UNIVERSIDADE DE SO PAULO ESCOLA POLITCNICA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECNICA

AVALIAO DE CONDIES DE QUALIDADE DO AR EM MINA SUBTERRNEA

Boris Ferreira Gancev

So Paulo 2006

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UNIVERSIDADE DE SO PAULO ESCOLA POLITCNICA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECNICA

AVALIAO DE CONDIES DE QUALIDADE DO AR EM MINA SUBTERRNEA

Trabalho de formatura apresentado Escola Politcnica da Universidade de So Paulo para Obteno do ttulo de Graduao em Engenharia

Boris Ferreira Gancev

Orientador: Arlindo Tribess

rea de Concentrao: Engenharia Mecnica

So Paulo 2006

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FICHA CATALOGRFICA

Gancev, Boris Ferreira

Avaliao de condies de qualidade do ar em mina subterrnea / B.F. Gancev. -- So Paulo, 2007. 93 p.

Trabalho de Formatura - Escola Politcnica da Universidade de So Paulo Departamento de Engenharia Mecnica.

1.Qualidade do ar 2 .Ventilao 3. Conforto termo-corporal 4. Mina subterrnea 5. Normas tcnicas I.Universidade de So Paulo. Escola Politcnica. II.t.

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RESUMO

Este estudo tem como objetivos levantar as principais questes relacionadas ao

conforto trmico e qualidade do ar no interior de minas subterrneas, bem como realizar a

anlise das normas tcnicas e sua aplicao. Para a avaliao das condies de qualidade do ar

e conforto trmico em mina subterrnea, foram realizadas avaliaes na mina Cuiab, onde

foi possvel mensurar variveis relevantes como: temperatura de bulbo seco, bulbo mido,

temperatura radiante mdia, velocidade do ar, e concentraes de oxignio e metano em

determinados locais no interior da mina.

O trabalho mostra como feito o monitoramento das condies de conforto trmico e

qualidade do ar em uma mina subterrnea. Com os dados coletados foi possvel verificar o

cumprimento das normas NR 15 e NR 17, referentes aos ndices IBUTG e TE, e da NR 22,

referente ao sistema de ventilao, para os pontos medidos no interior da mina. Os nveis

crticos de metano, dixido de carbono e monxido de carbono, no so atingidos. A

concentrao de oxignio esteve acima do mnimo necessrio.

Com o levantamento das caractersticas geomtricas da mina; como comprimento dos

nveis de explorao, reas das sees transversais em cada nvel, rugosidade das paredes

internas, vazo de ar insulflado e a utilizao de um software de ventilao, foi possvel

realizar simulao da diferena de presso a ser fornecida pelo ventilador principal em funo

da vazo necessria. Concluiu-se que os ventiladores utilizados na mina esto de acordo com

os resultados da simulao. Assim, a sade dos trabalhadores est garantida, no somente sob

o aspecto trmico, mas tambm sob o aspecto da qualidade do ar.

Palavras-chave: qualidade do ar, conforto termo-corporal, ventilao, mina subterrnea,

normas tcnicas.

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ABSTRACT

This study had as objectives, raising the main questions related to the thermal comfort

and air quality inside an underground mine facility as well as analysing the related technical

rules and their applications. To evaluate the thermal comfort and air quality conditions inside

the underground mine, a technical visit was done to the Cuiaba mine, where it was possible to

measure the relevant variables such as: dry temperature, humid temperature, average radiant

temperature, air velocity, oxygen and methane concentrations in certain places inside the

facility.

This work shows how thermal comfort and air quality conditions, inside an

underground mine, are monitored. With the collected data it was possible to verify obeying

the relevant technical rules, NR 15 and NR 17 related to the IBUTG and TE index

respectively and NR 22 related to the ventilation system, for every location used for

measurements. The critical levels of methane, carbon dioxide and carbon monoxide were not

reached. The oxygen concentration was above the minimal level required.

With the measurement of the geometric characteristics of the mine; such as the length

of each mining level, the cross section area for each of these levels, internal walls rugosities,

the air flow inflated and by using a ventilation software, it was possible to simulate the

pressure differential to be supplied by the main fan as a function of the necessary air flow and

it was concluded that the fans installed on the mine are in accordance with the results of this

simulation. Therefore, the workers health is granted, not only under the thermal aspect but

also under the air quality aspect

Key-words: air quality, thermal comfort, underground mine, ventilation, technical norms.

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SUMRIO LISTA DE TABELAS........................................................................................................... 7 LISTA DE FIGURAS............................................................................................................ 8 1 INTRODUO ............................................................................................................. 9 2 REVISO BIBLIOGRFICA ..................................................................................... 10

2.1 SEGURANA DO TRABALHO......................................................................... 10 2.2 CARACTERSTICAS DA MINERAO ........................................................... 12 2.3 LAVRA SUBTERRNEA................................................................................... 13 2.4 CARACTERSTICAS DO AR NO INTERIOR DA MINA.................................. 14

2.4.1 GASES TXICOS ....................................................................................... 16 2.4.2 GASES EXPLOSIVOS................................................................................. 17

2.5 MONITORAMENTO E CONTROLE DE GASES .............................................. 18 2.5.1 DETECTORES DE GASES ......................................................................... 18 2.5.2 CONTROLE DE GASES ............................................................................. 20

2.6 MATERIAL PARTICULADO (POEIRA) ........................................................... 22 2.7 ENFERMIDADES RELACIONADAS QUALIDADE DO AR ........................ 23

2.7.1 SILICOSE .................................................................................................... 24 2.7.2 PULMO NEGRO....................................................................................... 26 2.7.3 ASBESTOSE................................................................................................ 27 2.7.4 PNEUMOCONIOSE BENIGNA .................................................................. 30

2.8 VENTILAO SUBTERRNEA ....................................................................... 30 2.8.1 A NORMA NR 22 ........................................................................................ 34 2.8.2 DIMENSIONAMENTO DO VENTILADOR............................................... 35

2.9 CONFORTO TERMOCORPORAL ..................................................................... 37 2.9.1 CONDIES TRMICAS NO UNIFORMES E DESCONFORTO LOCAL 40 2.9.2 A ANLISE DE FANGER........................................................................... 41 2.9.3 NORMA NR 15............................................................................................ 44 2.9.4 NDICES DE EXPOSIO AO CALOR..................................................... 47 2.9.5 EFEITOS DO CALOR NO SER HUMANO ................................................ 52

3 A EXPLORAO DO OURO NO BRASIL ............................................................... 57 4 MINA AVALIADA ..................................................................................................... 59

4.1 LOCALIZAO.................................................................................................. 61 4.2 ATIVIDADES DESENVOLVIDAS NO INTERIOR DA MINA ......................... 61

4.2.1 CABEAMENTO .......................................................................................... 62 4.2.2 PERFURAO............................................................................................ 62 4.2.3 CARREGAMENTO DE EXPLOSIVOS....................................................... 63 4.2.4 DETONAO ............................................................................................. 64 4.2.5 VENTILAO ............................................................................................ 64 4.2.6 SANEAMENTO........................................................................................... 64 4.2.7 LIMPEZA DO MINRIO............................................................................. 64 4.2.8 ENCHIMENTO HIDRULICO................................................................... 65 4.2.9 AMOSTRAGEM E TOPOGRAFIA ............................................................. 65

4.3 CRITRIOS ADOTADOS PELA MINA CUIAB PARA O SISTEMA DE VENTILAO................................................................................................................ 66

4.3.1 LEVANTAMENTO DE DADOS REALIZADOS NA MINA ...................... 67 4.4 O PROCEDIMENTO PARA OBTENO DO IBUTG SUGERIDO PELA FUNDACENTRO............................................................................................................ 69 4.5 A INADEQUAO DA RVORE DE TERMMETROS EM MINAS SUBTERRNEAS .......................................................................................................... 71

7

5 RESULTADOS............................................................................................................ 74 5.1 MEDIES E AVALIAO DA TEMPERATURA EQUIVALENTE E DO NDICE IBUTG............................................................................................................... 74 5.2 ANLISE DOS RESULTADOS.......................................................................... 76 5.3 DETERMINAO DAS VAZES E DO DIFERENCIAL DE PRESSO DO VENTILADOR PRINCIPAL........................................................................................... 79

6 CONCLUSES ........................................................................................................... 84 7 REFERNCIAS........................................................................................................... 86

ANEXOS

ANEXO I - BACO PARA CLCULO DA TEMPERATURA EFETIVA ANEXO II - FORMULRIO DE ACOMPANHAMENTO DO IBUTG

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Caractersticas dos gases no interior de minas...................................................... 15 Tabela 2 - Rendimento de trabalhadores em funo da temperatura ambiente (ESTON, 2005)............................................................................................................................................ 38 Tabela 3 - Temperatura de rocha em funo da profundidade (ESTON, 2005) ..................... 38 Tabela 4 - Regime de trabalho em funo do IBUTG (em C) obtido (NR 15) ..................... 45 Tabela 5 - Classificao do tipo de atividade (NR 15) ......................................................... 45 Tabela 6 - Limites mximos de IBUTG em funo do metabolismo..................................... 46 Tabela 7 - Distribuio dos fluxos volumtricos de ar de alimentao da mina Cuiab ......... 67 Tabela 8 - Temperatura efetiva para determinados pontos no interior da mina Cuiab.......... 75 Tabela 9 - IBUTG mdio do ms de outubro de 2006........................................................... 76 Tabela 10 - Valores de medio no interior da mina em locais com TE dentro dos limites estabelecidos pela NR 22 ..................................................................................................... 78 Tabela 11 - Valores de medio no interior da mina em locais com TE acima dos limites estabelecidos pela NR 22 ..................................................................................................... 78 Tabela 12 - Vazes de ar em funo do nmero de pessoas e potncia instalada................... 81 Tabela 13 - Diferencial de presso a ser fornecido pelo ventilador principal......................... 82

