Engenharia de Segurança do Trabalho QUALIDADE DO AR INTERNO. JOSÉ EDSON BASTO Eng. de Segurança do Trabalho Eng. Mecânico - PDF
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Amália Lameira Quintão
1 Engenharia de Segurança do Trabalho QUALIDADE DO AR INTERNO JOSÉ EDSON BASTO Eng. de Segurança do Trabalho Eng. Mecânico ITAJAÍ
2 SUMÁRIO TABELAS A IMPORTÂNCIA DO AR QUALIDADE DO AR INTERNO Requisitos para a Garantia da Qualidade do Ar Interno CONFORTO TÉRMICO Avaliação do Conforto Térmico SISTEMAS DE CLIMATIZAÇÃO Componentes do Sistema de Climatização FILTROS DE AR PADRÕES DE PARTÍCULAS CONTAMINANTES Contaminantes Químicos Interiores a Compostos Orgânicos Voláteis b Materiais particulados c Contaminantes Biológicos d Componentes Químicos e Contaminantes gerados por Ocupantes Contaminantes Químicos Exteriores Agentes Desconhecidos DOENÇAS ASSOCIADOS À QUALIDADE DO AR INTERNO Doenças Ocupacionais Das Vias Aéreas Inferiores Doença do Legionário ou Legionelose Asma Ocupacional Pneumonia Pneumonite de Hipersensibilidade Fibrose Pulmonar Idiopática Doenças Ocupacionais das Vias Aéreas Superiores Rinites Alérgicas e Irritativas LEGISLAÇÃO SOBRE QUALIDADE DO AR INTERNO PADRÕES DE QUALIDADE DO AR Parâmetros Físicos Parâmetros Químicos Parâmetros Biológicos METODOLOGIA PARA ANÁLISE DA QUALIDADE DO AR Determinação de Parâmetros físicos Controle microbiológico Determinação de aerodispersóides Determinação de CO (Dióxido de Carbono) Contador de Partículas MEDIDAS PARA CORREÇÃO DOS PROBLEMAS DE QUALIDADE DO AR Sistemas de Supervisão e Controle Predial Eng. José Edson Basto CREA SC
3 12.2 Ionização Negativa Lâmpadas Ultravioletas LIMPEZA E HIGIENIZAÇÃO BIBLIOGRAFIA REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ANEXOS A.1 PORTARIA Nº 3.523, DE 28 DE AGOSTO DE A.2 RESOLUÇÃO - RE Nº 9, DE 16 DE JANEIRO DE A.3 Fluxograma de um Plano de Gerenciamento de Qualidade do Ar A.4 GUIA DE CONTRATAÇÃO DE EMPRESAS PRESTADORAS DE SERVIÇOS EM CONTROLE DE QUALIDADE DE AR DE INTERIORES. Volume I - Guia nº A.5 RECOMENDAÇÃO NORMATIVA ABRAVA PARA EXECUÇÃO DE SERVIÇOS DE LIMPEZA E HIGIENIZAÇÃO DE SISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO DE AR Eng. José Edson Basto CREA SC
4 Quando você não respira, nada mais importa!!! Eng. José Edson Basto CREA SC
5 RESUMO O presente trabalho pretende apresentar os requisitos para manter a qualidade do ar em ambientes climatizados, mostrando os principais aspectos que interferem na obtenção de um ambiente salubre e adequado para a realização das diversas atividades laborais. A insalubridade apresentada em ambientes climatizados pode ser associada à baixa qualidade do ar insuflado nestes locais, assim como a formação, movimentação e dispersão de contaminantes. Devido à complexidade de variáveis impostas, assim como a integração quase constante entre trabalhadores e enfermidades, o Ambiente Hospitalar foi escolhido para servir como estudo de caso, possibilitando-se avaliar os parâmetros e os requisitos determinantes para o enfoque do presente trabalho. Os ambientes chamados doentes apresentam uma série de características de insalubridade provocando diversos sintomas nos ocupantes e por conseqüência, diminuição da produtividade e aumento do absenteísmo nestas situações. Um dos aspectos principais para minimizar o problema é a necessidade de se ampliar a discussão acerca das medidas de prevenção e inibição dos fatores nocivos à saúde, assim como a purificação do ar, a salubridade e o conforto. Neste sentido é fundamental manter sob análise freqüente os textos da Legislação vigente e as implicações na garantia da Qualidade do Ar Interno (QAI), visto que as referidas normalizações foram introduzidas recentemente no âmbito da saúde e segurança do trabalho, estando estas ainda em fase praticamente experimental. Um dos objetivos é apresentar um levantamento bibliográfico que permita descrever a importância da qualidade do ar e os processos envolvidos em um sistema de climatização, além da importância destes para as atividades desenvolvidas nos ambientes climatizados. Procura-se ainda apresentar os problemas inerentes, assim como os constituintes nocivos do ar, os quais contribuem para uma série de sintomas apresentados pelos ocupantes. Apresentados tais fatores é possível determinar e avaliar os requisitos básicos para a qualidade do ar no interior dos ambientes sujeitos a processos de climatização. Palavras Chave: Segurança do Trabalho, Qualidade do Ar Interno, Síndrome dos Edifícios Doentes, Doenças Relacionadas aos Edifícios, Climatização, Ventilação, Ambientes Hospitalares. Eng. José Edson Basto CREA SC
