Estudo de ambientes térmicos frios : desenvolvimentos experimentais e avaliação de condições de trabalho

Abstract

Esta dissertação é essencialmente dedicada ao estudo de ambientes de trabalho caracterizados por uma elevada exposição ao frio. Começa-se por realçar alguns princípios relevantes sobre o conceito de isolamento térmico do vestuário e por enquadrar a exposição do ser humano a ambientes térmicos frios abordando, em detalhe, algumas das suas múltiplas perspectivas. Descrevem-se também os dispositivos experimentais utilizados durante os trabalhos, dando mais atenção aos que tiveram génese na presente contribuição. Realizam-se ensaios em câmara climática e em túnel aerodinâmico com um manequim térmico, analisa-se a influência do vestuário e do movimento do corpo sobre as perdas de calor sensível em condições de convecção natural, mista e forçada e propõem-se correlações entre os parâmetros adimensionais que regem estes fenómenos. Apresentam-se os resultados de avaliações de isolamento térmico de peças individuais e conjuntos de vestuário e discutem-se as diferenças entre as metodologias de cálculo normalmente utilizadas com manequins térmicos. Neste contexto, anotam-se algumas considerações relativas à normalização das especificações de ensaio de avaliação do isolamento térmico do vestuário. Procede-se à caracterização de ambientes térmicos de locais de trabalho em sectores de actividade que apresentam situações de exposição ao frio, comentando os resultados das medições dos parâmetros físicos do ambiente e a sua interpretação à luz do índice do Isolamento Térmico do Vestuário Requerido. Apontam-se medidas práticas de prevenção e sugerem-se actuações diversas, tendo em vista a melhoria das condições de trabalho e a redução dos efeitos nefastos sobre a saúde dos intervenientes. Numa perspectiva complementar, recorre-se a técnicas de análise subjectiva e propõe-se um questionário orientado para uma avaliação da exposição ao frio em ambientes industriais. A partir de uma amostra de 1575 inquéritos, provenientes de 17 distritos de Portugal continental, apreciam-se os resultados, referem-se as conclusões mais importantes e indicam-se sugestões de intervenção prioritária, com relevância para a temática da Segurança, Higiene e Saúde Ocupacionais.

The present work is essentially dedicated to the study of cold thermal environments. A very first analysis in order to highlight the Portuguese reality in this particular field is also foreseen. Some relevant principles related to the concept of clothing thermal insulation are described and the occupational exposure to cold thermal environments is characterized in detail. The required experimental devices are presented and special attention is given to those developed within this work.

The sensible heat losses from the body surface of a thermal manikin are experimentally studied in a climate chamber and in a wind tunnel, spanning natural, mixed and forced convection conditions. The effects of clothing and body movements are evaluated and experimental correlations between the classic non-dimensional parameters governing convective phenomena are proposed. Measurements of the thermal insulation of garments and clothing ensembles are performed. The evaluation methods of clothing thermal insulation based on thermal manikins are object of discussion. In addition, a few comments about the specific requirements of clothing thermal insulation tests are highlighted.

A field study comprising industrial thermal environments is carried out among activities with cold stress conditions. The evaluation of thermal stress level is mainly supported by measurements of the physical parameters, which are finally assessed in terms of the Required Clothing Insulation Index. This approach also comprises the definition of preventing measures, the implementation of good practices, the improvement of working conditions and the reduction of health problems related with cold environments. From a complementary point of view, a subjective evaluation of the cold exposure based on individual questionnaires is presented. The sample gathered, with 1575 questionnaires obtained across Portuguese main land, enables the discussion of several issues related to the worker and the workplace. According to the results, the main conclusions are underlined and priority actions are outlined in view of further improvements of Health and Safety at Work.