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LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Esquema de funcionamento dos medidores PID (Clean News, 2002) ................... 18 Figura 2 - Esquema de funcionamento dos medidores FID (Clean News, 2002) ................... 19 Figura 3 - Esquema de funcionamento de um sensor cataltico (Clean News, 2002) ............. 20 Figura 4 - Vazo total diluidora............................................................................................ 33 Figura 5 - Ventilao auxiliar (conduo de ar fresco nas frentes de lavra)........................... 34 Figura 6 - PPD devido ao desconforto local (ASHRAE handbook 2001 - Fundamentals) ..... 40 Figura 7 - PPD devido velocidade mdia do ar (ASHRAE handbook 2001 - Fundamentals)............................................................................................................................................ 41 Figura 8 - Tipos de vestimentas e suas resistncias trmicas................................................. 42 Figura 9 - Percentual de pessoas insatisfeitas em funo do voto mdio estimado ................ 43 Figura 10 - Localizao da mina Cuiab em Sabar (MG).................................................... 61 Figura 11 - Atividades desenvolvidas no processo de lavra subterrnea................................ 61 Figura 12 - Processo de cabeamento..................................................................................... 62 Figura 13 - Equipamento "Scaler" ........................................................................................ 62 Figura 14 - Processo de perfurao....................................................................................... 63 Figura 15 - Equipamento "Jumbo" ....................................................................................... 63 Figura 16 - Carregamento de explosivos .............................................................................. 63 Figura 17 - Equipamento "Anfoloader" ................................................................................ 63 Figura 18 - Processo de saneamento do teto ......................................................................... 64 Figura 19 - Limpeza do minrio ........................................................................................... 65 Figura 20 - Equipamento "LHD".......................................................................................... 65 Figura 21 - Processo de enchimento hidrulico .................................................................... 65 Figura 22 - Processos de Amostragem e Topografia ............................................................. 66 Figura 23 - Fluxograma do sistema de ventilao da mina Cuiab........................................ 69 Figura 24 - Determinao do perfil de velocidades (a) para anemmetro integrador e (b) para anemmetro no integrador (Hartman, 1991) ....................................................................... 71 Figura 25 - Conjunto para determinao do ndice IBUTG (NHT 01 C/E, 1985) .................. 72 Figura 26 Ventsim (Underground Mine Ventilation Software) .......................................... 79 Figura 27 Ruas Internas da mina no software Ventsim ...................................................... 80 Figura 28 - Resultado de simulao dos nveis de presso do ventilador principal. ............... 83

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1 INTRODUO

O conceito de sade, segundo a definio da Organizao Mundial de Sade (OMS),

o estado de completo bem-estar fsico, mental e social, e no apenas a ausncia de

enfermidade. As doenas ocupacionais, so aquelas decorrentes da exposio dos

trabalhadores aos riscos ambientais, ergonmicos ou de acidentes. Para garantir a sade dos

trabalhadores, necessrio o conhecimento de tudo aquilo que possa afet-lo no ambiente de

trabalho. Assim, o binmio sade e doena, geralmente associado medicina, faz parte

tambm do exerccio profissional dos engenheiros, que devem atuar na preveno de riscos

atravs do reconhecimento e das medidas de controle.

Na minerao, atividade fundamental para o desenvolvimento econmico e social de

muito pases, os trabalhadores esto susceptveis a ambientes hostis de trabalho. A qualidade

do ar respirado e o conforto termocorporal so questes fundamentais a serem gerenciadas

pelas companhias de minerao, especialmente nos processos de lavra subterrnea, onde a

ventilao do ambiente depende de instalaes mecnicas que devem assegurar uma

quantidade mnima de ar renovvel por trabalhador a fim de evitar a contrao de

enfermidades.

Este estudo tem como objetivo levantar as principais questes relacionadas

qualidade do ar e ao conforto trmico no interior de minas subterrneas, a anlise das normas

tcnicas e suas aplicaes. Foi realizada tambm uma visita tcnica mina Cuiab, onde foi

possvel obter medies de temperatura de bulbo seco, bulbo mido, radiante mdia,

velocidade do ar e porcentagens de metano e oxignio em determinados locais no interior da

mina, a fim de verificar o cumprimento das normas.

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2 REVISO BIBLIOGRFICA

2.1 SEGURANA DO TRABALHO

Segurana do trabalho pode ser entendida como os conjuntos de medidas que so

adotadas visando minimizar os acidentes de trabalho, doenas ocupacionais, bem como

proteger a integridade e a capacidade de trabalho do trabalhador. Para ser eficaz, a segurana

deve atuar sobre homens, mquinas e instalaes, levando em considerao os pormenores

relativos s atividades humanas.

Acidente , por definio do dicionrio eletrnico Houaiss, um acontecimento casual,

fortuito, inesperado e tambm qualquer acontecimento, desagradvel ou infeliz, que envolva

dano, perda, leso, sofrimento ou morte. Essa leso pode ser imediata (leso traumtica) ou

mediata (doena profissional). Assim, caracteriza-se a leso quando a integridade fsica ou a

sade so atingidas. O acidente, entretanto, caracteriza-se pela existncia do risco (CIPA).

A Associao Brasileira de Normas Tcnicas - ABNT apresenta a seguinte definio

para o acidente do trabalho: "Acidente do trabalho (ou, simplesmente, Acidente) a

ocorrncia imprevista e indesejvel, instantnea ou no, relacionada com o exerccio do

trabalho, que provoca leso pessoal ou de que decorre risco prximo ou remoto dessa leso"

(NBR 14280/99, Cadastro de Acidentes do Trabalho - Procedimento e Classificao).

Segundo a Comisso Interna de Preveno de Acidentes (CIPA), o movimento para a

criao de um esquema de segurana no trabalho comeou, efetivamente, no final do sculo

passado nos Estados Unidos e culminou em 1913, com a criao do "National Safety

Council", entidade privada que liderou os estudos e divulgao do assunto.

O gerenciamento dos riscos associados ao trabalho fundamental para a preveno de

acidentes. Isso requer pesquisas, mtodos e tcnicas especficas, monitoramento e controle. O

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melhoramento durvel da segurana depende da capacidade da empresa para elaborar e

aplicar uma poltica de segurana, conseqentemente, a qualidade da informao de que ela

passa a dispor, constitui uma condio prvia elaborao de estratgias adaptadas. As

empresas necessitam de um instrumento de gesto da segurana constitudo por uma bateria

de indicadores e destinado ao enquadramento, no sentido lato. Indicador de segurana toda a

informao, se possvel quantificada, que contribui para objetivar o nvel de segurana de uma

unidade de produo. J nvel de segurana, um sistema no qual todos os acontecimentos

indesejveis estariam recenseados e avaliadas as suas possibilidades de ocorrncia,

ponderadas pela gravidade das suas conseqncias (MONTEAU, 1986).

Os conceitos bsicos de segurana e sade devem estar incorporados em todas as

etapas do processo produtivo, do projeto operao. Essa concepo ir garantir inclusive a

continuidade e segurana dos processos, uma vez que os acidentes geram horas e dias

perdidos.

O Ministrio do Trabalho e Emprego (MTE) diz que as normas regulamentadoras

(NR), relativas segurana e medicina do trabalho, so de observncia obrigatria pelas

empresas privadas e pblicas e pelos rgos pblicos da administrao direta e indireta, bem

como pelos rgos dos Poderes Legislativo e Judicirio, que possuam empregados regidos

pela Consolidao das Leis do Trabalho - CLT (MINISTRIO DO TRABALHO E

EMPREGO, 1978).

No caso da minerao, a norma utilizada a NR 22 (MINISTRIO DO TRABALHO

E EMPREGO, 1999), que tem por objetivo disciplinar os preceitos a serem observados na

organizao e no ambiente de trabalho, de forma a tornar compatvel o planejamento e o

desenvolvimento da atividade mineira com a busca permanente da segurana e sade dos

trabalhadores (NR 22 - Segurana e sade ocupacional na minerao 122.000-4).

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Considerando a minerao subterrnea, tambm utilizada a NR 15 (MINISTRIO DO

TRABALHO E EMPREGO, 1978), onde so consideradas as atividades ou operaes

insalubres (NR 15 Atividades e operaes insalubres - 115.000-6). Com relao ao conforto

trmico, tambm a NR 17 (MINISTRIO DO TRABALHO E EMPREGO, 1990), que trata

de ergonomia (NR 17 Ergonomia - 117.000-7) considerada.

A busca de condies seguras e saudveis no ambiente de trabalho significa proteger e

preservar a vida e, principalmente, mais uma forma de se construir a qualidade de vida.

2.2 CARACTERSTICAS DA MINERAO

O subsolo brasileiro possui importantes depsitos de minrios. Parte dessas reservas

considerada expressiva quando relacionada mundialmente. O Brasil produz cerca de 70

substncias, sendo 21 dos grupos de minerais metlicos, 45 dos no-metlicos e quatro dos

energticos.

As jazidas de minrios com concentraes de minerais teis economicamente so

constitudas por uma rocha (minrio), de onde so extrados os minerais ou metais de valor, e

outras rochas estreis (encaixantes). O minrio, por sua vez, composto por alguns minerais

que so recuperados e aproveitados economicamente (minerais de minrio ou minerais teis)

e por outros sem valor comercial (minerais de ganga).

A mina conceituada como uma jazida em lavra, que o conjunto de operaes

necessrias extrao industrial de substncias minerais. A lavra pode ser realizada de trs

modos:

- Cu aberto: quando as operaes so realizadas na superfcie.

- Subterrnea: quando a lavra realizada abaixo da superfcie.

- Submersa: quando a lavra ocorre no fundo de um lago ou curso dgua ou no mar.

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Devido predominncia da ganga na maioria das jazidas, so utilizados mtodos

fsicos e/ou qumicos para separar os minerais valiosos dos minerais sem interesse econmico.

O processo de concentrao denominado de beneficiamento. O material recuperado o

concentrado e o restante o rejeito.

2.3 LAVRA SUBTERRNEA

Lavra subterrnea o conjunto de operaes necessrias extrao industrial de

substncias minerais que so realizadas abaixo da superfcie. A vantagem deste tipo de lavra

o menor impacto ambiental na superfcie. Ela menos susceptvel de provocar impacto visual,

principalmente se utilizadas as cavas e galerias como alternativas para deposio do material

estril, assim como parte do rejeito proveniente do beneficiamento. Os efluentes lquidos que

surgem das minas subterrneas so pontuais; o que torna seu controle mais fcil (ESTON,

2004).

Por outro lado, a lavra subterrnea apresenta grandes dificuldades operacionais,

problemas geomecnicos, maior probabilidade de ocorrerem acidentes e ainda custo de lavra

mais elevado que a lavra a cu aberto. preocupante, neste tipo de lavra, a poeira em

suspenso, no apenas pelo confinamento no espao de sua ocorrncia como pelos efeitos

mais comprometedores sade dos trabalhadores. Alm desta preocupao h, tambm, as

altas temperaturas e certas substncias minerais como a slica e o amianto que podem originar

doenas crnicas. A subsidncia , tambm, um problema potencial e se no controlada pode

levar a um generalizado dano superficial, principalmente, quando do seu abandono.