6 TABELAS TABELA DE CONVERSÃO DE VÁRIAS UNIDADES Comprimento 1m=3,281pés=39,37pol Área 1m²=10,76pés²=1.550pol² Volume 1m³=35,3pés³=1.000litros Volume 1galão(USA)=3,8litros 1galão(GB)=4,5 litros Massa 1kg=2,2 lb 1lb=0,45kg 1 onça=28,35g Pressão 1atm=1,033kgf/cm²=14,7lbf/pol²(PSI) Pressão 1bar=100kPa=1,02atm=29,5polHg Energia 1kWh=860kcal 1kcal=3,97Btu Energia 1kgm=9,8J 1Btu=0,252kcal Potência 1kW=102kgm/s=1,36HP=1,34BHP=3.413Btu/h Potência 1TR=3.024kcal/h=200Btu/min=12.000Btu/h Temperatura ºF=32+1,8.ºC K=273+ºC R=460+ºF COMPRIMENTO cm m km in ft mi 1 centímetro (cm) 1 0,01 0, ,3937 0,0328 0, metro (m) ,001 39,3 3,281 0, quilômetro (km) , polegada (in) 2,54 0,0254 0, , , pé (ft) 30,48 0,3048 3, , milha terrestre (mi) , PRESSÃO atm PSI(lbf/in²) Kgf/cm² Bar mmhg(torricelli) mh 2 O in. Hg Pascal(Pa) atm 1 14,6959 1,033 1, ,33 29, PSI(lbf/in²) 0, , , ,71 0, , ,8 Kgf/cm² 0, , ,98 735, , ,5 Bar 0, ,5 1, ,061 10,195 29, mmhg , , ,3224 mh 2 O 0, , ,10 0, , , ,1176 in. Hg 0, , , ,4 0, ,5 Pascal(Pa) 0, , , , , , , Eng. José Edson Basto CREA SC
7 Prefixos das unidades SI Nome Símbolo Fator de multiplicação da unidade yotta Y = zetta Z = exa E = peta P = tera T = giga G 10 9 = mega M 10 6 = quilo k 10³ = hecto h 10² = 100 deca da 10 deci d 10-1 = 0,1 centi c 10-2 = 0,01 mili m 10-3 = 0,001 micro µ 10-6 = 0, nano n 10-9 = 0, pico p = 0, femto f = 0, atto a = 0, zepto z = 0, yocto y = 0, Eng. José Edson Basto CREA SC
8 1. A IMPORTÂNCIA DO AR É sabido que o ar é uma mistura gasosa determinante para a vida humana devido principalmente ao processo que se dá no interior das células de seu corpo onde os alimentos são transformados em energia, pela reação com o oxigênio presente no ar inspirado. Este processo é conhecido como respiração e permite a produção da energia que será utilizada na manutenção da vida e no desenvolvimento dos movimentos diversos de uma pessoa. Durante o processo de respiração o ar ao ser inalado passa através das vias respiratórias onde sofre algumas modificações quanto às proporções de seus elementos básicos, devido a um processo de umidificação pela mistura deste ar com uma parcela de dióxido de carbono. O oxigênio presente no ar é absorvido na corrente sanguínea e o dióxido de carbono é exalado para a atmosfera. A figura 1 mostra o intercâmbio destes gases quando o ar chega aos alvéolos os quais compõem a parte mais funcional do pulmão. A qualidade do ar é muito importante principalmente para os órgãos vitais do homem como, por exemplo, o cérebro, uma vez que este necessita de oxigenação constante para que possa cumprir todas as suas funções. Quando o cérebro percebe a necessidade de uma quantidade maior de oxigênio, envia estímulos aos músculos do peito e diafragma, fazendo-os funcionar com maior aceleração e vigor. É sabido que homem pode sobreviver vários dias sem a ingestão de alimentos e alguns dias sem ingestão de água. Em média, o consumo de alimentos e de água diários de um homem é da ordem de 1 quilo e 2 litros respectivamente. Quanto ao ar a autonomia restringe-se à sobrevivência por alguns minutos sem inalação deste. Segundo VERANI (2003) e PEREIRA FILHO (2003), normalmente o homem inspira em média cerca de 10 a 15 mil litros de ar por dia. A variação deste valor se dá em função das diversas atividades físicas desenvolvidas. Figura 1 Transferência de O 2 e CO no sangue Fonte SILVA Jr. et al (2003) 2 Na tabela 1, tem-se a composição química aproximada do ar seco, tomando-se como base, cerca de moléculas de ar. É necessário esclarecer que o ar como encontrado na atmosfera, é composto de uma parcela seca (mistura de vários gases) em contato com outra parcela formada por vapor de água. Eng. José Edson Basto CREA SC
