetro de bulbo seco e do termômetro de bulbo úmido. Na norma existe um mapeamento
dessas temperaturas para as principais cidades brasileiras.
- Cálculo da carga térmica, natureza da construção das paredes, pisos e tetos; tipos de
vidros empregados e temperaturas dos recintos. E complementando para o cálculo da carga
térmica também se mapeia os tipos de máquinas e equipamentos utilizados no local, pois os
mesmos contribuem para a geração da carga térmica.
- Orientação dos recintos e tipo de proteção existente em relação à radiação solar.
- Possibilidade de infiltração do ar exterior pelas portas e janelas.
A norma também apresenta Quadro com os valores recomendados para base de cálculo
da carga térmica de acordo com a utilização dos recintos.
18
3 METODOLOGIA
Entende-se por pesquisa uma relação de atividades que têm como objetivo um novo
conhecimento. Segundo Kauark, Manhães & Medeiros (2010), nos termos científico, a pesquisa
é a busca e procura por soluções de um problema que alguém queira saber a resposta. Para
planejar sua investigação, o pesquisador deve conhecer todos os tipos de pesquisa para dar
sequência aos seus procedimentos. Ainda segundo os autores, é necessário que o pesquisador
saiba utilizar os instrumentos adequados para se deparar com as respostas ao problema que foi
levantado.
Sabe-se que existem diversos modos de se classificar uma pesquisa, que dependem da
natureza, da abordagem ou assunto, do propósito ou objetivo, e dos procedimentos efetivados
para alcançar os dados. Para todos tipos de pesquisa é necessário ter conhecimento da pesquisa
qualitativa e a pesquisa quantitativa, que independentemente do tema e a área escolhida pelo
pesquisador, possuirá uma das características presentes além do tipo de pesquisa.
Pesquisas quantitativas:
- Os conceitos da hipótese devem ser mensuráveis e verificados. Transformação de
conceitos em medidas.
- Demonstrar relação de causa-efeito na hipótese.
- A pesquisa deve dirigir-se para conclusões que possam ser generalizadas além dos
limites restritos da pesquisa.
- A pesquisa deve ser capaz de ser aplicada.
Pesquisa Qualitativa:
- O pesquisador analisa os fatos sob a ótica do membro interno da organização.
- A pesquisa procura uma profunda compreensão do contexto da situação.
- A pesquisa destaca a ordem dos fatos no decorrer do tempo.
- Foco da pesquisa é mais desestruturado, flexível.
- A pesquisa normalmente adota mais uma fonte de dados.
Quanto ao tipo, Filippini (1997), divide a pesquisa em categorias:
19
- Survey – uso de instrumento de coleta de dados único (em geral um questionário),
aplicado a amostras de grande tamanho, com o uso de técnicas de amostragem e análise e
inferência estatística.
- Estudo de caso – análise aprofundada de um ou mais objetos (casos), com o uso de
múltiplos instrumentos de coleta de dados e presença da interação entre pesquisador e objeto
de pesquisa.
- Modelagem – uso de técnicas matemáticas para descrever o funcionamento de um
sistema ou de parte de um sistema produtivo.
- Simulação – uso de técnicas computacionais para simular o funcionamento de sistemas
produtivos a partir de modelos matemáticos.
- Estudo de campo – outros métodos de pesquisa (principalmente de abordagem
qualitativa) ou presença de dados de campo, sem estruturação formal do método de pesquisa.
- Experimento – estudo da relação causal entre duas variáveis de um sistema sob
condições controladas pelo pesquisador.
- Teórico/conceitual – discussões conceituais a partir da literatura, revisões
bibliográficas e modelagens conceituais.
Assim a pesquisa qualitativa considera que existe relação ativa entre o mundo real e o
sujeito, esse modelo de pesquisa não requer o uso de métodos e técnicas estatísticas sendo o
ambiente a fonte direta para coleta de dados, é uma pesquisa descritiva.
Já a pesquisa quantitativa considera o que pode ser quantificável, compilando
informações para analisá-las. Utilizando técnicas estatísticas como percentagem, média, moda,
mediana, desvio-padrão, coeficiente de correlação, análise de regressão. Martins & Bicudo
(1989) explicam a Ideia de Fato e Fenômeno resume-se a descrever:
a) a Pesquisa “Quantitativa” lida com fatos tudo aquilo que pode se tornar objetivo
através da observação sistemática, evento bem especificado, delimitado e mensurável);
b) a Pesquisa “Qualitativa” lida com fenômenos, ou seja, aquilo que se mostra, que se
manifesta, evento cujo sentido existe apenas num âmbito particular e subjetivo e os conceitos
da hipótese devem ser mensuráveis e verificados.
