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  • 1. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 1
  • 2. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 2 RISCOS QUÍMICOS Segundo o CAS (Chemical Abstracts Service), aproximadamente 23 milhões de compostos receberam, até agora, um número CAS. Aproximadamente 4 000 novos números são acrescentados cada dia. Atualmente existem mais de 60.000 produtos químicos de uso industrial. Destes, apenas uma pequena porcentagem possui catalogados os efeitos ao organismo humano, bem como os limites de tolerância. A NR-15 da Portaria nº 3.214/78 apresenta limites de tolerância de pouco mais de 150 substâncias. A ACGIH cataloga limites de tolerância para mais de 700 agentes químicos. No entanto, ainda existem muitos agentes químicos correntemente utilizados na indústria, cujos efeitos ao organismo humano e limites de tolerância são desconhecidos. Erroneamente, os especialistas têm interpretado que a falta de literatura sobre tais efeitos é a confirmação de que o produto não produz quaisquer efeitos, o que nem sempre é uma realidade. Por óbvio que existem agentes que não causam impacto negativo ao organismo humano. Porém, já argumentava Paracelso: a dose faz o veneno. Mesmo a água administrada em grandes quantidades pode trazer prejuízo ao nosso organismo. Os mais diversos agentes químicos, capazes de contaminar o ambiente de trabalho e ingressar no organismo do trabalhador, podem apresentar ação localizada ou ser distribuídos em diferentes órgãos ou tecidos, carreados por fluidos internos, especialmente o sangue, produzindo uma ação generalizada. As clássicas vias de ingresso dos agentes químicos no organismo são: • inalação; • absorção cutânea; • ingestão. Inalação A via respiratória é a mais importante via de ingresso dos agentes químicos, dado que a maioria dos agentes química encontra-se dispersos na atmosfera; o volume de ar respirado durante a jornada de trabalho varia de 7.500 a 15.000 litros e, a troca gasosa exige uma área muito grande, pois os pulmões possuem aproximadamente 90 m2 de área. Esta área superficial facilita a absorção de gases e vapores, os quais podem passar ao sangue, que distribui os agentes químicos para outras regiões do organismo. Alguns sólidos e líquidos ficam retidos nos tecidos, podendo produzir uma ação localizada, ou se dissolvem para serem distribuídos através do aparelho circulatório. Sendo o consumo diário de ar na ordem de 10 a 20 kg, que varia em função do esforço físico realizado, chega-se à conclusão de que a maioria das intoxicações generalizada ocorre pela inalação.
  • 3. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 3
  • 4. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 4 Absorção cutânea A pele é relativamente impermeável agindo como verdadeira barreira; no entanto, algumas substâncias químicas conseguem se difundir através da epiderme. Substâncias polares se difundem através da superfície externa dos filamentos de proteína da camada córnea hidratada. As substâncias não polares encontram passagem através da camada de gordura. Os ácidos e bases agridem a derme aumentando sua permeabilidade. Quando um agente químico entra em contato com a pele, podem acontecer quatro situações: • A pele e a gordura podem atuar como uma barreira protetora efetiva. • O agente pode agir na superfície da pele, provocando uma irritação primária. • A substância química pode se combinar com as proteínas da pele e provocar uma sensibilização. • O agente pode penetrar através da pele, atingir o sangue e atuar como um tóxico generalizado, como por exemplo, o ácido cianídrico, mercúrio, chumbo tetraetila e alguns defensivos agrícolas. Apesar de tais considerações, a pele é uma barreira bastante efetiva para os diferentes agentes químicos, e são poucas as substâncias que conseguem ser absorvidas em quantidades perigosas. Assim, as medidas de prevenção da exposição a tais agentes, devem incluir a proteção da superfície do corpo. Ingestão Representa apenas uma via secundária de ingresso do agente químico no organismo, com exceção se for intencional, eis que nenhum trabalhador ingere, conscientemente, produtos tóxicos. Tal exposição acontece de forma acidental ou ao se engolir partículas que podem ficar retidas na parte superior do trato respiratório ou ainda, quando se inalam substâncias em forma de pós ou fumos. Além do que, há que se considerar que o próprio aparelho digestivo seleciona os materiais úteis ao organismo, rejeitando os que não de valia. Biotransformação As propriedades físicas de uma substância interferem em sua capacidade de causar riscos à saúde humana. Por exemplo, a solubilidade de uma substância em meio aquoso ou gordura indica se o metabólito solúvel em água pode ser excretado do organismo ou se a lipossolubilidade poderia
  • 5. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 5 favorecer seu armazenamento na gordura do corpo. Assim, quanto mais solúvel uma substância, maior sua absorção. A toxicidade por inalação e o grau de exposição a substâncias líquidas dependerá de seu nível de volatilidade, ou seja, quanto mais volátil, maior é o risco de exposição por inalação de seus vapores. O nível de toxicidade de uma substância depende da dose e da duração da exposição, bem como outros fatores tais como a situação do hóspede, que incluem a espécie, resistência, idade e sexo. A absorção de uma substância química pode ocorrer pelos pulmões, pela pele, pelo trato gastrintestinal e outras vias secundárias. O fígado, os rins, o tecido adiposo e os ossos são, em geral, os locais principais de ligações e de armazenamento de substâncias químicas. O fígado é o maior órgão do corpo e, é exatamente onde ocorre o metabolismo de alimentos, nutrientes e drogas. A desintoxicação de agentes tóxicos é atribuída ao citocromo P-450 e outras enzimas metabolizantes xenobióticas, presentes no fígado em alta concentração. Estas enzimas podem converter substâncias tóxicas em metabólitos mais solúveis na água e menos tóxicos, os quais podem ser excretados. As substâncias químicas absorvidas passam por transformações metabólicas (biotransformação) que ocorrem nos órgãos e nos tecidos, sendo que o mais importante é o fígado. O processo de desintoxicação envolve a conversão da substância tóxica em seus metabólitos, na maioria dos casos, menos tóxicos que seus compostos originais. No entanto, em alguns processos os metabólitos produzidos são mais tóxicos que as substâncias originais. Os agentes que ingressam no organismo humano são excretados pela urina, fezes, ar expirado, suor e outras secreções, inalterados ou modificados quimicamente. A forma como são secretados os agentes químicos dependerá de suas propriedades químicas. Os lipofílicos possuem tendência para acumular-se no organismo, em virtude de sua difícil excreção pela urina dada sua facilidade em atravessar membranas celulares, acabam sendo reabsorvidos. Ao contrário, os hidrofílicos têm absorção reduzida e, conseqüentemente sua excreção é mais fácil. No organismo humano ocorrem transformações na estrutura dos agentes químicos denominadas biotransformações. Os fatores que interferem nas biotransformações podem ser classificados em internos e externos. Os fatores internos se relacionam com o organismo humano são divididos em: • Constitucionais: espécie, raça, fator genético, sexo, idade, massa corporal etc; • Condicionais: estado patológico, nutricional, temperatura corporal etc. Os fatores externos estão relacionados com os próprios agentes químicos, vias de absorção e do meio ambiente, que são classificados em:
  • 6. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 6 • Indutores enzimáticos: ativam os sistemas enzimáticos; • Inibidores enzimáticos: inibem os sistemas enzimáticos. As questões de espécie e raça são mais evidentes entre os animais. As diferenças de espécie e raça são responsáveis pela existência ou não de determinadas enzinas, bem como seu teor que determinarão modificações nas biotransformações. O fator genético também determina metabolizações diferentes de agentes químicos. As diferenças de gênero na biotransformação foram estudadas com maior intensidade nos ratos e camundongos. Observa-se maior toxicidade hepática do tetracloreto de carbono em ratos machos, bem como maior nefrotoxicidade do halotano em camundongos machos. Quando se fala em idade, fetos e recém-nascidos são desprovidos da capacidade de biotransformação. Nos idosos se constata redução na capacidade biotransformação, justificada pela baixa capacidade de excreção renal. O estado nutricional se apresenta como agente redutor ou acelerador da biotransformação. A desnutrição conduz à redução da atividade enzimática; por outro lado, o jejum de um dia reduz o nível de glutationa hepática, potencializando a hepatotoxicidade do bromobenzeno e paracetamol. O estado patológico, especialmente do fígado, redunda em redução das atividades enzimáticas e, conseqüente diminuição da taxa de biotransformação. A indução enzimática é uma elevação dos níveis de enzimas (como o complexo Citocromo P450) ou da velocidade dos processos enzimáticos, resultantes em um metabolismo acelerado do agente químico. Alguns agentes possuem a capacidade de aumentar a produção de enzimas ou de aumentar a velocidade de reação das enzimas, a exemplo do fenobarbital, um potente indutor que acelera o metabolismo de outros agentes quando estes são administrados concomitantemente. A inibição enzimática se caracteriza por uma queda na velocidade de biotransformação, resultando em efeitos prolongados e maior incidência de efeitos tóxicos do agente. LIMITES DE TOLERÂ CIA A exposição aos agentes químicos, físicos ou biológicos no ambiente de trabalho oferece risco à saúde dos trabalhadores. No entanto, a simples presença destes agentes não implica, obrigatoriamente, que os trabalhadores venham a contrair doença ocupacional. A exposição somente pode ser considerada prejudicial à saúde quando preenche os requisitos do binômio concentração versus tempo de exposição. Concentração e tempo de exposição são grandezas inversamente proporcionais, eis que à medida que uma aumenta, a outra diminui (vide confirmação no anexo nº 1 da NR-15, que apresenta a tabela de limite de tolerância para ruído, observe que para 8 horas, o limite permitido é de 85 dB(A); para 7 horas, 86 dB(A), e assim por diante). tempodeexposição(y) concentração (x)
  • 7. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 7 Assim, exposições a baixíssimas concentrações, ainda que durante um longo período, não trarão risco ao organismo. Da mesma forma, exposição por períodos ínfimos (tendendo a zero), ainda que em elevadas concentrações, também não trarão qualquer risco. Igualmente, uma exposição à reduzida concentração por pequeno tempo, não trará qualquer malefício ao organismo do trabalhador. Porém, o equilíbrio entre concentração e tempo de exposição é que define a insalubridade, ou seja, o risco ao organismo do trabalhador. Isto posto, é de suma importância, no caso dos agentes químicos, que avaliemos de forma quantitativa sua concentração, bem como estimemos o tempo de exposição do trabalhador ao agente, para que possamos opinar como razoável precisão sobre o risco da exposição. A concentração de um agente químico é comparada com um padrão, denominado de limite de tolerância, que representa a concentração do agente presente no ambiente de trabalho, sob a qual o trabalhador pode ficar exposto durante toda a sua vida laboral, sem sofrer efeitos adversos à saúde. Tais limites têm por objeto a proteção à saúde, no entanto, não são fronteiras absolutas entre uma exposição segura ou não, refletindo unicamente, o estado em que se encontram os conhecimentos num dado momento. Os limites de tolerância são baseados na melhor informação disponível, proveniente da experiência industrial e de estudos experimentais com animais. Daí porque sofrem periódicas alterações, quando se constata que um limite, anteriormente fixado, já não mais protege o trabalhador. Os limites de tolerância representam um instrumento essencial no controle dos ambientes de trabalho, ajudando a eliminar os riscos advindos da presença de agentes ambientais, já que representam um guia ou padrão de exposição para a prevenção. Na década de 20, começaram a ser propostos os primeiros limites de tolerância, tais como o monóxido de carbono, o óxido de zinco e as poeiras de fluoretos. Vários países determinam seus próprios limites de tolerância, no entanto, os universalmente são os valores publicados desde 1947, pela American Conference Of Governmental Industrial hygienists (ACGIH), revisados permanentemente. No Brasil, até o ano de 1978, não tínhamos tabelas de limites de tolerância para substâncias químicas. A portaria 491, de 16 de setembro de 1965, legislação vigente até 1978, determinava os trabalhos insalubres se baseando apenas em avaliações qualitativas. Segundo a legislação brasileira, os agentes químicos possuem limites de tolerância ditados pela Portaria nº 3.214/78, do Ministério do Trabalho, através dos anexos nºs 11 e 12. Pena que em mais de 20 anos tais limites não sofreram qualquer atualização ou revisão, tornando-se obsoletos ao longo do tempo, não se prestando como valores tecnológicos, mas tão somente, como valores legais (para efeitos de perícias judiciais).
  • 8. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 8 Nossos limites foram estabelecidos com base nos da ACGIH, adaptados somente pela fórmula de Brief-Scala, eis que as jornadas americanas e brasileiras eram diferentes. Tipos de limites de tolerância segundo a legislação brasileira Limite de Tolerância – Média ponderada: representam a concentração média ponderada em função do tempo de exposição na jornada de trabalho. A exposição do trabalhador pode ter digressões acima dos limites de tolerância, desde que compensados por valores inferiores, de tal forma que a média ponderada permaneça igual ou inferior àqueles limites. A metodologia adotada no anexo nº 11 da NR-15 representa critério adotado pela ACGIH em 1977. Atualmente a ACGIH preceitua que os valores de concentração das exposições do trabalhador acima do TLV-TWA podem exceder 3 vezes este valor por um período total máximo de 30 minutos durante toda a jornada de trabalho diária, porém, em hipótese alguma, podem exceder 5 vezes o TLV-TWA, garantindo-se, entretanto que o TLV-TWA adotado não seja ultrapassado. Quando se dispõem de dados toxicológicos para estabelecer o STEL para uma substância específica, este valor tem prioridade sobre o limite de exposição calculado a partir da regra anteriormente citada, não importando se ele é mais ou menos rigoroso. No entanto, o limite de tolerância não pode ser ultrapassado de forma infinita, mas também deve respeitar um valor máximo. Este valor máximo é definido na legislação pela fórmula: Valor máximo = LT X FD, onde LT = Limite de Tolerância FD = Fator de Desvio, que depende da grandeza do Limite de Tolerância, de acordo com a tabela a seguir: Limite de Tolerância Fator de Desvio 0 < LT < 1 (ppm ou mg/m3 ) FD = 3 1< LT < 10 (ppm ou mg/m3 ) FD = 2 10 < LT < 100 (ppm ou mg/m3 ) FD = 1,5 100 < LT < 1000 (ppm ou mg/m3 ) FD = 1,25 1000 < LT < (ppm ou mg/m3 ) FD = 1,1 Por exemplo: 1) O cloro possui limite de tolerância de 0,8 ppm; logo, o valor máximo será 0,8 x 3 = 2,4; então, durante a jornada de trabalho, jamais poderá ser ultrapassado o valor de 2,4 ppm, além de no computo global, ou seja, na média, não se ultrapassar o valor de 0,8 ppm.
  • 9. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 9 2) O álcool metílico possui limite de tolerância de 156 ppm; o valor máximo será 156 x 1,25 = 195 ppm, que não poderá em momento algum da jornada ser ultrapassado, e na média o valor de 156 ppm não poderá ser ultrapassado, sob pena de o ambiente ser considerado insalubre. Limite de Tolerância – Valor Teto: a coluna valor teto encontra-se assinalada na tabela de limites de tolerância, representando concentração máxima que não pode ser excedida em momento algum da jornada de trabalho. Para as substâncias com estes limites, não são aplicados os fatores de desvio, sendo o valor máximo sempre igual ao limite de tolerância fixado. O anexo nº11 da NR-15, que estabelece os limites de tolerância, fixa também os graus de insalubridade para cada uma das substâncias no caso dos limites serem excedidos, de acordo com a gravidade dos efeitos que cada substância pode causar no organismo humano. Além disso, define ainda as condições de risco grave e iminente, sempre que os valores máximos sejam ultrapassados, o que permite à DRT interditar o local de trabalho. Concentração Valor Máximo Limite de Tolerância Tempo
  • 10. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 10 No gráfico ao lado temos que, apesar do limite de tolerância ter sido ultrapassado, este foi compensado pelos valores abaixo, aliás, na maior parte da jornada; o valor máximo foi respeitado, e, portanto, o ambiente não é insalubre. Neste segundo caso, apesar da concentração do agente estar bem abaixo do limite de tolerância, num pequeno intervalo o valor máximo foi ultrapassado, o que é suficiente para caracterizar o ambiente como insalubre. Neste terceiro caso observamos que o valor máximo não foi ultrapassado em momento algum, porém, o limite de tolerância foi desrespeitado durante a maior parte da jornada, caracterizando assim o ambiente como insalubre. Analisando as substâncias constantes na tabela de limites de tolerância, verificamos que elas podem ser agrupadas como segue: Grupo I - Substâncias de ação generalizada sobre o organismo Os efeitos dependem da quantidade absorvida da substância. Neste caso, os limites podem ser excedidos, desde que não ultrapassem o valor máximo e que sejam compensados por concentrações inferiores dentro da jornada de trabalho, a fim de garantir que a média ponderada das concentrações se situe no LT estipulado, ou abaixo dele. Neste grupo encontra-se a maioria das substâncias listadas. Os limites aplicados a elas são os limites de tolerância – Média Ponderada, que na tabela constante da NR-15, anexo nº 11, não possuem nenhuma coluna assinalada. Concentração Valor Máximo Limite de Tolerância Tempo Concentração Valor Máximo Limite de Tolerância Tempo
  • 11. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 11 Agentes Químicos Valor -Teto Absorção também p/ pele Até 48 h / semana Grau de insalubridade a ser considerado no caso de sua caracterização ppm mg/m3 Amônia 20 14 Médio Chumbo - 0,1 Máximo Dióxido de carbono 3.900 7.020 Mínimo Monóxido de carbono 39 43 Máximo Tricloroetileno 78 420 Máximo Grupo II - Substâncias de ação generalizada sobre o organismo, podendo ser absorvidas, também por via cutânea Enquadram-se neste grupo aquelas substâncias cuja absorção não é somente pela via respiratória, mas também pela via dermal, pela pele intacta, membranas mucosas ou olhos, devendo haver medidas adequadas de proteção para evitar a absorção por via cutânea, a fim de que o limite de tolerância não seja excedido. Estas substâncias possuem assinalada a coluna “absorção também pela pele”, na tabela de limite de tolerância, conforme a seguir: Agentes Químicos Valor - Teto Absorção também p/ pele Até 48 h / semana Grau de insalubridade a ser considerado no caso de sua caracterização ppm mg/m3 Anilina + 4 15 Máximo Benzeno + 8 24 Máximo Fenol + 4 15 Máximo Tolueno + 78 290 Médio Grupo III – Substâncias de efeito rápido Em contraposição aos grupos I e II, as substâncias deste grupo, por causa de sua ação imediata, não podem ter o limite de tolerância excedido em momento algum, devendo este ser considerado como valor máximo.
  • 12. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 12 Estas substâncias têm assinalada a coluna “valor-teto”, na tabela de limites de tolerância, conforme a seguir: Agentes Químicos Valor- Teto Absorção também p/ pele Até 48 h / semana Grau de insalubridade a ser considerado no caso de sua caracterização ppm mg/m3 Ácido Clorídrico + 4 5,5 Máximo Cloreto de Vinila + 156 398 Máximo Dióxido de nitrogênio + 4 7 Máximo Formaldeído + 1.6 2,3 Máximo Grupo IV – Substâncias de efeito rápido e que pode ser absorvidos por via cutânea As substâncias deste grupo, além de não poderem ter o seu limite de tolerância excedido em momento algum, devido ao seu efeito imediato sobre o organismo, também requerem medidas de proteção, a fim de evitar a absorção por via cutânea. Pertencem a este grupo somente 4 substâncias, que têm assinaladas tanto a coluna de “valor-teto” como a coluna “absorção também pela pele” na tabela de limites de tolerância, conforme a seguir: Agentes Químicos Valor- Teto Absorção também p/ pele Até 48 h / semana Grau de insalubridade a ser considerado no caso de sua caracterização ppm mg/m3 Álcool n – butílico + + 40 115 Máximo n – butilamina + + 40 12 Máximo Monometil – hidrazina + + 0,16 0,27 Máximo Sulfato de dimetila + + 0,08 0,4 Máximo
  • 13. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 13 Grupo V – Asfixiantes Simples Fazem parte deste grupo gases e vapores que, em altas concentrações no ar, atuam como asfixiantes simples, isto é, deslocam o oxigênio do ar, sem provocar outros efeitos fisiológicos significativos. Os asfixiantes simples diluem o oxigênio do ar inalado e reduzem a pressão parcial nos alvéolos, o que resulta na redução da transferência de oxigênio para o sangue venoso, que pode causar a morte. O monóxido de carbono, por exemplo, é um gás sem odor que combina com a hemoglobina formando a carboxihemoglobina, que bloqueia o transporte do oxigênio no sangue, mesmo em baixas concentrações. Os haletos de cloro e hidrogênio são gases sufocantes cáusticos, altamente irritantes das mucosas, que podem causar edema pulmonar e outros danos aos pulmões. O ácido cianídrico e cianetos metálicos, particularmente de metais alcalinos, são tóxicos extremamente fortes, o íon cianeto é um inibidor da oxidase do citocromo, bloqueando a respiração celular. Para as substâncias deste grupo não é possível a adoção de limite de tolerância, eis que o fator limitante é o oxigênio disponível. Portanto, para essas substâncias, o que deve prevalecer é a quantidade de oxigênio existente no ambiente, sendo que 18% é a menor concentração admissível para uma perfeita oxigenação dos tecidos. As substâncias que estão listadas na tabela de limites de tolerância como asfixiantes simples são: Agentes Químicos Valor - Teto Absorção também p/ pele Até 48 h / semana Grau de insalubridade a ser considerado no caso de sua caracterização ppm mg/m3 Acetileno Asfixiante simples Argônio Asfixiante simples Etano Asfixiante simples Etileno Asfixiante simples Hélio Asfixiante simples Hidrogênio Asfixiante simples Neônio Asfixiante simples
  • 14. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 14 n – propano Asfixiante simples Propileno Asfixiante simples Grupo VI – Poeiras Neste grupo encontramos três substâncias com limites fixados pela NR-15, Anexo nº 12 - “limites de Tolerância para poeiras minerais”. São elas: a) Asbestos; b) Sílica livre cristalizada; c) manganês. Grupo VII – Substâncias Cancerígenas Neste grupo estão incluídas as substâncias que podem provocar câncer ou tenham induzido câncer, sob determinadas condições experimentais. Para tais substâncias nenhuma exposição ou contato é permitido, por qualquer via, os processos devem ser hermetizados e o trabalhador deve ser protegido de forma a não permitir nenhum contato com o carcinogênico. As principais substâncias carcinogênicas são; • produção de benzidina; • β naftilamina; • 4 nitrodifenil; • 4 aminodifenil. EXERCÍCIOS Determinar, com base nas amostragens abaixo, se a atividade é, ou não, insalubre, conforme os critérios do Anexo nº 11 da NR-15: a) resultados de 10 amostragens instantâneas de ácido acético (em ppm): 7,8; 6,0; 4,8; 5,3; 9,3; 4,0; 8,9; 13,4; 6,4 e 2,6. Dado limite de tolerância do ácido acético: 8ppm / 20mg/m³. b) resultados de 10 amostragens instantâneas de álcool metílico (em ppm): 170; 200; 145; 100; 90; 95; 105; 115; 85 e 130. Dado limite de tolerância do álcool metílico: 156ppm / 200mg/m³. c) resultados de 10 amostragens instantâneas de formaldeído (em mg/m3 ): 1; 1; 1; 1,5; 1; 1; 5; 1; 1,5 e 1.