Com relao s altas temperaturas, necessria uma boa ventilao na mina

subterrnea para garantir o conforto trmico dos trabalhadores. A ventilao consiste na

circulao de ar de forma natural ou por meios mecnicos para retirar do ambiente o ar

contaminado ou recompor as condies fsicas ambientais a nveis mais adequados ao

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trabalhador. Um bom sistema de ventilao consiste em reduzir o nvel de poeira, gases,

melhorar a salubridade e segurana, realizar o controle de fogo e exploses e da temperatura.

Pela norma NR 22, a ventilao tem que adequar a temperatura ao trabalho humano

(resfriamento em lugar quente e aquecimento em lugares frios).

2.4 CARACTERSTICAS DO AR NO INTERIOR DA MINA

O ar da mina normalmente seco, contendo 20,93% de O2, 79,04% de N2 e 0,03% de

CO2, em volume. O total de outros gases soma menos que 0,01% (HARTMAN, 1982). Alm

destes gases, a atmosfera subterrnea contm pequenas quantidades de outros gases como

metano (CH4), monxido de carbono (CO), xidos de nitrognio (NOx), hidrocarbonetos no-

oxidados e parcialmente oxidados, amnia (NH3), sulfeto de hidrognio (H2S) e dixido de

enxofre (SO2), mesmo sob condies normais. As caractersticas de alguns destes gases

aparecem na tabela 1 abaixo (VUTUKURI; LAMA, 1986).

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Tabela 1 - Caractersticas dos gases no interior de minas

Nota: TLV Threshold limit values So valores referentes concentrao de agentes txicos no ar e representam as condies nas quais os trabalhadores podem ser repetidamente expostos, dia aps dia, sem efeitos adversos. So trs as categorias de TLVs:

1) TLV-TWA Time-weighted average: Concentrao mdia considerando 40 horas de trabalho por semana.

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2) TLV-STEL Short-term exposure limit: Mxima concentrao para exposio de at 15 minutos, sem efeitos adversos, considerando no mais que 4 exposies por dia, com pelo menos 60 minutos entre elas e no excedendo o TLV-TWA. 3) TLV-C Ceiling: Esta a concentrao que no pode ser excedida por nenhum momento.

Os gases presentes na atmosfera da mina podem ser provenientes dos motores a

combusto, das detonaes, do macio, da oxidao de madeira ou minrios sulfetados, entre

outros. Estes gases podem ser divididos em: gases txicos e gases explosivos (VUTUKURI;

LAMA, 1986).

2.4.1 GASES TXICOS

Gases txicos so aqueles que, se respirados em concentraes e tempos suficientes,

podem causar danos srios sade e at levar morte, com ou sem a deficincia de oxignio.

Estes so classificados, de acordo com o modo de ao no corpo humano, em: asfixiantes,

irritantes e venenosos.

Gases asfixiantes podem ser de dois tipos, simples e qumico. Gases asfixiantes

simples so aqueles que no tm um efeito txico especfico, mas atuam excluindo oxignio

do pulmo. Dixido de carbono e metano so deste tipo. O efeito cresce medida que eles

fazem decrescer a presso parcial do oxignio no ar. O oxignio pode decrescer at 2/3 da

concentrao inicial, sem causar sintomas. Quando a concentrao do gs asfixiante atinge

50%, sintomas so produzidos e quando atinge 75%, fatal em minutos. Os sintomas so

respirao rpida, falta de ar, o alerta mental diminui e a coordenao muscular piora. Depois

aparece a instabilidade emocional, fadiga, nusea, vmito, prostrao, perda de conscincia e,

finalmente, convulso, coma profundo e morte.

Monxido de carbono um gs asfixiante qumico. Sua afinidade com a hemoglobina

, aproximadamente, 210 vezes maior que a do oxignio. Quando combinado com a

hemoglobina, o monxido de carbono diminui a capacidade do sangue de transporte do

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oxignio, causando asfixia. A elevao dos ndices de CO pode resultar em altos nveis de

carboxihemoglobina no sangue, afetando a capacidade de trabalho e de exerccio fsico em

pessoas sadias. Resultam tambm em efeitos cardiovasculares, agravando seriamente o

quadro de portadores de doenas cardacas. Os sintomas de intoxicao so: desconforto

fsico, nuseas, dor de cabea, tontura, perda de concentrao, dependendo da intensidade da

exposio pode levar morte em poucas horas ou minutos.

Gases irritantes so aqueles que induzem inflamao na pele, na membrana dos olhos

e nos tratos respiratrios. Causam leso na mucosa atravs de reaes de desnaturao ou

oxidao. Podem causar broncoespasmo, traqueobronquite qumica e at mesmo edema

pulmonar. O local de ao dos gases irritantes depende em grande parte de sua solubilidade

em gua. Os gases mais solveis como a amnia e o dixido de enxofre geralmente provocam

reaes nas vias areas superiores, provocando sensao dolorosa na boca, nariz, faringe ou

mesmo nos olhos. xidos de nitrognio, gs sulfdrico, aldedos (hidrocarboneto parcialmente

oxidado) e dixido de enxofre so os gases irritantes mais comuns.

Gases venenosos so os que destroem os tecidos com os quais entram em contato. So

eles: monxido de nitrognio, gs sulfdrico e dixido de enxofre, que alm de irritantes, so

venenosos.

2.4.2 GASES EXPLOSIVOS

Alguns gases podem explodir, desde que existentes numa dada faixa de porcentagem

na atmosfera e tambm, desde que haja uma fonte de ignio. Por exemplo, uma mistura

metano-ar gera uma atmosfera explosiva quando a concentrao de metano no ar est entre 5

e 15%, sendo preocupao constante nas minas de carvo e evaporitos. Outros gases

explosivos encontrados nas minas so: monxido de carbono (com faixa explosiva entre 12,5

e 74%); gs sulfdrico (na faixa entre 4 e 44%).

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2.5 MONITORAMENTO E CONTROLE DE GASES

Equipamentos para monitoramento de gases txicos podem utilizar diferentes

princpios de funcionamento. A escolha do mtodo de deteco deve ser feita em funo das

caractersticas de cada processo e das condies especficas da aplicao. Os dados obtidos

pelos instrumentos de deteco indicaro a liberao de uma rea para um trabalho seguro, ou

mesmo a interdio e evacuao imediata do local.

Os mtodos mais utilizados incluem o PID (Photo Ionization Detector, Detector por

Foto Ionizao), FID (Flame Ionization Detector, Detector por Ionizao de Chama), ou ainda

os Sensores Catalticos de Compensao ou Sensores Eletroqumicos.

2.5.1 DETECTORES DE GASES

Segundo GHINI (2002) os monitores de gases portteis PID (Photo Ionization

Detector) utilizam luz ultravioleta para ionizar as molculas de gs, como mostra a figura1.

Os PID so geralmente utilizados para a deteco de Compostos Orgnicos Volteis (VOCs)

em baixas concentraes. Para compostos aromticos, as leituras podem chegar a escalas de

partes por bilho (ppb). As molculas de gases passam pela cmara de fluxo do detector, onde

so bombardeadas por raios de luzes ultravioleta. Quando atingidas pelos raios, as molculas

liberam ons, os quais so atrados por eletrodos que amplificam a carga inica, gerando uma

corrente eltrica. Atravs da medio da corrente produzida, determina-se o tipo de gs e sua

concentrao.

Figura 1 - Esquema de funcionamento dos medidores PID (Clean News, 2002)

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Os Flame Ionization Detectors ou FID empregam uma chama de hidrognio para

ionizar as molculas de gs, figura 2. Os FID so utilizados para a leitura total de

hidrocarbonetos. Conforme os vapores de hidrocarboneto passam pela chama, as molculas

dos gases so quebradas, produzindo ons com cargas positivas e negativas. Os ons so ento

coletados por um par de eletrodos polarizados, gerando uma corrente eltrica. A intensidade

da corrente diretamente proporcional quantidade de tomos de carbono presentes na

amostra de gs.

Figura 2 - Esquema de funcionamento dos medidores FID (Clean News, 2002)

Os detectores de Sensores Catalticos operam atravs da oxidao dos gases presentes

no ambiente, monitorando a energia liberada no processo. Este processo simples e preciso, e

aplica-se para o monitoramento de gases e vapores de combustveis em geral. Sua operao

extremamente mais simples que a operao de um FID ou um PID.

Os sensores catalticos, figura 3, so compostos por dois filamentos de platina: um

filamento ativo e o de referncia. O filamento ativo responsvel pela oxidao das

molculas de carbono presentes nos gases. Com a oxidao, a temperatura do Filamento Ativo

aumenta. Esta temperatura ento comparada com o Filamento de Referncia. O diferencial

de temperatura produz a leitura da concentrao dos gases presentes.

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Figura 3 - Esquema de funcionamento de um sensor cataltico (Clean News, 2002)

Existem monitores capazes de eliminar o metano da leitura total dos gases. Esta uma

funo extremamente importante para evitar interferncia do gs metano nas leituras de

campo, devido a influncia dos gases de esgoto. Para eliminar a sensibilidade do sensor ao gs

metano, a temperatura do filamento reduzida a um nvel em que o metano no detectado.

No entanto, esta reduo de temperatura no interfere na capacidade do monitor de detectar

gases de hidrocarbonetos.

2.5.2 CONTROLE DE GASES

Os gases prejudiciais das minas, geralmente, so originados pelas seguintes situaes:

Detonao de explosivos;

Utilizao de mquinas a diesel;

Minerao de carvo;

Exploses subterrneas e fogo;

Oxidao de madeira, carvo, pirita, etc.;

Perfurao em gua parada.

21

As tcnicas utilizadas para manter os gases em nveis aceitveis dependem do tipo de

gs e da natureza de sua ocorrncia. As mais utilizadas para prevenir a exposio de pessoas

aos gases de minas so:

Preveno da formao de gases;

Preveno da exposio de pessoas;

Diluio dos gases;

Remoo dos gases.

A quantidade de ar fresco necessrio para se diluir um gs contaminante ao seu limite

de tolerncia legal, pode ser determinada pela seguinte expresso (ESTON, 2004):

= )()(

.)()(QarLT

LTgigsar CC

CCqQ

Onde:

Q(ar) = vazo necessria de ar fresco em m/s;

q(gs) = vazo do fluido poluente em m/s;

Cgi = concentrao de gs puro no volume de fluido sendo colocado na atmosfera da

mina, em frao (entre 0 e 1 ou Cgi x 100 = %);

CLT = concentrao limite de tolerncia legal, em frao ou CLT x 100 = %;

CQar = concentrao do poluente no ar fresco diluidor, em frao ou CQar x 100 = %.

