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Title: Comportamento termofisiológico do corpo humano em situações de exposição aos ambientes típicos quentes das indústrias cerâmica e vidreira
Other Titles: Thermophysiological behavior of human body in exposure to hot environments typical of ceramic and glass industries
Authors: Ronda, Rafael Oliveira 
Orientador: Raimundo, António Manuel Mendes
Oliveira, Avelino Virgilio Fernandes Monteiro de
Keywords: Ambientes Térmicos Quentes; Huthereg; Indústria Cerâmica; Indústria Vidreira; PHS; Hot Thermal Environments; Huthereg; Ceramic Industry; Glass Industry; PHS
Issue Date: 18-Sep-2017
Serial title, monograph or event: Comportamento termofisiológico do corpo humano em situações de exposição aos ambientes típicos quentes das indústrias cerâmica e vidreira
Place of publication or event: Departamento de Engenharia Mecânica
Abstract: Esta dissertação de mestrado tem como objetivo analisar o comportamento termofisiológico do corpo humano em situações de exposição prolongada e/ou repetida ao calor típico dos ambientes térmicos quentes frequentes nas indústrias cerâmica e vidreira portuguesas. Sabe-se que uma exposição prolongada a estes ambientes muito quentes pode levar a que a temperatura profunda do corpo humano atinja valores superiores aos limites da termorregulação normal, o que poderá ter consequências graves e, em casos muito extremos, fatais.Para prever a evolução do estado térmico dos trabalhadores, e assim fazer uma estimativa do nível de stresse térmico a que estão sujeitos, recorre-se a dois softwares de simulação da resposta do comportamento termofisiológico do corpo humano. Um dos programas é específico para a determinação de índices de caracterização de ambientes térmicos quentes recorrendo para o efeito ao modelo PHS da norma internacional ISO 7933-2004. O outro, designado por Huthereg, prevê a resposta térmica transiente de um indivíduo através de um modelo muti-nodo de simulação do comportamento termofisiológico do corpo humano. Deste modo, é ainda, possível comparar as previsões de duas ferramentas distintas, ambas passíveis de ser utilizadas na análise do potencial de geração de stresse térmico por exposição a ambientes térmicos quentes.Numa primeira fase analisaram-se os postos de trabalho através dos valores previstos para a temperatura final no reto e no hipotálamo. Com base nestas previsões foi possível caraterizar cada posto de trabalho com base numa escala de 4 níveis de potencial de stresse térmico: favorável, aceitável, critico e muito critico. Constatou-se que as duas ferramentas de previsão, o modelo PHS e o programa Huthereg, não são perfeitamente consonantes, pois, em algumas situações preveem estados térmicos diferentes.A seguir analisaram-se mais em pormenor quatro casos concretos, em que as condições de trabalho eram bastantes diferentes entre si. Estes quatro casos diferenciam-se por apresentarem valores substancialmente diferentes entre si de nível de metabolismo ou de isolamento do vestuário ou de temperatura do ar ambiente ou de temperatura média radiante ou de humidade relativa. De modo a abranger ambas as indústrias, optou-se por selecionar dois casos da indústria vidreira e dois da indústria cerâmica. Para avaliação do nível de stresse térmico dos trabalhadores recorreu-se às previsões do software Huthereg (da evolução temporal dos valores da taxa de evaporação e das temperaturas do hipotálamo, retal e máxima da pele) e do modelo PHS (da temperatura retal, da taxa de evaporação, da sudação final e do tempo limite de exposição). Sempre que possível efetuou-se uma comparação emparelhada das previsões dos dois métodos utilizados, utilizando para isso as ferramentas estatísticas média aritmética das diferenças relativas, desvio padrão das diferenças relativas, desvio quadrático médio e coeficiente de Pearson. Embora os valores previstos pelos dois métodos apontem sempre no mesmo sentido, existem diferenças que chegam a ser significativas.Foi possível concluir que, em termos de stresse térmico sentido pelos trabalhadores, a indústria vidreira é bem mais problemática do que a indústria cerâmica. Na primeira existem postos de trabalho muito críticos, em que, se a exposição dos trabalhadores for prolongada ou não for intercalada com períodos de recuperação adequados, pode levar o corpo humano para níveis térmicos com potencial de causarem danos graves.
This dissertation aims to analyze the thermophysiological behavior of the human body in situations of prolonged and / or repeated exposure to heat typical of hot thermal environments frequent in the Portuguese ceramic and glass industries. It is known that prolonged exposure to these very hot environments can cause the deep temperature of the human body to reach values higher than the limits of normal thermoregulation, which can have profound consequences and, in very extreme cases, fatal.To predict the evolution of the thermal state of the workers, and to estimate the level of thermal stress to which they are exposed, we use two softwares simulating the response of the thermophysiological behavior of the human body. One of the programs is specific for the determination of characterization indices of hot thermal environments using the PHS model of the international standard ISO 7933-2004. The other, designated by Huthereg, predicts the transient thermal response of an individual through a multi-node model of simulation of the thermophysiological behavior of the human body. In this way, it is possible to compare the predictions of two different tools, which both can be used in the analysis of the potential of thermal stress generation by exposure to hot thermal environments.Firstly, the work stations were analyzed through the values predicted for the final temperature in the rectum and in the hypothalamus. Based on these predictions, it was possible to characterize each workstation applying a four-level thermal stress potential scale: favorable, acceptable, critical and very critical. It has been found that the two forecasting tools, the PHS model and the Huthereg program, are not perfectly consonant because they lead to different workstations classifications.Secondly, four specific cases, where the working conditions were quite different from each other, were reviewed in more detail. These four cases differ in substantially different values of metabolism or clothing insulation or ambient air temperature or average radiant temperature or relative humidity. To cover both industries, it was decided to select two cases of the glass industry and two of the ceramic industry.To evaluate the thermal stress level of the workers, we used the Huthereg software’s predictions (the temporal evolution of the values of the evaporation rate and the hypothalamus, rectal and maximal skin temperatures) and the PHS model’s predictions (of rectal temperature, evaporative heat flow, sweat rate, limit time of exposition). Whenever possible a paired comparison of the predictions of the two methods used was made using the statistical tools arithmetic mean of the relative differences, standard deviation of the relative differences, mean square deviation and Pearson's coefficient. Although the values predicted by the two methods always point in the same direction, there are differences that may be significant.It was possible to conclude that in terms of thermal stress felt by workers, the glass industry is much more problematic than the ceramic industry. The first one is where very critical jobs are. If workers' exposure is prolonged or not exist adequate recovery periods, it can lead the human body to thermal levels with potential to cause severe damage.
Description: Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia
URI: http://hdl.handle.net/10316/83345
Rights: openAccess
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