9 Tabela 1 - Composição do Ar Seco Concentração por volume Componente % ppm Nitrogênio Oxigênio Dióxido de Carbono (CO 2 ) Neônio Hélio 5.24 Criptônio 1.14 Xenônio Hidrogênio 0.5 Metano 2 Óxido Nitroso 0.5 Fonte ASHRAE (1999) Para uma utilização favorável do ar é necessário que este contenha no mínimo 19.5 % em volume de oxigênio (O 2 ), mantendo isenção de produtos químicos prejudiciais à saúde. É desejável também que o ar se apresente em temperaturas e pressões tais que não ocorram queimaduras ou congelamentos dos órgãos do aparelho respiratório como, por exemplo, os cílios nasais, que são responsáveis pela retenção de partículas e impurezas provenientes deste ar. Juntamente com os gases e vapor d, podem ser encontrados em suspensão na atmosfera outros elementos tais como poeiras, polens, cinzas, compostos orgânicos e microorganismos. A tabela 2 mostra os efeitos no homem devido à variação da concentração de oxigênio no ar em pressão atmosférica. Tabela 2 Efeitos da concentração de O 2 % vol. O2 Efeitos Fisiológicos 20.9 Concentração Normal Concentração mínima legal Início de sonolência. Perda de visão periférica, respiração intermitente, dificuldade de coordenação, aumento do volume da respiração, aumento da freqüência cardíaca, redução da capacidade de pensar e agir. Falta de raciocínio, pobre coordenação muscular sendo que o esforço muscular leva à fadiga, que pode causar danos permanentes ao coração. Náusea, vômito, incapacidade para movimentos vigorosos inconsciência 10-6 seguida por morte. Respiração espasmática, movimentos convulsivos e morte em minutos. < 6 Fonte VERANI (2003) Eng. José Edson Basto CREA SC
10 Deve-se salientar que a Norma Regulamentadora 15 em seu anexo 11 diz ainda que a concentração mínima de Oxigênio em ambientes que com presença de substâncias do tipo asfixiantes simples, deve ser de 18 (dezoito) por cento em volume. 2. QUALIDADE DO AR INTERNO Durante muito tempo, a maioria dos profissionais, ao projetar uma edificação, preocupava-se quase que exclusivamente com a estética e funcionalidade desta, sem, no entanto dar muita importância aos aspectos ambientais e energéticos envolvidos em tal empreendimento. Como grande parte das atividades ainda são realizadas em ambientes fechados surgiu então a necessidade de realizar-se o condicionamento do ar possibilitando a plena ambientação de homens e máquinas nestes ambientes. Os trabalhadores passam de 80 a 90% de seu tempo em ambientes fechados. A figura 2 ilustra esta condição de vida da maioria das pessoas. Figura 2 Operações Cotidianas desenvolvidas por trabalhadores - Fonte ENCICLOPEDIA DE SALUD Y SEGURIDAD EN EL TRABAJO O processo de projetar um edifício pautava-se em considerar que um sistema de climatização ou de condicionamento de ar interno teria condições de garantir os requisitos necessários para a salubridade do ambiente, independente do consumo de energia para tal atividade. Este quadro manteve-se até a primeira grande crise energética mundial, ocorrida no início da década de 70, onde a produção de petróleo entrou em crise e a população dos paises em geral, passou a considerar com maior preocupação, os fatores energéticos nos projetos de uma forma generalizada. Neste instante, o consumo de energia de sistemas de climatização passa a receber uma atenção muito especial, uma vez que o custo para realizar operações de tratamento de ar como refrigeração, umidificação, desumidificação, filtragem etc, é extremamente elevado. Os sistemas passam a ter reduzido os seus períodos de operação. Eng. José Edson Basto CREA SC
11 Outro ponto importante é o fato de que os edifícios passaram a serem construídos observando-se uma preocupação com a impermeabilização e a climatização de seus ambientes internos. Inicia-se o desenvolvimento de técnicas de utilização de energias alternativas no projeto de edificações, destacando-se o emprego de conhecimentos de solarimetria e aplicações bioclimáticas. Estas ações embora eficientes, não representam uma redução significativa no consumo de energia nas edificações em geral. Uma nova ação se fez necessária e o principal foco desta passa a ser a redução das taxas de renovação de ar nos ambiente climatizados. É sabido que os equipamentos de ventilação e condicionamento de ar consomem uma quantidade demasiada de energia, em relação aos outros equipamentos que permitem a realização das diversas atividades de uma organização. Em função dos processos de impermeabilização e climatização de seus ambientes internos tem-se uma redução das taxas de infiltração de ar externo assim como as taxas de renovação e a vazão de insuflamento calculada em função do número de ocupantes, de modo que estes passassem a diminuir o consumo de energia elétrica. A