Algumas minas possuem detectores de gases txicos (e explosivos) espalhados em

determinados pontos no subsolo. Estes detectores esto conectados a um computador central,

que tambm controla as vazes do sistema de ventilao no interior da mina. Quando uma

determinada rea alcana nveis de concentraes de gases txicos elevados, o sistema

automaticamente detecta a ocorrncia e direciona para aquela rea uma porcentagem maior do

22

ar insulflado no interior da mina, alterando a abertura e o fechamento de dumpers de

distribuio do ar.

2.6 MATERIAL PARTICULADO (POEIRA)

O material particulado de interesse na lavra em subsolo est na faixa granulomtrica

de at cerca de 100 m. Para a poeira gerada e emitida na atmosfera, a distncia de transporte

(Dt) funo da velocidade do ar e da taxa de deposio (TD). A taxa de deposio, por sua

vez, funo do tamanho das partculas, da sua forma, da massa especfica, das condies

psicromtricas do ar, entre outros fatores.

As poeiras da frao inalvel (menor que 10 m) podem ser tratadas como um gs e

uma expresso similar dos gases pode ser utilizada para calcular a vazo de ar fresco

(ESTON, 2004):

= )(.)( arLTROM

par CCP

EQ

Onde:

Q(ar) = vazo necessria de ar fresco em m/h;

Ep = emisso de poeira na atmosfera em m/h;

PROM = produo R.O.M. (Run Of Mine) em t/h;

CLT = concentrao limite de tolerncia legal em g/m;

Car = concentrao do poluente no ar em g/m.

A concentrao de poeira no ar (Car) diminui com o aumento da vazo (Q(ar)).

Para a frao maior que 10 m, com o aumento da velocidade do ar, os seguintes

processos ocorrero:

23

Novas partculas sero colocadas em suspenso;

As partculas em suspenso sero transportadas mais longe;

As partculas depositadas sero novamente suspendidas pela turbulncia e colocadas

na atmosfera.

Por causa disto, o aumento da vazo (ou velocidade do ar) implicar em um aumento

da concentrao de particulado desta granulometria.

A combinao destes fatores define a faixa mais adequada de velocidade do ar em

subsolo para a diluio e remoo de poeira (inalvel e no-inalvel de at 100 m), que de

2 a 4 m/s. Acima de 4 m/s tem-se um problema de desconforto no impacto das partculas com

a pele.

Algumas medidas simples para a diminuio dos problemas de poeira so:

Infuso de gua;

Umedecimento de pisos;

Borrifamento de gua na perfurao e no minrio desmontado;

Uso de sistema de filtragem associado aos ventiladores;

Uso de material particulado inerte no caso de poeiras explosivas.

2.7 ENFERMIDADES RELACIONADAS QUALIDADE DO AR

Segundo HARTMAN (1982), as doenas pulmonares de origem ocupacional so

causadas pela inalao de partculas, nvoas, vapores ou gases nocivos no ambiente de

trabalho. O local exato das vias areas ou dos pulmes onde a substncia inalada ir se

depositar e o tipo de doena pulmonar que ir ocorrer dependero do tamanho e do tipo das

partculas inaladas. As partculas maiores podem ficar retidas nas narinas ou nas grandes vias

areas, mas as menores atingem os pulmes.

24

As principais enfermidades relacionadas qualidade do ar na minerao so: silicose,

pulmo negro, asbestose e pneumoconiose benigna (MERCK, 2006).

2.7.1 SILICOSE

A silicose ocorre em minas de chumbo, cobre, prata, ouro e em determinadas minas de

carvo, onde os peneiradores trabalham imediatamente sobre os veios de carvo.

A silicose a formao de cicatrizes permanentes nos pulmes provocada pela

inalao do p de slica (quartzo). Uma das mais antigas doenas ocupacionais conhecida,

ocorre em indivduos que inalaram p de slica durante muitos anos. A slica o principal

constituinte da areia, e, por essa razo, a exposio a essa substncia comum entre os

trabalhadores de minas de metais, os cortadores de arenito e de granito, os operrios de

fundies e os ceramistas. Normalmente, os sintomas manifestam-se somente aps vinte a

trinta anos de exposio ao p. No entanto, em ocupaes que envolvem a utilizao de jatos

de areia, a escavao de tneis e a produo de sabes abrasivos, que produzem quantidades

elevadas de p de slica, os sintomas podem ocorrer em menos de dez anos. Quando inalado,

o p de slica atinge os pulmes, onde os fagcitos (p.ex., macrfagos) engolem as

partculas. As enzimas liberadas pelos fagcitos provocam a formao de tecido cicatricial

nos pulmes. Inicialmente, as reas cicatriciais so pequenas protuberncias arredondadas

(silicose nodular simples), mas, finalmente, essas protuberncias podem aglomerar- se,

formando grandes massas (silicose conglomerada). Essas reas cicatriciais no permitem a

passagem normal de oxignio ao sangue. Os pulmes perdem a elasticidade e a respirao

exige um maior esforo.

Os indivduos com silicose nodular simples no apresentam dificuldade para respirar,

mas apresentam tosse e escarro em decorrncia da irritao das grandes vias areas, uma

condio denominada bronquite. A silicose conglomerada pode produzir tosse, produo de

25

escarro e dificuldade respiratria grave. No incio, a dificuldade respiratria pode ocorrer

somente durante a realizao de exerccios, mas, no estgio final, ela ocorre mesmo durante o

repouso.

A respirao pode piorar de dois a cinco anos aps o indivduo haver parado de

trabalhar com a slica. A leso pulmonar sobrecarrega o corao e, algumas vezes, acarreta a

insuficincia cardaca, potencialmente letal. Alm disso, quando os indivduos com silicose

so expostos ao agente causador da tuberculose (Mycobacterium tuberculosis), a

probabilidade de contrarem a infeco trs vezes maior do que a dos indivduos que no

sofrem de silicose. O diagnstico de silicose estabelecido quando um indivduo que

trabalhou com slica apresenta uma radiografia torcica com os padres caractersticos de

cicatrizao e ndulos.

O controle da poeira no local de trabalho pode ajudar a evitar a silicose. Quando ela

no pode ser controlada, como no caso das atividades que utilizam jatos de areia, os

trabalhadores devem vestir capacetes que forneam ar externo puro ou mscaras que filtrem

completamente as partculas. Esse tipo de proteo pode no estar disponvel para todos os

indivduos que trabalham na rea poeirenta (p.ex., para pintores e soldadores) e, por essa

razo, quando possvel, deve ser utilizado um outro abrasivo que no a areia.

Os operrios expostos ao p de slica devem realizar regularmente uma radiografia

torcica a cada seis meses para os operrios que trabalham com jato de areia e a cada dois a

cinco anos para os demais operrios , para que os problemas sejam detectados precocemente.

Se as radiografias indicarem a presena de silicose, o mdico provavelmente ir orientar o

indivduo a evitar a exposio contnua slica.

Apesar da silicose no ter cura, a interrupo da exposio slica em um estgio

inicial da doena pode interromper a evoluo da mesma. O indivduo com dificuldade

26

respiratria pode beneficiar-se com os tratamentos utilizados para a doena pulmonar

obstrutiva crnica, como a terapia medicamentosa que visa manter as vias areas

desobstrudas e livres de secrees. Como os indivduos com silicose apresentam um alto

risco de tuberculose, elas devem submeter-se a exames de controle regulares que incluam um

teste cutneo para a tuberculose.

2.7.2 PULMO NEGRO

O pulmo negro ocorre em minas de carvo devido inalao do p do carvo. O

pulmo negro (pneumoconiose dos mineiros de carvo) uma doena pulmonar causada por

depsitos de p de carvo nos pulmes. O pulmo negro conseqncia da aspirao de p de

carvo durante um perodo prolongado. No caso de pulmo negro simples, o p de carvo

acumula-se em torno das pequenas vias areas (bronquolos) dos pulmes. Apesar de ser

relativamente inerte e incapaz de provocar reaes exageradas, o p de carvo dissemina-se

por todo o pulmo, o que revelado nas radiografias torcicas como pequenas manchas.

O p de carvo no obstrui as vias areas. Apesar disso, anualmente, 1 a 2% dos

indivduos com pulmo negro simples evoluem para uma forma mais grave da doena,

conhecida como fibrose disseminada progressiva, na qual ocorre a formao de cicatrizes em

grandes reas do pulmo (com pelo menos 1 centmetro de dimetro). A fibrose disseminada

progressiva pode piorar mesmo aps o indivduo interromper a exposio ao p de carvo.

O tecido pulmonar e os vasos sangneos pulmonares podem ser destrudos pelas

cicatrizes. Na sndrome de Caplan, um distrbio raro que afeta mineiros de carvo que

apresentam artrite reumatide, ocorre a formao rpida de grandes ndulos redondos de

tecido cicatricial nos pulmes. Esses ndulos podem formar-se em indivduos que no se

expuseram de modo importante poeira de carvo, mesmo quando eles no apresentam

pulmo negro.

27

Normalmente, o pulmo negro simples assintomtico (no produz sintomas). No

entanto, muitos indivduos com essa doena tossem e, facilmente, apresentam dificuldade

respiratria, pois eles tambm sofrem de enfisema (decorrente do tabagismo) ou bronquite

(tambm devida ao tabagismo ou exposio txica a outros contaminantes industriais). Por

outro lado, os estgios graves da fibrose disseminada progressiva produzem tosse e,

freqentemente, dificuldade respiratria incapacitante.

O mdico estabelece o diagnstico aps observar as manchas caractersticas na

radiografia torcica de um indivduo que se exps ou vem se expondo ao p de carvo h

muito tempo. Geralmente, trata-se de um indivduo que trabalhou em minas subterrneas

durante pelo menos dez anos.

O pulmo negro pode ser evitado com a supresso adequada do p de carvo do local

de trabalho. Os mineiros de carvo devem realizar um exame radiogrfico a cada quatro ou

cinco anos, de modo que a doena possa ser detectada no seu estgio inicial. No caso de ela

ser detectada, o trabalhador deve ser transferido para uma rea onde a concentrao de p de

carvo seja baixa, visando evitar o desenvolvimento da fibrose disseminada progressiva.

Como o pulmo negro no tem cura, a preveno fundamental.

O indivduo que apresenta dificuldade respiratria grave pode beneficiar-se dos

tratamentos utilizados na doena pulmonar obstrutiva crnica, como o tratamento

medicamentoso para manter as vias areas desobstrudas e livres de secrees.