De acordo com essa classificação nesta pesquisa será utilizada a metodologia
qualitativa, por tratar-se de um estudo exploratório fundamentado em pesquisa bibliográfica de
livros, sites, artigos científicos e estudos acadêmicos. O método utilizado será o estudo de caso,
20
pois o estudo de caso é de caráter empírico, que analisa um determinado fenômeno, dentro de
um cenário de vida real. Tendo por objetivo buscar compreender a razão ou explicar um
conjunto de decisões tomadas, de que forma foram implementadas e quais foram os resultados
alcançados (YIN, 2001).
Pretendo realizar a presente pesquisa, tendo como base a teoria estudada na área da
Engenharia de Ventilação, e também e a experiência que se deu através da Empresa Viva
Equipamentos Indústria e Comercio Ltda, empresa que trabalho desde o ano de 2011.
Por meio das experiências vivenciadas no trabalho, será analisado o Sistema de
Ventilação Evaporativa, na esfera industrial como alternativa no Tratamento do “Stress
Térmico”. Para tal, pretende-se fazer uma relação com os autores já citados anteriormente, que
escreveram a respeito do sistema de resfriamento evaporativo, para que seja possível descobrir
se, de fato, a técnica da Climatização por Sistema de Resfriamento Evaporativo, auxilia de
maneira satisfatória no enquadramento do ambiente de trabalho na norma NR15 ANEXO III.
21
4 APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS
4.1.1. Apresentação da empresa onde foi realizado o estudo de caso
O estudo de caso visa investigar a técnica da Climatização por Sistema de Resfriamento
Evaporativo, tendo como objetivo analisar e refletir sua contribuição na manutenção de um
ambiente adequado, perante as normas da legislação vigente e para os usuários de edificações
industriais. Nesse contexto, o estudo foi desenvolvido em uma empresa do ramo de papel e
celulose, indústria de base florestal de capital aberto, situada na cidade de Mucuri – BA. O
grupo foi fundado no Brasil em meados dos anos de 1924, no estado de São Paulo, tendo como
principal atividade a comercialização de papéis. Desde que foi fundada, a companhia foi
diversificando seu ramo de atuação no mercado de trabalho, a indústria também tem forte
participação nas áreas de corretagem de seguros e resseguros, gerenciamento de riscos,
desenvolvimento imobiliário, indústria gráfica e comunicação multicanal. A empresa tem como
padrão, um modelo de gestão sócio ambiental que tem como objetivo principal, harmonizar o
crescimento, a rentabilidade, competitividade e sustentabilidade do negócio. Assim esses
princípios atribuem consistência à execução e implantação das estratégias adotadas.
A empresa estabelece seus critérios priorizando sustentabilidade dos negócios e
correlacionando os impactos econômicos, sociais e ambientais que as estratégias adotadas
representam. Por ter essa postura profissional, perante o seu negócio, a empresa decidiu
desenvolver projetos voltados a gestão de riscos de acidentes de trabalho, sistemas de gestão
de higiene e segurança do trabalho, o que veio de encontro com o problema de stress térmico,
identificado em algumas áreas produtivas, problema que foi inicialmente trabalhado pelo setor
de segurança do trabalho e relatado diretamente a diretoria de projetos, que decidiu, iniciar
estudos para encontrar soluções que resolvessem ou minimizassem os impactos que o calor
excessivo (stress térmico) causa na saúde dos trabalhadores e na produtividade da empresa.
4.1.2 Estado Atual em que a área onde foi desenvolvido o estudo se encontra
Como foi mencionado anteriormente, a situação de calor excessivo é frequentemente
identificada em ambientes indústrias e essa condição acaba impactando no ritmo de execução
das atividades operacionais das pessoas que ali trabalham. Esse impacto é negativo, à medida
que reduz a produtividade das operações e favorece a ocorrência de acidentes de trabalho. Esse
problema, de maneira direta ou indireta, irá impactar na competitividade da empresa.
22
As perdas devido ao excesso de calor, foram estudadas pela NASA (report CR-1205-1).
O estudo conclui números alarmantes de queda de produtividade e frequência de erros
relacionados à temperatura, a quadro 5, mostra os dados do estudo.