taxa de ar indicada para ser insuflada em um ambiente de modo a manter a salubridade deste, era estimada em 27 m 3 /h para cada ocupante. A contenção de gastos indicou uma severa redução nesta taxa, passando a serem adotados, meros 8 m 3 /h. A função principal das taxas de insuflamento é baixar a concentração de CO 2 presente no ambiente, assim como os odores, através da diluição destes. A diluição e remoção dos contaminantes tornam-se deficiente. Com a diminuição dos períodos de operação os sistemas passam a trabalhar com capacidade inferior àquela para qual foram projetados, produzindo assim distribuição não homogênea de ar no ambiente. O resultado disto é danoso. Percebe-se o aparecimento de bolsões de ar estagnado, que são locais extremamente favoráveis para o desencadeamento de sintomas diversos, prejudiciais aos ocupantes. Dutos e canalizações de ambientes climatizados, além dos aparelhos condicionadores de ar, passam a apresentar-se como um excelente habitat para diversas colônias de fungos e bactérias. Em meio a esta situação passou-se a perceber o surgimento de sintomas indesejados nos ocupantes dos edifícios em questão, tornando-os susceptíveis ao desenvolvimento de diversas doenças, as quais em alguns casos tornam-se crônicas, ocorrendo por fim, uma queda acentuada nos níveis de produção. Segundo NTT (2003) é corriqueiro mensurar em até 100% o nível de contaminação do ar de um ambiente climatizado em relação ao nível de contaminação do ar externo. Isto se deve ao acúmulo de umidade e poeira que ocorre em ambientes climatizados e, portanto a proliferação de micróbios e bactérias é muito maior do que em ambientes abertos. Outro aspecto responsável pela contaminação de um ambiente é a concentração de pessoas, sendo que estas são responsáveis pela liberação CO 2, odores e aumento da carga térmica devido ao seu metabolismo. Segundo NIOSH (1987), dentre os principais sintomas de pessoas ocupantes dos ditos ambientes destacam-se as infecções, as reações alérgicas e irritantes, dores de cabeça e articulares, irritação nos olhos, nariz e garganta, tosse seca, dermatites, fadiga, sonolência, dificuldade de concentração, sensibilidade a odores, congestão, sinusite, falta de ar, rinite alérgica, asma brônquica, doença do Legionário, perda de produtividade e por fim, a ausência freqüente ao trabalho conhecida como absenteísmo. Um termo bastante difundido em função dos sintomas relacionados anteriormente e apresentado por MCQUISTON e PARKER (1994) é "Síndrome dos Edifícios Doentes" (SED), que denomina a situação dos edifícios que possuem um número superior a 20% de ocupantes portando os sintomas descritos por Eng. José Edson Basto CREA SC
12 NIOSH (1987) por pelo menos duas semanas e que esses sintomas desaparecem ao deixar de freqüentar o edifício. Uma divisão nesta denominação se faz necessária para caracterizar os edifícios novos ou que sofreram alguma reforma arquitetônica ou manutenção do sistema de climatização, e, por conseguinte os sintomas apresentados anteriormente pelos ocupantes, diminuíram ou desapareceram ao longo do tempo. Os edifícios enquadrados nesta situação passam a serem chamados de Edifícios Temporariamente Doentes e aqueles onde os sintomas permanecem mesmo após as medidas corretivas, são chamados de Edifícios Permanentemente Doentes. Alguns autores preferem o termo Doenças Relacionadas Aos Edifícios (DRE) uma vez que entendem que o primeiro termo não tem embasamento científico para ser aplicado. Segundo dados de NIOSH (1987) apresentados na tabela 3, nota-se que 52% dos problemas relacionados à Qualidade do Ar Interior, têm sua causa associada aos Sistemas de Climatização. Tabela 3 Distribuição dos agentes relacionados à Qualidade do Ar Interior Agente % de ocorrência Sistemas de Climatização 52 Contaminantes químicos interiores 20 Contaminantes químicos exteriores 10 Contaminantes Biológicos 5 Agentes desconhecidos 13 Fonte NIOSH (1987) Como visto, o sistema de climatização tem uma parcela muito maior de influência na qualidade do ar do que os outros componentes. Os fatores que determinam uma situação de Climatização Inadequada são bastante conhecidos e podem ser separados em sete grandes grupos, os quais são apresentados a seguir. a) Valores baixos de taxa de ar externo As normas técnicas indicam uma taxa de ar externo da ordem de 27 m 3 /h por pessoa no interior do ambiente. O insuflamento de ar em taxas inferiores influencia na má diluição de contaminantes e odores. b) Perfil defeituoso de distribuição do ar no ambiente interno Ocorre em função da colocação de divisórias ou tapumes e outros apetrechos em ambientes onde estas situações não foram previstas. Outra possibilidade é a ocorrência de curtos circuitos no processo de insuflamento e a captação do ar de retorno. c) Falhas no projeto do sistema de climatização Projeto inadequado para a situação proposta como, por exemplo, carga térmica mal especificada, número de trocas de ar insuficiente, equipamentos especificados com capacidade inferior à necessária, baixa qualidade dos equipamentos, assim como tomadas de ar externo, alocadas em locais de muita concentração de contaminantes. Eng. José Edson Basto CREA SC
13 d) Controle deficiente das condições ambientais Ocorre devido à colocação dos equipamentos de controle em locais inadequados, ou mesmo quando os referidos equipamentos apresentam qualidade duvidosa ou deficiência de funcionamento. e) Procedimentos inadequados ou defeituosos de manutenção dos sistemas de climatização. Os procedimentos de manutenção devem ser elaborados de forma que a manutenção seja sempre realizada de maneira preventiva e poucas vezes corretiva. Devem também ser especificados visando sempre uma maior eficiência. A manutenção periódica dos sistemas de climatização é um dos pontos fundamentais para a qualidade do ar interior, uma vez que diversos contaminantes, assim como fungos e bactérias tendem a desenvolver-se em elementos dos referidos sistemas. O sistema de filtragem é responsável por reter partículas externas, eliminar partículas internas geradas no próprio ambiente e por parte da diluição de odores liberados pelo homem, ou por máquinas e materiais usados nas atividades. f) Alterações no perfil da Construção Civil do Edifício Um projeto de climatização é definido para uma determinada geometria do ambiente. Muitas vezes, estas geometrias sofrem alterações em função da necessidade de adequação do ambiente a outras atividades diferentes daquelas inicialmente previstas, porém o sistema de climatização não sofre alterações na mesma proporção. g) Usuários não habilitados ou mal informados Os usuários e operadores dos sistemas de climatização devem ter compreensão acerca do funcionamento dos equipamentos e assim espera-se evitar que os mesmos apliquem comandos incorretos, diminuindo a performance dos referidos equipamentos. Outros fatores que influem na QAI estão associados aos contaminantes internos infiltrados ou gerados no sistema de climatização e dutos como vapores, gases, poeiras, fungos, bactérias. Tem-se ainda os contaminantes gerados no próprio ambiente como CO 2 exalado da respiração de pessoas, fibras de lã de vidro desprendidas de isolamento térmico ou acústico, escamas de pele, fios de cabelo, perfumes, odores, fuligem, poeira e contaminantes presentes na roupa dos trabalhadores, compostos orgânicos voláteis (COV) e Ozônio (O 3 ). Em função do exposto, surge a necessidade da intervenção dos profissionais capacitados, principalmente os de Engenharia de Segurança do Trabalho, no intuito de se garantir a salubridade e a qualidade do ar interno nos ambientes climatizados. Uma análise da eficácia da legislação passa a ser ponto primordial nestas questões. Fica claro, portanto que os edifícios necessitam ter sua concepção baseada no conforto ambiental e no consumo econômico de energia, função que pode ser determinada pela automação de processos e projeto arquitetônico fundamentado nas cargas térmicas e trocas de ar. Os fatos mostram a necessidade de se estimar a eficiência nos processos de climatização e de se tomar extremo cuidado com os produtos Eng. José Edson Basto CREA SC