2.7.3 ASBESTOSE

A asbestose ocorre em minas de amianto devido inalao do p de amianto. A

asbestose a cicatrizao disseminada do tecido pulmonar causada pela aspirao de p de

asbesto (amianto). O asbesto composto por silicatos minerais fibrosos com diferentes

28

composies qumicas. Quando inaladas, as fibras de asbesto depositam-se profundamente

nos pulmes, provocando a formao de cicatrizes.

A inalao de asbesto tambm pode acarretar o espessamento das duas membranas que

revestem os pulmes (pleura). Os indivduos que trabalham com asbesto apresentam risco de

desenvolver uma doena pulmonar. Os operrios do setor de demolio, que trabalham em

edifcios com isolamento que contm asbesto, tambm correm risco, embora menor. Quanto

mais o indivduo se expe s fibras de asbesto, maior o risco de ele desenvolver uma doena

relacionada a esse material.

Os sintomas da asbestose aparecem gradualmente, somente aps ter havido a formao

de muitas cicatrizes e os pulmes terem perdido a elasticidade. Os sintomas iniciais so uma

dificuldade respiratria discreta e a diminuio da capacidade de realizar exerccios. Os

tabagistas inveterados que apresentam bronquite crnica concomitante com a asbestose

podem apresentar tosse e sibilos.

A respirao torna-se cada vez mais difcil. Aproximadamente 15% dos indivduos

com asbestose apresentam uma dificuldade respiratria grave e insuficincia respiratria.

Ocasionalmente, a inalao de fibras de asbesto pode provocar o acmulo de lquido no

espao existente entre as duas membranas pleurais (espao pleural).

Em casos raros, o asbesto acarreta a formao de tumores pleurais, denominados

mesoteliomas pleurais, ou no peritneo (membrana que reveste o abdmen), denominados

mesoteliomas peritoneais. Os mesoteliomas causados pelo asbesto so cancerosos e no tm

cura. Mais comumente, os mesoteliomas desenvolvem- se aps a exposio crocidolita, um

dos quatro tipos de asbesto.

29

A amosita, um outro tipo, tambm causa mesoteliomas. A crisotila provavelmente no

causa mesoteliomas, mas algumas vezes ela contaminada pela tremolita, que seguramente

causadora desses tipos de tumores. Geralmente, os mesoteliomas ocorrem trinta ou quarenta

anos aps a exposio.

O cncer de pulmo est relacionado em parte ao grau de exposio s fibras de

asbesto. No entanto, entre os indivduos com asbestose, o cncer de pulmo ocorre quase

exclusivamente nos que tambm so tabagistas, sobretudo naqueles que consomem mais de

um mao de cigarros por dia.

Algumas vezes, em um indivduo com histria de exposio ao asbesto, o mdico

diagnostica a asbestose por meio de uma radiografia torcica que revela as alteraes

caractersticas. Normalmente, o indivduo tambm apresenta uma funo pulmonar anormal e,

durante a ausculta pulmonar (realizada com o auxlio de um estetoscpio), o mdico pode

detectar sons anormais denominados estertores crepitantes.

Para determinar se um tumor pleural canceroso, o mdico deve realizar uma bipsia

(remoo de um pequeno fragmento de pleura, que enviado para exame microscpico). O

lquido em torno dos pulmes pode ser removido com o auxlio de uma agulha (procedimento

denominado toracocentese) e analisado. No entanto, esse procedimento no to acurado

quanto a bipsia.

As doenas causadas pela inalao de asbesto podem ser evitadas com a minimizao

da poeira e fibras de asbesto no local de trabalho. Atualmente, como as indstrias que usam

asbesto melhoraram o controle da poeira, uma menor quantidade de indivduos vem

apresentando asbestose. No entanto, os mesoteliomas continuam a ocorrer em indivduos que

estiveram expostos h quarenta anos.

30

O asbesto presente nas construes deveria ser removido por profissionais treinados

em tcnicas seguras de remoo. Os tabagistas que tiveram contato com o asbesto podem

diminuir o risco de cncer de pulmo abandonando o vcio. A maioria dos tratamentos da

asbestose alivia os sintomas. Por exemplo, a oxigenoterapia diminui a dificuldade respiratria.

A drenagem do lquido acumulado em torno dos pulmes pode facilitar a respirao.

Em determinadas ocasies, o transplante de pulmo tem sido bem sucedido no tratamento da

asbestose. Os mesoteliomas so invariavelmente fatais. A quimioterapia no produz bons

resultados e a remoo cirrgica do tumor no cura o cncer.

2.7.4 PNEUMOCONIOSE BENIGNA

A pneumoconiose benigna ocorre em minas de ferro devido inalao de suas

partculas. Ocasionalmente, outras substncias produzem alteraes que so detectadas na

radiografia torcica: a siderose (resultante da inalao de xido de ferro), a baritose (da

inalao do brio) e a estanose (da inalao de partculas de estanho). Embora sejam evidentes

nas radiografias torcicas, essas partculas de poeira no causam reaes pulmonares

importantes e, por essa razo, os indivduos expostos a essas substncias no apresentam

sintomas nem comprometimento funcional.

2.8 VENTILAO SUBTERRNEA

A ventilao em mina subterrnea tem como principal objetivo fornecer um fluxo de

ar fresco (puro), natural ou artificial, a todos os locais de trabalho em subsolo, em quantidades

suficientes para manter as condies necessrias de higiene e de segurana dos trabalhadores.

Uma ventilao inadequada torna as condies ambientais da mina precrias para os operrios

e equipamentos, representando para a empresa uma perda de produtividade. De uma maneira

simplificada, podemos resumir o papel da ventilao em (VUTUKURI; LAMA, 1986):

31

Permitir a manuteno de uma quantidade adequada de oxignio aos operrios,

Suprimir os gases txicos oriundos do desmonte de rochas com explosivos.

Evitar a formao de misturas explosivas gs-ar.

Eliminar concentraes de poeiras em suspenso.

Diluir os gases oriundos da combusto de motores.

Atenuar a temperatura e a umidade excessiva.

Quando o ar tem um teor de gs inadequado para respirao chamado de ar viciado e

pode ser classificado como segue abaixo:

Gs inadequado para respirao (CO2, N2, CH4, H2)

Gs venenoso, como CO, H2S e hidrxidos

Gs inflamvel hidrocarbonetos CH4, CO

As tcnicas de ventilao de mina podem ser resumidas basicamente em duas

categorias: ventilao natural e ventilao mecnica. A ventilao natural uma tcnica

utilizada desde os primrdios da minerao. causada pela diferena de temperatura do ar no

interior da mina em relao ao ar externo.

Com a crescente necessidade de um maior fluxo de ar no interior das minas,

desenvolveram-se as tcnicas de ventilao mecnica com ventiladores instalados no poo de

entrada de ar (insuflao), ou na sada da ventilao (exausto). Esse desenvolvimento

ocorreu, principalmente, a partir da segunda metade do sculo XIX, com os ventiladores

mecnicos de grandes dimetros, exclusivamente centrfugos e de velocidades reduzidas,

movidos por moinhos de vento ou roda hidrulica.

Aps a primeira guerra, com o grande desenvolvimento da aerodinmica, foram

introduzidos os ventiladores axiais de grande porte, sendo esses hoje em dia os mais

32

empregados. De uma maneira geral, os ventiladores centrfugos so os que melhor se adaptam

aos servios da mina alm de serem mais silenciosos. Entretanto os ventiladores axiais so

mais baratos, compactos e flexveis quando ao seu uso, permitindo a regulagem do ngulo de

ps de seu rotor, variando os valores de vazo e presso impostos, sendo, por esses motivos,

os mais empregados como ventiladores de poo de ventilao. A anlise da eficincia ou

dimensionamento de um circuito de ventilao pode ser feita por tcnicas diretas, usando as

equaes de Kirchhoff ou o algoritmo de Hardy Cross para a anlise das redes de fluxo. Essas

tcnicas diretas de anlise so extremamente trabalhosas, quando temos um circuito composto

de muitas malhas (ramos), sendo empregadas apenas em partes do circuito de ventilao. Para

uma anlise mais detalhada ou previso de mudanas no circuito de ventilao, empregam-se

tcnicas de simulao computacional. Essas tcnicas de simulao se desenvolveram

principalmente nos ltimos anos, com avano dos computadores pessoais e da possibilidade

de se obterem estimativas sobre possveis mudanas ou avanos no circuito de ventilao,

antevendo-se resultados e economizando-se recursos (DNPM, 1986).

A boa ventilao aumenta a produtividade e diminui o nmero de acidentes, tendo-se

menos absentesmo e um melhor ambiente de trabalho. Ela requer a anlise quanto aos

parmetros de sade ocupacional, segurana e economia. Estas condies requerem:

A diluio e remoo de gases, vapores e fumos;

A diluio e remoo de material particulado;

A diluio e remoo do calor;

O monitoramento das condies relativas aos limites de tolerncia;

O planejamento das aes nos casos de emergncia;

O dimensionamento, a seleo e a localizao de ventiladores principais e auxiliares;

A previso das alteraes dinmicas no sistema de ventilao, que ocorrem ao longo

da vida da mina e da progresso da lavra.

33

O projeto de ventilao de uma mina deve considerar 3 tipos de situao (ESTON,

2004):

1) A ventilao geral diluidora onde os focos so a vazo total de ar fresco necessria

para a mina como um todo, os caminhos principais do ar pela mina e os ventiladores

principais;

2) A ventilao auxiliar onde os focos so os fluxos de ar nos realces, nas frentes de

lavra, nas galerias em fundo de saco, as fontes fixas ou mveis de poluio, entre outros.

So analisadas as subdivises de fluxo nas vias secundrias, a colocao de portas e

reguladores, bem como o uso de ventiladores secundrios;

3) A ventilao local exaustora cujo foco a retirada localizada de poluentes, gerados

por fonte fixa, com a utilizao de fluxo aspirante, de coifas, de dutos, etc.

A figura 4 ilustra os focos da ventilao geral diluidora, enquanto a figura 5 ilustra os

focos da ventilao auxiliar. A ventilao local exaustora utilizada em locais fechados como

laboratrios e oficinas.

Figura 4 - Vazo total diluidora

Ar frescoQ

Ar de mina Q

Q

ventilador

34

Figura 5 - Ventilao auxiliar (conduo de ar fresco nas frentes de lavra)

Quando o ar insuflado para uma mina atravs do ventilador principal, dizemos que a

mina opera por insuflamento. Quando o ventilador principal aspira o ar da mina, dizemos que

o sistema por exausto, como mostra a figura acima. Para uma mina de grande porte,

existem muitas combinaes, podendo ter sistemas mistos, com alguns ventiladores principais

operando por insuflamento e outros por exausto. Nestes casos h vrios poos ou chamins

de ventilao.