Quadro 5. Interferência do calor na produtividade do trabalho Temperatura (°C) 26 28 30 32 34 36 38 40 Produtividade (%) - 6,5 - 12,5 - 20,0 - 28,5 - 39,0 - 51,0 - 64,5 - 76,5 Frequência de erros (%)
+ 3,5 + 12 + 75 + 270 + 550 > + 700 -- --
Fonte: NASA Report CR- 1205- vol.1, apud Ciocci, 2004.
Nesse estudo notasse que a partir de 30°C a produtividade cai cerca de 20% e há um
aumento na frequência de erros na ordem de 75%, por esse motivo, deve haver um estudo
detalhado, para que seja proposto soluções adequadas.
O ministério do trabalho classifica o stress térmico, na esfera industrial, pelo método do
IBUTG (Índice de Bulbo Úmido do Termômetro de Globo), presente na norma
regulamentadora NR 15, que como já dito, classifica o tipo de atividade que a empresa exerce
em três categorias: leve, moderada e pesada. Além disso, a norma delimita os respectivos
índices toleráveis de IBUTG. Cada empresa deve realizar o seu controle do stress térmico para
evitar multas e/ou interdições das áreas comprometidas. Quando se verifica o não
enquadramento, se faz necessário adotar medidas de controle.
Nessa perspectiva, foi identificado, no mapeamento das medições de temperatura da
empresa de papel e celulose, que os postos de trabalho da linha de produção das onduladeiras,
não estavam em conformidade com os índices toleráveis estabelecidos pela lei. A área é
classificada, como atividade moderada, onde índice de IBUTG tolerável é de até 26,7°C para
trabalho contínuo, conforme já citado na Quadro 1, retirada da NR 15 anexo III.
23
O departamento de segurança do trabalho mapeou os índices de IBUTG nos pontos de
trabalho identificando o período crítico do ano, as medições ocorreram entre os horários 14:30
horas às 15:30 horas conforme o gráfico 1 ilustra.
Fonte: Dados fornecidos pela empresa, período de setembro de 2012 a janeiro de 2013
No gráfico 1, pode se verificar que o índice de IBUTG está acima do limite tolerável de
26,7°C em todo o período, chegando ao índice extremo 31,74 °C de IBUTG com temperatura
de bulbo seco interna em 36,4°C, expondo os trabalhadores da área a riscos.
A segurança do trabalho também forneceu o layout com os detalhes do local para
execução do projeto de climatização, a figura 5, ilustra o corte B-B do prédio, detalhando a
secção transversal da área.
Gráfico 1. Dados de IBUTG fornecido pela empresa.
24
A empresa também forneceu a planta baixa conforme ilustra a figura 6.
Figura 5, desenho fornecido pela empresa. (Medidas em milímetros).
Fonte: Dados da pesquisa.
Figura 6, planta baixa fornecida pela empresa. (Medidas em milímetros).
Fonte: Dados da pesquisa.
25
Na planta baixa, além das dimensões, foram identificados também os postos de trabalho
e o local onde as medições de IBUTG foram registradas, representadas pelos pontos em
vermelho. A área das onduladeiras possui aproximadamente vinte e um trabalhadores
envolvidos no processo produtivo.
A área e o volume de ar do local de objeto de estudo são apresentados.
Quadro 6. Dimensões da área: Área 1344 m²
Volume total 11.424 m³
Fonte: Dados da pesquisa.
4.1.3 Análise do problema
Diante das informações fornecidas pela empresa, iniciou-se os estudos para aplicação
do sistema de resfriamento evaporativo, onde o principal objetivo será o enquadramento da área
na NR 15 anexo III, sendo a climatização o método escolhido para resolver o problema de stress
térmico.
No início do projeto de climatização foi realizado uma visita técnica na área com o
objetivo de coletar maiores informações para compor o memorial de cálculos. O levantamento
de dados é feito com base em informações já fornecidas pela empresa de papel e celulose e por
dados levantados in-loco na visita técnica. As informações levantadas são: Características
construtivas como tipo de telhado, paredes, tipo de iluminação utilizada e quantidades,
Figura 7, foto do interior da área.
Fonte: Dados da pesquisa.
26
máquinas e equipamentos utilizados, quantidades de aberturas para a ventilação natural com
por exemplo janelas, portas e elementos vazados. A figura 7 ilustra as características
construtivas do local a ser elaborado o estudo.