  • 15. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 15 Dado limite de tolerância do formaldeído: 1,6ppm / 2,3mg/m³. d) resultados de duas amostragens contínuas de ácido clorídrico: 7 horas de amostragem com resultado médio de 2 ppm e 1 hora de amostragem com resultado médio de 5 ppm. Dado limite de tolerância do ácido clorídrico: 4ppm / 5,5mg/m³. Jornada de trabalho e a fórmula de Brief-Scala Para jornadas de trabalho que excedam as 48 horas semanais dever-se-á cumprir, ainda, o disposto no art. 60 da C.L.T. in verbis: as atividades insalubres, assim consideradas as constantes dos quadros mencionados no capítulo "Da Segurança e da Medicina do Trabalho", ou que neles venham a ser incluídas por ato do Ministro do Trabalho, quaisquer prorrogações só poderão ser acordadas mediante licença prévia das autoridades competentes em matéria de higiene do trabalho, as quais, para esse efeito, procederão aos necessários exames locais e à verificação dos métodos e processos de trabalho, quer diretamente, quer por intermédio de autoridades sanitárias federais, estaduais e municipais, com quem entrarão em entendimento para tal fim. A adaptação dos limites de tolerância da ACGIH, em 1978, foi precedida de recálculo em função da diferente jornada de trabalho no Brasil, que na época ainda era de 48 horas, tendo sido utilizada a fórmula de Brief & Scala: FR h h = × −40 168 128 ( ) onde: FR = fator de redução; h = total de horas de exposição por semana. Exemplo de cálculo para jornada de 48 horas semanais: FR = × − = 40 48 168 48 128 0 78 ( ) , Exemplo de cálculo para jornada de 44 horas semanais: FR = × − = 40 44 168 44 128 0 88 ( ) ,
  • 16. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 16 Jornada muito diferentes das 8 horas diárias ou 40 horas semanais devem ser avaliadas de forma específica. O modelo proposto por Brief-Scala reduz o TLV proporcionalmente ao aumento da exposição e à redução do tempo de recuperação, valendo para jornadas superiores a 8 horas diárias ou 40 horas semanais. O modelo não deve ser aplicado para jornadas menores, conseqüentemente aumentando-se a concentração acima do permitido. Assim, não é correto ampliar o limite de tolerância oito vezes para exposições com uma hora de duração. Conversão de unidades Comumente os limites de tolerância são expressos em ppm ou mg/m³, raramente são expressos em mppcf – milhões de partículas por pé cúbico de ar. Dentro de uma razoabilidade, podemos considerar que os gases se comportam como gases perfeitos, inclusive suas diluições. Em 1811, Amadeo Avogadro enunciou o seguinte princípio: Volumes iguais de quaisquer gases, medidos nas mesmas condições de temperatura e pressão, contêm o mesmo número de moléculas. A recíproca do princípio também é verdadeira: úmeros iguais de moléculas de quaisquer gases, nas mesmas condições de pressão e temperatura, ocupam o mesmo volume. Assim, um mol de qualquer gás, a temperatura de 25ºC e pressão de 760 mm de mercúrio, ocupa o volume de 24,45 litros. Cálculo das conversões de unidades: a) de mg/m³ para ppm: LT LT PMppm mg m = ×24 45, / ³ b) de ppm para mg/m³: LT LT PM mg m ppm / ³ , = × 24 45 Onde PM = peso molecular. Se a pressão ambiente for de 760 mmHg e a temperatura de 20ºC, o volume é 24,04 litros. EXERCÍCIOS Um ambiente industrial, nas CNTP, possui uma concentração de 42ppm de acetona (PM=58,05). Qual é a concentração em miligramas por metro cúbico da acetona? Transformar 0,6 miligramas por metro cúbico de cloreto de vinilideno (PM=96,95) para partes por milhão.
  • 17. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 17 Efeito combinados dos agentes químicos Normalmente um ambiente de trabalho não possui um único agente químico, mas sim, vários agentes concorrendo para a exposição do trabalhador. Uma questão importante a ser levantada é o sinergismo ou potencialização presente entre os agentes químicos, quando então o efeito de dois agentes é superior à soma da exposição de cada agente de forma individual. Ocorre também o antagonismo que é o inverso do sinergismo, onde uma substância química ameniza ou neutraliza os efeitos de outra substância, porém tal situação é bem mais rara que o sinergismo. Numa situação de exposição aos vários agentes químicos a análise não pode se limitar ao cálculo do índice de exposição para cada substância, de forma independente, mas sim, levar em consideração todas as substâncias presentes, calculando seu efeito combinado, especialmente se tais substâncias atuam sobre o mesmo sistema orgânico. O efeito combinado, por óbvio, não leva em consideração os efeitos sinérgicos e antagônicos das substâncias em questão. Exceção a regra, quando houver convicção de que os efeitos das substâncias não são aditivos, mas sim independentes, como aqueles que ocorrem em órgãos distintos. O índice de exposição é dado por: IE C LT = Onde: C = concentração do agente químico LT = limite de tolerância O efeito combinado é dado por: C LT C LT C LT n n 1 1 2 2 1+ + + ≤... Onde: C1, C2 e Cn = concentração do agente químico LT1, LT2 e LTn = limite de tolerância Assim, o efeito combinado não pode ser superior à unidade, sob pena do limite de tolerância global ter sido ultrapassado. Exemplo: Realizadas avaliações num ambiente industrial constatou-se que havia a seguinte concentração dos agentes químicos: AGENTE CONCENTRAÇÃO LIMITE DE TOLERÂNCIA Tolueno 40 ppm 78 ppm Acetato de etila 200 ppm 310 ppm Metil ciclohexanol 12 ppm 39 ppm
  • 18. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 18 Aos olhos do leigo, nenhum dos limites de tolerância, de forma individual, foram ultrapassados, o que pode induzir o higienista menos experimentado a afirmar que a exposição não é problemática. No entanto, calculando o efeito combinado temos que: C LT C LT C LT 1 1 2 2 3 3 40 78 200 310 12 39 15+ + = + + = , Dada a equação anterior: C LT C LT C LT C LT m m n n = + + +1 1 2 2 ... Onde: Cm = concentração da mistura LTm = limite de tolerância da mistura Para calcularmos o limite de tolerância da mistura, basta isolar este termo: LT C C LT C LT C LT m m n n = + + +1 1 2 2 ... Dividindo numerador e denominador por Cm, temos que: LT C C C LTC C LT C C LT C C LTC C LT C C LT C m m m m m n n m m m n n m = + + + = + + +1 1 2 2 1 1 2 2 1 ... ... Sabendo-se que C1/Cm, C2/Cm e Cn/Cm representam as frações mássicas f1, f2 e fn de cada componente, temos que: LT f LT f LT f LT m n n = + + + 1 1 1 2 2 ... A equação acima é utilizada, por exemplo, quando a fonte contaminante é uma mistura líquida e o volatilizado tem composição similar à mistura, toda a mistura é evaporada por igual. Conhecendo-se a composição percentual (em peso) da mistura, os limites de tolerância devem ser utilizados em mg/m³ e o limite da mistura é dado por: LT f LT f LT f LT m a a b b n n = + + + 1 ... Onde: fa, fb e fn = fração do componente LTa, LTb e LTn = limite de tolerância em mg/m³ Exemplo: Um solvente industrial possui a seguinte composição:
  • 19. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 19 AGENTE COMPOSIÇÃO LIMITE DE TOLERÂNCIA Tolueno 25% 290 mg/m³ Acetato de etila 8% 1090 mg/m³ Metil ciclohexanol 40% 180 mg/m³ Xileno 27% 340 mg/m³ O limite da mistura é dado por: LT f LT f LT f LT f LT mg m= + + + = + + + = 1 1 0 25 290 0 08 1090 0 4 180 0 27 340 253 1 1 2 2 3 3 4 4 , , , , / ³ EXERCÍCIOS 1) Utilizando a fórmula de Brief-Scala, determine o fator de redução no caso de um país com jornada de 44 horas semanais. 2) Numa série de amostragens contínuas, chegou-se à conclusão de que o trabalhador estava exposto às seguintes concentrações de agentes químicos: • acetona: 55 ppm (LT = 780ppm); • álcool isopropílico: 290 ppm (LT = 310ppm); • negro de fumo: 2,5 mg/m³ (LT = 3,5mg/m³); • cloro: 0,5 ppm (LT = 0,8ppm). Pergunta-se: A exposição é insalubre? 3) Numa série de amostragens contínuas, chegou-se à conclusão de que o trabalhador estava exposto às seguintes concentrações de agentes químicos: • tolueno: 25 ppm (LT = 78ppm); • xileno: 14 ppm (LT = 78ppm); • acetato de etila: 108 ppm (LT = 310ppm); • etilbenzeno: 11 ppm (LT = 78ppm). Pergunta-se: A exposição é insalubre? GASES E VAPORES Conceituação
  • 20. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 20 Gás: denominação dada às substâncias que, em condições normais de pressão e temperatura (25º C e 760mmHg), estão em fase gasosa, por exemplo: nitrogênio, oxigênio, dióxido de carbono etc. Vapor: é a fase gasosa de uma substância que, a 25ºC e 760 mmHg, é líquida ou sólida, por exemplo: tolueno, acetona, cânfora e naftalina. A concentração de vapores de uma substância, a uma temperatura determinada, não pode aumentar indefinidamente. Existe um ponto máximo denominado ponto de saturação, a partir do qual qualquer incremento na concentração transformará o vapor em líquido ou sólido. Portanto, a principal diferença entre os gases e vapores é a concentração que pode existir no ambiente. Como, para a Higiene do Trabalho, as concentrações que interessam são pequenas, normalmente situando-se abaixo das concentrações de saturação, não se torna necessário distinguir os gases dos vapores, sendo ambos estudados em conjunto. Comparando-se com os aerodispersóides, é importante destacar que os gases que não sedimentam, nem se aglomeram, chegando a sua divisão ao nível molecular, permanecendo, portanto, intimamente misturados com o ar sem se separarem por si mesmos.
  • 21. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 21 Classificação fisiológica dos gases e vapores Os gases e vapores podem ser classificados segundo a sua ação sobre o organismo humano. Assim, podem ser divididos em 3 grupos: • irritantes; • anestésicos; • asfixiantes. Uma substância classificada em um dos grupos acima não implica que não possua também características dos outros grupos. Esta classificação se baseia no efeito mais importante, mais significativo, sobre o organismo. Será visto, a seguir, que a maioria dos solventes orgânicos é classificada como anestésica. No entanto, qualquer pessoa que já esteve exposta a um solvente destes (álcool, thinner ou acetona) percebeu que estas substâncias também são irritantes das vias respiratórias superiores. No entanto, tais substâncias são classificadas como anestésicas, porque este efeito é o mais importante, e o mais danoso para a saúde humana. Gases e vapores irritantes Existe uma grande variedade de gases e vapores classificados neste grupo, os quais diferem em suas propriedades físico-químicas, mas tem uma característica em comum: produzem inflamação nos tecidos com que entram em contato direto, tais como a pele, a conjuntiva ocular e as vias respiratórias. Esta inflamação é produzida em tecidos epiteliais e deve-se à alteração dos processos vitais normais das células, que se manifesta por coagulação, desidratação, hidrólise, etc. O ponto de ação dos gases e vapores irritantes é determinado, principalmente, pela sua solubilidade. Um irritante gasoso altamente solúvel na água é absorvido totalmente no ar, durante o processo respiratório, pelo primeiro tecido úmido com que entra em contato, prosseguindo o ar, livre do irritante; isto é, o irritante fica retido no nariz e garganta e o ar que se aloja no pulmão já não contém mais este contaminante. Em conseqüência, nariz e garganta são os que sofrem a ação irritante dos gases e vapores altamente solúveis; os gases e vapores pouco solúveis são absorvidos em pequena parcela pelas vias respiratórias superiores, exercendo seu maior efeito irritante sobre o próprio pulmão, já que é neste local que a substância irá se solubilizar.
  • 22. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 22 Os gases e vapores de solubilidade moderada atuam de maneira mais ou menos uniforme sobre todas as vias respiratórias, apesar de que este efeito se faz sentir mais pronunciadamente nos brônquios. Para que os irritantes possam atuar, devem primeiramente dissolver-se na água dos tecidos úmidos, como a conjuntiva dos olhos e as mucosas das vias respiratórias. As partes da pele molhadas pela transpiração podem também sofrer irritação. Este grupo de gases e vapores irritantes divide-se em: a) Irritante primários, cuja ação sobre o organismo é a irritação local; de acordo com o local de ação, distinguem-se em: a.1) Irritantes de ação sobre as vias respiratórias superiores: Constituem o grupo de mais alta solubilidade na água, localizando sua ação nas vias respiratórias superiores, isto é, garganta e nariz. Pertencem a este grupo os ácidos fortes (ácido clorídrico e sulfúrico), os álcalis fortes (amônia e soda cáustica) e formaldeído a.2) Irritantes de ação sobre os brônquios: As substâncias deste grupo têm moderada solubilidade em água e, por isto, quando inaladas, podem penetrar mais profundamente nas vias respiratórias, produzindo sua irritação principalmente nos brônquios. Pertencem a este grupo o anidrido sulfuroso (SO2) e o cloro (Cl2). a.3) Irritantes de ação sobre os pulmões: Estes gases têm uma baixa solubilidade na água, podendo, portanto, alcançar os alvéolos pulmonares, onde produzirão a sua ação irritante intensa. Pertencem a este grupo o ozônio (O3), os gases nitrosos (NO e NO2), hidrazina (N2H4) e fosgênio (COCl2). a.4) Irritantes atípicos: Estas substâncias, apesar de sua baixa solubilidade, possuem ação irritante sobre as vias respiratórias superiores, fazendo com que os expostos se afastem imediatamente do local. Por isso, raras vezes, esta substâncias são inaladas em quantidades suficientes para produzir irritação pulmonar. Pertencem a este grupo a acroleína ou aldeído acrílico (CH2CHCHO) e os gases lacrimogênios [cloro-acetona (CH3-CO-CH2-Cl) e bromo-acetona (CH3-CO-CH2-Br]. b) Irritantes secundários: estas substâncias, apesar de possuírem efeito irritante, tem uma ação tóxica generalizada sobre o organismo. Exemplo de substância deste grupo é o gás sulfídrico (H2S).
  • 23. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 23 Gases e vapores anestésicos Os gases e vapores anestésicos, também denominados narcóticos, incluem uma grande quantidade de compostos de amplo uso industrial e doméstico. A maioria dos solventes orgânicos pertencem a este grupo. Uma propriedade comum a todos eles é o efeito anestésico, devido à ação depressiva sobre o sistema nervoso central. Este efeito aparece em exposição a altas concentrações, por períodos de curta duração. No entanto, exposições repetidas e prolongadas a baixas concentrações, caso típico da exposição industrial, acarretam intoxicações sistêmicas, isto é, afetam os diversos sistemas de nosso corpo. É importante ressaltar que estas substâncias são introduzidas em nosso organismo através da via respiratória, alcançando o pulmão, onde são transferidas para o sangue, que as distribuirá para o resto do corpo. Muitas delas também podem penetrar através da pele intacta, alcançando a corrente sanguínea. De acordo com sua ação sobre o organismo, os anestésicos podem ser divididos em: Anestésicos primários: são as substâncias que não produzem outro efeito além de anestesia, mesmo em exposições repetidas, a baixas concentrações. Como exemplo podemos citar os hidrocarbonetos alifáticos: butano (C4H10), propano (C3H8), Eteno (Etileno) (C2H4); os éteres; os aldeídos (formol, acetaldeído etc.) e as cetonas (acetona, metil etil cetona etc). Anestésicos de efeitos sobre as vísceras: exposição ocupacional a substâncias deste grupo pode acarretar danos aos fígado e aos rins das pessoas expostas, tais como os hidrocarbonetos clorados: tetracloreto de carbono (CCl4), tricloretileno (CCl2=CHCl) e percloretileno (CCl2=CCl2). Anestésicos de ação sobre o sistema formador do sangue: estas substâncias acumulam-se, de preferência, nos tecidos graxos, medula óssea e sistema nervoso, por exemplo: hidrocarbonetos aromáticos: benzeno (C6H6), tolueno (C6H5CH3) e xileno (C6H4(CH3)2 ). Anestésicos de ação sobre o sistema nervoso: neste grupo encontram-se os álcoois: álcool metílico (CH3OH) e álcool etílico (C2H5OH), ésteres de ácidos orgânicos (acetatos de etila e metila) e dissulfeto de carbono (CS2) Anestésicos de ação sobre o sangue e o sistema circulatório: neste grupo está incluída uma série de nitrocompostos orgânicos, tais como nitrotolueno (CH3C6H4NO2), nitrito de Etila (C2H5ONO), nitrobenzeno (C6H5NO2), anilina (C6H5NH2), toluidina (CH3C6H4NH2) etc, a exposição ocupacional a estas substâncias pode originar uma alteração da hemoglobina do sangue.