2.8.1 A NORMA NR 22

A norma que regulamenta os critrios a serem cumpridos pelo sistema de ventilao

da mina a NR 22 (MINISTRIO DO TRABALHO E EMPREGO, 1999) que estabelece que

o sistema de ventilao deve atender aos seguintes requisitos:

suprimento de oxignio; (222.573-5/ I4)

renovao contnua do ar; (222.574-3/ I4)

diluio eficaz de gases inflamveis ou nocivos e de poeiras do ambiente de trabalho;

(222.575-1/I4)

temperatura e umidade adequadas ao trabalho humano e (222.576-0/ I4)

ser mantido e operado de forma regular e contnua. (222.577-8/ I4)

Realces

Ramo simples

Realces

Ramo duplo

Realces

Ramo triplo

35

Tambm estabelece que a mina deve elaborar e implantar um projeto de ventilao

com fluxograma atualizado periodicamente, contendo, no mnimo, os seguintes dados:

localizao, vazo e presso dos ventiladores principais; (222.579-4/ I3)

direo e sentido do fluxo de ar e (222.255-8/ I34)

localizao e funo de todas as portas, barricadas, cortinas, diques, tapumes e outros

dispositivos de controle do fluxo de ventilao. (222.581-6/ I3)

Em termos de vazo de ar fresco no interior da mina a norma estabelece que dois

metros cbicos por pessoa por minuto a vazo mnima necessria para garantir oxignio

para os trabalhadores. No caso da utilizao de veculos e equipamentos a leo diesel, a vazo

de ar fresco na frente de trabalho deve ser aumentada em trs e meio metros cbicos por

minuto para cada cavalovapor de potncia instalada. Para o uso simultneo de mais de um

veculo ou equipamento a diesel, em frente de desenvolvimento, dever ser adotada a seguinte

frmula para o clculo da vazo de ar fresco na frente de trabalho:

QT = 3,5 ( P1 + 0,75 x P2 + 0,5 x Pn ) [ m/min]

Onde:

QT = vazo total de ar fresco em metros cbico por minuto

P1 = potncia em cavalo-vapor do equipamento de maior potncia em operao

P2 = potncia (CV) do equipamento de segunda maior potncia em operao

Pn = somatrio da potncia em cavalo-vapor dos demais equipamentos em operao.

2.8.2 DIMENSIONAMENTO DO VENTILADOR

Para que seja possvel atingir os requisitos da norma NR 22 necessrio que o sistema

de ventilao seja capaz de fornecer vazes de ar preconizadas pela norma. Para tal

necessrio determinar as vazes necessrias de acordo com a norma e instalar ventiladores

36

capazes de fornecer estas vazes, com diferencial de presso capaz de vencer as perdas de

carga no escoamento do ar pela mina.

A seleo de um ventilador realizada utilizando-se dois parmetros: a diferena de

presso a ser fornecida pelo ventilador e a vazo de ar a ser insulflado. A vazo de ar a ser

insulflado, de acordo com a norma NR 22, depende da quantidade de pessoas e da potncia

instalada no interior da mina (veculos).

Outro parmetro utilizado a rugosidade da parede da mina, que difere de mina para

mina. Este parmetro necessrio para o clculo da perda de carga do escoamento no interior

da mina. Esta perda de carga calculada atravs da seguinte equao:

2

2A

PerfLp =

Onde:

p: perda de carga por unidade de comprimento

f: coeficiente de perda de carga

L: comprimento do escoamento

Per: permetro da seo

A: rea da seo transversal

u: velocidade do ar na seo

O dimensionamento de ventiladores para uma instalao subterrnea feito atravs de

softwares de simulao: o Ventsim (ventilation simulation) e o Mivena (mine ventilation

analysis). No presente trabalho foi utilizado o software Ventsim e os resultados so

apresentados no item 5.3.

37

2.9 CONFORTO TERMOCORPORAL

That state of mind which expresses satisfaction with the thermal environment

(ASHRAE, 1994)

Um dos maiores problemas de minas subterrneas se refere ao conforto termocorporal.

A literatura aponta mais de 23 fontes de calor em subsolo, destacando-se o fluxo geotrmico,

motores a combusto, o uso de explosivos, a rede de iluminao, a oxidao de certos tipos de

minrio, a infiltrao de guas termais, movimentao do macio, a rede de ar comprimido e a

presena de grade nmero de trabalhadores em certos tipos de lavra so algumas das fontes

de calor caractersticas de uma lavra em subsolo.

O problema do conforto trmico em subsolo no s envolve as fontes de calor como

tambm deve ser analisado em termos das condies psicromtricas, ou seja, da umidade e da

velocidade do ar nas galerias e realces, alm da compresso adiabtica nos poos de influxo

de ar.

O conforto trmico nas minas est diretamente relacionado com a produtividade e

ainda associado a acidentes e doenas trmicas como exausto, sncope, cibras, sudmina e

perdas de sais minerais. Com as minas cada vez mais profundas, superando 3.000m, aumenta

a preocupao com os sistemas de ventilao e refrigerao.

Segundo ESTON (2005), dados da minerao corroboram dados obtidos para outras

indstrias, tendo-se as menores taxas de acidentes para temperaturas inferiores a 21C e as

maiores taxas, para valores superiores a 27 C. Entre esses valores, tem-se uma faixa onde a

correlao no bem definida.

Com relao produtividade, dados obtidos para as minas sul-africanas de ouro,

indicam uma sensvel queda de produo. Sabe-se que, a partir de uma determinada faixa de

38

temperatura, o rendimento do trabalhador reduzido de forma drstica, chegando a doenas

ou acidentes. A tabela 2 a seguir apresenta o rendimento (R) dos trabalhadores em funo da

variao de temperatura (T).

Tabela 2 - Rendimento de trabalhadores em funo da temperatura ambiente (ESTON, 2005)

T(C) R(%)28.9 10032.8 7535.5 5036.4 3037.0 25

Queda no rendimento de trabalhos pesados deperfurao, com perfuradores experientes,aclimatados, trabalhando 3 horas consecutivas nasfrentes das galerias. T a temperatura e R, orendimento associado. O nvel de referncia de 100% tomado como 28.9 C

O fluxo geotrmico mdio mundial cerca de 65mW/m2, e os gradientes mdios em

faixas no vulcnicas variam de 20 a 35 C/km. O Brasil tem a maior parte de seu territrio

em bacias sedimentares e crtons estveis antigos, de modo que o gradiente mdio pode ser

tomado como de 25 a 30 C/km. A tabela 3 a seguir apresenta valores de temperatura da rocha

virgem para algumas profundidades.

Tabela 3 - Temperatura de rocha em funo da profundidade (ESTON, 2005)

T(C) Z(m)23 10029 30035 50050 100080 2000

110 3000

No Brasil, existem muitas minas de baixa profundidade, vrias de mdia profundidade

e algumas de grande profundidade. A mina mais profunda (Mina antiga de Morro Velho)

atingia mais de 2km e requeria 5 usinas de refrigerao, porque s o sistema de ventilao no

era suficiente. A mina de cromo de Ipueira III na Bahia, j atingia mais de 300m de

39

profundidade em 2003 e o calor geotrmico comeava a constituir um fator a ser considerado

no planejamento da ventilao. A mina de Taquari Vassouras, de sais de potssio em Sergipe,

tem cerca de 500m de profundidade e requer todo um cuidado com o sistema de ventilao e

refrigerao. Esse cuidado decorre no s do calor e da umidade, mas tambm da necessidade

de evitar a presena de gua na mina.

Para minas profundas, a refrigerao necessria e estes sistemas no so baratos,

requerendo alto consumo de energia para funcionar.

Independentemente da profundidade, as minas mecanizadas utilizam mquinas que

podem ser hidrulicas, eltricas ou a combusto (em geral motores a diesel). Os motores em

geral so de alta potncia, usados em caminhes, jipes, jumbos de perfurao, LHDs, p-

carregadores, locomotivas, correias transportadoras, mineradores contnuos, guinchos e

britadores. Esses motores geram calor e gases que precisam ser removidos pelo sistema de

ventilao geral diluidor.

O calor colocado na atmosfera da mina por essas mquinas pode ser estimado de

vrias formas, mas de modo geral se utilizam frmulas empricas associadas potncia do

motor. Estes motores tm potncias variando de uma centena de HP at vrias centenas de HP

e, em mdia, cerca de 60% da potncia nominal considerada como gerando calor na mina.

Portanto, a vazo diluidora para conforto trmico considera a potncia total de todos os

motores em operao simultnea na mina. Valores tpicos usados em minas sul-africanas

esto em torno de 60m3/s por MW de potncia. Valores maiores ou menores decorrem de

consideraes relativas a estado de manuteno dos motores, idade, se o veculo est

carregado ou vazio, entre outras coisas (ESTON, 2005).

40

2.9.1 CONDIES TRMICAS NO UNIFORMES E DESCONFORTO LOCAL

Alm das condies de temperatura, velocidade e umidade do ar e da temperatura

radiante mdia do ambiente, distribuies no-uniformes de temperatura, radiao e

velocidade tambm afetam a sensao de conforto trmico. por este motivo que a

temperatura radiante assimtrica tambm deve ser medida, bem como a velocidade e

temperatura do ar em vrios nveis. Com essas medies ser possvel estabelecer se h

desconforto trmico local, como por exemplo:

temperatura radiante assimtrica muito alta;

diferena de temperatura ao longo do corpo muito grande, por exemplo, ar frio nos ps

e ar quente na cabea;

correntes de ar que podem causar sensao de frio em algumas regies.

A curva da figura 6 apresenta a porcentagem de pessoas insatisfeitas como funo da

assimetria de radiao, cada curva apresenta um tipo diferente de assimetria como teto

aquecido, parede fria, parede quente ou teto frio.

Figura 6 - PPD devido ao desconforto local (ASHRAE handbook 2001 - Fundamentals)

41

As curvas da figura 7 apresentam a porcentagem de pessoas insatisfeitas como funo

da velocidade mdia do ar. Cada curva expressa uma temperatura diferente do fluxo de ar.