Tipo de telhado: aproximadamente 80% do telhado é composto por telha de chapa de
aço galvanizado na cor natural com aproximadamente 2,3mm sem isolamento térmico, 5% do
telhado é composto por telha translúcida.
Tipo de Parede: Bloco de concreto estrudado com altura de aproximadamente quatro
metros e fechamento com telha em chapa de aço galvanizado na cor natural sem isolamento
térmico.
Quantidade de aberturas para a ventilação natural: A área possui duas portas nas
dimensões de 3X3 que devem permanecer fechadas para minimizar a entrada de poeira na área.
Todas as demais áreas de elementos vazados foram lacradas com esse objetivo. Observa-se que
essa ação tomada pela empresa prejudicou a entrada de ventilação natural agravando ainda mais
a o problema de stress térmico.
Tipo de iluminação utilizada: A iluminação é feita por lâmpadas fluorescente com
capacidade de aproximadamente 750 lux, dissipando para o ambiente uma potência de
aproximadamente 32 Watts/m², o ambiente possui 60 unidades desse tipo de lâmpada.
Tipo de atividade exercida no local e quantidade de pessoas envolvidas no
processo: A área possui uma população fixa de 21 trabalhadores que desenvolvem trabalho
considerado moderado e uma população flutuante de mais 15 pessoas também desenvolvendo
trabalho moderado.
Máquinas e equipamentos utilizados: a empresa forneceu a informação de potência
instalada das máquinas e equipamentos aproximadamente 958 kW/h com uma eficiência de
88%, ou seja, 12% dessa carga é dissipada em calor para o ambiente.
Análise do clima da região
Foi realizado uma análise estatística do clima (Temperatura e umidade relativa) da
região por meio de organizações que realizam o mapeamento dessas informações e geram um
banco de dados de livre acesso. No caso foi utilizado a base de dados do INMET (Instituto
Nacional de Meteorologia).
Foi escolhida a estação situada na Serra dos Aimorés por ser a estação automática mais
próxima da empresa, aproximadamente 43 quilômetros em linha reta. A figura 8, ilustra as
informações pertinentes à estação escolhida.
27
Dados da estação climática Serra dos Aimorés
Por meio da estação é possível obter informações de temperatura de bulbo seco, bulbo
úmido e umidade relativa do ar durante um período de tempo, para o desenvolvimento do
projeto de climatização foi considerado o período dos dias de verão 22/10/2012 à 01/02/2013
por tratar-se da época mais quente do ano. Para a determinação das propriedades
termodinâmicas do ar externo como as temperaturas de bulbo seco, temperatura de bulbo úmido
e umidade relativa do ar são realizadas análises estatísticas por meio da estação automática
escolhida. Ainda é consultado a temperatura média da região onde será desenvolvido o projeto
de climatização que é sugerida pela norma NBR 6401 da ABNT para o período de verão.
A norma NBR 6401 da ABNT, apresenta as temperaturas de bulbo seco (TBS) e bulbo
úmido (TBU) das principais cidades brasileiras ilustradas na figura 9.
Figura 8. Estação Meteorológica Serra dos Aimorés.
Fonte: INMET, 2013.
28
Portanto segundo a norma NBR 6401 a TBS é de 32°C, TBU é de 26°C e a temperatura
máxima é de 33,6°C.
Com o levantamento estatístico realizado por meio dos dados fornecidos pelo INMET
obtemos o gráfico 1, que apresenta a temperatura de bulbo seco média diária da região onde a
estação está localizada.
Figura 9, Condições externas para verão (°C)
Fonte NBR 6401 ABNT.
29
Gráfico 2. T
emperatura M
édia Máxim
a.
Fonte: IN
ME
T, 2013. E
stação automática da S
erra dos Aim
orés.
30
Por meio da análise estatística se obtém que no período estudado a temperatura média
da temperatura de bulbo seco é de 31,09 °C e a máxima registrada é de 35,4 °C, o período da
amostra é de 22/10/2012 à 01/02/2013. Derivado do gráfico 1 esboçado foi gerado a Quadro 8
que indica a frequência de dias com temperatura igual ou superior a 30°C.
Fonte: Dados INMET.
Pode-se observar na Quadro 8, que a temperatura do ar externo em 78% dos dias de
verão estão entre 30°C e 35°C, sendo esses pontos o período mais crítico do ano. Por se tratar
de uma média levou-se em conta também as medições horárias disponíveis no banco de dados
da estação, sendo os horários 12:00 horas e 18:00 horas. Os gráficos 2, 3, 4 e 5 esboçam as
condições da temperatura de bulbo seco, bulbo úmido e umidade relativa para o período de
22/10/2012 à 01/02/2013.