  • 24. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 24 Gases e vapores asfixiantes Chamam-se asfixiantes em razão do bloqueio dos processos vitais tissulares, causando por falta de oxigênio. A falta de oxigênio pode acarretar lesões definitivas no cérebro em poucos minutos. Denomina-se anoxemia à deficiência na entrega de oxigênio aos tecidos do organismo. Os gases e vapores asfixiantes podem ser subdivididos em: asfixiantes simples e asfixiantes químicos; asfixiantes simples: tais substâncias tem a propriedade de deslocar o oxigênio do ambiente. O processo de asfixia ocorre, então, porque o trabalhador respira um ar com deficiência de oxigênio. Sabemos que o ar precisa ter, no mínimo, 18% de O2, para a manutenção da vida. Para que a concentração do oxigênio seja reduzida de forma considerável no ambiente, é necessário que o asfixiante simples esteja em alta concentração e que o local não possua boa ventilação. Portanto, quando estivermos em presença de um processo de operação que desprenda asfixiante simples para o ambiente, devemos avaliar a concentração do oxigênio, já que o fator limitante para causar danos ao homem é função desta substância e não do asfixiante simples em si. Exemplos de substâncias deste grupo são: hidrogênio (H2), nitrogênio (N2), hélio (He) (gases fisiologicamente inertes), metano (CH4), etano (C2H6), acetileno (C2H2) (também anestésicos simples, de ação narcótica muito fraca), dióxido de carbono (também possuidor de outros efeitos importantes sobre o organismo e, por isso, com limite de tolerância fixado especificamente para ele). asfixiantes químicos: pertencem a este grupo algumas substâncias que, ao ingressarem no organismo, interferem na perfeita oxigenação dos tecidos. Estas substâncias não alteram a concentração do oxigênio existente no ambiente. O ar respirado contém oxigênio suficiente, só que o asfixiante químico, que foi inalado junto com o oxigênio, não permite que este último seja adequadamente aproveitado pelo nosso organismo. O monóxido de carbono (CO), a anilina (C6H5NH2) e o ácido cianídrico (HCN) são exemplos de asfixiantes químicos. AVALIAÇÃO DOS RISCOS QUÍMICOS As quatro etapas da Higiene do Trabalho são: antecipação, reconhecimento, avaliação e controle de agentes, fatores ou estressores relacionados ao ambiente ocupacional que podem afetar a saúde dos trabalhadores, ou mesmo outros membros da comunidade. A avaliação ambiental é executada por uma enorme variedade de razões, incluindo a identificação de contaminantes presente e suas fontes, determinação de exposição de trabalhadores
  • 25. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 25 previamente ou resultante de reclamações, e checar a efetividade dos controles instalados para minimizar as exposições. Na amostragem de qualquer agente, a estratégia deve ser definida antes de o trabalho ser iniciado. Se a amostragem é ambiental, as tomadas serão feitas numa área média da planta industrial; por outro lado, se o enfoque é ocupacional, as medições terão como ponto de referência a zona respiratória do trabalhador. A estratégia de avaliação da exposição ocupacional compreende quatro objetivos principais que são: • enumerar os potenciais de riscos diferenciando-os entre aceitáveis e não-aceitáveis e propondo, de imediato, controles quando necessários; • estabelecer e documentar o histórico de exposição ocupacionais dos trabalhadores; • assegurar que os requisitos legais estejam sendo cumpridos; • implementar e conduzir os elementos do programa de higiene ocupacional com efetivo e eficaz uso dos recursos materiais e de tempo. Inicialmente, devem ser estabelecidas quais substâncias serão amostradas, para se determinar quais os tipos de amostradores serão utilizados. O tempo de amostragem depende do método analítico. A escolha entre uma amostragem contínua ou instantânea está diretamente relacionada com o agente a ser analisado. O monitoramento e as avaliações estão relacionadas à coleta, detecção, e mensuração de amostras representativas do ambiente (ar, água e solo). No caso da higiene industrial, comumente, as amostras são oriundas do ar. A inalação de ar contaminado é a maior fonte de entrada de agentes estranhos ao organismo do trabalhador. Além disso, o ar serve como meio para propagação dos agentes químicos, bem como dos elevados níveis de ruído, temperaturas extremas e energia das radiações ionizantes. Os dados provenientes das análises são comparados com padrões estabelecidos, denominados Limites de Tolerância, a fim de se estabelecer a nocividade ou não do ambiente laboral. O problema básico na mensuração de exposições ocupacionais é reconhecer todas as exposições, avaliar cada uma como aceitável ou não aceitável, e controlar todas as exposições inaceitáveis. O primeiro passo na mensuração da exposição ocupacional é caracterizar o local de trabalho. A caracterização básica deve identificar exposições potenciais para cada trabalhador, deve identificar o limite de exposição ocupacional apropriado para cada exposição, e deve definir os grupos homogêneos de exposição. Grupo homogêneo de exposição é um grupo de trabalhadores com idênticas probabilidades de exposição para um agente simples, ou ainda, é aquele grupo de trabalhadores para o qual se espera ter o mesmo ou similar perfil de exposição.
  • 26. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 26 A identificação das exposições envolve a tarefa de detectar o processo, operações e atividades e um completo inventário dos agentes químicos, físicos e biológicos com o apropriado limite de tolerância. O monitoramento e as avaliações estão divididas em várias categorias que refletem o tipo de procedimento que será conduzido. As categorias são baseadas em fatores que incluem tempo, localização e método de coleta de análises. A exposição a agentes agressivos no meio ambiente de trabalho pode construir um risco para a saúde dos trabalhadores. Isto não significa que todo pessoal exposto irá contrair uma doença profissional. Como já ressaltado anteriormente, sua ocorrência dependerá fundamentalmente de fatores tais como: a) concentração do agente; b) tempo de exposição; c) características físico-química do agente; d) susceptibilidade pessoal. Portanto, para se avaliar o risco da exposição a um agente químico em um ambiente de trabalho, deverá determinar-se, da forma mais correta possível, a concentração do agente no ambiente, cuidando para que as medições sejam efetuadas com aparelhagem adequada, e que sejam o mais representativas possível da exposição real a que estão submetidos os trabalhadores. O tempo de exposição deve ser estabelecido por meio de uma análise qualitativa da tarefa do trabalhador. Esta incluíra todos os movimentos efetuados durante as operações normais e considerará o tempo de descanso e a movimentação do trabalhador fora do local de trabalho. Coleta de amostras representativas É de fundamental importância conhecermos a concentração dos contaminantes existentes num local de trabalho. Para isso devemos coletar amostras que possibilitem uma análise quantitativa das substâncias existentes no local. O problema é complexo, considerando-se que a concentração de uma substância no ar varia no tempo e no espaço, em função da movimentação do ar, dos ciclos de trabalho e dos processos deste, da extensão do trabalho, da distância do trabalhador com relação à fonte etc. Ao serem coletadas amostras em diferentes pontos de um local de trabalho, serão determinadas diferentes concentrações. Outro problema a ser considerado é o estudo das concentrações de produtos tóxicos capazes de produzir alguma doença. Estas concentrações geralmente são muito baixas e, para sua determinação, necessita-se de métodos altamente sensíveis.
  • 27. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 27 Devido a isso, não se pode confiar nos resultados de uma única amostra, já que a mesma não será representativa da concentração real a que será submetido um trabalhador, durante toda sua jornada de trabalho. Deverá, portanto ser feito um plano de amostragem, estabelecendo claramente o que se quer determinar. Neste plano deverão ser fixados os amostradores, equipamentos de medição e métodos de análise a serem utilizados, bem como os tipos de amostragem necessários. Tipos de amostragem De forma geral, são de dois tipos as amostragens feitas visando avaliar a exposição a um agente químico: AMOSTRAGEM INSTANTÂNEA OU EM TEMPO REAL Amostragens instantâneas ou em tempo real são aquelas em que a amostra é coletada num período relativamente curto, variando de alguns segundos até 10 minutos. A grande vantagem deste tipo de medição é que a coleta e análise estão disponíveis imediatamente via leitura direta. Particularmente, tais medições são úteis na identificação de agentes, ou mesmo para estimar o nível de exposição, antes de uma análise mais acurada. A medição instantânea é também útil para se avaliar níveis de agentes durante operações de curta duração e ainda para se avaliar níveis de picos na antecipação ou suspeita de riscos. A concentração média de várias tomadas no tempo é dada por: C C t C t C t horasm n n = × + × + + ×( ) ( ) ... ( )1 1 2 2 8 Onde: C = concentração t = tempo AMOSTRAGEM CONTÍNUA OU INTEGRADA Medições contínuas ou integradas são aquelas cuja coleta de amostra é continuamente realizada durante um prolongado período variando de 10 a 15 minutos até várias horas. Recomenda- se que a medição contínua deve abranger toda ou quase toda a jornada laboral. A análise da amostra fornece um resultado representativo da média do nível do agente, representando uma integração de todos os níveis durante o turno de trabalho. O valor, contudo, não dá informações acerca das flutuações dos níveis, principalmente dos picos existentes. A maior desvantagem relacionada à medição contínua é que, em muitos casos, as amostras devem ser submetidas a laboratório para posterior análise para se conhecer a medição, o que resulta freqüentemente num longo período de tempo entre a coleta de amostra e o resultado.
  • 28. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 28 Interessante ressaltar que é mais produtivo que se faça várias amostragens parciais em dias diferentes, do que realizar uma única amostragem num só dia, principalmente, em razão das eventuais flutuações que possam haver na concentração do agente em razão de alteração da rotina de trabalho, por exemplo. Aliás, a amostragem somente deve ser realizada num único dia, quando o profissional tenha o convencimento de que todos os outros dias serão exatamente iguais ao dia amostrado. Atentar para que o tempo de coleta não seja reduzido a valores pequenos que inviabilizem a utilização do método analítico, em função do limite de detecção. Os dois tipos de amostragem são de grande utilidade na pesquisa de um local de trabalho. Dependerá do bom senso e da experiência do técnico que estuda o local determinar a amostragem mais apropriada em cada caso, visando resultados representativos da exposição dos trabalhadores aos agentes químicos presentes naquele local de trabalho. Para alcançar este objetivo não devem ser esquecidas duas regras básicas: • em todos os casos a amostragem dever ser feita nas condições normais de trabalho, já que, de outra forma, a exposição avaliada não será representativa das condições reais; • a maioria dos processos apresenta ciclo de trabalho bem definido, que é repetido várias vezes ao dia. Isto é, as operações se repetem de tempos em tempos. A amostragem deverá ser feita cobrindo, no mínimo um ciclo de trabalho. Determinação da zona de amostragem De acordo com a finalidade da amostragem, podemos distinguir dois tipos fundamentais de coleta de amostras: MONITORAMENTO PESSOAL O monitoramento pessoal é aquele no qual a coleta é realizada tendo como referência às atividades específicas de um trabalhador, onde este porta um equipamento portátil que o acompanha durante todo o ciclo de atividades do trabalhador. Se a rota de entrado do agente no organismo é pelo sistema respiratório, a coleta de amostra será feita na zona respiratória. MONITORAMENTO DE ÁREA O foco do monitoramento de área é avaliar os níveis de agentes numa específica localização, ao invés de avaliar os níveis encontrados num trabalhador específico. Neste tipo de monitoramento é utilizada medição contínua posicionada numa localização estacionária. A amostragem no ambiente em geral, tem por finalidade estudar o grau de contaminação, de um local, ou determinada fração deste, em relação ao tempo. A localização do aparelho amostrador pode não ser, necessariamente, o centro do local de trabalho, devendo-se considerar a localização dos pontos de origem da dispersão dos contaminantes, a fim de não situar o aparelho na trajetória
  • 29. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 29 dos poluentes, determinada pelas correntes de ar. Este tipo de amostragem é mais utilizado para determinar medidas de controle. Instrumentos de campo Os instrumentos utilizados em campo pelos higienistas industriais podem ser: • equipamentos de leitura direta; • amostradores de ar total e amostradores de separação do contaminante do ar. A seleção do instrumento depende de vários fatores, entre os quais podemos citar: • portabilidade do aparelho e facilidade de operação; • confiabilidade do aparelho sob diferentes condições de uso; • tipo de informação desejada; • disponibilidade do aparelho no comércio; • preferência pessoal baseada na experiência; • métodos de avaliação possíveis. MONITORAMENTO ATIVO O monitoramento ativo é técnica usualmente utilizada para coleta de amostras de ar. A técnica implica em consumo energético, já que a amostra é forçada a passar através de um coletor. MONITORAMENTO PASSIVO O monitoramento passivo não implica em quaisquer dispêndios de energia para operar o sistema de coleta. O método se aplica à coleta de gases e vapores difusíveis, medida de temperatura e detecção de radiações ionizantes e não-ionizantes. Avaliação dos gases e vapores Os gases e vapores podem ser avaliados por meio de aparelhos que coletam e analisam a amostra no próprio local de trabalho, denominados aparelhos de leitura direta e por meio de aparelhos que coletam amostras do ar ou do contaminante, para posterior análise em laboratório, denominados amostradores.
  • 30. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 30 Aparelhos de leitura direta Os aparelhos de leitura direta são aqueles que fornecem imediatamente, no próprio local que está sendo analisado, a concentração do contaminante. Estes aparelhos podem ser usados para avaliação de gases, vapores e também de alguns aerodispersóides. Eles podem ser divididos, para estudo, em dois grandes grupos: • Os que utilizam métodos químicos. • Os que utilizam métodos físicos. Embora esta divisão não seja muito clara, já que na maioria dos métodos, misturam-se fenômenos físicos e químicos, são denominados de métodos químicos de avaliação, os métodos (de detecção da concentração de um poluente) que se baseiam principalmente, numa reação química. Pertencem ao grupo dos métodos físicos aqueles em que o fundamento da medição é baseado principalmente num fenômeno físico. Os indicadores colorimétricos, aparelhos de leitura direta que utilizam métodos químicos, são aqueles que fornecem a concentração existente no ambiente pela alteração de cor, ocorrida em face de uma reação química. Existem três tipos de indicadores colorimétricos: • tubos indicadores, contendo substâncias químicas impregnadas em um sólido, usados para avaliar concentrações de gases e vapores dispersos de trabalho; • filtros de papel tratados quimicamente, utilizados geralmente para avaliação de aerodispersóides; e • líquidos reagentes, normalmente utilizados para avaliar concentração de gases ácidos ou alcalinos. O método utilizado nos indicadores colorimétricos é bastante simples. Consiste, fundamentalmente, em se passar uma quantidade conhecida de ar através de um reagente, o que produzirá uma alteração de cor neste último, caso a substância contaminante esteja presente. A concentração do contaminante é, então, determinada por meio de comparação da intensidade da coloração obtida com escalas padronizadas, que tanto podem estar gravadas no próprio tubo, como impressas na carta informativa que o acompanha. Estas escalas podem, portanto, ser utilizadas: • por comparação da cor obtida com cores – padrão; • pelo nº de bombadas (quantidade de ar) necessárias para se chegar a uma cor-padrão.
  • 31. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 31 Para se fazer passar o ar através do reagente são utilizadas bombas aspiradoras, que tanto podem ser do tipo pistão ou do tipo fole. É de fundamental importância que, antes de iniciarmos qualquer amostragem, verifiquemos o estado de funcionamento destas bombas, para detectarmos a existência de eventual vazamento ou obstrução. Os fabricantes sempre fornecem informações quanto à forma de se fazerem estes testes. Para cada substância ou, às vezes, para cada grupo funcional existe um indicador específico. A grande maioria das substâncias utilizam os tubos indicadores para sua avaliação. Como algumas substâncias podem interferir na avaliação, por terem reação similar à do contaminante que está sendo analisado, muitos tubos são fabricados como uma pré-camada, onde são retiradas substâncias interferentes. É o caso do tubo de benzeno, que tem uma pré-camada, onde são retiradas substâncias interferentes, a exemplo do tolueno e xileno. Apesar deste método ser bastante prático e de fácil aplicação, este tipo de avaliação pode conduzir a erros de 25% ou mais; daí, ele só é válido quando a concentração obtida for bem a baixo ou bem acima do limite de tolerância, porque, assim, teremos certeza de que, mesmo com certa margem de erro, estaremos abaixo ou acima desse limite. No entanto, quando constatarmos que a concentração está próxima do limite de tolerância, deveremos utilizar um método mais preciso de análise, para termos certeza de que a concentração irá ultrapassar ou não o limite estabelecido. As avaliações com os tubos indicadores deverão ser feitas sempre por técnicos treinando em higiene do trabalho, que deverão atender perfeitamente todas as instruções contidas na carta que acompanha cada conjunto de tubos específicos. É importante salientarmos que quando utilizamos uma bomba aspiradora de determinado fabricante, devemos obrigatoriamente utilizar os tubos ou filtros indicadores da mesma marca; caso contrário, poderemos obter concentrações com erros enormes. Os tubos colorimétricos ou tubos de leitura direta baseiam-se na medição do agente por meio de troca de cor, que pode ser lida por comparação ou comprimento da extensão da mudança de cor. Inicialmente, este sistema de tubos detectores foi concebido para amostragens instantâneas, se bem que existem tubos especiais para amostragens de até 12 horas, mas, não são comuns. Os tubos colorimétricos são tubos de vidro contendo um reativo colorimétrico juntamente com um absorvente, por exemplo, sílica gel ou alumina ativada. Muitos tubos medem a concentração de um determinado agente; porém, alguns identificam qualitativamente a presença de um agente. A faixa de medição, geralmente, inclui a faixa de concentração do contaminante importante para o campo da higiene industrial. Alguns tubos medem somente altas concentrações e não são utilizados para baixas concentrações. Se for necessário medir uma faixa grande de concentração deverão ser utilizados vários tubos com diferentes faixas de medida para o mesmo
  • 32. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 32 contaminante. A grande maioria dos tubos são indicados para medir gases e vapores; no entanto, há uma pequena quantidade de tubos para medir aerossóis, tais como névoas de ácidos ou óleos. Os tubos de vidro têm diâmetro constante para garantir a precisão da medida. O sistema de reagente é mantido estável hermeticamente, até o momento do uso. A reação entre o reagente e o contaminante deve ser rápida e completa, e independente da concentração existente. Normalmente, um tubo é concebido para um único contaminante; assim, problemas podem ocorrer quando vários contaminantes estão presentes no ar ao mesmo tempo. Alguns tubos já contemplam este tipo de problema, prevendo a contaminação cruzada de outro agente. Os reagentes contidos nos tubos detectores podem ser sensíveis à temperatura, pressão e umidade. Ocasionalmente, correções devem ser feitas para cada um destes fatores. Temperatura e/ou pressão devem afetar o volume amostrado, a quantidade de gás absorvido pelo reagente detectante, ou a taxa de reação. A estabilidade da cor depende da reação colorimétrica com o tubo; e mesmo sendo um fator vital na aceitabilidade como tubo indicador, a estabilidade da cor nem sempre é possível. Assim, os tubos devem ser lidos imediatamente porque reações posteriores podem ocorrer ou a cor desbotar. As bombas são utilizadas para tubos de amostragem instantânea ou contínua. O propósito da bomba é fazer escoar através do tubo certa quantidade de ar. Uma bomba utilizada para amostragem instantânea puxa um volume constante de ar em cada bombada. Um problema crítico é a incompatibilidade entre tubos e bombas de diferentes fabricantes, já que, os fabricantes fazem bombas apropriadas para uso com seus próprios tubos. As bombas de volume constante podem ser do tipo fole ou do tipo pistão. As bombas de fole são concebidas para uma bombada de 100cc; já, as bombas de pistão variam de 25 a 100cc, o que permite flexibilidade no uso de alguns tubetes quando a concentração excede o limite máximo do tubo. A precisão dos tubos detectores, geralmente, é considerada como sendo 25% da leitura, conforme critério de certificação da NIOSH. Cada tubete tem uma faixa específica de detecção baseada na escala de calibração contida nas instruções ou impressa diretamente no tubo. Em muitos casos, a faixa de detecção usual pode ser estendida pela alteração do número de bombadas, isto é, do volume amostrado e aplicando um fator de multiplicação apropriado. No entanto, esta relação linear não é válida para todos os tubos, sendo necessário examinar as instruções. A estabilidade de cor dos tubos pode variar, segundo o fabricante, de poucas horas, até meses. A temperatura influencia a leitura dos tubos detectores porque ela afeta a quantidade de ar
  • 33. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 33 que passa pela bomba, além de que, a temperatura influencia a taxa de reações químicas, podendo assim, afetar a performance do tubo. Os tubetes são calibrados de fábrica na faixa de temperatura de 0º a 40ºC, quando se trabalha fora da faixa, o usuário deve consultar as instruções para correção da leitura. A pressão atmosférica também influencia o resultado da leitura proporcionalmente à variação, devido ao fato do efeito da pressão do ar afetar o volume na bomba. Os tubos são calibrados a 760mmHg (1 atm), as leituras devem ser corrigidas se os tubos forem utilizados em diferente pressão atmosférica. Conc conc mmHg pressao atmosfericacorrig medida = × 760 _ A vida útil dos tubetes está estampada em sua embalagem. Os tubos não devem ser estocados em temperatura acima de 30ºC e nunca colocados diretamente à luz do sol. Alguns tubos requerem refrigeração. Os tubos foram desenhados para serem unidirecionais; usando o tubo na direção reversa resultará em erro. Existem também aparelhos de leitura direta baseados em princípios físicos. Estes aparelhos normalmente são bastante específicos e requerem muito cuidado em sua calibração. Devido a cada equipamento servir, geralmente, para a detecção de uma única substância, nem sempre eles são de grande aplicabilidade, pois uma empresa que contenha vários contaminantes, precisará ter uma grande quantidade de equipamentos. Muitas vezes estes equipamentos baseados em princípios físicos são utilizados como aparelhos de análise em laboratório, a exemplo do cromatógrafo. Outras vezes os aparelhos possuem boa portabilidade, o que permite uma fácil utilização em campo. É o caso do indicador portátil de monóxido de carbono, que fornece a concentração de CO através da deflexão de um ponteiro. DOSIMETRIA PASSIVA É a técnica pela qual se coleta amostras de ar sem o auxílio de bombas, mas utilizando-se do princípio da difusão dos gases e vapores. A dosimetria passiva é uma técnica recente na amostragens de ar, a maioria dos monitores são da década de 80.O conceito foi introduzido na literatura de higiene por Palmer em 1976 para o monitoramento do dióxido de nitrogênio, imediatamente empresas como DuPont, 3M e Perkin Elmer passaram a sugerir o uso dos monitores passivos.
  • 34. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 34 Difusão é a passagem de moléculas através de uma barreira semipermeável, isto ocorre porque moléculas tendem a se mover da área de alta concentração para área de baixa concentração. Possuem a grande vantagem de não necessitarem de bombas, além de serem leves e pequenos, podendo ser facilmente portável pelo trabalhador. Os dosímetros passivos utilizam a adsorção sobre um suporte sólido, normalmente carvão ativado, ou em soluções adequadas. A melhor precisão dos resultados é conseguida, quanto maior for a duração da amostragem. A empresa 3M produz monitores para vapores orgânicos da série OVM 3500 e 3520. Para a análise química são empregados os métodos da NIOSH. O monitoramento inicia quando a proteção que cobre o produto é removida, e a partir de então o tempo começa a ser contado. O trabalhador deve usá-lo na zona respiratória. Quando a amostragem é completada, o monitor é removido e reselado e o tempo é contado. Segundo a NIOSH a precisão do método é de 25% para 95% das amostragens testadas. Amostradores Basicamente os amostradores são de dois tipos: os que coletam amostras de ar total (ar e contaminante) e os que coletam apenas contaminante. a) Amostradores de ar total Estes amostradores coletam volume conhecido de ar contaminado para posterior análise dos contaminantes, por meio de métodos químicos ou instrumentais. Os métodos de análise em laboratório deverão ser sensíveis, pois neste tipo de amostragem, como a coleta é de ar total e os focos tem dimensões limitadas, a quantidade de contaminante amostrada é relativamente pequena. Este tipo de amostrador não é recomendável para coleta de poeiras e fumos metálicos, pois estes podem depositar nas superfícies internas do equipamento. A amostragem de ar total pode ser feita por dois princípios básicos: Deslocamento de ar, que consiste na abertura, no local de amostragem, de um frasco com vácuo. O ar contaminado ocupará o lugar do vácuo. O frasco utilizado na amostragem não deverá reagir com o contaminante, pois isso acarretará erros na determinação da concentração do contaminante. Por exemplo, nunca deveremos usar frasco de vidro para coletar ácido fluorídrico, pois este reage facilmente com o vidro.