14 envolvidos desde a construção até a utilização das edificações, possibilitando a garantia da qualidade do ar nestes ambientes. 2.2 Requisitos para a Garantia da Qualidade do Ar Interno Para uma plena qualidade do ar foram identificados quatro requisitos fundamentais, os quais são descritos a seguir. A) - Excelência de Qualidade de Filtros e Sistemas de Filtragem Em ambientes naturais ou hospitalares a qualidade do sistema de filtragem é cercada de exigências conforme as áreas de riscos e as atividades desenvolvidas. A pureza do ar em ambientes de tratamento de saúde auxilia o tratamento de enfermos e impede que trabalhadores e visitantes adquiram problemas de saúde. B) - Captação de Ar externo de boa qualidade para renovação Os pontos de captação de ar externo têm influência direta na qualidade do ar interno, uma vez que cerca de 10 % do ar insuflado no ambiente é tomado deste local. Em centros cirúrgicos o ar insuflado é obtido totalmente do ar externo, uma vez que não se pode recircular contaminado pelos procedimentos cirúrgicos. Assim sendo é de extrema importância que o externo seja captado longe de fontes de contaminantes e que também possua boa qualidade. C) - Processos Eficientes de Limpeza e Higienização dos sistemas de climatização e dos Ambientes A contaminação gerada no interior deve ser removida através de limpeza e higienização. Este procedimento permite que o ar de recirculação apresente menores índices de contaminação, diminuindo assim a proliferação de fungos, bactérias e outros contaminantes. Todos os procedimentos de limpeza devem ser planejados e executados dentro de normas e padrões de qualidade. No caso de hospitais e estabelecimentos de saúde, estes procedimentos têm um componente fundamental que é o fato da necessidade de utilização de produtos químicos específicos para cada área de risco. Após o serviço de higienização, deve-se manter um plano para manutenção e monitoramento da qualidade do ar, mantendo um padrão de qualidade rígido ao longo do tempo reduzindo-se assim, a necessidade de novas intervenções. D) - Controle preciso de Temperatura e Umidade privilegiando o Conforto Térmico Este ponto influencia diretamente a produtividade dos trabalhadores. Trabalhadores de Estabelecimentos de Saúde, por exemplo, estão sempre em estado de tensão e o conforto térmico permite que estes possam executar de forma satisfatória, suas atividades. 3. CONFORTO TÉRMICO A Qualidade do Ar Interno de um ambiente esta intimamente ligada à sensação de conforto térmico experimentado pelos ocupantes e é função específica dos sistemas de climatização uma vez que os parâmetros monitorados por estes são a temperatura, a umidade e a velocidade do ar. O conforto térmico é um fator subjetivo que indica o estado de espírito de uma pessoa em função de sua satisfação com as Eng. José Edson Basto CREA SC
15 características térmicas que um ambiente oferece. Em termos energéticos significa que um homem sentirá conforto térmico se o balanço de todas as trocas de calor entre este e o ambiente forem nulos. O conforto térmico de um indivíduo esta associado além das condições ambientais e de sua vestimenta, ao seu processo de metabolismo, sendo que da energia contida nos processos térmicos realizados pelo organismo, 20 % é utilizada e 80 % é eliminada na forma de calor, afim de que o seu equilíbrio térmico seja mantido. Em condições adversas, o organismo necessita que o seu sistema termo-regulador seja acionado de forma extrema, o que provoca fadiga térmica, câimbras, esgotamento e por conseqüência, a queda de rendimento no desenvolvimento de atividades. O metabolismo de pessoas é afetado por diversos fatores sendo possível citar a idade, a digestão, o ambiente, o nível de atividade, o estado patológico. A medição do metabolismo se dá observando-se um indivíduo saudável, em jejum de 12 horas em posição deitada. Um sistema de climatização operando ineficientemente pode permitir uma combinação de temperatura elevada com umidade também elevada. Essa combinação segundo VERGARA (2001), aplicada ao ambiente climatizado, reduz a capacidade do corpo humano de manter a sua temperatura interna correta. O excesso de calor diminui sobremaneira a produtividade. Segundo HOUSSAY (1984) quando a temperatura do ambiente ultrapassa 30 o C a produtividade cai aproximadamente 20% sendo que o número de ocorrência de erros ou falhas aumenta 70%. Um ambiente que fornece conforto térmico aos ocupantes apresenta como vantagens, um maior rendimento e produtividade dos trabalhadores, além de menor índice de acidentes e menor incidência de doenças. Tabela 4 Taxas de Metabolismo por Tipo de Atividade Tipo de Atividade Kcal/h Sentado em Repouso 100 Trabalho Leve Sentado, movimentos moderados com braços e tronco 125 Sentado, movimentos moderados com braços e pernas 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 440 Trabalho fatigante 550 Fonte: Manuais de Legislação Atlas (2003). Eng. José Edson Basto CREA SC