.
Quadro 7. Frequência de temperatura igual ou superior a 30°C.
31
Pode-se observar no gráfico 2, que no horário medido a temperatura de bulbo seco não
passa dos 29°C. Notasse também a diferença entre a temperatura de bulbo seco e a temperatura
de bulbo úmido que em média é de 5°C podendo chegar a máximas de 12°C, essa diferença é
Gráfico 3. T
emperatura de B
ulbo Seco e B
ulbo úmido às 12:00 horas
Fonte IN
ME
T.
32
o que se pode reduzir da temperatura de bulbo seco por meio do sistema de resfriamento
evaporativo, se o sistema de resfriamento evaporativo apresentasse 100% de efetividade.
No gráfico 3, notasse que a diferença entre a temperatura de bulbo seco e a temperatura
de bulbo úmido é ainda maior, sendo assim o sistema de resfriamento evaporativo terá a sua
Gráfico 4. T
emperatura de B
ulbo Seco e B
ulbo úmido às 18:00 horas.
Fonte IN
ME
T.
33
maior eficiência justamente no período do dia que apresenta maiores temperaturas. Observa-se
também que dos 154 dias medidos 52 % desses dias apresentam temperatura igual ou superior
à 29°C.
O gráfico 4, ilustra a relação entre a temperatura e a umidade relativa da região, onde a
umidade relativa do ar varia de acordo com período do dia, e de maneira geral, ela é sempre
inversamente proporcional à temperatura do ar, favorecendo o sistema de resfriamento
evaporativo, conforme já explicado no referencial teórico.
A interação entre a umidade relativa e a temperatura de bulbo seco retrata o
comportamento inversamente proporcional que essas duas propriedades do ar apresentam nessa
região. O gráfico 4 ilustra esse comportamento.
Gráfico 5. R
elação entre a Tem
peratura e Um
idade relativa. Fonte: IN
ME
T.
34
Com a análise estatística do clima da região, pode-se estudar o comportamento das
variáveis climáticas importantes para o projeto de climatização. Esse estudo é necessário para
verificar a viabilidade de aplicação do sistema evaporativo, podendo assim, verificar o delta de
temperatura que poderá ser alcançado pelo climatizador evaporativo, nesse caso o climatizador
conseguirá promover uma redução na temperatura de bulbo seco máxima de 10,5°C, diferença
de temperatura interna e externa (entrada do ar pelo climatizador e saída pela grelha de
insuflamento) tendo uma média de aproximadamente 6°C. Portanto a aplicação desse tipo de
sistema para essa região é considerada boa.
Comparando as medições cedidas pela equipe de engenharia de segurança do trabalho
da empresa de papel e celulose, percebe-se, que existe uma diferença entre a temperatura de
bulbo seco da área de objeto de estudo e a temperatura de bulbo seco externa na ordem de
aproximadamente 3°C conforme ilustrado no gráfico 5.
35
Gráfico 6. D
iferença de temperatura interna e externa. P
eríodo da am
ostra Setem
bro de 2009 à Fevereiro de 2013.
Fonte: D
ados da pesquisa.
36
O gráfico 5 mostra que a carga térmica gerada pelas características construtivas,
máquinas e equipamentos, iluminação e pessoas contribui para a elevação da temperatura
interna do ambiente. Assim, foi indicado a empresa o sistema de resfriamento evaporativo e
exaustão, pois somente o sistema de ventilação tradicional não atinge o diferencial de
temperatura necessário para promover a sensação térmica adequada aos ocupantes da área, o
condicionamento do ar (ar condicionado), é inviável financeiramente devido ao alto consumo
de energia e a necessidade de isolamento do prédio e se faz necessário mencionar que grande
parte da composição da carga térmica se dá por meio dos equipamentos da linha das
onduladeiras e pelo telhado que irradiam calor ao ambiente.
Após a análise climática concluísse que o sistema de resfriamento evaporativo terá um
rendimento considerado bom e, portanto, é recomendada a aplicação. Analisando os dados que
a empresa disponibilizou no quadro 5 é possível visualizar o potencial evaporativo para o
projeto ilustrado no gráfico 7 ilustrado abaixo.
37
Gráfico 7. T
emperatura de bulbo seco obtida com
o resfriamento
evaporativo.