  • 35. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 35 A grande desvantagem da amostragem através de deslocamento do ar é que o frasco pode perder parte de seu vácuo antes de ser utilizado. Por isso, é recomendável que o vácuo seja feito, no máximo, com um dia de antecedência. O deslocamento de ar também pode ser feito pela utilização, no local de amostragem, de bombas de vácuo, que vão extraindo o ar do interior do frasco, permitindo a entrada do ar existente no local de amostragem. Extraindo-se 5 ou 6 vezes o volume do frasco, teremos este ocupado, quase totalmente pelo ar contaminado. O resíduo do ar anteriormente existente no fraco não ocasionará grandes interferências na análise da concentração do contaminante. Em outros países, já existem disponíveis invólucros plásticos com vácuo, que podem ser utilizados para a amostragem no local. Deslocamento de líquidos, que consiste em esvaziar, no local de amostragem, um frasco cheio de líquido (geralmente água). Dessa forma, o ar contaminado ocupará o lugar do líquido. A desvantagem deste método é a solubilidade de alguns contaminantes no líquido existente no frasco, o que pode levar a erros na posterior determinação da concentração. Para diminuir este provável erro, alguns frascos possuem uma abertura na parte inferior, o que reduz o contato entre o ar contaminado e o líquido. Amostradores de separação dos contaminantes do ar Neste tipo de amostragem, o ar contaminado passa através de um meio coletor adequado, separando-se assim, os contaminantes do restante do ar. É necessário que conheçamos o volume de ar total que passou através do meio coletor, para que, na posterior análise em laboratório, possamos determinar a concentração dos contaminantes. Existem aparelhos específicos, tanto para a amostragem de gases e vapores, como para a amostragem de aerodispersóides. Amostragem de gases e vapores Os gases e vapores formam uma mistura homogênea com o ar, não se separando deste por meios mecânicos. A amostragem dos mesmos pode ser feita por coleta de ar total ou por separação dos contaminantes gasosos, por meio de retenção destes em meio sólido ou líquido, ou ainda por condensação destes gases e vapores. Quando a concentração do contaminante a ser analisado for da ordem de ppm, devemos dar preferência ao método de separação do contaminante do ar.
  • 36. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 36 a) Retenção em meio sólido (adsorção) Neste método de amostragem faz – se passar um volume conhecido de ar contaminado através de um sólido poroso, geralmente carvão ativado ou sílica gel na superfície do qual os gases e vapores são adsorvidos. No laboratório faz-se a remoção do contaminante, utilizando-se um solvente adequado, que dependerá do tipo de adsorvente utilizado, tipo de contaminante e método analítico a ser empregado. Os adsorventes mais utilizados são o carvão ativado e a sílica gel. O carvão é utilizado para substâncias com peso molecular maior que 45, sendo excelente adsorvedor para gases e vapores com ponto de ebulição superior a 0 ºC. Tem moderada capacidade adsorvente para os gases com PE entre 0 ºC e -100 ºC e praticamente não adsorve gases com PE inferior a -100 ºC. Como a maioria dos solventes orgânicos tem PM maior que 45 e PE maior que 0 ºC, a adsorção em carvão ativado é hoje um dos princípios mais utilizados para a amostragem destas substâncias. A remoção de gases e vapores adsorvidos em carvão ativado é feita, geralmente, com dissulfeto de carbono. A sílica gel, por ser uma substância polar, terá melhores características adsorventes quanto mais polares forem os contaminantes a serem adsorvidos. b) Retenção em meio líquido (absorção) Neste método faz-se passar o ar contaminante através de um meio líquido (substância absorvente) adequado, no qual os gases e vapores ficam retidos, ou por diluição ou por reação química. A escolha do absorvente dependerá do contaminante a ser coletado, levando-se em conta sua solubilidade ou características reativas, e também do método de análise a ser utilizado em laboratório, para a determinação posterior da concentração do contaminante. A substância absorvente mais utilizada é água, mas quando o contaminante não tiver alta solubilidade na mesma podemos utilizar como meio absorvente uma solução alcalina. Os instrumentos utilizados para a absorção de gases e vapores são: • absorvedores simples, nos quais o ar passa através de um tubo e borbulha no meio líquido. Estes absorventes são usados para contaminantes de alta solubilidade ou de grande reatividade com o absorvente. O impinger é um exemplo deste tipo de absorvente. • absorvedores de múltiplo contato, que aumentam ou o tempo de contato entre contaminante e o meio absorvente, ou a superfície de contato entre os mesmos. Com isso há uma maior facilidade de absorção. Por isso, quando precisamos coletar gases e vapores com baixa
  • 37. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 37 solubilidade ou com reação muito lenta, é utilizado este tipo de amostrador. Para se obter a mesma eficiência do absorvedor de múltiplo contato, seria necessário a colocação de vários absorvedores simples em série. c) Condensação Neste método o ar contaminado passa através de condensadores ou tubos em U resfriados à temperatura inferior à do PE do contaminante a ser coletado. Este resfriamento pode ser feito com a utilização de ar liquefeito ou gelo seco. Para evitar interferência na análise posterior, antes de o ar ser condensado deverá passar por um desumidificador. Deve-se tomar cuidado para que a substância absorvente da água não absorva, também, o contaminante que se quer coletar. A vantagem é que o contaminante é coletado em um estado bastante puro. Mas a grande desvantagem do método é que, para termos uma boa eficiência, normalmente precisamos ter alguns destes instrumentos colocados em série, o que faz com que o conjunto praticamente perca sua portabilidade. Outra desvantagem é que a amostra deverá ser mantida resfriada até o momento da análise, para evitar perdas por evaporação. Este método só é utilizado quando há possibilidade de haver alteração do contaminante, se coletado por outros métodos de amostragem. Determinação da concentração dos gases e vapores Sempre que não utilizarmos aparelhos de leitura direta, após a amostragem dos gases e vapores, a sua avaliação quantitativa poderá ser feita ou por meio de análise química, ou por meio de instrumentos de laboratório, como, por exemplo, cromatógrafos, espectrofotômetros de infravermelho etc. A seguir, é dado um quadro que resume os amostradores e os princípios utilizados:
  • 38. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 38 Amostradores Princípio utilizado na Amostragem Amostradores de ar total (coletam o contaminante juntamente com o ar) Deslocamento de ar Deslocamento de líquido Amostradores que separam o contaminante do ar (coletam apenas o contaminante) Absorção (retenção em meio líquido) Adsorção (retenção em meio sólido) Condensação (mudança do estado gasoso para o estado líquido) AERODISPERSÓIDES Conceituação e classificação De maneira geral, um aerodispersóide está formado por uma dispersão de partículas sólidas ou líquidos no ar, de tamanho reduzido, que podem variar entre um limite superior, não bem definido, de 100 a 200µm, até um limite inferior da ordem de 0,5µm no caso das poeiras. Em aerossóis formados por condensação (fumos), o tamanho da partícula varia, comumente, entre 0,5 e 0,001µm. Uma pessoa com visão perfeita é capaz de visualizar partículas acima de 50 µm. Podemos, então, distinguir entre os aerodispersóides: ● Poeiras: são partículas sólidas, produzidas por ruptura mecânica de sólidos, tais como moagem, trituração, esmerilamento, polimento, explosão, abrasão, corte etc. Normalmente o tamanho varia de 0,1 a 25 µm. Como exemplos podemos citar: poeiras de amianto, negro de fumo, carvão e sílica; costuma-se associar a doença ao tipo de poeira, tais como: asbestose (asbesto), silicose (sílica), bissinose (algodão), antracose (carvão), berilose (berílio) e bagaçose (bagaço de cana). ● Fumos: são partículas sólidas, produzidas por condensação ou oxidação de vapores de substâncias que são sólidas a temperatura normal. O tamanho das partículas de fumos, normalmente é menor que 1 µm. Para a higiene industrial, os fumos de maior interesse são os metálicos. A maioria dos metais e seus compostos utilizados em qualquer processo industrial apresenta algum risco. Os mais importantes são o chumbo, mercúrio, arsênio, cromo, manganês e seus compostos.
  • 39. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 39 ● Névoas: são partículas líquidas, produzidas por ruptura mecânica de líquidos, tais como a nebulização, borbulhamento, spray e respingo; como exemplos podemos citar as névoas de ácidos em geral oriundos dos processos de eletrólise, de solventes na pintura à revólver, na aplicação de agrotóxicos etc. ● Neblina: são partículas líquidas, produzidas por condensação de vapores de substâncias que são líquidas a temperatura normal. As neblinas não ocorrem no processo industrial,eis que a condensação do vapor no ar somente pode ocorrer quando há saturação pelo vapor do líquido. Em relação ao seu tamanho, as poeiras e as névoas estão formadas por partículas de mais de 0,5µ de diâmetro e os fumos e neblinas por partículas de menos de 0,5µ. Deve-se entender que esta não é uma diferença rígida, já que, na realidade, existe uma superposição dos grupos. O tempo que os aerodispersóides podem permanecer no ar depende do seu tamanho, peso específico e da velocidade de movimentação do ar. Quanto mais tempo o aerodispersóide permanecer no ar, maior é a chance de ser inalado pelo trabalhador e de produzir nele intoxicações. As partículas sólidas de maior risco são aquelas com menos de 5µ, visíveis apenas ao microscópio. Estas constituem a chamada fração respirável, já que podem ingressar, pela inalação, até os pulmões. As partículas sólidas maiores que 5µ são retidas no aparelho respiratório superior ou nos cílios de traquéia; as menores que 0,5 µ são reexaladas ao exterior. Os aerodispersóides líquidos podem estar formados por uma substância pura, uma solução ou uma suspensão. No primeiro caso, deve-se ter presente que a inalação de uma partícula líquida pode significar uma evaporação posterior e produzir, ao nível dos alvéolos pulmonares, uma concentração elevada de vapores, com a conseqüente possibilidade de passar ao sangue e ao resto do organismo. As soluções podem representar um risco tanto pelo solvente quanto pela substância dissolvida, dependendo o possível dano das características de cada uma delas. A maior porcentagem de partículas arrastadas pelo ar, em forma de pó, tem menos de 1 mícron de tamanho. As partículas de tamanho inferior a 5 µ são as de maior importância e as que oferecem maior risco, por constituírem a chamada fração respirável. As de maior tamanho sedimentam e não são comumente inaladas. Quanto ao tamanho das partículas, estas se classificam em:
  • 40. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 40 Tipo de particulado Tamanho aproximado (:) sedimentável 10 < ∅<150 Inalável ∅ < 10 Respirável ∅ < 5 Visível ∅ > 40 As partículas mais perigosas são aquelas invisíveis a olho nu, as partículas visíveis, fatalmente por seu tamanho, jamais atingirão os pulmões. Assim, o tamanho da partícula é essencial sob o ponto de vista da higiene ocupacional. Segundo a ACGIH, os particulados são classificados em inaláveis, torácicos e respiráveis, em função da região de deposição no trato respiratório e o tamanho das partículas expresso em termos de diâmetro aerodinâmico. Os limites de tolerância da ACGIH para partículas são expressos de 3 formas: • Particulado inalável que oferece risco quando depositado em quaisquer partes do trato respiratório, com diâmetro de corte para 50% da massa das partículas igual a 100µm. • Particulado torácico que oferece risco quando depositado em quaisquer lugares do interior das vias aéreas dos pulmões, com diâmetro de corte para 50% da massa das partículas igual a 10µm. • Particulado respirável que oferece risco quando depositado na região de troca de gases, com diâmetro de corte para 50% da massa das partículas igual a 4µm. Quanto aos efeitos ao organismo, as poeiras classificam-se em: Pneumoconiótica: são aquelas causadoras de pneumoconioses, tais como amianto (asbestose), sílica (silicose), carvão (antracose), bagaço de cana (bagaçose), algodão (bissinose), manganês (manganismo), alumínio (aluminose) etc; Tóxica: causa doença quando inalada ou ingerida, tais como chumbo (saturnismo), ferro (siderose), berílio (berilose), mercúrio (hidrargirismo), bismuto (bismutismo) etc; Alérgica: causa alguma forma de alergia, a exemplo da poeira da madeira; Inerte: causa leves enfermidades que são reversíveis, sendo representada por bronquites. Uma partícula é considerada fibrogênica quando possui a capacidade de desencadear reação orgânica que resulta na deposição de tecido conectivo na região pulmonar. As partículas não fibrogênicas são aquelas que produzem apenas a fagocitose. É considerada fibrogênico qualquer aerodispersóide que contenha teor superior a 7,5% de sílica cristalina. Também é considerado fibrogênico qualquer aerodispersóide que contenha fibras minerais naturais (como por exemplo o asbesto) e fibras naturais, tais como lã de vidro e outras.
  • 41. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 41 A ACGIH ainda classifica outro tipo de poeira, denominado PNOS (particles not otherwise speficied) que são partículas insolúveis ou de baixa solubilidade não especificadas de outra maneira. Esta classificação descabe para aquelas substâncias para as quais existem poucos dados. O anexo E dos TLV´s da ACGIH preceitua que as recomendações daquele anexo se aplicam a partículas que: • Não possuam limite de tolerância especificado; • Sejam insolúveis ou fracamente solúveis em água (ou nos fluídos aquosos do pulmão; • Tenham baixa toxicidade (não sejam citotóxicas, genotóxicas ou quimicamente reativa. Assim, a ACGIH recomenda limite de tolerância para as PNOS de 3mg/m³, para poeiras respiráveis e 10mg/m³, para partículas inaláveis, até que seja estabelecido limite de tolerância para uma substância particular. Até 2001 a ACGIH utilizava a nomenclatura PNOC – particulates not otherwise classified, a partir de 2002 é utilizada a nomenclatura PNOS – particulates not otherwise specified. A poeira orgânica de maior importância do ponto de vista da Saúde Ocupacional é a sílica livre cristalizada. A sílica (SiO2) é o mineral mais abundante na natureza, representando 60% da crosta terrestre, é também uma das substâncias mais insolúveis e menos reativas que se conhece. A sílica existe na natureza em três formas: a) cristalizada: quartzo, tridimita e cristobalita. b) criptocristalina: calcedônia, trípoli, pedernal, jaspe esílex. c) amorfa: sílica coloidal, gel de sílica, opala e terra diatomácea. A forma cristalizada do quartzo é a de maior risco, causadora de uma pneumoconiose chamada silicone. Entende-se por pneumoconiose a alteração produzida no tecido dos pulmões pela inalação de poeiras orgânicas ou inorgânicas. Esta alteração pode ser uma fibrose pulmonar ou um depósito de material inerte, que não altera a função pulmonar. Entre estes dois estados, existe uma variedade de danos aos pulmões. A sílica livre é aquela que não se encontra combinada com quaisquer outras substâncias, ao contrário, a sílica combinada encontra-se ligada quimicamente a óxidos de metais, tais como alumínio, ferro, magnésio etc. A sílica amorfa não apresenta ação tóxica nos pulmões, a exemplo do vidro. Além da sílica, outros compostos de silício (alguns silicatos) podem atuar sobre os pulmões, produzindo uma pneumoconiose; pode se citar o asbesto, causador de uma fibrose pulmonar incapacitante e com evidências já bastante comprovadas de produção de câncer pulmonar. Outros silicatos de importância são o talco, a terra de infusórios (formada principalmente de conchas de unicelulares), a mica etc. Entre as poeiras orgânicas podemos distinguir dois grupos: • as que podem produzir doenças broncopulmonares crônicas, tais como algodão, bagaço de cana e agave (sisal);
  • 42. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 42 • poeiras que podem produzir alergias, asmas ou dermatoses, tais como a semente de rícino, amido e tabaco. Algodão Os trabalhadores expostos a pó de algodão e agave, podem adquirir a doença chamada bissinose. As primeiras manifestações podem ser notadas depois de vários anos de exposição à poeira. O trabalhador, no começo, apresenta problemas respiratórios leves e uma opressão no peito, ao se apresentar para seu serviço nas manhãs das segundas-feiras ou em dias subseqüentes às faltas ou dias feriados. Se o trabalhador é afastado da exposição ao pó, no início da doença, recupera-se totalmente. Nos casos avançados, produz-se uma incapacidade pulmonar permanente. Uma das teorias que explicaria a doença baseia-se na presença de agentes farmacologicamente ativos contidos na poeira e que, em contato com os tecidos pulmonares, fazem com que estes liberem a substância causadora da constrição bronquial. Bagaço O bagaço é o material fibroso, que obra como resíduo da industrialização da cana-de-açúcar. É utilizado como material isolante e acústico, na manufatura de papel, fertilizantes, explosivos etc. A bagaçose é causada por inalação de pó do bagaço seco, já que o material úmido proveniente de uma moagem recente não produz a doença. Depois de certo tempo de exposição, manifestam-se os sintomas, tais como febre e dificuldade respiratória, sendo que, em estados avançados, a doença se torna crônica. AVALIAÇÃO DOS AERODISPERSÓIDES Generalidades Uma avaliação quantitativa de um ambiente de trabalho é o ponto de partida para planejar as medidas de controle que poderão ser adotados e, dessa forma, eliminar ou minimizar os riscos presentes. Quando se trata de avaliar quantitativamente um problema de aerodispersóides, ele se torna bastante difícil já que, normalmente, se trata de misturas complexas de partículas de diferentes tamanhos, estado de agregação, velocidade de sedimentação e composição. Por este motivo, nenhuma magnitude pode definir completamente uma concentração de uma aerodispersóides, diferente que ocorre quando se determina uma concentração de gás ou vapor. Por outro lado, determinações da concentração de um aerodispersóides, feitas por diferentes métodos, não produzem resultados concordantes. Por isso, o método selecionado deveria ser
  • 43. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 43 adequado a cada problema particular, pois também podemos afirmar que a concentração de um aerodispersóide no ambiente de um local de trabalho varia no espaço e no tempo, fazendo com que estes parâmetros tenham uma influência importante nos resultados da medição feita. Local de amostragem Sendo a nossa intenção conhecer principalmente o risco pneumoconiótico, precisamos medir com a maior precisão possível, a concentração de aerodispersóides a que o operário está exposto durante uma jornada de trabalho, isto é, vamos utilizar, de preferência, a amostragem individual ou amostra coletada na zona de respiração do trabalhador. Esta é a tendência moderna, e dia a dia são aperfeiçoados os aparelhos empregados para este objetivo, para tentar fazer uma amostragem o mais representativa possível da exposição a que o operário está sujeito. Meios de coleta de amostras Para coletar as amostras de aerodispersóides, em especial poeiras, foram criados inúmeros aparelhos, desde o mais simples até os mais complexos, numa evolução constante, que é o reflexo da preocupação dos higienistas na procura de melhores métodos para avaliar a nocividade das atmosferas que contêm poeiras. No quadro seguinte, são citados alguns métodos de amostragem, assim como seu princípio de funcionamento e campo de aplicação. De todos os métodos de amostragem expostos no resumo anterior, os mais utilizados na atualidade são os baseados na filtração através de suporte poroso. Assim, existem os de pequeno porte, autônomos e portáteis de baixo fluxo (1,5 a 2 l/min), para coleta de amostras instantânea ou para amostragem contínua, até os de grande fluxo, de tamanho maior e que precisam de conexão com a rede elétrica, ou acionados por ar comprimido. De todos eles, daremos uma visão mais aprofundada da chamada bomba gravimétrica, que permite coletar amostras individuais contínuas e que é de grande utilidade na determinação dos riscos potenciais que as diversas poeiras apresentam para os trabalhadores. Aparelhagem As bombas gravimétricas são constituídas dos seguintes elementos fundamentais: • Sistema de aspiração
  • 44. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 44 • Sistema filtrante • Sistema separador de tamanho de partícula Sistema de Aspiração O sistema de aspiração está constituído por uma bomba de sucção, que trabalha tanto em alta como em baixa vazão. Trata-se de equipamento portátil leve, autônomo, que funciona a bateria carregável e blindada, o que permite que seja utilizada, inclusive, em ambientes onde se presume que existe risco de explosão, ou também com pilhas comuns. Sistema Filtrante São usados filtros de um tipo de plástico (ésteres de celulose) de um tamanho de poro que permite a captura de partículas, numa faixa importante do ponto de vista da retenção no tecido pulmonar (0,5 - 10µ). O filtro é colocado num porta-filtro, conectado de um lado, ao separador de um tamanho de partículas (ciclone) e, do outro à bomba de sucção. Sistema separador de tamanho de partícula Está constituído por um ciclone, que tem por objetivo separar partículas de maior tamanho, ficando no filtro só aquelas na faixa de 0,5 a 10µ, que são precisamente as que apresentam maior risco de pneumoconiose. Existem algumas situações nas quais é necessário coletar poeira total (quer dizer, material particulado) não somente na faixa respirável, mas também partículas acima de 10µ e abaixo de 0,5µ. Para estas situações, a coleta é feita ligando-se o porta-filtro à bomba de sucção. Ciclone O ciclone é um separador de partículas que funciona pela rotação do fluxo vertical de ar dentro da câmara. As partículas grandes não possuem inércia suficiente para acompanhar o fluxo de ar, sendo arremessados contra a parede do ciclone e posteriormente recolhidas na base do equipamento. O funcionamento do ciclone é caracterizado por sua curva de eficiência de coleta com ponto de corte em 50%. O ponto de corte define em qual tamanho de partícula ocorre a separação entre grandes e pequenas e, é função da vazão de amostragem, tamanho dos dutos e da câmara.