16 3.1 Avaliação do Conforto Térmico O método de avaliação de conforto térmico mais conhecido e aceito internacionalmente é o Predicted Mean Vote (PMV) ou Voto Médio Predito (Estimado), o qual foi desenvolvido pelo professor dinamarquês Ole Fanger. Este método foi desenvolvido através de experiências de laboratório com aproximadamente 1300 pessoas. O PMV consiste em atribuir valores para a sensibilidade humana às variações de temperatura, sendo que o mesmo é assumido como zero para o conforto térmico, negativo para a sensação de frio e positivo para a sensação de calor. A figura 3 apresenta os valores atribuídos para as sensações térmicas. As experiências realizadas por Fanger tinham como objetivo final, obter dados para formular uma equação que permitisse estimar a sensação térmica média de um grupo de pessoas conhecendo-se as condições ambientais e o metabolismo destas. O resultado das análises apontou como equacionamento geral a seguinte função: PMV = f ( ICT, M ) onde: f = função de. ICT = Índice de carga térmica M = Energia do metabolismo O índice de carga térmica indica um valor de temperatura aparente a qual é determinada pela relação entre umidade relativa e temperatura do ar. A equação geral obtida é a seguinte: PMV = (0.352 e M ADU ) ICT onde: 2 A Du = Área superficial do corpo (DuBois), (m ) DuBois é uma equação que determina a área da superfície de uma pessoa (m 2 ) através da relação entre o seu peso (P) dado em kg e sua altura (h) dada em cm. Esta equação é apresentada na seguinte forma: A Du =( P 0,425 x h 0,725 ) x Figura 3 Atribuição de valores para a sensação térmica - Fonte Autor O PMV é bastante influenciado por variáveis como tipo de roupa, velocidade do ar, atividade física e temperatura do ar. Fanger em seu trabalho desenvolveu uma tabela que indica o PMV em função da combinação das referidas variáveis, sendo que parte dela esta mostrada no quadro 1. Eng. José Edson Basto CREA SC
17 Devido à impossibilidade de ter-se ambientes onde todos os ocupantes estejam plenamente satisfeitos com as condições térmicas, é necessário obter o PPD que representa a porcentagem de pessoas insatisfeitas com o conforto térmico do ambiente e juntamente com o PMV, realizar uma comparação com os valores recomendados pela Norma ISO 7730 de Esta comparação pode ser verificada através da figura 4. Figura 4 - Porcentagem de insatisfeitos em função do PMV - Fonte RUAS (2001) Uma análise na figura possibilita observar-se que se 5% dos ocupantes estiveram insatisfeitos com as condições ambientais ter-se-á uma condição de neutralidade térmica como mostrado na figura 3. Tomando-se como exemplo o ponto PMV=(1.0) tem-se que a porcentagem de insatisfeitos com a situação de Levemente Quente é de aproximadamente 26%. Para um PMV=(-2.0) aproximadamente 75% dos ocupantes estarão insatisfeitos com a condição FRIO. Eng. José Edson Basto CREA SC
18 Quadro 1 Relação entre PMV, tipo de roupa, velocidade do ar, temperatura e atividade física Fonte RUAS (2001) Eng. José Edson Basto CREA SC
19 4. SISTEMAS DE CLIMATIZAÇÃO QUALIDADE DO AR INTERNO O conceito de climatização surge da necessidade de utilizar-se recursos eletro-mecânicos com a finalidade de promover condições de conforto para os ocupantes de recintos ou ambientes ditos confinados. Segundo a Portaria 3523 do Ministério da Saúde, o conceito Climatização é definido como: Conjunto de processos empregados para se obter por meio de equipamentos em recintos fechados, condições específicas de conforto e boa qualidade do ar adequadas ao bem estar dos ocupantes. Esta definição leva em conta apenas o aspecto humanista, porém deve-se lembrar ainda que neste contexto de necessidade de climatização, devem ser incluídos equipamentos, computadores e diversas outras máquinas, uma vez que tais elementos podem ter sua atuação comprometida ao serem submetidos a condições ambientais diferentes daquela para qual foram projetados. No entanto este trabalho, por estar focado em aspectos de segurança do trabalho, ater-se-á a questão de climatização de ambientes do ponto de vista apenas da saúde dos indivíduos. É possível verificar uma enorme gama de situações onde a necessidade de climatizar o ambiente se torna premente. Exemplos destas aplicações são encontrados em