Fonte: D
ados da pesquisa.
38
Pode-se observar que apesar das altas temperaturas internas o resultado do resfriamento
evaporativo próximo ao climatizador é considerado bom e a temperatura não passa dos 30°C,
estando nos dias críticos em média entre os valores de 24°C a 28°C. Vale lembrar que há um
incremento na temperatura interna em relação à temperatura externa devido à carga térmica o
que pode em até determinado ponto comprometer o enquadramento à NR 15. No layout existem
alguns pontos que irradiam muito calor por não serem isolados e que não serão enquadrados,
prevendo essa situação, uma possível ação a ser tomada pela engenharia de segurança do
trabalho para promover o enquadramento à NR 15, seria o isolamento físico dessas faces do
equipamento onduladeira que irradia muito calor. Foi comunicado à empresa de papel e celulose
que se nenhum isolamento for feito, o sistema de resfriamento evaporativo teria uma eficiência
de aproximadamente 88%, ou seja, das 308 medições 270 estariam de acordo com a NR 15
Anexo III com índice de IBUTG igual ou menor aos 26,7° estabelecidos na norma.
Cálculo da carga térmica
Para o dimensionamento do sistema de climatização após a análise climática e o
detalhamento dos elementos que compõem a carga térmica, foram executados os cálculos de
carga térmica, para se obter o volume de ar necessário para reduzir a temperatura interna do
ambiente. Na quadro 9 está a composição da carga térmica do ambiente. Vale ressaltar que não
foi possível mostrar o detalhamento do cálculo da carga térmica, pois o mesmo é feito com base
no banco de dados e informações que a Viva Equipamentos possui, bem como um software
para fazer a análise dos dados. Assim foi permitido mostrar os resultados que estão esboçados
na quadro 9 abaixo:
Quadro 8. composição da carga térmica
Resumo da composição da carga térmica do ambiente
Elementos de composição da carga térmica Quantidade
de Kcal/h Percentual (%)
Parede Lateral 45.000 7,9
Telhado de aço galvanizado 357.560 62,9
Telha translúcida 23.800 4,2
Quantidade de pessoas 6.480 1,1
Iluminação 36.987 6,5
39
Potência Instalada de máquinas e
Equipamentos 98.900 17,4
Somatório 568.727 100
Fonte: dados da pesquisa.
Notasse na composição da carga térmica que aproximadamente 62,9% da carga térmica
é do telhado irradiando energia para o ambiente, 17,4% são das máquinas e equipamentos.
Portanto a massa de calor formada pelos elementos geradores de calor como máquinas e
equipamentos, tipos e características construtivas, quantidade de pessoas e iluminação é de
aproximadamente 568.727 kcal/h. Todo o estudo da carga térmica foi feito com base na norma
NBR 6410 da ABNT e seus anexos. O software próprio da Viva Equipamentos calculou o
volume de ar a ser insuflado no ambiente que deverá ser de 270.000 m³/h.
Com a informação de vazão total pode-se definir a quantidade de climatizadores para
climatizar o ambiente. Para se definir o modelo a ser aplicado se leva em consideração as
características técnicas dos climatizadores disponíveis e as características do ambiente, para
esse caso foi definido o climatizador evaporativo ECOBRISA EBV 38 TURBO ilustrado na
figura 10.
40
Portanto para o abatimento da carga térmica da área foi definido uma quantidade de sete
climatizadores evaporativos do modelo EBV 38 Turbo.
Após a definição da quantidade de climatizadores necessários definisse também o local
de instalação para aplicação dos climatizadores. A figura 11 e 12 mostram o local escolhido
Figura 10. Especificações técnicas (medidas em milímetros).
Fonte: Ecobrisa
41
para a instalação, foto externa e interna, a parede para a instalação está sendo indicada com a
seta azul.
Foi desenvolvido também o projeto executivo, detalhando o posicionamento e os
detalhes da instalação dos climatizadores evaporativos, para garantir a integridade das
Figura 11, área de instalação parede externa.
Fonte: Dados da pesquisa.
Figura 12, área de instalação parede interna.
Fonte: Dados da pesquisa.
42
informações da empresa de papel e celulose não foi autorizado mostrar detalhes do projeto
executivo final. O projeto executivo foi desenvolvido pelo Engenheiro Mecânico Eduardo
Okazaki que trabalha em parceria com a Viva Equipamentos a mais de quinze anos
coordenando e fiscalizando todas as obras de maior envergadura.