  • 45. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 45 Assim, a vazão da bomba numa coleta de poeira total é dada em função do ciclone utilizado. No caso de utilização do ciclone de nylon de 10:m a vazão de amostragem é de 1,7L/min; para o ciclone de alumínio a vazão é de 2,5L/min e para o ciclone de plástico condutivo a vazão é de 2,75L/min. As técnicas de amostragem seletiva por tamanho de partícula para poeiras começaram a ser desenvolvidas entre as décadas de 50 e 60, motivadas pelos efeitos à saúde dos trabalhadores. A primeira classificação adotada foi de poeira respirável, em razão da silicose. O British Medical Research Council (BMRC), em 1952, definiu poeira respirável como sendo aquela fração de poeira suspensa na atmosfera que atinge a região alveolar, adotando o elutriador horizontal como dispositivo padrão a ser utilizado para separar tais partículas. Aquele elutriador deveria deixar passar, para o filtro de coleta, 50% das partículas com diâmetro aerodinâmico de 5:m, conforme a tabela abaixo: Diâmetro Aerodinâmico das Partículas (µm) Eficiência de Amostragem (%) 2,2 10 3,2 20 3,9 30 4,5 40 5,0 50 5,5 60 5,9 70 6,3 80 6,9 90 7,1 100 Distribuição de tamanho das partículas versus eficiência de Amostragem – BMRC (1952) Da mesma forma, A US Atomic Energy Commission (AEC), em 1961, caracterizou poeira respirável como sendo aquela poeira que inalada atinge a região não ciliada dos pulmões, segundo a tabela a seguir:
  • 46. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 46 Diâmetro Aerodinâmico das Partículas (µm) % Penetração nos Alvéolos (Respirável) 10,0 0 5,0 25 3,5 50 2,5 75 2,0 100 Distribuição de tamanho das partículas versus respirabilidade – AEC (1961) Finalmente, a ACGIH, em 1968, adotou critério semelhante à AEC, com exceção das partículas de 2,0:m que teriam penetração de 90% ao invés de 100%, justificando que tais características estariam próximas das condições reais de amostragens, de acordo com a tabela abaixo. Tais características se aplicam ao ciclone de nylon de 10mm Dorr-Oliver. Diâmetro Aerodinâmico das Partículas (µm) % Partículas que passam pelo seletor (ciclone) 10,0 0 5,0 25 3,5 50 2,5 75 2,0 90 Tamanho de Partículas versus proporção de partículas que passam pelo ciclone e chegam ao filtro de coleta – ACGIH (1968) Dadas as diferenças de critério, a ISO, ACGIH e o CEN (Comitê Europeu de Normalização) elaboraram um critério único classificando a poeira em: inalável, torácica e respirável, levando em consideração os efeitos à saúde conforme tabela abaixo:
  • 47. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 47 Diâmetro Aerodinâmico das Partículas (µm) Fração de Massa Inalável (%) Diâmetro Aerodinâmico das Partículas (µm) Fração de Massa Torácica (%) Diâmetro Aerodinâmico Das Partículas (µm) Fração de Massa Respirável (%) 0 100 0 100 0 100 1 97 2 94 1 97 2 94 4 89 2 91 5 87 6 80,5 3 74 10 77 8 67 4 50 20 65 10 50 5 30 30 58 12 35 6 17 40 54,5 14 23 7 9 50 52,5 16 15 8 5 100 50 18 9,5 10 1 20 6 25 2 Eficiência de coleta representativas dos tamanhos de partículas nas frações de massa inalável, torácica e respirável Métodos gravimétricos para amostragem de particulados Os particulados têm diferentes origens e podem ser classificados como líquidos ou sólidos; no entanto, eles exibem propriedades semelhantes enquanto aerodispersóides e no sistema respiratório tais como forma, densidade e tamanho da partícula que são fatores significantes. Os efeitos que as partículas têm no sistema respiratório dependem da localização final no trato respiratório. O método gravimétrico pressupõe o uso de bomba com fluxo contínuo de ar, coletando o contaminante na atmosfera, juntamente com o ar, depositando-o em filtro, pré-pesado ou não, que posteriormente é encaminhado para laboratório analítico para determinação qualitativa ou quantitativa do contaminante. O método é particularmente utilizado para particulados. A amostragem é do tipo pessoal, já que o trabalhador porta o sistema bomba-filtro durante suas atividades. A tomada é feita na zona respiratória do trabalhador. As bombas possuem vazão regulável, sendo que algumas se destinam a baixa vazão(0,5- 500 ml/minuto) e outras a alta vazão (0,5-5 l/minuto), e algumas chegam a trabalhar em faixa de alta e baixa vazão (5-5000 ml/minuto). São alimentadas por baterias recarregáveis tipo Ni-Cd. Algumas, mais modernas, possuem correção de vazão e cronometragem de tempo automáticas.
  • 48. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 48 As bombas de baixa vazão comumente são utilizadas para amostragens com tubos de carvão, ao passo que, as bombas de alta vazão são utilizadas para amostragem com filtros, ciclones e impingers. O sistema filtrante é composto por filtro e porta filtro, que pode ser apresentado em corpo duplo ou triplo. Os filtros apresentam diâmetro que varia de 13 a 47mm, com tamanho de poro de 0,45 até 5 µm, são confeccionados em variados materiais tais como: • éster-celulose para metais, fumos de solda, asbestos e outras fibras; • PVC para sílica, cromatos e análises gravimétricas de poeiras totais e respiráveis; • Teflon® para pesticidas, névoas de ácidos e solventes; • membrana de prata para brometos, cloretos e demethon; • fibra de vidro para análises gravimétricas de pesticidas, isocianatos e poluentes atmosféricos. Um filtro é selecionado baseado em sua capacidade de coletar material e sua adaptação à análise laboratorial. Num filtro com poros de 5 µm ficarão retiradas partículas com diâmetro maior que o tamanho do poro; no entanto, particulado com diâmetro menor, eventualmente, poderá ficar retido no filtro, devido à atração eletrostática entre o particulado e o material filtrante. Os filtros utilizados para este tipo de amostragem devem ser previamente preparados, sendo estocados em dessecadores, com material higroscópico tipo sílica gel, até o momento do uso. A finalidade do dessecador é retirar todo a umidade presente no filtro, impedindo assim, que a água interfira na amostragem. Após a dessecagem, o filtro deveria ser passado por ionização para eliminar qualquer carga eletrostática presente e que, eventualmente, poderia causar contaminação devido à atração do particulado. Normalmente, o antiestático contém um radioisótopo como, por exemplo, Polônio-210. Posteriormente o filtro é tarado, em balança de analítica, estando pronto para ser utilizado na amostragem. As bombas de amostragem devem ser calibradas antes e depois da coleta da amostra. A calibração envolve ajuste da bomba para uma específica vazão e comparada com um padrão. As vazões são expressas em unidades de l/min (litros por minuto), ou ainda, cc/min (centímetros cúbicos por minuto). A diferença entre as vazões de início e final de coleta não devem diferir mais de 10% uma da outra, diferenças de, no máximo, 5% são preferidas. Existes várias formas de calibração, a mais comum é a calibração do tipo bolhômetro, ou com bolha de sabão, na qual por meio de uma bolha que se move num tubo de vidro, podemos avaliar qual o volume de ar succionado. Equipamentos mais modernos de calibração contemplam os calibradores a seco, que calibram automaticamente e com surpreendente rapidez. Detalhe que não pode ser esquecido é que a calibração deve ser feita minutos antes da amostragem, com a bomba contendo todos os acessórios eventualmente utilizados, tais como filtros e ciclones, já que a calibração somente da
  • 49. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 49 bomba não possui qualquer significado, visto que a adição dos equipamentos produzem perda de carga na bomba, alterando sensivelmente a vazão do conjunto. A vazão média será dada pela média das calibrações iniciais e finais do equipamentos, conforme equação a seguir: Q Q Qi f m + = 2 A vazão média será utilizada no cálculo do volume amostrado ou total coletado, conforme equação a seguir: V T Qm= × Uma vez determinada a quantidade do contaminante presente na atmosfera, cujo dado é fornecido pelo laboratório analítico, com o volume amostrado, temos a concentração do contaminante na atmosfera, segundo equação abaixo: C M V mg m a = =    3 Em determinadas situações há necessidade de se amostrar não só a poeira total, mas também, a poeira respirável. Poeira respirável é aquela cujo diâmetro equivalente é menor que 10 µm. Para fazer a separação entre poeira total e poeira respirável é utilizado equipamento denominado ciclone, acoplado ao porta filtros. Os ciclones têm sido tradicionalmente utilizados para amostragens de poeiras minerais contendo sílica cristalina devida sua forte associação entre a fração de poeira respirável e a silicose. A calibração do equipamento contendo ciclone não é realizada da forma convencional, mas sim é necessário de frasco especial, onde o ciclone é colocado para a calibração do conjunto. O impinger ou frasco lavador de gás é um dos instrumentos mais antigos utilizado em amostragem ambiental, porém, pelo incômodo que traz na amostragem pessoal, é pouco utilizado pelos higienistas. É um aparato através do qual ar é amostrado a alta velocidade e bate por meio de jato dentro de um compartimento no qual é imerso em um líquido, sendo utilizado em situações onde o número de partículas deve ser expresso em milhões de partículas por metro cúbico de ar. Os impingers possuem a limitação de não coletarem partículas muito pequenas (menores de 7 µm). Nos anos 60 vários limites de tolerância para poeira total e respirável eram expressos em unidades de milhões de partículas por pé cúbico e requeriam a contagem de partículas com um microscópio. As partículas eram usualmente coletadas num impinger Greenburg-Smith a vazão de 1 pé cúbico por minuto ou 28 litros por minuto. Atualmente os impingers são utilizados para coletar
  • 50. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 50 bioaerosóis, no entanto, o principal uso é na coleta de gases reativos, tais como amônia, formaldeído, gás cianídrico e hidrazina. Na prática, o ar é borbulhado através de um líquido absorvedor para assegurar o íntimo contato entre gás e líquido. Esta técnica é apropriada para gases que são facilmente solúveis no líquido absorvente ou reagem com este. Diversas substâncias são analisadas utilizando o impinger, seja por limitação da técnica analítica, seja por limitação do laboratório. Os principais agentes químicos amostrados, bem como o meio onde são coletados, encontra-se listados a seguir: • hidrazina, coletada em solução de ácido clorídrico; • dióxido de enxofre, coletado em solução de peróxido de hidrogênio (água oxigenada); • cloro gasoso, coletado em solução de metilorange; • peróxido de hidrogênio, coletado em solução de oxisulfeto de titânio; • ozônio ou ozona, coletado em solução de iodeto de potássio; • dissulfeto de hidrogênio, coletado em solução de acetato de cádmio; • isocianatos (MDI), coletado em solução de ácido clorídrico e ácido acético. Em determinadas situações existe a necessidade de se coletar amostras de ar total. Uma das opções seria a utilização de balões em material plástico. Tais balões possuem válvula através da qual a amostra é introduzida e purgada. O maior problema no uso dos balões é a perda do material, eis que os plásticos são permeáveis. No entanto, o processo de permeação é fortemente dependente da natureza química do plástico e da amostra que será acondicionada no balão. Outra questão a ser considerada é a possível reação do material amostrado com o balão. Gases e vapores reativos não devem ser amostrados em balões, mas sim em canisters de aço, especialmente tratados. Caracteristicamente, tais balões são utilizados para fazer coletas de atmosferas contendo CO e CO2. Abaixo tabela com os principais tipos de balões e sua composição química. Tipo do balão composição química cinco camadas interior: polietileno, poliamida, alumínio, cloreto de polivinilideno exterior: poliéster Halar® etileno, copolímero de trifluoretileno Mylar® poliéster (copolímero do ácido dicarboxílico e um glicol) Saran® cloreto de polivinilideno Tedlar® fluoreto de polivinila Teflon® FEP - etileno fluorado, propileno
  • 51. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 51 Ainda com relação aos materiais que compõem os equipamentos de amostragem e recipientes coletores, por exemplo, os bags de látex são coletores usuais de gases provenientes do petróleo, porém para compostos que contêm NO2 em média ou alta concentração, eles podem sofrer estraçalhamento no momento da coleta. Para o gás hidrogênio o cilindro de aço inox é o mais apropriado, pois mesmo os “bags” de teflon não garantem a impermeabilidade por períodos maiores que 6 horas. A perda do contaminante do balão pode ocorrer através da reação do agente químico com o material do balão, adsorção do material, difusão do contaminante através do material do balão ou vazamento pelas válvulas. Para minimizar erros, algumas precauções devem ser tomadas: os balões devem ser purgados, várias vezes, com um gás inerte, para remoção dos traços de contaminantes antes da amostragem; • a seleção do balão deve recair sobre tipo que não seja permeável ao agente que está sendo amostrado; • o tempo de guarda do material amostrado deve ser pequeno; • os balões não devem ser totalmente preenchidos, especialmente, quando forem ser transportados por avião, dado que a alteração de pressão pode estourar os balões. Alternativamente, ar total pode ser coletado em container rígido, fabricado em vidro, aço, aço inox, alumínio e uma série de outros materiais, apresentando menos problemas que os balões. Caracteristicamente tais containeres possuem formato de bulbo. Os canisters podem ser utilizados por longo período, mediante válvula que regula a quantidade de ar que ingressa em seu interior, devido vácuo produzido intencionalmente POEIRAS MI ERAIS Introdução O anexo nº12 da NR-15, estabelece os limites de tolerância para POEIRAS MINERAIS, considerando como tal, os seguintes elementos: • Asbestos; • Manganês e seus compostos; • Sílica livre cristalizada. A velocidade terminal de uma partícula esférica movendo-se sob a força da gravidade é:
  • 52. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 52 V d g Ct p r = −4 3 ( )ρ ρ ρ Onde: Vt = velocidade terminal (m/s); g = aceleração da gravidade (m/s2 ); ρp e ρ = massas específicas da partícula e do fluído (kg/m3 ); Cr = coeficiente de resistência (adimensional); d = diâmetro da partícula (m). As partículas finas (com diâmetro inferior a 50 µm) quando sedimentam em ar calmo atingem rapidamente velocidade limite em função da resistência do ar cujo valor é dado pela fórmula de Stokes: V d g t p = −2 18 ( )ρ ρ µ Onde: Vt = velocidade terminal (m/s); g = aceleração da gravidade (m/s2 ); ρp e ρ = massas específicas da partícula e do ar (kg/m3 ); µ = viscosidade dinâmica do ar (kg/m s); d = diâmetro da partícula (m). Asbestos Denomina-se asbesto, que também é conhecido por amianto, a forma fibrosa dos silicatos minerais pertencentes aos grupos de rochas metamórficas das serpentinas, isto é, crisotila (asbesto branco), e dos anfibólios (actinolita), a amosita (asbesto marrom), a antofilita, a crocidolita (asbesto azul), a tremolita ou qualquer mistura que contenha um ou vários destes minerais. Amianto é o nome comum dado a uma categoria de minerais, caracterizados por apresentarem fibras firmes, mas flexíveis, resistentes ao calor e ataques químicos, de composição físico-química com cores distintas; são os silicatos de consistência fibrosa, sendo que o tipo mais comum é o amianto branco ou crisotila. O material é produzido principalmente no Canadá, Rússia e Brasil (com enorme jazida em Goiás). Sua grande aplicação está no emprego como material resistente ao fogo, sendo principalmente empregado na construção civil e peças automobilísticas; na construção civil é utilizado como cimento-amianto na fabricação de telhas, tubos e caixas d'água, e na indústria automotiva na fabricação de pastilhas para freios.
  • 53. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 53 O amianto azul é o mais nocivo, sendo que toda a categoria é considerada agente cancerígeno, com manifestações de 10 a 45 anos, sendo fortemente agravada pelo fumo. Tecnicamente, entende-se por asbesto ou amianto toda a matéria mineral cristalizada fibrosa que, mediante um tratamento adequado, origina fibras industriais aproveitáveis. Os termos asbesto e amianto, do grego, significam características valiosas desse mineral que são, respectivamente, incombustível (asbesto) e incorruptível (amianto), o que o torna aplicável em milhares de atividades e produtos industriais, tais como: • na indústria da construção, através de seu emprego junto com o cimento na confecção de telhas, estruturas decorativas, canalizações, elementos isolantes etc; • na indústria da construção naval, através do isolamento de motores, isolamento térmico e sonoro; • em aplicações têxteis, tais como na fabricação de roupas de proteção contra fogo; • nas indústrias de plásticos, tintas, etc, nas mais diversas aplicações. As propriedades físico-químicas que fazem do asbesto um material de grande valor na indústria também origina graves problemas quando suas fibras são inaladas e chegam até os pulmões. A inalação deste finíssimo pó pode, através de um processo denominado fibrose, afetar a função pulmonar, substituindo tecido pulmonar normal por tecido cicatricial, reduzindo a capacidade e a elasticidade do pulmão. A prolongada exposição à poeira, que permanece indefinidamente no organismo, causa a asbestose, com sintomas de dificuldade de se respirar após esforço físico, podendo estar ainda associada ao câncer de pulmão. Os trabalhadores fumantes têm risco maior de contrair câncer do pulmão comparado aos não fumantes, sendo que o ato de fumar também aumenta o risco de fibrose pulmonar. As principais doenças relacionadas com o asbesto são: • a pneumoconiose denominada ASBESTOSE; • o câncer de pulmão; • o mesotelioma de pleura ou peritônio. A classe médica, de uma forma geral, admite o nexo entre a exposição ocupacional, as fibras de asbesto e o aparecimento de tais doenças. Os mineiros das jazidas de amianto e os operários que lidam com tais poeiras são os mais propensos a apresentar a asbestose. O limite de tolerância para fibras respiráveis1 de asbesto crisotila é de 2,0 f/cm3 . 1 Fibras respiráveis de asbesto são aquelas com diâmetro inferior a 3 µm, comprimento maior ou igual a 5 µm e relação entre comprimento e diâmetro igual ou superior a 3:1.