Figura 7 - PPD devido velocidade mdia do ar (ASHRAE handbook 2001 - Fundamentals)

2.9.2 A ANLISE DE FANGER

O mtodo de avaliao das condies de conforto trmico de FANGER (1970),

apresenta as seis variveis de conforto: quatro variveis ambientais (temperatura do ar (Tar),

velocidade do ar V, temperatura radiante mdia ( rT ) e umidade do ar (pvar)) e dois parmetros

pessoais (metabolismo (M) e tipo de vestimenta (Rroupa)).

QUANTIFICAO DO PARMETRO VESTIMENTA

A vestimenta representa uma barreira contra as trocas trmicas, um isolante trmico

pela camada de ar que mantm entre ela e a pele. A figura 8 abaixo mostra alguns tipos

comuns de vestimentas e suas respectivas resistncias trmicas.

1 CLO = 0.155 m2 C/W

42

0.05 CLO 0.50 CLO 1.00 CLO 4.00 CLO

Figura 8 - Tipos de vestimentas e suas resistncias trmicas

INFLUNCIA DA VELOCIDADE DO AR

O aumento da velocidade do ar aumenta a troca de calor entre o corpo e o ar, se o ar

estiver mais frio do que a superfcie do corpo a sensao ser de resfriamento, enquanto que,

se o ar estiver mais quente do que a superfcie do corpo a sensao ser de aquecimento.

FANGER (1970) props uma equao geral de conforto para predizer as sensaes de

conforto segundo a combinao das variveis: temperatura do ar, temperatura radiante mdia,

velocidade do ar, umidade relativa, atividade fsica e vestimenta.

Esta estabelece trs condies bsicas para uma situao de conforto trmico:

A existncia de equilbrio atravs da troca de calor

A temperatura mdia da pele

O calor eliminado por evaporao do suor na zona de regulao contra o calor,

resultando:

0,,,,,__

=

rvarroupa TpTVRMf ar

A temperatura da pele e o calor eliminado por evaporao so funo da varivel M,

que representa o metabolismo do corpo humano quando exercendo uma determinada

atividade.

43

O PMV (voto mdio estimado) consiste num valor numrico que representa as

respostas subjetivas de sensao de desconforto por frio e calor, ter valor zero para situaes

de conforto, ser negativo para situaes de frio e positivo para situaes de calor. A partir da

foi implementado o conceito de Porcentagem de Pessoas Insatisfeitas (Predicted Percentage of

Dissatisfied), o PPD ou PPI.

Uma vez que o clculo do voto mdio estimado trabalhoso, FANGER (1970)

apresenta tabelas e grficos e a ISO 7730:1994 apresenta tabelas e uma rotina para utilizao

em microcomputador, que permitem determinar condies de conforto trmico para diferentes

atividades, tipos de vestimenta e condies ambientais.

O autor relatou a percentagem estimada de insatisfeitos (PPD) em funo do voto

mdio estimado (PMV).

A curva da figura 9 abaixo mostra como varia o percentual de pessoas insatisfeitas

(PPD) em funo do voto mdio estimado PMV.

Figura 9 - Percentual de pessoas insatisfeitas em funo do voto mdio estimado

( )24 2179.003353.095100 PMVPMVePPD +=

44

Note que conforme discutido acima, quando o voto mdio estimado zero, apenas 5%

das pessoas apontam no estar confortvel termicamente, quando o PMV -3 temos uma

situao de frio para 100% das pessoas e quando o PMV 3 tem-se uma situao de calor

para 100% das pessoas.

2.9.3 NORMA NR 15

Segundo a norma regulamentadora NR 15 - Atividades e operaes insalubres

(MINISTRIO DO TRABALHO E EMPREGO, 1978), a exposio ao calor deve ser

avaliada atravs do ndice de Bulbo mido Termmetro Globo IBUTG definido pelas

equaes que se seguem:

- Ambientes internos ou externos sem carga solar

IBUTG = 0,7 tbn + 0,3 tg

- Ambientes externos com carga solar

IBUTG = 0,7 tbn + 0,1 tbs + 0,2 tg

Onde: tbn = temperatura de bulbo mido natural

tg = temperatura de globo

tbs = temperatura de bulbo seco

Os aparelhos que devem ser usados nesta avaliao so termmetro de bulbo mido

natural, termmetro de globo e termmetro de mercrio comum, as medies devem ser

efetuadas no local onde permanece o trabalhador, altura da regio do corpo mais atingida.

Em funo do ndice obtido, o regime de trabalho intermitente ser definido como

mostra a tabela 4 abaixo.

45

Tabela 4 - Regime de trabalho em funo do IBUTG (em C) obtido (NR 15)

Tipo de Atividade Regime de trabalho intermitente com descanso no

prprio local de trabalho (por hora) Leve Moderada Pesada Trabalho Contnuo at 30,0 at 26,7 at 25,0 45 minutos trabalho 15 minutos descanso

30,1 a 30,6 26,8 a 28,0 25,1 a 25,9

30 minutos trabalho 30 minutos descanso

30,7 a 31,4 28,1 a 29,4 26,0 a 27,9

15 minutos trabalho 45 minutos descanso

31,5 a 32,2 29,5 a 31,1 28,0 a 30,0

No permitido o trabalho sem a adoo de medidas adequadas de controle

Acima de 32,2 acima de 31,1 acima de 30,0

O tipo de atividade ser definido como mostra a tabela 5 abaixo, em funo do

metabolismo (M).

Tabela 5 - Classificao do tipo de atividade (NR 15)

TIPO DE ATIVIDADE M (kcal/h) SENTADO EM REPOUSO 100

TRABALHO LEVE

Sentado, movimentos moderados com braos e tronco (ex. Datilografia). 125 Sentado, movimentos moderados com braos e pernas (ex. Digigir) 150 De p, trabalho leve, em mquina ou bancada, principalmente com os braos. 150

TRABALHO MODERADO

Sentado, movimentos vigorosos com braos e pernas. 180

De p, trabalho leve em mquina ou bancada, com alguma movimentao 175

De p, trabalho moderado em mquina ou bancada com alguma movimentao 220

Em movimento, trabalho moderado de levantar ou empurrar. 300

TRABALHO PESADO Trabalho intermitente de levantar, empurrar ou arrastar pesos (ex. Remoo com p) 440 Trabalho fatigante 550

A norma NR 15 estabelece que os perodos de descanso sero considerados como

horas de trabalho para todos os efeitos legais. Para determinar o ndice mximo IBUTG a

norma estabelece o seguinte quadro (tabela 6).

46

Tabela 6 - Limites mximos de IBUTG em funo do metabolismo

M (kcal/h) Mximo IBUTG (C) 175 30,5 200 30,0 250 28,5 300 27,5 350 26,5 400 26,0 450 25,5 500 25,0

Onde M a taxa de metabolismo mdia ponderada para uma hora, determinada pela

seguinte frmula:

60ddtt xTxMxTMM =

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.

_________

IBUTG o valor IBUTG mdio ponderado para uma hora, determinado pela

seguinte frmula:

60_________

ddtt xTIBUTGxTIBUTGIBUTG +=

Sendo: IBUTGt = valor do IBUTG no local de trabalho.

IBUTGd = valor do IBUTG no local de descanso.

Tt e Td = como anteriormente definidos

Os tempos Tt e Td, devem ser tomados no perodo mais desfavorvel do ciclo de

trabalho, sendo Tt + Td = 60 minutos corridos. As taxas de metabolismo Mt e Md sero

obtidas consultando-se a tabela 5.

47

2.9.4 NDICES DE EXPOSIO AO CALOR

Conforme mencionado no incio deste captulo 2.9, os fatores que determinam a

sobrecarga trmica so: a temperatura ambiente, a umidade relativa, o calor radiante, a

velocidade do ar e o metabolismo gerado no desenvolvimento do trabalho executado. Por

conseguinte, qualquer mtodo que vise a avaliao da sobrecarga trmica dever levar em

conta os citados fatores.

Existem diversos mtodos e estudos que pretendem avaliar, mediante a utilizao de

um ndice as caractersticas do ambiente, bem como, os limites aceitveis de exposio ao

calor aos quais podem estar expostos os trabalhadores. No entanto, devido a grande

quantidade de variveis envolvidas no processo no se conseguiu ainda nenhum mtodo que

reflita de maneira fiel a avaliao da sobrecarga trmica.

Os mtodos podem ser divididos em dois grupos (NETTO, 2003):

METODOS FISIOLGICOS (EMPRICOS)

Estes mtodos esto baseados em estudos realizados com grupos de pessoas (grupos

de controle). A partir da anlise dos dados estatsticos obtidos, so construdos grficos e

tabelas que so utilizados como base para avaliao do problema.

MTODOS INSTRUMENTAIS

Esses procedimentos procuram buscar um modelo fsico/matemtico que se assemelhe

s condies a que estariam sujeitos os trabalhadores, quando expostos aos fatores do

ambiente que influenciam a sobrecarga trmica. Entre os mtodos fisiolgicos adquire

importncia o ndice de Temperatura Efetiva (TE), o ndice IBUTG e o ndice de Sobrecarga

Trmica (IST).

48

o NDICE DE TEMPERATURA EFETIVA

Esse ndice foi inicialmente proposto (1923) pela American Society of Heating and

Ventilating Engineers (ASHVE). Concebido a princpio como um critrio de avaliao de

conforto trmico, o mtodo est baseado no estudo das respostas de grandes conjuntos de

pessoas que trabalham em ambientes com diferentes combinaes de temperatura, umidade e

movimentao de ar. A idia fundamental do mtodo foi de reunir, em uma nica designao,

ou seja, em um ndice, todas as condies climticas que produzem uma mesma ao

fisiolgica.

Assim, por exemplo, as condies de temperatura do ar de 20C com umidade relativa

de 100%, sem movimentao de ar (V = 0 m/s) corresponder a uma temperatura efetiva de

20C.

Podem ser verificadas outras temperaturas que, para umidades relativas diferentes,

provoquem as mesmas sensaes de calor que a temperatura efetiva de 20C. Isso ocorre para

as condies do ambiente com umidade relativa do ar de 20% e temperatura de 24C (sem

movimentao de ar). Todas as respostas subjetivas podem ser plotadas em grficos

(diagramas psicromtricos) e com eles obtidos os valores do ndice de Temperatura Efetiva.

O ndice de Temperatura Efetiva leva em considerao os seguintes parmetros:

Temperatura do ar (bulbo seco) (C)

Umidade relativa do ar (%)

Velocidade do ar (m/s)

O ndice de Temperatura Efetiva perde representatividade quando aplicado em

exposies ao calor em condies distintas das de conforto trmico, j que no completa

nenhum fator para avaliao do metabolismo total.