aviões, hospitais, trens, automóveis, submarinos, escritórios, cozinhas comerciais, salas de aula, ambientes de manipulação de remédios e alimentos, salas de informática, câmaras frigoríficas, auditórios, salas de exposição, museus, cinemas, saunas, shopping center, bancos, edifícios públicos, restaurantes etc. As condições específicas de conforto e boa qualidade do ar mencionadas na definição referem-se principalmente às variáveis de temperatura, umidade, pressão, velocidade, pureza e distribuição entre outras, e a necessidade de estas apresentarem-se em condições adequadas ao bem estar dos ocupantes do recinto. Além das variáveis mencionadas deve-se ter ainda em mente a necessidade de eliminação dos gases, odores e outros contaminantes, deixando o ar limpo. Para tal é necessário associar a Ventilação ao processo de climatização de um ambiente. Tecnicamente falando, define-se ventilação como sendo a movimentação do ar no interior das edificações com o intuito de renovar o ar viciado e promover a entrada de ar de melhor qualidade. Segundo PEREIRA FILHO (2003) a Ventilação é o processo de retirar ou fornecer ar por meios naturais ou mecânicos de um ambiente. A definição apresenta ainda a indicação de que tal processo de ventilação seja dividido em dois grupos para atividades laborais, sendo que o primeiro contempla a Ventilação para Ambientes Comerciais como forma de eliminar fumos, odores e calor. O segundo grupo apresenta a Ventilação para Ambientes Industriais como forma de controlar principalmente a concentração de vários contaminantes e a redução do calor. Uma outra divisão é feita quando da Ventilação em função da quantidade de contaminantes no interior do ambiente climatizado. Pode-se ter a Ventilação Local Exaustora (VLE) a qual é utilizada quando a fonte de contaminantes é bem conhecida e localizada. Porém, a mais comumente utilizada, embora de custo mais elevado, é a Ventilação Geral Diluidora (VGD) a qual é utilizada quando existem diversas fontes de contaminantes no ambiente, e a concentração destes é bastante variada. O processo consiste de tratamento e insuflamento de ar em vazões suficientes para promover a diluição dos contaminantes no interior do ambiente. Os processos de climatização têm como característica, efetuar a mistura de uma parcela de ar do exterior com outra exaurida do ambiente a ser climatizado. Quando uma das partes ou mesmo as duas estiverem em condições inadequadas, fatalmente a qualidade do ar estará comprometida. Como exemplo, Eng. José Edson Basto CREA SC
20 tome-se uma quantidade elevada de CO 2 concentrada em uma área de um ambiente onde o insuflamento de ar seja insuficiente para efetuar a diluição do mesmo. Certamente os ocupantes da referida área do ambiente passarão a sentir sintomas indesejáveis, uma vez que a diluição do CO 2 naquela situação apresenta-se de forma insuficiente. Algumas aplicações podem requerer um grau maior de sofisticação, porém o principio de funcionamento de um sistema de climatização é aquele conforme mostrado na figura 5. Figura 5 - Esquema de um Processo de Climatização Típico - Fonte BRASIL (2002) 4.1 Componentes do Sistema de Climatização Um Sistema de Climatização é constituído de diversos equipamentos que executam diversos processos que permitem adequar o ambiente às condições requeridas de conforto. O ar é aspirado da atmosfera através de um ventilador, a seguir passa por um sistema de condicionamento composto de filtros, serpentinas de resfriamento e desumidificação, umidificadores, resistências de aquecimento, sendo finalmente levados ao ambiente através de dutos e a vazão de insuflamento é controlada por difusores e grelhas. O ar interno é então levado para o exterior através de um exaustor ou ventilador, sendo que parte deste é misturado ao ar externo para ser, após sofrer novo tratamento, insuflada novamente no ambiente. Este processo de mistura de parte do ar de retorno com o ar externo é uma maneira de diminuição dos custos de purificação do ar. Somente em atividades bastante específicas, onde a pureza do ar é fundamental, todo o ar de insuflamento será proveniente do ar exterior. Na prática, os procedimentos de escolha dos equipamentos de climatização são baseados em função da capacidade de refrigeração destes, necessária para remover a carga térmica e prover vazão de Eng. José Edson Basto CREA SC