  • 54. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 54 A avaliação ambiental será realizada pelo método do filtro de membrana, utilizando-se aumentos de 400 a 500X, com iluminação de contraste de fase. Serão contadas as fibras respiráveis independente de estarem ou não ligadas ou agregadas a outras partículas. Os métodos da NIOSH e da AHIA estabelecem os procedimentos de amostragem, especialmente o tempo de coleta de cada amostra, para que se obtenha uma densidade de fibras sobre o filtro com uma determinada vazão, determinado através da seguinte relação: T A E Q L = × × × 103 Onde: A = área efetiva do filtro em mm2 ; E = densidade requerida no filtro em fibras/mm2 ; Q = vazão de amostragem em l/min; L = concentração ambiental esperada em fibras/ml. Desde que a concentração ambiental da poeira não é conhecida antes da amostragem, o período de coleta ótimo deve ser determinado por tentativa e erro através de uma amostragem preliminar. Recomenda-se que as amostragens de fibras de asbestos dispostas no ar sejam coletadas através de bombas de amostragens de ar de baixa vazão, de uso individual, e sobre filtros de membrana de éster-celulose, de 25 mm de diâmetro e com poros de 0,8 micras ou 1,2 micras, acondicionados em dispositivos abertos providos de uma base e um cilindro metálico longo que prende o filtro. Manganês e seus compostos O limite de tolerância para as operações com manganês e seus compostos referente à extração, tratamento, moagem, transporte do minério, ou, ainda, outras operações com exposição a poeiras de manganês ou de seus compostos é de até 5 mg/cm3 no ar, para jornada de até 8 horas/dia. O limite de tolerância para as operações com manganês e seus compostos referentes à metalurgia de minerais de manganês, fabricação de compostos de manganês, fabricação de baterias e pilhas secas, fabricação de vidros especiais e cerâmicas, fabricação e uso de eletrodos de solda, fabricação de produtos químicos, tintas e fertilizantes, ou, ainda, outras operações com exposição a fumos de manganês ou de seus compostos é de até 1 mg/m3 no ar, para jornada de até 8 horas por dia. Sílica livre cristalizada
  • 55. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 55 A sílica livre cristalizada é o mineral de maior importância sob o ponto de vista da Higiene do Trabalho, dada sua ocorrência em grandes quantidades na crosta terrestre (em torno de 60%). A sílica (SiO2) é encontrada sob três formas: cristalizada quartzo tridimita cristobalita criptocristalina calcedônia trípoli pedernal amorfa sílica coloidal gel de sílica opala A silicose é oriunda de forma cristalizada do quartzo, apresentando-se como alteração nos tecidos dos pulmões. Avaliação de sílica livre cristalizada Anteriormente argumentamos que a simples presença de agentes químicos, dispersos no ambiente de trabalho, não significa que os trabalhadores expostos venham a adquirir uma doença profissional. No caso das poeiras contendo sílica, devem concorrer vários fatores: • O tempo de exposição; • A concentração ambiental, principalmente ao nível respiratório do trabalhador; • O teor de sílica livre cristalizada na poeira em suspensão; • O tamanho da partícula. Portanto, será necessário determinar adequadamente esses fatores, para se avaliar quantitativamente o risco potencial de pneumoconiose num ambiente de trabalho. Amostragem Será a mais representativa possível da exposição. Para atingir esse objetivo, recomenda-se: • Usar aparelhagem e método que permitam coletar amostras contínuas (média ponderada de exposição);
  • 56. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 56 • Usar aparelhagem que tenha incorporado separador da fração respirável do material coletado. Determinação da concentração ambiental da poeira Para determinar a concentração ambiental da poeira, as amostras deverão ser coletadas de preferência ao nível respiratório dos trabalhadores; para isto é recomendável utilizar um amostrador individual, que faça coleta do material que pode ser inalado pelo trabalhador. São utilizados filtros de pvc de 5 µm de poro e 37 mm de diâmetro. A amostragem deverá estender-se, se possível, durante uma jornada de trabalho. Para a realização da análise gravimétrica, preliminarmente os filtros deverão ser estocados em dessecador até o uso. Os dessecadores contêm meios higroscópicos, tais como cristais de sílica gel. O propósito do dessecador é retirar toda a água existente no filtro, com vistas a se evitar erro na pesagem do mesmo, antes e depois da amostragem. Os filtros devem ser dessecados por 24 horas antes da pesagem. Para acelerar o processo, com o uso de dessecador à vácuo, o processo se reduz para menos de 30 minutos. O filtro é colocado em cassete com porta filtro, tampado com plug dos dois lados e só aberto no momento do uso. O ideal seria passar o filtro através de ionização para eliminar a carga estática que pode estar presente no filtro, causando contaminação por partículas atraídas. A ionização pode ser por radioisótopo Po210. Amostragens típicas estão na faixa de vazão de 1,5 até 2,0 l/min; após a amostragem os plugs devem ser recolocados nos orifícios e transportados para o laboratório (no cassete "in let" é a entrada de ar). A vazão da bomba de sucção deverá ser calibrada, utilizando padrões primários de comparação de vazão. O objetivo da calibração é conhecer de forma exata a vazão de trabalho de bomba, a qual deve ser mantida durante todo tempo de amostragem. A calibração deve ser realizada com todos os acessórios que serão utilizados na amostragem, tais como mangueiras, impingers e ciclone, que implicam em perda de carga no equipamento. Ao final da amostragem a bomba deve ser calibrada novamente para apurar se não houve variação da vazão, sendo tolerável uma variação de até 3%. A média da vazão inicial (Qi) e final (Qf) nos dá a vazão média (Qm) do equipamento: Q Q Qi f m + = 2 Os filtros deverão ser tarados com precisão de 5 casas decimais (precisão de 0,00001 g). Após a amostragem, os filtros deverão ser pesados novamente. A diferença entre a massa inicial (Mi) e final (Mf) representa a massa da amostra(Ma): M M Mf i a− = A determinação do volume do ar (V) que passou pelo aparelho é calculado pelo produto do tempo de amostragem (T) pela vazão média (Qm): V T Qm= ×
  • 57. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 57 O cálculo da concentração (C) da poeira é dado por: C M V mg m a = =    3 Exemplo de aplicação: Foi realizada uma amostragem de poeira total, obtendo-se os seguintes dados: • Peso do filtro: 1,9853g • Peso do filtro + material coletado: 1,9874g • Tempo de amostragem: 212minutos • Calibração inicial da bomba: 2 litros/min • Calibração final da bomba: 2,05 litros/min Cálculo da vazão média: Q Q Q lm i f = + = + = 2 2 2 05 2 2 025 , , / min Cálculo da massa da amostra: M M M ga f i= − = − =1 9874 19853 0 0021, , , Cálculo do volume de ar: V T Q litrosm= × = × =212 2 025 429 3, , Cálculo da concentração da poeira: C M V g litros mg g litros m mg ma = = × × = 0 0021 429 3 1000 1 1000 1 4 893 3, , , / EXERCÍCIOS Numa amostragem em indústria de borracha, foram recolhidas 0,0289 gramas de negro de fumo. A vazão inicial da bomba era de 2,0 litros/minuto e a vazão final foi de 1,9 litros/minuto. A duração da coleta foi de 360 minutos. Qual é a concentração em miligramas por metro cúbico do particulado? Dado o limite de tolerância do negro de fumo = 3,5mg/m³, pergunta-se: a exposição é insalubre? Numa amostragem em indústria de borracha, foram recolhidas 0,03742 gramas de negro de fumo, o qual foi coletado em 70 litros de ar. Qual é a concentração em miligramas por metro cúbico do particulado? Dado o limite de tolerância do negro de fumo = 3,5mg/m³, pergunta-se: a exposição é insalubre? Foram recolhidas 0,03158 gramas de um particulado, o qual foi coletado em 70 litros de ar, durante a operação de corte de cana de açúcar. Qual é a concentração em miligramas por metro cúbico do particulado?
  • 58. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 58 Análise de sílica livre cristalizada na amostra coletada Sendo o teor de sílica livre cristalizada um dos fatores mais importantes na determinação do grau de risco de pneumoconiose, é evidente que deve ser quantificado para determinar o limite de tolerância. Assim, a análise de sílica livre deve ser praticada na amostrada de coletada, que passou pelo separador de partículas e que representa a fração respirável. Os métodos de análise de sílica são, de preferência, métodos instrumentais de análise, tais como difração de raio X e espectrofotometria de infravermelhos, os quais permitem realizar a determinação com uma alta precisão. Determinação do limite de tolerância Para determinar o limite de tolerância, foram estabelecidas diversas fórmulas experimentais, que variam segundo as unidades empregadas para expressar a concentração e o tipo de poeiras respirável ou total. Utilizando o método gravimétrico com separador de tamanho de partícula, emprega-se a seguinte fórmula, de acordo com a legislação brasileira: LT SiO = + 8 22 Comparação de resultados Uma vez feita a determinação de concentração da poeira ao nível de concentração da poeira ao nível respiratório do trabalhador, é feito o cálculo do limite de tolerância para essa poeira e os resultados são comparados, visando estabelecer o risco certo de silicose. a) Se a concentração da poeira ao nível respiratório é maior que o LT significa que existe um risco certo silicose para o trabalhador. Logo, este resultado indicará que devem ser tomadas medidas de controle para eliminar ou minimizar o risco. b) Se a concentração de poeira calculada está abaixo do LT, concluímos que o risco está sob controle; porém dever-se-á fazer amostragem periódica, visando manter sempre esta condição, ou tomar medidas adequadas para conseguir este objetivo. Exemplo de aplicação: Foi realizada uma amostragem de sílica, mediante coleta de poeira respirável, obtendo-se os seguintes dados: • Concentração da poeira respirável: 0,296mg/m³
  • 59. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 59 • Concentração de sílica: 0,036g Cálculo da porcentagem de sílica na amostra: 0 296 100% 0 036 , , % ⇒ ⇒ x x% , , = × = 0 036 100 0 296 12% Cálculo do limite de tolerância LT mg m= + = 8 12 2 0 57 3 , / Assim, o limite de tolerância para poeira respirável é de 0,57mg/m³. A concentração de poeira respirável foi de 0,296mg/m³, abaixo do limite de tolerância. O limite de tolerância, expresso em milhões de partículas por decímetro cúbico, é dado pela seguinte fórmula: LT SiO = + 8 5 102 , Esta fórmula é válida para amostras tomadas com impactador (impinger) no nível da zona respiratória e contadas pela técnica de campo claro. A porcentagem de quartzo é a quantidade determinada através de amostras em suspensão aérea. O limite de tolerância para poeira total (respirável e não respirável), expresso em mg/m3 , é dado pela seguinte fórmula: LT SiO = + 24 32 Exemplo de aplicação: Foi realizada uma amostragem de sílica, mediante coleta de poeira total, obtendo-se os seguintes dados: • Concentração da poeira respirável: 0,3mg/m³ • Concentração de sílica: 0,053g Cálculo da porcentagem de sílica na amostra: 0 3 100% 0 053 , , % ⇒ ⇒ x x% , , ,= × = 0 053 100 0 3 17 6% Cálculo do limite de tolerância LT mg m= + = 24 17 6 3 116 3 , , / Assim, o limite de tolerância para poeira respirável é de 1,16mg/m³. A concentração de poeira total foi de 0,3mg/m³, abaixo do limite de tolerância.
  • 60. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 60 EXERCÍCIOS Foram realizadas amostragens de poeira inalável e sílica livre cristalina num ambiente, obtendo-se os seguintes resultados: massa de poeira inalável = 7,134 mg massa de sílica livre cristalina = 0,0932 mg volume amostrado = 200 L Pergunta-se: foi ultrapassado o limite de tolerância da poeira inalável? Dadas as fórmulas constantes do anexo nº 12 da NR-15: Limite de tolerância para poeira respirável, expresso em mg/m³: LT SiO = + 8 22 Limite de tolerância, expresso em milhões de partículas por decímetro cúbico: LT SiO = + 8 5 102 , Limite de tolerância para poeira total (respirável e não respirável), expresso em mg/m3 : LT SiO = + 24 32 Foram realizadas amostragens de poeira respirável e sílica livre cristalina num ambiente, obtendo-se os seguintes resultados: massa de poeira inalável = 0,595 mg massa de sílica livre cristalina = 0,0178 mg vazão de amostragem = 1,7 L/min tempo de amostragem = 100 min Pergunta-se: foi ultrapassado o limite de tolerância da poeira respirável? Adoção de medidas de controle Uma vez estabelecida a existência do risco de pneumoconiose, devem ser estudadas as medidas de controle mais adequadas para cada caso particular, as quais serão dirigidas principalmente ao ambiente de trabalho, devendo-se, preferencialmente, controlar o problema na sua fonte de origem. Algumas das medidas de controle ambiental de dispersão de poeiras, que podem ser adotadas isoladas ou conjugadas, são: • Mudanças de processo;
  • 61. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 61 • Mudanças de matérias-primas; • Emprego de métodos úmidos; • Enclausuramento de processo; • Ventilação local exaustora. O EPI adequado (neste caso, protetores respiratórios com filtro mecânico) só deve ser recomendado como última alternativa de controle, e a escolha deve ser feita por um profissional especialista em proteção respiratória. Uma vez controlado o risco, recomenda-se efetuar amostragem periódica, afim de verificar a eficiência do método de controle adotado. Exames médicos específicos Os exames médicos específicos, principalmente abreugrafia e exame de capacidade pulmonar, devem ser feitos por ocasião da admissão dos trabalhadores que irão desenvolver suas atividades em locais onde se trabalhe com poeiras pneumoconióticas e, posteriormente, de 6 em 6 meses, a fim de detetar alteração no tecido pulmonar. A legislação brasileira estabelece estes tipos de exames, assim como o chamado exame de cessação de serviço, com um intuito de constituir um histórico ocupacional do trabalhador, que permitirá orientar o médico nas medidas de ordem preventiva a serem tomadas para evitar a instalação de uma pneumoconiose ocupacional. ESTRATÉGIA DE AMOSTRAGEM Medir não é avaliar... Nem sempre os agentes químicos podem ser detectados pela visão ou pelo olfato; as partículas microscópicas são as mais danosas, pois atingem diretamente os alvéolos, as substâncias sem odor ou com baixo limite olfativo são as mais insidiosas, eis que não são perceptíveis. Algumas substâncias químicas, ainda que presentes em traços, podem ser percebidas por seus odores. O odor pode servir como indicador da presença de determinada substância nociva. Porém, nem todas as substâncias químicas possuem odores fortes; por outro lado, nem toda substância com forte odor é nociva. Na amostragem de qualquer agente, a estratégia deve ser definida antes do trabalho ser iniciado. No caso de amostragem ocupacional, as medições terão como ponto de referência a zona respiratória do trabalhador. Considerando a estratégia de amostragem, inicialmente, devem ser estabelecidas quais substâncias serão amostradas, tomando-se como base aquelas com potencial nocivo ao trabalhador, a fim de se determinar quais os tipos de amostradores serão utilizados. A identificação das
  • 62. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 62 exposições envolve a tarefa de detectar o processo, operações e atividades e um completo inventário dos agentes químicos com o apropriado limite de tolerância. Previamente ao processo de amostragem, é essencial definir o que será analisado. É muito comuns pedidos para análise de fumos metálicos, sem a definição de qual metal (estanho, cobre, chumbo etc). Ademais é necessário também saber o tipo da substância a ser analisada (vapor, neblina, poeira, fumo etc). Um solvente pode se encontrar no estado vapor (por exemplo, na preparação ou mistura de tintas) ou no estado neblina (por exemplo, na pintura com revólver). Outro clássico exemplo são os metais que ora se encontram como poeira (por exemplo, no lixamento) ora como fumos (por exemplo, na solda ou corte). Tais informações permitirão a decisão da amostragem com base científica, especialmente quanto aos fatores de volatilidade, interação com o meio, preservação ou estabilidade etc. Outra questão importante é a concentração esperada. Estimar a concentração do agente facilita o cálculo do volume a ser amostrado, bem como a melhor técnica a ser utilizada. O tempo de amostragem depende do método analítico. A escolha entre uma amostragem contínua ou instantânea está diretamente relacionada com o agente a ser analisado. O monitoramento e as avaliações estão relacionadas à coleta, detecção, e mensuração de amostras representativas, que no caso da higiene industrial as amostras são oriundas da atmosfera. O segundo passo é caracterizar o local de trabalho. A caracterização deve definir os grupos homogêneos de exposição. Grupo homogêneo de exposição é um grupo de trabalhadores com idênticas probabilidades de exposição para um agente simples, ou ainda, é aquele grupo de trabalhadores para o qual se espera ter o mesmo ou similar perfil de exposição. O monitoramento e as avaliações estão divididas em várias categorias que refletem o tipo de procedimento que será conduzido. As categorias são baseadas em fatores que incluem tempo, localização e método de coleta de análises. É impossível avaliar todos os trabalhadores, cobrindo integralmente a jornada de trabalho, todos os dias do ano, para todos os agentes a que eventualmente poderiam estar expostos. Assim, é escolhida uma amostra estatística, escolhida de maneira apropriada, cujos resultados possam ser generalizados para toda a população. Infelizmente é impossível, através de uma avaliação, chegarmos à exposição real, exceto por mero acaso. Inicialmente porque tal avaliação está cercada de erros aleatórios, que proporcionam somente uma estimativa da exposição real. No entanto, utilizando-se de uma estratégia de amostragem, inclusive com ferramentas estatísticas, poderemos estabelecer intervalos, com grau de certeza definido, onde esta exposição esteja. Estratégia de amostragem envolve um conjunto de considerações, abordagens e planificação a respeito da exposição dos trabalhadores. A estratégia de amostragens é etapa anterior à avaliação, quando são realizadas ponderações à respeito dos agentes existentes, trabalhadores expostos, as atividades do trabalhadores, bem como seus locais de trabalho.
  • 63. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 63 A principal vantagem na utilização da estratégia de amostragem é a economia nas avaliações, eis que se amostrará o exato número de amostras para garantir a confiabilidade nos resultados. A estratégia de amostragem se inaugura com o estudo da exposição dos trabalhadores e se finda com as conclusões estatísticas sobre os resultados das avaliações, quando então se passa à etapa do controle do agente. A evolução da estratégia de amostragem foi conseqüência da incerteza dos resultados das avaliações realizadas de forma intuitiva. A primeira manifestação formal sobre assunto foi emanada pelo NIOSH, em 1977, quando lançou seu Manual de Estratégia de Amostragem, cujos conceitos continuam válidos até a atualidade, além do livro sobre o mesmo tema publicado pela AIHA. A caracterização básica, suscitada pelo livro da AIHA, preconiza que o conhecimento da exposição ocupacional dá-se por meio de três itens: o ambiente de trabalho, os trabalhadores expostos e os agentes ambientais. O ambiente de trabalho compõe-se das emissões oriundas dos processos industriais, que resultam no produto final, bem como subprodutos e matérias-primas utilizadas. Os trabalhadores expostos caracterizam-se pelas funções e atividades realizadas e sua relação com processo e agentes. Os agentes ambientais devem ser correlacionados às atividades, processos e expostos. É fundamental conhecer os efeitos ao organismo humano, suas propriedades e limites de tolerância aplicáveis. Dos três conceitos citados anteriormente advém a concepção de grupo homogêneo de exposição, que é um conjunto de trabalhadores que experimentam exposição similar. Deste grupo homogêneo de exposição, qualquer um de seus paradigmas representam com fidelidade a exposição dos demais. Depois de realizada a coleta da amostra é necessário minimizar, o máximo possível, o tempo de envio ao laboratório e início efetivo da análise. Algumas amostras são instáveis e um longo período de espera para o envio ao laboratório pode comprometer a qualidade desta. O ideal é remeter as coletas diárias e não aguardar o término de todos os trabalhos para só então enviar o lote completo ao laboratório. Por outro lado é preciso ter a certeza de que amostra entregue ao laboratório não entrará numa enorme fila, permanecendo por vários dias numa prateleira ou armário. Nas situações em que houver um tempo relativamente longo para se enviar ao laboratório ou o laboratório demorará em analisar a amostra é preciso ponderar sobre eventual modificação que sofrerá a amostra. Se restar a possibilidade de alteração da amostra, será necessário implementar a preservação da amostra, a qual garantirá do modo confiável que a amostra a ser analisada estará presente na mesma quantidade quando no local original. Preservar a amostra é minimizar a cinética
  • 64. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 64 de degradação do analito. Preservar a amostra é evitar que a mesma se altere em suas características, quer físicas, químicas ou biológicas. A alteração da amostra pode se dar por fenômenos físicos, químicos ou biológicos. Como físicos podemos citar a perda por evaporação da amostra ou componente da amostra; a higroscopia (absorção de água) também pode representar uma contaminação física e a atração eletrostática que pode agregar a amostra contaminação indesejável. As alterações químicas de uma amostra podem incluir os processos naturais de oxidação do analito, além do que podem ocorrer decomposições catalisadas por: temperatura, umidade, luz e radiações ionizantes e não ionizantes. A redução da temperatura atua na redução da cinética química da amostra; no entanto, é importante que a amostra seja analisada no menor prazo possível. A redução da temperatura pode ser obtida por geladeira, freezer, gelo seco, nitrogênio líquido, ar refrigerado etc. A redução do oxigênio, que evita a oxidação da amostra é ação mais complicada, eis que o ar atmosférico contém cerca de 20% de oxigênio e, conseqüentemente, qualquer movimento do sistema favorecerá o ingresso de oxigênio. Ao contrário do que se acredita, mesmo alguns polímeros são permeáveis ao oxigênio (por exemplo, o PET). As roscas dificilmente garantem estanqueidade total. Produtos de reação interna podem levar à produção de oxigênio. Um artifício é a introdução de gases nobres com finalidade de degasagem, porém mesmo os gases nobres possuem um teor mínimo de oxigênio como contaminante. Outra alternativa de medida de controle é a redução da pressão do sistema, por meio de vácuo; no entanto, é necessário levar em consideração a pressão de vapor dos produtos presentes na amostra. A redução da umidade pode alterar significativamente o aspecto físico da amostra, um bom exemplo são os sais de cobre que, na presença de água, mudam de cor e alteram as propriedades físicas. A redução da umidade também detém o crescimento microbiano e, conseqüentemente mudar a concentração da amostra, ou ainda deteriorá-la inviabilizando a análise. A umidade em algumas substâncias provoca processos de hidrólise, por exemplo a ação da água sobre os ésteres. Para controlar ou reduzir a umidade temos o dissecador, o desumidificador, a sílica gel, o carbonato de sódio anidro, o cloreto de cálcio, o perclorato de magnésio, o ácido sulfúrico concentrado etc. A redução da luz está ligada ao processo de fotólise e ativação de reações que necessitam pouca energia. Os derivados da prata e a isotretionina são sensíveis à luz natural. O controle da luz ou da luminosidade reduz o crescimento de alguns microorganismos. A utilização de frascos âmbar ou de materiais que produzam barreira à luz devem ser preferidos para amostras sensíveis à luz. A redução por agente de corte é utilizada para evitar a evolução de determinadas espécies químicas, por exemplo, evitar a redução de determinados metais como o mercúrio, pela introdução de ácido nítrico; evitar que a evolução de certas espécies microbiológicas interfira na espécie em análise é realizado pela introdução de solução de ácido sulfúrico.