4.2 Análise dos Resultados
Todo o projeto, desde o estudo até a execução da instalação do sistema de resfriamento
evaporativo na empresa de papel e celulose, teve uma duração de aproximadamente cento e
trinta dias corridos, sendo que desse período, oitenta e três dias foram destinadas à fabricação
dos climatizadores, suportes plataformas e montagem da infraestrutura hidráulica e elétrica para
abastecimento dos climatizadores. O término da instalação foi no início de outubro de 2013.
A figura 13 ilustra a instalação dos climatizadores e suportes plataformas.
A empresa de papel e celulose não permitiu fotografar a parte interna da área ao término
da instalação, alegando possuir informações confidenciais de máquinas e equipamentos.
Figura 13, fotos da instalação do sistema de resfriamento evaporativo.
Fonte: Dados da pesquisa.
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Após todos os testes e ajustes foi ligado o sistema de resfriamento evaporativo e a
melhora do ambiente foi nítida, comprovando o que a análise estatística já evidenciava.
Vale salientar que o feedback positivo dos trabalhadores da área foi muito gratificante
para todos os envolvidos na execução do projeto, porém, era necessário verificar se o índice de
IBUTG foi enquadrado.
Conforme levantamento estatístico realizado comprovou-se que o sistema de
resfriamento evaporativo teria um bom rendimento e no startup da obra realizamos algumas
medições para obter uma prévia do rendimento, no dia da medição por volta das 14:00 horas a
temperatura de bulbo seco externa era de 30.04°C e a temperatura interna média da área era de
33°C, após o sistema de resfriamento evaporativo ser ligado, a temperatura nos postos de
trabalho em poucos minutos já registrava 25,8°C, nessa condição, o IBUTG calculado já seria
de 26°C, situação que já enquadrava o ponto ao índice esperado. Após essa constatação foi
encerrado o projeto e estabelecido junto à engenharia de segurança do trabalho um cronograma
de medições do índice de IBUTG nos pontos de trabalho, com o intuído de comprovar se o
sistema de resfriamento evaporativo havia conseguido alcançar o objetivo. O gerente de
engenharia da empresa de papel e celulose nomeou um responsável para realizar as medições
no mês de outubro de 2013, essas medições deram origem ao gráfico 8.
44
Gráfico 8. R
esultado do IBU
TG
após a implem
entação do Sistem
a Evaporativo.
Fonte: D
ados da pesquisa.
45
Observando o gráfico 8, notasse que foi alcançado o objetivo do enquadramento em
aproximadamente 97% dos dias, ou seja, apenas 3% dos dias do mês de outubro ultrapassou o
limite do índice de temperatura de 26,7°C o que a empresa de papel e celulose julgou ser
coerente visto que o motivo do não enquadramento era a temperatura de globo que é a medida
da temperatura do calor irradiado das máquinas e equipamentos na linha de produção. Contudo,
foi sugerido o isolamento das faces expostas que irradiam calor para o ambiente porém, a
empresa resolveu não apostar nessa tratativa pois os próprios funcionários da área climatizada
já estavam bastante satisfeitos com os resultados alcançados, fazendo uma análise dos dados do
mesmo período do ano anterior o índice de não enquadramento era de aproximadamente 20%
dos dias.
Portanto pode-se perceber que a técnica do sistema de resfriamento evaporativo é
adequada à tratativa do problema de stress térmico presente na esfera industrial, conseguindo
atuar na manutenção do ambiente de trabalho de maneira muito satisfatória.
Outra observação importante é a diferença entre o sistema de resfriamento evaporativo
e o sistema de ventilação, o sistema de resfriamento evaporativo consegue promover uma
sensação térmica muito melhor do que somente o sistema de ventilação, conforme pode ser
observado no gráfico 7, onde é esboçado a diferença entre a temperatura do ar externo e a
temperatura do ar processado pelo climatizador, pode-se perceber que o sistema de resfriamento
evaporativo promoverá uma sensação térmica muito melhor do que somente o sistema de
ventilação pegando o ar externo e insuflando para dentro do prédio sem nenhum tipo de
tratamento.
Porém, ressalto que existem restrições à aplicação do sistema evaporativo sendo uma
delas o calor irradiado de máquinas e equipamentos, ou seja, se a TG (temperatura de globo),
estiver muito elevada, o sistema de resfriamento evaporativo certamente não irá conseguir
enquadrar a área ou o ponto de trabalho nos índices estabelecidos pela lei, assim, se faz
necessário um estudo detalhado da área para que se possa oferecer essa solução de maneira
satisfatória.