49

Esse ndice j foi adotado no Brasil para a caracterizao de condies insalubres (TE

> 28C - Portaria 491 de 16 de setembro de 1965), tendo sido revogado quando entrou em

vigor a Portaria 3.214/78 - NR 15 de 1978, que instituiu o IBUTG (ver item 2.9.3 deste

trabalho) como ndice de avaliao das condies de insalubridade.

Atualmente, o ndice de Temperatura Efetiva adotado como parmetro na

determinao de conforto trmico (NR - 17 - Ergonomia, item 17.5.2 - alnea b). De posse

desses valores, os mesmos devem ser comparados com queles especificados pelas Normas

Tcnicas como limites de tolerncia para conforto trmico.

Outra restrio que se apresenta quando da aplicao desse ndice que o mesmo no

leva em conta a troca de calor devida radiao. Quando existem fontes de calor radiante no

ambiente, as variveis utilizadas no so suficientemente representativas das verdadeiras

condies de exposio ao calor.

Nesse caso, usa-se o ndice de Temperatura Efetiva Corrigido, que obtido

substituindo-se nos bacos (anexo I) a Temperatura de Bulbo Seco (Tbs) pela Temperatura de

Globo (Tg) - que representativa do calor radiante - e, com auxlio de uma carta

psicromtrica, determina-se a Temperatura de Bulbo mido (Tbu) que o ar possuiria com a

mesma quantidade de vapor dgua, ou seja, com a mesma umidade absoluta se esse ar fosse

aquecido para a nova temperatura.

Para o caso de aplicao das grandezas descritas com vistas ao atendimento da NR -

17 Ergonomia (MINISTRIO DO TRABALHO E EMPREGO, 1990), as condies

limitantes so: alm da temperatura efetiva entre 20 e 23C, a velocidade do ar no podendo

ser superior a 0,75 m/s (1,5 ps/s) e a umidade relativa do ar no podendo ser inferior a 40%.

50

o NDICE IBUTG

O ndice IBUTG, conforme mencionado no item anterior, adotado no Brasil para a

caracterizao de condies insalubres. Para a avaliao deste ndice, que possui efeitos legais

sobre a empresa, a medio realizada segundo a metodologia da Fundacentro - Fundao

Jorge Duprat Figueiredo de Medicina e Segurana do Trabalho (NHT 01 C/E), estabelecida

em 1985 (NETTO, 2003). Esta metodologia foi elaborada tomando-se por base a avaliao

executada com o auxlio de rvore de termmetros. Na poca da elaborao da metodologia

o nmero de equipamentos eletrnicos para avaliao de calor ainda era muito reduzido.

Atualmente com o avano da tecnologia digital os profissionais envolvidos contam com

equipamentos eletrnicos bastante precisos e repletos de recursos (armazenamento de vrias

medies, impresso de resultados e outros), e ainda com a vantagem de serem equipamentos

portteis bem mais fceis de serem montados e transportados.

O procedimento para o clculo deste ndice, bem como o regime de trabalho a ser

determinado em funo do mesmo descrito no captulo 2.9.3 deste trabalho.

o NDICE DE SOBRECARGA TRMICA

O ndice de Sobrecarga Trmica foi desenvolvido, na dcada de 50, por Belding e

Hatch na Universidade de Pittsburgh e combinava os efeitos do calor radiante e de conveco

com o calor gerado pelo metabolismo.

O ndice de Sobrecarga Trmica (IST) essencialmente uma decorrncia da equao

de balano trmico que inclui fatores metablicos e ambientais. Belding e Hatch partiram do

princpio fisiolgico de que o mximo tolervel de exposio a calor aquele em que o

equilbrio trmico possa ser mantido (para determinada carga de trabalho), sem que haja

elevao excessiva da temperatura da pele. O valor do IST representa a relao entre a

51

quantidade de calor que um indivduo, submetido a um ambiente trmico determinado,

necessita evaporar atravs da sudorese e a quantidade de mxima de calor que pode ser

eliminada naquele ambiente.

Em outras palavras o IST quociente entre a evaporao requerida (Ereq) e a

evaporao mxima (Emx), normalmente expressa sob a forma percentual.

IST = (Ereq / Emx).100

O IST um dos mtodos que permite uma avaliao mais correta da sobrecarga

trmica, tendo em vista que contempla todos os parmetros que influem nos ganhos e perdas

de calor pelo indivduo. Seu principal inconveniente est na complexidade dos clculos para

determinao do calor radiante e de conveco e na necessidade da exata determinao de

todos os parmetros fsicos e do metabolismo total que no so facilmente medidos de uma

maneira exata.

A evaporao requerida (Ereq) e a evaporao mxima (Emx) podem ser avaliadas

por meio de equaes empricas desenvolvidas por Mc Karns e Brief mediante a utilizao de

um nomograma (NETTO, 2003). As equaes utilizadas so as seguintes:

R = 17,5.(Tw - 95)

C = 0,756.V.0,6.(Ta - 95)

Emx = 2,8.V.0,6.(42 - Pw)

Onde:

R = Calor trocado por radiao (Btu/h)

C = Calor trocado por conveco (Btu/h)

Emx.= Calor mximo perdido por evaporao (Btu/h)

Tw = Temperatura radiante mdia (F)

52

Ta = Temperatura ambiente (F)

V = Velocidade do ar (ft/min)

Pw = Presso de vapor (mm Hg)

Este ndice um indicador das condies de desconforto trmico, o IST no

aplicvel em condies de excessivo calor. O IST no identifica corretamente as diferenas

existentes em um ambiente quente e seco, e outro quente e mido. Por esta razo, este ndice

no foi avaliado na anlise de conforto trmico da referida mina subterrnea.

2.9.5 EFEITOS DO CALOR NO SER HUMANO

Conforme HARTMAN (1982), o corpo humano capaz de manter a sua temperatura

dentro de uma faixa estreita, tanto em clima quente, quanto em clima frio, por: sudorese,

alteraes da respirao, tremores e variao do fluxo sangneo que chega pele e aos

rgos internos. Porm, quando a exposio excessiva em temperaturas elevadas, podem

ocorrer distrbios como:

Golpe de calor (hipertermia);

Sncope pelo calor (exausto);

Prostrao trmica;

Cibras de calor;

Alteraes nas glndulas sudorparas;

Edema pelo calor;

Outros efeitos.

O risco de apresentar um desses distrbios causados pelo calor aumenta com a

umidade elevada, que diminui o efeito refrescante da sudorese, e com o esforo fsico

prolongado, que aumenta a quantidade de calor produzido pelos msculos.

53

GOLPE DE CALOR

Tambm chamado de hipertermia ou choque trmico, ocorre quando o sistema

termorregulador afetado pela sobrecarga trmica e a temperatura interna aumenta

continuamente. Isto produz uma alterao da funo cerebral, com perturbao do mecanismo

de dissipao do calor, cessando a sudorese.

Como os danos s clulas nervosas so irreversveis, importante que os outros

trabalhadores reconheam imediatamente os sinais e sintomas do golpe de calor, para que o

tratamento seja feito imediatamente.

Os sintomas da hipertermia so: colapsos, convulses, delrios, alucinaes e coma,

sem aviso prvio, sendo parecido com convulses epilpticas. Os sinais externos so: pele

quente, seca e arroxeada, a temperatura interna sobe a 40,5 C ou mais, podendo atingir de 42

a 45 C no caso de convulses ou coma. O golpe de calor , freqentemente, fatal e pode

deixar seqelas devido aos danos causados ao crebro, rins e outros rgos.

Este efeito ocorre em tarefas fsicas pesadas, em condies de calor extremo, quando

no h aclimatizao e quando existem certas enfermidades como o diabetes mellitus,

enfermidades cardiovasculares e cutnea ou obesidade. Como primeiros socorros pode-se

tomar medidas como: resfriar o corpo do trabalhador em imerso em gua com gelo e

massagear a pele resfriada para ativar a circulao ou enrolando-o em uma toalha molhada

com gua ou com lcool e com sopro forte de um ventilador, seguido de massagem da pele

resfriada. A etapa de resfriamento deve ser parada quando a temperatura corprea atingir 39

C.

54

SNCOPE PELO CALOR

A sncope pelo calor ou exausto ocorre quando a vasodilatao perifrica reduz o

fluxo de sangue nos rgos internos, podendo ocorrer deficincia de oxignio, agravando

particularmente o crebro e o corao. Essa situao pode ser agravada no caso de esforo

fsico intenso.

Os principais sintomas so: a fadiga crescente, a fraqueza, a ansiedade e a sudorese

abundante. A pessoa pode ter sensaes de desmaio ao ficar em p, pois o sangue acumula-se

nos vasos sangneos dos membros inferiores, que se encontram dilatados pelo calor. Os

batimentos cardacos tornam-se lentos e fracos, a pele fica fria, plida e viscosa, e a pessoa

apresenta confuso mental. A perda lquida reduz o volume sangneo, baixa a presso arterial

e pode fazer com que a pessoa entre em colapso ou desmaie. Geralmente, a exausto pelo

calor pode ser diagnosticada baseando-se nos sintomas.

O principal tratamento consiste na reposio lquida (reidratao) e de sal.

Geralmente, basta pessoa deitar completamente ou ficar recostada com a cabea mais baixa

que o restante do corpo e consumir bebidas frias e levemente salgadas em intervalos de alguns

minutos. Algumas vezes, a reposio lquida administrada pela via intravenosa. Tambm

ajuda o fato da pessoa passar para um ambiente fresco. Aps a reidratao, a pessoa

freqentemente recupera-se de forma rpida e completa. Quando a presso arterial e a

freqncia de pulso permanecem baixas por mais de uma hora apesar do tratamento, deve-se

suspeitar de uma outra condio.

PROSTRAO TRMICA

A prostrao trmica por desidratao ocorre quando a quantidade de gua ingerida

insuficiente para compensar a perda pela urina, sudao ou pelo ar exalado. Com a perda de 5

55

a 8% do peso corpreo, ocorre a diminuio da eficincia do trabalho, sinais de desconforto,

sede, irritabilidade e sonolncia, alm de pulso acelerado e temperatura elevada. Uma perda

de 10% do peso corpreo incompatvel com a atividade e com 15% pode ocorrer o choque

trmico ou golpe pelo calor.

Como causa h a quantidade de sal ingerido menor que as perdas por evaporao. As

pessoas mais susceptveis so as no aclimatizadas.

Os sintomas so: fadiga, tonturas, falta de apetite, nuseas, vmitos e cibras

musculares. As dores de cabea, a constipao e a diarria so bastante comuns, podendo