  • 65. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 65 Sob o ponto de vista biológico as amostras podem ser alteradas em razão da ação da evolução natural dos microorganismos presentes ou introduzidos naquelas, inclusive considerando o crescimento nos meios aeróbico, anaeróbico e em meio apropriado. A ação de bactérias sobre alguns compostos orgânicos pode produzir sua decomposição. Nesta situação, a coleta deve seguir rígidos procedimentos para evitar a contaminação, como o contato da pele com o recipiente coletor, por exemplo. CARACTERIZAÇÃO BÁSICA O principal intento da caracterização básica é estabelecer os grupos homogêneos de exposição, que compreende: • a caracterização do ambiente, para conhecer o local de trabalho, processos realizados, agentes existentes e atividades desenvolvidas; • a caracterização da população exposta, para conhecer atividades e tarefas realizadas pelo trabalhador; • a caracterização dos agentes, para determinar quais agentes têm atuação no ambiente, bem como seus efeitos à saúde e limites de tolerância. Grupo homogêneo de exposição é aquele conjunto de trabalhadores com idênticas probabilidades de exposição a um dado agente. Não que todos os membros experimentariam a mesma exposição dia após dia; porém, a distribuição de probabilidade de exposição é a mesma para todos os seus componentes. Normalmente um grupo homogêneo de exposição é válido para um único agente, não para todos, por exemplo: Um grupo de 10 prensistas constituem grupo homogêneo de exposição quanto aos agentes químicos, porém não necessariamente para o ruído, eis que 5 operam prensa hidráulica e 5 operam prensa excêntrica. EXPOSTO DE MAIOR RISCO O conceito de exposto de maior risco (maximum risk employee, MRE) compreende a avaliação do trabalhador mais exposto, quando ultrapassado o nível de ação. O exposto de maior risco é evidenciado pela proximidade da fonte de contaminante, mobilidade no ambiente, linhas de correntes de ar no recinto e diferenças de hábitos operacionais. Via de regra, o maior exposto é aquele trabalhador que permanece mais próximo da fonte. Porém, linhas de corrente de ar podem contaminar um posto distante da fonte. Também há que se considerar aquele trabalhador que continuamente se movimenta de uma fonte para outra. Quando for impossível selecionar o trabalhador com maior risco, deve-se apelar para a amostragem aleatória do grupo exposto. A escolha deve recair sobre o grupo que tenha maior probabilidade de incluir, pelo menos, um trabalhador com alta exposição. A tabela a seguir fornece o número mínimos de trabalhadores a amostrar, num conjunto com até 50 trabalhadores,
  • 66. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 66 assegurando com 90% de confiança que, ao menos um trabalhador pertence ao grupo dos 10% mais expostos. Segundo o Occupational Exposure Sampling Strategy Manual da NIOSH, é definido o número de trabalhadores que constituirão o GHR, com 90% de confiança e, que inclua pelo menos um trabalhador sujeito aos 10% mais altos níveis de exposição, de acordo com a tabela: TAMANHO DA AMOSTRAGEM PARCIAL PARA OS 10% SUPERIORES COM CONFIANÇA DE 90% NÚMERO DE TRABALHADORES NÚMERO DE TRABALHADORES A SEREM AMOSTRADOS 8 7 9 8 10 9 11-12 10 13-14 11 15-17 12 18-20 13 21-24 14 25-29 15 30-37 16 38-49 17 50 18 mais de 50 22 A escolha da amostra deve ser feita de forma aleatória e imparcial, para que haja idênticas probabilidades dos participantes na amostra, o que pode ser feito por sorteio, ou com a utilização de tabela de números aleatórios. FATORES QUE INTERFEREM NA AMOSTRAGEM Inicialmente não existe a melhor forma de amostragem, mas sim, escolher aquela que melhor se adapte ao instrumental disponível. Um erro bastante comum entre aqueles que realizam amostragem é coletar um determinado agente, de qualquer forma, em qualquer meio e acreditar que o laboratório fará o milagre de analisar aquela amostra. Não é assim que funciona! Tudo deve estar “combinado” com o laboratório analítico que dará as diretrizes sobre como deve ser realizada a coleta do agente.
  • 67. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 67 Há também questões relativas ao custo x benefício de utilização de determinada técnica. A amostragem deverá ser realizada por profissional experiente, que deverá ter a certeza de que a amostra é verdadeiramente representativa do todo. A amostragem deve considerar a duração da atividade sob avaliação. É muito tranqüilo amostrar uma atividade que se processa de forma contínua. Uma atividade intermitente já carece de alguns cuidados especiais, especialmente quando se utiliza técnica que dá como resultado uma média no tempo, uma vez que podem ocorrer picos de exposição que não serão detectados. Pior ainda, é amostrar uma atividade que se processa de forma eventual, cuja duração também possa ser curta. Em algumas situações a metodologia de amostragem prevê um volume mínimo de ar, aliado a uma vazão mínima do equipamento que não conseguem ser satisfeitos. Os métodos de amostragem instantânea deveriam ser utilizados preferencialmente, nestas situações. Uma questão bastante complexa é a variação existe infra e intra jornada. Não somente os rodízios podem ser responsáveis por tais oscilações, como também, alterações normais do ciclo de trabalho, do processo produtivo, variações climáticas e tantas outras possíveis. As interferências são provocadas devido as propriedades químicas e físicas semelhantes a alguns agentes que apresentam reações idênticas quando não são utilizados reagentes não específicos. Por exemplo, as propriedades de um determinado agente permite que ao reagir com um indicador produza uma mudança de cor ou precipitação de um soluto; porém, há também um segundo agente com propriedades parecidas que produz os mesmos efeitos. Assim, se o segundo agente estiver presente junto com o primeiro agente, há que separá-los para que a análise não apresente um falso resultado. TIPOS DE AMOSTRAGEM Há vários tipos de amostragem, dentre eles: • amostragem única de jornada completa - é a segunda melhor forma de amostragem; porém, tem a limitação de não conhecer peculiaridades inter jornadas. • amostragens consecutivas de jornada completa - é a melhor forma de amostragem; porém, seu custo pode ser proibitivo. • amostragens consecutivas de período parcial - é a terceira melhor forma de amostragem; deve-se cuidar para não amostrar períodos de forma superposta, mas sim, adjacente. • amostragens pontuais de curta duração - é a opção menos apropriada; pois para que não se produza intervalos de confiança muito amplos é necessário um grande número de amostragens. Nas amostras de período parcial ou de curta duração deve-se tomar o cuidado de não realizar amostras equiespaçadas (com intervalos regulares), pois eventualmente podem ter relação com o ciclo de exposição. Por exemplo, convenciona-se que serão feitas amostragens instantâneas de gás carbônico numa garagem subterrânea de 10 em 10 minutos; porém, o tempo médio de
  • 68. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 68 permanência do veículo no local também é de 10 minutos. Assim, sempre que se amostrar, ou será considerada uma situação crítica, ou uma situação de não emissão. VARIABILIDADE E ERROS - VARIABILIDADE ALEATÓRIA X SISTEMÁTICA Ao iniciar-se uma avaliação deve-se instalar e ajustar cuidadosamente o equipamento, zelando de todos os detalhes que possam reduzir sua exatidão, tais como: vibrações, correntes de ar, mudanças de temperatura, campos magnéticos etc. É importante também que aquele que esteja conduzindo a amostragem esteja confortavelmente instalado, tendo perto de si os elementos que deve observar, e ao alcance da mão aqueles em que deve atuar. Ao realizar a leitura de um instrumento (por exemplo uma agulha) sobre uma escala, o raio visual deve ser perpendicular ao plano de graduação (para evitar os chamados erros de paralaxe). Apesar de todas estas precauções em qualquer avaliação cometem-se erros, que podem ser agrupados em duas categorias: sistemáticos e acidentais ou aleatórios. É um fato observável que, se repetirmos a medição de uma mesma grandeza em condições supostas idênticas, não obteremos sempre o mesmo resultado, mas sim um conjunto de valores diferentes. Cada um destes valores representa um “valor medido” da referida grandeza e torna-se evidente que não se pode esperar que o valor medido represente o seu valor verdadeiro (exato). Nenhuma medição é exata. Os erros sistemáticos são devidos a defeitos constantes do método escolhido, do instrumento (escala descalibrada ou zero desajustado) ou da pessoa que faz a medição (por exemplo, se dispara o cronômetro sempre demasiado tarde ou cedo). Assim, os erros sistemáticos incluem a falibilidade humana no uso dos equipamentos. São erros que se reproduzem sempre nas mesmas condições, afetando o resultado sempre no mesmo sentido. Os erros acidentais ou aleatórios são devidos a causas fortuitas de que se não tem perfeito conhecimento, afetando o resultado para mais ou para menos. Tais erros podem ser levados em conta estatisticamente, porém não podem ser prevenidos. Programas de qualidade podem reduzir ou controlar os erros aleatórios associados a equipamentos ou procedimentos. Os erros sistemáticos podem eliminar-se, uma vez conhecida a sua causa. Para isso é necessário fazer variar as condições da experiência, o método, o observador. Os erros acidentais não podem ser eliminados; no entanto é possível atenuar os seus efeitos, aumentando o número de medições e avaliar a sua ordem de grandeza. A preocupação fundamental do higienista que realiza uma avaliação é, naturalmente, a de tomar todas as precauções para reduzir os erros durante a experiência. Apesar disso, todas as medições são afetadas por um erro experimental devido a inevitáveis imperfeições nos aparelhos de
  • 69. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 69 medida ou às limitações impostas pelos nossos sentidos (visão, audição etc) que registram a informação. Ao repetir várias vezes uma avaliação, verifica-se que esses erros se agrupam em duas categorias: uns que se reproduzem sempre e no mesmo sentido, e outros que atuam ao acaso tanto num sentido como no outro. Os primeiros designam-se por erros sistemáticos e os segundos por erros acidentais ou aleatórios. Suponhamos que medimos o período de um pêndulo com auxílio de um cronômetro e que repetimos varias vezes a medição. Os atrasos ou antecipações do experimentador ao ligar e desligar o cronômetro, os erros na estimativa das divisões da escala, provocam variações nos resultados das sucessivas medições e podem ser considerados erros acidentais. Se não se manifestarem outros erros, alguns dos resultados terão valor muito elevado e outros serão muito reduzidos. Mas se, além disso, o cronômetro tiver tendência para se atrasar, todos os resultados virão reduzidos. Trata-se de um erro sistemático. Os métodos estatísticos consideram somente as variações aleatórias das concentrações ambientais, não sendo consideradas as variações sistemáticas por alterações no ambiente de trabalho, como por exemplo: • perda de eficiência do sistema de ventilação ou outras proteções coletivas; • mudanças do processo produtivo; • introdução de novos equipamentos; • alteração no ritmo de produção. Os principais erros e variações que afetam as avaliações ocupacionais são: • erros aleatórios do equipamento de amostragem; • erros aleatórios do método analítico; • variação aleatória intra jornada da concentração ambiental; • variação aleatória inter jornada da concentração ambiental; • erros sistemáticos no processo de avaliação; • mudanças sistemáticas da concentração ambiental. VERIFICAÇÃO DO VALOR TETO Na amostragem de agentes assinalados na coluna teto deve-se buscar o instante mais crítico da exposição; assim, a amostragem não é aleatória, mas sim, tendenciosa. A amostragem não pode ser contínua, mas sim instantânea, a fim de que sejam detectados os picos de exposição. A amostragem contínua tende a desaparecer com o valor máximo na média da avaliação.
  • 70. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 70 Medidas de Controle para Agentes Químicos A prática tem demonstrado a efetividade de uma série de medidas que, em conjunto ou individualmente, podem ser úteis na redução de riscos a que estão expostos os trabalhadores. Podem ser separadas em duas classes distintas: medidas relativas ao meio ambiente, nas fontes (máquinas, processos, produtos e operações) e na trajetória desses agentes até o trabalhador; e medidas relativas ao trabalhador, que é o receptor involuntário desses agentes. Medidas relativas ao ambiente: • Substituição de produto tóxico ou nocivo; • Mudança ou alteração de processo ou operação; • Encerramento ou enclausuramento da operação; • Segregação de operação ou processo; • Ventilação geral diluidora; • Ventilação local exaustora; • Manutenção; • Projetos adequados. Medidas relativas ao pessoal: • Equipamento de Proteção Individual; • Educação e Treinamento; • Controle Médico; • Limitação de exposição. Medidas relativas ao Ambiente Substituição do Produto Tóxico ou ocivo A substituição de um material tóxico não é sempre possível; entretanto, quando o é, representa a maneira mais segura de eliminar ou reduzir o risco. Entre os numerosos exemplos que podem ser citados no emprego deste método, está a troca do chumbo por óxido de titânio e zircônio e por sais de zinco, em esmaltes vitrificados e pinturas. Como é sabido, o chumbo era usado como constituinte em esmaltes vitrificados e, tendo a propriedade de solubilizar-se em soluções cítricas (limonada) ou acéticas (vinagre), teve de ser substituído na fabricação de artigos de louça para uso doméstico. Nas pinturas, a substituição teve de dar-se notadamente na fabricação de brinquedos. Também é um bom exemplo a substituição do quartzo granulado, que é usado na limpeza de peças metálicas, em jato sob pressão, por granalha de aço, o que reduz de forma considerável o risco de silicoses (quando não se trata de peças fundidas em areia, é bom frisar). De maneira
  • 71. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 71 análoga, foram substituídos os sais de mercúrio, usados no tratamento dos pêlos de animais, na fabricação de chapéus de feltro, por uma mistura de água oxigenada e sulfato de sódio. Igualmente, até onde tem sido possível, se tem substituído o benzeno por xileno, tolueno, hexano ou nafta por solvente, produtos que tem uma toxicidade mais reduzida que o benzeno e propriedades razoavelmente similares para os seus usos específicos. Outros bons exemplos de substituição são: a substituição do etilenoglicol (anti congelante) por propileno glicol; substituição do ácido acético (conservante) por ácido cítrico; uso do óleo sintético ao invés do óleo mineral; substituição do cloreto de metileno (adesivo) por N-metil pirolidona, ou ainda a utilização de colagem mecânica. O emprego de esferas de aço como material abrasivo ou de limpeza, substituindo a areia, também é prática bastante difundida; para a remoção de tintas substitui-se o cloreto de metileno por jato de areia e para a limpeza de peças, substitui-se o tricloetileno por álcalis. Mudança ou alteração do processo ou operação Uma mudança de processo oferece, em geral, oportunidades para a melhoria das condições de trabalho. Naturalmente, a maioria das mudanças ou alterações são feitas no sentido de redução de custos e aumento de produção, e só ocasionalmente favorecem o meio ambiente. Entretanto, deve o profissional de segurança saber tirar partido dessas mudanças, orientando-as de maneira a conseguir também os seus objetivos e lutando por alterações específicas que visem o ambiente de trabalho. Entre as operações, cujos riscos essas medidas eliminam ou reduzem significativamente, podemos citar as seguintes: • Utilização de pintura por imersão em vez de pintura a pistola. • Processos úmidos no lugar de operações a seco, para o controle de suspensões partículas; • Mecanização e automatização de processos, como o ensacamento de pós e a mecanização do empastamento de placas de bateria. Encerramento ou enclausuramento da operação Esta medida, como se auto explica através da designação, consiste no confinamento da operação, objetivando-se assim, impedir a dispersão do contaminante por todo o ambiente de trabalho. O confinamento pode incluir ou não o trabalhador. Com medida indicada para processos que produzem grandes quantidades de contaminantes, quando o trabalhador tiver que estar forçosamente incluído no enclausuramento, a ele deve ser fornecido equipamento adequado de proteção pessoal, independentemente de haver sistema de exaustão na câmara. Como exemplo, podem-se citar: as câmaras de jateamento abrasivo e o manuseio de solventes altamente tóxicos. Quando o operador não está incluído no enclausuramento, e só tem acesso à operação através de aberturas especiais, temos as chamadas glove boxes (caixas com luvas). As caixas que
  • 72. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 72 envolvem a operação são de material transparente ou dotadas de visores e as aberturas de manuseio vestem luvas impermeáveis no operador, isolando totalmente o processo. São exemplos: o esmerilhado e gravação de cristais, caixas de jateamento abrasivo e certos processos da indústria química. Adicionalmente, o enclausuramento de um processo nocivo, quando automatizado ou semi- automatizado, é das medidas mais eficientes. Exemplo: máquinas de jateamento abrasivo com granalha de aço. Segregação da operação ou processo A segregação ou isolamento é particularmente útil para operações limitadas, que requerem um número reduzido de trabalhadores, ou onde o controle por qualquer outro método é muito dificultoso. A tarefa é isolada do restante das operações e portanto a maiorias dos trabalhadores não é exposta ao risco específico; aqueles que realmente estão envolvidos na operação receberão proteção especial individual e/ou coletiva, tornando, em geral economicamente viável pela própria ação de segregação. A segregação pode ser feita no espaço ou no tempo. Segregação no espaço significa isolar o processo à distância; segregação no tempo significa executar uma tarefa fora do horário normal, reduzindo igualmente o número de expostos. Exemplos: Setores de jateamento de areia na indústria em geral e na construção naval (segregação no espaço); manutenção e reparos que envolvem altos riscos (segregação no tempo). Ventilação geral diluidora O propósito que tem em vista, ao instalar-se um sistema de ventilação geral de trabalho, é o de abaixar a concentração dos contaminantes ambientais a níveis aceitáveis, mediante a introdução de grandes volumes de ar, efetuando-se a diluição dos mesmos. Sendo assim, deduz-se que este sistema deve estar restringido aqueles sítios nos quais os contaminantes é produzido em vários lugares de mesmo recinto. Sua eficácia pode também ser aumentada utilizando-se correntes convectivas criadas por corpos a temperatura elevada, facilitando a eliminação do ar contaminado. Lamentavelmente, a ventilação geral (natural ou forçada) é recomendada de forma indiscriminada, sem se dar atenção às limitações inerentes ao sistema. Entre outras, deve-se lembrar que não se recomenda o seu uso nos casos em que o contaminante é disperso próximo da zona respiratória do trabalhador, pois seu efeito é nulo do ponto de vista da Higiene Industrial. A renovação do ar pode-se dar positivamente (insuflamento) ou negativamente (exaustão), e a decisão deve basear-se na possibilidade de que haja escape de ar contaminado a outros recintos adjacentes. Entretanto, qualquer que seja o método adotado, devem estar previstas as aberturas convenientes de entrada ou saída do ar insuflado ou evacuado, para que a renovação se de
  • 73. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 73 satisfatoriamente. A posição de tais aberturas deve ser tal que o ar efetue uma "varredura" do local de trabalho, especialmente eficiente nos pontos de geração de contaminante. O volume de ar envolvido deve relacionar-se com volume de contaminante gerado na unidade de tempo, e não como se costuma fazer na ventilação de conforto, no volume do recinto (trocas de ar por hora). Em geral, aqueles volumes são bastante superiores, podendo causar espécie a profissionais da área de ventilação e ar condicionado, normalmente não envolvidos em Higiene Industrial. Do ponto de vista econômico, a ventilação geral apresenta inconveniente de requerer grandes volumes de ar quando se trata de diluir contaminantes de alta toxicidade; assim, para diluirmos os vapores produzidos por um kg de Benzeno a valores aceitáveis, são necessários 5.400 m3 de ar; se o mesmo tivesse que ser feito para a nafta solvente, seriam necessários apenas 192 m3 de ar. As cifras ilustram claramente a necessidade de levar em conta a toxicidade do produto que se deseja diluir. Ventilação local exaustora A ventilação local exaustora é dos sistemas mais eficazes para se prevenir a contaminação do ar na indústria. O princípio em que se baseia é o de capturar o contaminante no seu ponto de origem, antes que o mesmo atinja a zona respiratória do trabalhador. Usando, para isto, a menor quantidade de ar possível. O contaminante assim capturado é levado por tubulações ao exterior, ou ao sistema de coleta do contaminante. Um sistema de ventilação local exaustora compreende várias partes básicas. A primeira delas é a tomada de ar ou captor, que deve ter a forma mais adequada de adaptação à máquina ou processo que gera o contaminante. Em geral se desconhecem características intrínsecas de sistemas de sucção, tais como a de que as superfícies isocinéticas de captura tem seu poder drasticamente reduzido ao nos afastarmos da boca da tubulação. Assim, para uma boca cilíndrica, a uma distância da mesma igual ao seu diâmetro, a velocidade do ar ingressante é de apenas 7% da velocidade na boca. Do exposto se deduz que a tomada de ar deve estar tão acercada quanto possível da fonte de produção de contaminante e que a velocidade deve ser suficientemente alta para que se leve à tubulação o contaminante, mesmo quando esta possua velocidade iniciais de geração de sentido contrário ao de captação (vapores aquecidos, partículas projetadas de esmeril). A parte seguinte do sistema compõe-se das tubulações ou condutos, através dos quais circula o aspirado. A velocidade do ar nos mesmos deve ser calculada de modo que o contaminante não se deposite no seu interior por sedimentação deve ser calculada de modo que o contaminante não se deposite no seu interior por sedimentação. As dimensões e características dos mesmos são de vital importância para a eficácia do sistema, que deve, portanto, ser projetado por especialistas, cabendo, pois, para a Ventilação Local Exaustora as mesmas considerações tecidas a esse respeito no item anterior (Ventilação Geral Diluidora), sendo aqui particularmente recomendáveis.