46
5. CONCLUSÃO
Com a elevação gradual da temperatura global que está ocorrendo devido às mudanças
climáticas, tem tornado-se quase que mandatória a necessidade de se climatizar o ambiente de
trabalho, esse estudo abordou os danos que podem ocorrer à saúde dos trabalhadores expostos
a condição de stress térmico bem como os prejuízos e perdas de produção que podem ser
evitados melhorando a sensação térmica dos trabalhadores na produção. Com esse trabalho foi
possível verificar que o sistema de resfriamento evaporativo se apresenta como uma solução
técnica e economicamente viável para o problema do Stress térmico no ambiente industrial,
proporcionando a adequação aos limites das normas do Ministério do Trabalho, aumentando o
conforto e a produtividade e reduzindo os índices de acidentes de trabalho.
Pode-se observar também que o Sistema de Ventilação possui limitações, já que apenas
capta o ar externo e o insufla para dentro do ambiente, o que não é eficaz na maior parte do ano,
assim, o Sistema Evaporativo torna-se superior em relação ao sistema de Ventilação,
proporcionando redução da temperatura de bulbo seco e consequentemente uma sensação
térmica muito melhor.
Sendo assim a técnica do resfriamento evaporativo atua de maneira satisfatória no
tratamento do stress térmico estabelecendo o índice de IBUTG dentro dos parâmetros que a
legislação brasileira impõe na NR15 anexo III.
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ABNT NBR 6401-1 – Instalações centrais de ar-condicionado para conforto –
Parâmetros básicos de projeto.
Associação Brasileira de Normas Técnicas www.abnt.org.br.
ANDRIS AULICIEMS and STEVEN V. SZOKOLAY, Thermal Comfort, first
published 1997. PLEA : Passive and Low Energy Architecture International in association with
Department of Architecture, The University of Queensland Brisbane 4072.
BRASIL. Ministério do Trabalho. Limite de tolerância. Portaria 3214 de 08 de junho de
1978 -NR 15 - anexo 3.
CAMARGO, J. R. Resfriamento Evaporativo: Climatização Ecológica. Rio de
Janeiro: Ciência Moderna, 2009.
CIOCCI, Marcus V., Reflexos do Excesso de Calor na Saúde e na Redução da
Produtividade, Add Eletronics, Compilado a partir das publicações: Excessive Heat and Worker
Safety – Universidade da Pensilvânia e NASA Report CR- 1205-VOL-1 "Compendium of
Human Responses to the Aerospace Environment".
ECOBRISA. Modelos ECOBRISA. Disponível em: <
http://ecobrisa.com.br/modelos.html>. Acesso em: 15 de novembro de 2015.
ECOBRISA. Quadro de redução da temperatura. Disponível em: <
http://ecobrisa.com.br/blog/reducao-de-temperatura.html>. Acesso em: 22 de novembro de
2015.
FILIPPINI, R. Operations management research: some reflections on evolution, models
and empirical studies in OM. International Journal of Operations and Productions Management,
V.17, n.7, p. 655-70, 1997.
FROTA, A. B.; SCHIFFER, S. R. Manual do conforto térmico. 5°ed. São Paulo:
48
Nobel, 2000.
GASPAR, A. (2002). Física – Ondas, Óptica e Termodinâmica. São Paulo: Editora
Ática.
INMET – Instituto Nacional de Meteorologia (s.d.). Disponível em <
http://www.inmet.gov.br/>. Acesso julho de 2013
KAUARK, Fabiana. Metodologia de Pesquisa: guia prático / Fabiana Kauark, Fernanda
Castro Manhães e Carlos Henrique Medeiros. Itabuna: Via Literatum, 2010.
LAMBERTS, R; DUTRA, L; PEREIRA, F. Eficiência Energética na Arquitetura. São
Paulo: PW Editores. 1997.
MARTINS, J. & BICUDO, M.A.V. (1989) A Pesquisa Qualitativa em Psicologia:
fundamentos e recursos básicos. São Paulo: Moraes/ EDUC.
SCIGLIANO, S., HOLLO, V. IVN - Índice de ventilação natural. 2001. São Paulo:
Editora Pini, 2001. 279 p.
YIN, Robert K. Estudo de caso – planejamento e métodos. (2Ed.). Porto Alegre:
Bookman. 2001.