  • 74. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 74 Quando o contaminante é tóxico e a sua dispersão na atmosfera pode contaminar outras áreas de trabalho ou a vizinhança, ou, ainda quando o mesmo possuir alto valor intrínseco, o sistema deve incluir um dispositivo de coleta, localizado num ponto do sistema antes que o ar evacuado seja lançado na atmosfera. Os sistemas existentes de uso mais generalizado são os ciclones, câmaras de sedimentação, filtro de mangas, precipitadores eletrostáticos, processos úmidos, lavadores, entre outros, e seu uso e escolha dependem de parâmetros como: granulometria do material, vazão de manipular, molhabilidade, toxicidade, explosividade, ação corrosiva do contaminante etc. Pode-se combinar os diferentes tipos de sistema de coleta para conseguir os objetivos desejados; por exemplo, é comum combinar-se um ciclone a outro dos sistemas mais finos de separação mencionados, uma vez que aquele não aprisiona partículas mais reduzidas, dentro da faixa respirável (0,5 a 5 µm); entretanto, seu uso num primeiro estágio evita sobrecarga do sistema mais eficiente. Outro elemento constituinte dos sistemas de ventilação é, obviamente, o ventilador, o qual é colocado em geral, mas não necessariamente após o sistema coletor. A razão dessa forma de instalação é que, desse modo, todo o sistema se encontrará em pressão negativa, evitando a fuga de ar contaminado à atmosfera. Esse arranjo também é favorável quando o contaminante tem ação erosiva ou corrosivo, o que poderia diminuir sensivelmente a vida útil do ventilador. Os ventiladores podem ser axiais ou centrífugos; os primeiros podem manipular grandes vazões mas, em geral, a pressão muito reduzida, embora modernamente já haja modelos de pressão moderada; os segundos são de uso mais geral e são adequados, por sua construção para pressões baixas, moderadas ou altas. Dadas as grandes perdas de carga, geralmente nos sistemas de ventilação local exaustora, os centrífugos são especialmente aplicáveis. Quando o contaminante for potencialmente explosivo , o sistema todo deve ser à prova de explosão, e pode-se, inclusive, utilizar ejetores de ar comprimido em vez de ventiladores. Logo após instalados, os sistemas de ventilação, devem ser verificados quanto à operação, observando-se as especificações de projeto, tais como vazões, velocidades nos dutos, pressões negativas, entre outras. Os parâmetros de operação devem ser verificados periodicamente como medida usual de manutenção. Manutenção Rigorosamente, não se pode considerar este como um método de prevenção no sentido estrito da palavra; porém, constitui parte e complemento especialmente importante de qualquer dos anteriores, não só quando se trata dos equipamentos de controle de riscos ambientais, mas também de equipamentos e instalações em geral na empresa. É freqüente, devido ao pouco conhecimento do industrial de seus problemas ambientais, que a ação das medidas adotadas se esterilize com o tempo, por falta de uma manutenção adequada.
  • 75. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 75 Programas e cronogramas de manutenção devem ser seguidos à risca, respeitando-se os prazos propostos pelos fabricantes e projetistas de equipamentos. Ordem e Limpeza Boas condições de ordem, limpeza e asseio geral ocupam uma posição-chave num sistema de proteção ocupacional. Basicamente, é mais uma ferramenta a adicionar-se àquelas já listadas na prevenção de dispersão de contaminantes perigosos. O pó em bancadas, parapeitos, rodapés e chãos, sedimentado nas horas calmas e ao longo do tempo, pode prontamente ser redispersado na atmosfera do recinto pelo trânsito de pessoas e equipamentos, vibrações e correntes aleatórias. O asseio é sempre importante; onde há materiais tóxicos, é primordial. A limpeza imediata de quaisquer derramamentos de produtos tóxicos é importante medida de controle. Um programa de limpeza periódica, usando-se aspiração à vácuo, seja por aspiradores industriais, seja por linhas de vácuo, é o único meio realmente efetivo para se remover pó e partículas da área de trabalho. Nunca o pó deve ser soprado, com bicos de ar comprimido, para "efeito" de limpeza. Nos casos de pós de sílica, chumbo e compostos de mercúrio, estas são medidas essenciais. Igualmente, no uso manuseio e estocagem de solventes, o asseio deve incluir a limpeza imediata de respingos ou vazamentos, por pessoal que use equipamento de proteção pessoal, e o material empregado, como panos, trapos, papel absorvente, devem ser dispostos em recipientes herméticos e removidos diariamente da planta. É impossível manter programa efetivo de saúde ocupacional, sem que se assuma a constante preocupação com os aspectos totais de ordem e limpeza. Projetos adequados Todas as medidas mencionadas serão, via de regra, mais efetivas e viáveis econômica e fisicamente se consideradas na etapa de projeto de quaisquer equipamentos, processos e suas operações. Assim, a etapa de projeto constitui sempre a fase de ataque ideal dos problemas de Higiene e Segurança Industrial, e a inclusão de profissionais de Segurança e Higiene nas equipes de projeto, num mesmo nível de diálogo e decisão, constitui medida inteligente e atesta o nível de diálogo e decisão, constitui medida inteligente e atesta o nível de significância em que serão considerados tais problemas, pelas direções empresariais. Medidas Relativas ao Pessoal Equipamento de Proteção Individual Os Equipamentos de Proteção Individual devem ser sempre considerados como uma segunda linha de defesa, após criteriosas considerações sobre todas as possíveis medidas de controle relativas ao ambiente, que possam eventualmente ser tomadas e aplicadas prioritariamente.
  • 76. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 76 Entretanto, há situações especiais, como já foi notado, nas quais as medidas de controle ambientais são inaplicáveis total ou parcialmente; nesses casos, a única forma de proteger o pessoal será dotá-lo de equipamentos de proteção individual. O uso correto dos EPI´s, por parte dos trabalhadores, assim como as limitações de proteção que eles oferecem, são aspectos que o pessoal deve conhecer por meio de treinamento específico, coordenado pelo engenheiro de segurança. Normas gerais e específicas de escolha de tais equipamentos são tratadas no capítulo correspondente. Educação e treinamento As ações de educação e treinamento, principalmente aquelas dirigidas à Segurança e Higiene do Trabalho, devem ter lugar sempre independentemente da utilização de outras medidas de controle, sendo, na realidade, importante complementação a qualquer uma. Tais ações, que devem ser conduzidas e coordenadas pelo engenheiro de segurança da empresa, devem incluir, entre outros itens, a conscientização do trabalhador (quanto aos riscos inerentes às operações, aos riscos ambientais a às formas operacionais adequadas, que garantam a efetividade das medidas de controle adotadas), além do treinamento em procedimentos de emergência, noções de primeiros socorros e medidas de urgência adequadas a cada ambiente de trabalho específico, que serão desenvolvidas com a participação do médico do trabalho. Controle Médico Exames médicos pré-admissionais e periódicos constituem medidas fundamentais, de caráter permanente, e situam-se entre as principais atividades dos serviços médicos da empresa. Os exames pré-admissionais apresentam características importantíssimas de seleção ocupacional, podendo-se comparar aspectos desejados e não desejados. De acordo com a função ou atividade específica do trabalhador na empresa, cotejam-se aspectos operacionais, compleição, de habilidade e de destreza, de atenção e percepção, de susceptibilidade individual, alergênicos etc.; com os requerimentos e os fatores de risco de tais funções ou atividades. As características devem ser ditadas pelo médico, assessorado de dados técnicos específicos. Os exames médicos periódicos dos trabalhadores possibilitam, além de um controle de saúde geral do pessoal, a detecção de fatores que podem levar a uma doença profissional, assim como constituem uma forma de avaliar a efetividade dos métodos de controle empregados.
  • 77. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 77 Limitação da exposição A redução dos períodos de trabalho torna-se importante medida de controle onde todas as outras medidas possíveis forem inefetivas, impraticáveis (técnica, física ou economicamente) ou insuficientes no controle de um agente, por não se lograr, desse modo, a eliminação ou redução do risco a níveis seguros. Assim, a limitação da exposição ao risco, dentro de critérios técnicos bem definidos, pode tornar-se uma solução efetiva e econômica em muitos casos críticos. São exemplos típicos desse procedimento o controle de exposições ao calor intenso, as pressões anormais, ao ruído às radiações ionizantes.
  • 78. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 78 PRI CÍPIOS DE PROTEÇÃO RESPIRATÓRIA - SELEÇÃO DE RESPIRADORES E FILTROS CO CEITOS A proteção respiratória é a principal forma individual de neutralização dos agentes químicos. Constata-se na prática que, via de regra, a proteção respiratória é fornecida ao trabalhador sem qualquer critério técnico, o que redunda num equipamento de proteção individual sem qualquer eficácia contra o agente do qual se deseja a proteção. Comumente encontramos trabalhadores em exposição a solventes aromáticos, utilizando máscaras próprias para poeiras, e vice-versa. Estão muito difundidos os respiradores descartáveis, do tipo P0 (pê-zero) para toda e qualquer finalidade, quando na verdade só se aplicam às poeiras grosseiras do tipo serragem de madeira. A Instrução Normativa nº 1 do Ministério do Trabalho, de 11-04-94, traz os critérios técnicos para a boa seleção de um respirador, conforme veremos adiante. Denominamos partículas respiráveis aquelas com diâmetro menor que 10µm. A título de curiosidade, as partículas visíveis são aquelas maiores que 20µm. Basicamente o aparelho respiratório é constituído por: fossa nasal, faringe, laringe, traquéia, pulmão, brônquios, bronquíolos e alvéolos, na exata ordem de entrada. O ar até chegar aos alvéolos passa por 25 bifurcações. Basicamente o aparelho respiratório possui 3 funções: aquecer o ar, umidificar o ar e reter partículas grandes. O organismo possui defesas naturais contra materiais inalados, as principais são: • reflexos defensivos: espirrar, engolir, tossir, irritação etc; • transporte mucociliar: cílios, secreção de muco e alterações do calibre das passagens de ar; • remoção local: sistema linfático e macrófagos; • reação das células: imunológica, antimicrobiana e antiinflamatória. A área de troca gasosa com os alvéolos é muito grande, o homem contém cerca de 300.000.000 de alvéolos, com uma área superficial de 70 a 100m2 . A cada inspiração entram no organismo humano cerca de 2 litros de ar, permanecendo 0,5 litro. Segundo “A Guide to Industrial Respiratory Protection” do NIOSH, o consumo de ar para adultos é o seguinte: ATIVIDADE VOLUME (l/min) dormindo 6,0 descansando 9,3
  • 79. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 79 trabalho leve 19,7 trabalho médio 29,2 trabalho medianamente pesado 40,0 trabalho pesado 59,2 máximo trabalho 132,0 DEFI IÇÕES Poeiras - aerodispersóide gerado mecanicamente, constituído por partículas sólidas formadas pela ruptura ou desagregação de um sólido. évoas - aerodispersóide gerado mecanicamente, constituído por partículas líquidas, formadas pela ruptura mecânica de um líquido. Fumos - aerodispersóide gerado termicamente, constituído por partículas sólidas formadas pela condensação e solidificação de vapores produzidos pela volatilização de substâncias sólidas fundidas. eblina - aerodispersóide constituído por partículas líquidas geradas pela condensação de vapores de um líquido devido à saturação do ar atmosférico. Fumaça - mistura de gases, vapores e aerodispersóides, oriundos da combustão de materiais. Fator de proteção - indica quantas vezes a concentração do ar inalado é mais baixa que a do ar ambiente. Fator de proteção atribuído - é o nível de proteção que se espera alcançar no ambiente de trabalho, quando um trabalhador treinado usa um respirador (ou classe de respirador) em bom estado, ajustado de modo correto, durante todo o tempo que permanece na área contaminada. I STRUÇÃO ORMATIVA º 1 A Secretaria de Segurança e Saúde no Trabalho, no uso de suas atribuições e, CONSIDERANDO a necessidade de um controle eficaz dos ambientes de trabalho por parte das empresas, como condição a uma adequada política de segurança e saúde para os trabalhadores; CONSIDERANDO que, quando as medidas de proteção coletiva adotadas no ambiente de trabalho não forem suficientes para controlar os riscos existentes, ou estiverem sendo implantadas , ou ainda em caráter emergencial, o empregador deverá adotar, entre outras, aquelas referentes à proteção individual que garantam condições adequadas de trabalho; CONSIDERANDO as dúvidas suscitadas em relação aos trabalhadores quando da adoção de equipamentos de proteção respiratória por parte das empresas; CONSIDERANDO a necessidade de disciplinar a utilização desses equipamentos, dentro de critérios e procedimentos adequados, quando adotados pelas empresas; CONSIDERANDO os artigos 166 e 167 da Consolidação das Leis do Trabalho - CLT;
  • 80. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 80 CONSIDERANDO a Norma Regulamentadora nº 6, da Portaria nº 3214, de 08/06/78, e alterações posteriores, resolve: Baixar a presente Instrução Normativa - IN, estabelecendo Regulamento Técnico sobre uso de equipamentos de proteção respiratória. Art. 1. O empregador deverá adotar um conjunto de medidas com a finalidade de adequar a utilização dos equipamentos de proteção respiratória - EPR , quando necessário para complementar as medidas de proteção coletiva implementadas, ou enquanto as mesmas estiverem sendo implantadas, com a finalidade de garantir uma completa proteção ao trabalhador contra os riscos existentes nos ambientes de trabalho. § 1. As medidas previstas neste artigo deverão observar os seguintes princípios: I - o estabelecimento de procedimentos escritos abordando, no mínimo: a) os critérios para a seleção dos equipamentos; b) o uso adequado dos mesmos , levando em conta o tipo de atividade e as características individuais do trabalhador; c) a orientação ao trabalhador para deixar a área de risco por motivos relacionados ao equipamento; II - a indicação do equipamento de acordo com os riscos aos quais o trabalhador está exposto; III - a instrução e o treinamento do usuário sobre os usos e as limitações do EPR; IV - o uso individual dos equipamentos, salvo em situações específicas, de acordo com a finalidade dos mesmos; V - a guarda, a conservação e a higienização adequada; VI - o monitoramento apropriado e periódico das áreas de trabalho e dos riscos ambientais a que estão expostos os trabalhadores; VII - o fornecimento somente a pessoas fisicamente capacitadas a realizar suas tarefas utilizando os equipamentos; VIII - o uso somente de respiradores aprovados e indicados para as condições em que os mesmos forem utilizados; IX - a adoção da proteção respiratória individual após a avaliação prévia dos seguintes parâmetros: a) características físicas do ambiente de trabalho; b) necessidade de utilização de outros EPI; c) demandas físicas específicas das atividades de que o usuário está encarregado; d) tempo de uso em relação à jornada de trabalho; e) características específicas de trabalho tendo em vista possibilidade da existência de atmosferas imediatamente perigosas à vida ou à saúde; X - a realização de exame médico no candidato ao uso do EPR, quando por recomendação médica, levando em conta, dentre outras, as disposições do inciso anterior, sem prejuízo dos exames previstos na NR 07; § 2. Para adequada observância dos princípios previstos neste artigo, o empregador deverá seguir, além do disposto nas Normas Regulamentadoras de Segurança e Saúde no Trabalho, no que couber,
  • 81. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 81 as recomendações da Fundação Jorge Duprat Figueiredo de Segurança e Medicina - FUNDACENTRO contidas na publicação intitulada "PROGRAMA DE PROTEÇÃO RESPIRATÓRIA - RECOMENDAÇÕES, SELEÇÃO E USO DE RESPIRADORES" e também as Normas Brasileiras, quando houver, expedidas no âmbito do Conselho Nacional de Metrologia, normalização e Qualidade Industrial - CONMETRO. Art. 2. A seleção dos EPR deverá observar, dentre outros, os valores dos fatores de proteção - FP atribuídos, contidos no Quadro I anexo à presente IN. Parágrafo único. Em atmosferas contendo sílica e asbestos, além dos requisitos estabelecidos neste artigo, o empregador deverá observar, na seleção do respirador adequado, as indicações dos Quadros II e III, anexos à presente IN. Art. 3. Os EPR somente poderão ser comercializados acompanhados de instruções impressas contendo, no mínimo, as seguintes informações: I - a finalidade a que se destina; II - a proteção oferecida ao usuário; III - as restrições ao seu uso; IV - a sua vida útil; V - orientações sobre guarda, conservação e higienização. Parágrafo único. As instruções referidas neste artigo deverão acompanhar a menor unidade comercializada de equipamentos. Art. 4. Esta IN entra em vigor 120 dias após a data de sua publicação, ficando revogada a IN SSST n.01, de 13 de julho de 1993.
  • 82. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 82 ANEXO QUADRO I FATORES DE PROTEÇÃO ATRIBUIDOS PARA EPR TIPO DE RESPIRADOR TIPO DE COBERTURA DAS VIAS RESPIRATÓRIAS Peça Semi-Facial (1) Peça Facial Purificador de Ar 10 100 Máscara Autônoma de Adução de Ar (demanda)(2) 10 100 Linha de Ar Comprimido (demanda) 10 100 TIPO DE RESPIRADOR TIPO DE COBERTURA DAS VIAS RESPIRATÓRIAS Peça Semi- Facial Peça Facial Capuz Capacete Sem Vedação Facial Purificador de Ar Motorizado 50 1000(3) 1000 25 Linha de Ar Comprimido, de demanda, c/ pressão positiva 50 1000 - - Linha de Ar Comprimido, fluxo contínuo, máscara autônoma (circuito aberto ou fechado) 50 1000 1000 25 NOTAS 1 - Inclui a peça quarto facial, a peça semi-facial filtrante e as peças semi-faciais de elastômeros. 2 - A máscara autônoma de demanda não deve ser usada para situações de emergência, como incêndios. 3 - Os fatores de proteção apresentados são de respiradores com filtros P3 ou sorbentes (cartuchos químicos, pequenos ou grandes). Com filtros classe P2 deve-se usar Fator de Proteção atribuído = 100, devido às limitações do filtro. 4 - Em situações de emergência, onde as concentrações dos contaminantes possam ser estimadas, deve-se usar um fator de proteção atribuído não maior que 10.000. 5 - O fator de proteção atribuído não é aplicável para respiradores de fuga.
  • 83. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 83 QUADRO II RECOMENDAÇÕES DE EPI PARA SÍLICA CRISTALINA CO CE TRAÇÃO AMBIE TAL EQUIPAME TO Até 10 vezes o limite de tolerância Respirador com peça semifacial ou peça semifacial filtrante. Filtros P1, P2 ou P3, de acordo com o diâmetro aerodinâmico das partículas. Até 50 vezes o limite de tolerância Respirador com peça facial inteira com filtro P2 ou P3(*) Respirador motorizado com peça semifacial e filtro P2 Linha de ar fluxo continuo e peça semifacial Linha de ar de demanda e peça semifacial com pressão positiva Até 100 vezes o limite de tolerância Respirador com peça facial inteira com filtro P2 ou P3(*) Linha de ar de demanda e peça facial inteira Máscara autônoma de demanda Até 1000 vezes o limite de tolerância Respirador motorizado com peça facial inteira e filtro P3 Capuz ou capacete motorizado e filtro P3 Linha de ar fluxo continuo e peça facial inteira Linha de ar de demanda e peça facial inteira com pressão positiva Máscara autônoma de pressão positiva Maior que 1000 vezes o limite de tolerância Linha de ar de demanda e peça facial inteira com pressão positiva e cilindro de fuga Máscara autônoma de pressão positiva OTA do Quadro II Para diâmetro aerodinâmico médio mássico maior ou igual a 2 micra, pode-se usar filtros classe P1, P2 ou P3. Para diâmetro maior que 2 micra deve-se usar o de classe P3.
  • 84. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 84 QUADRO III RECOMENDAÇÕES DE EPI PARA ASBESTOS Até 2 fibras/cm³ Respirador com peça semifacial com filtro P2 ou peça semifacial filtrante Até 10 fibras/cm³ Respirador com peça semifacial com filtro P3 Respirador motorizado com peça semifacial e filtro P2 Linha de ar de demanda e peça semifacial com pressão positiva Até 100 fibras/cm³ Respirador com peça facial inteira e filtro P3 Linha de ar de fluxo continuo com peça facial inteira Linha de ar de demanda Mascara autônoma de demanda Até 200 fibras/cm³ Respirador motorizado com peça facial inteira e filtro P3 Linha de ar de fluxo continuo com peça facial inteira Linha de ar de demanda com peça facial inteira e pressão positiva Capuz ou capacete motorizado com filtro P3 Linha de ar de fluxo continuo com capuz ou capacete Mais que 200 fibras/cm3 Linha de ar fluxo continuo com peça facial inteira e cilindro de escape Linha de ar de demanda com peça facial inteira, pressão positiva e cilindro de escape Mascara autônoma de demanda de pressão positiva
  • 85. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 85 TIPOS DE RESPIRADORES Peça facial inteira Peça quarto facial Peça semi facial filtrante Peça semi facial SELEÇÃO DE RESPIRADORES PARA USO ROTI EIRO Inicialmente, alguns fatores exercerão influência na seleção de respiradores, tais como: • atividade do usuário: deve-se levar em conta a atividade do usuário, especialmente a tempo em que permanece na área de risco, bem como o tipo de trabalho, se é leve, moderado ou pesado; • condições de uso do respirador: deve-se levar em conta o tempo em que o respirador será usado, já que alguns são próprios para uso rotineiro, e outros para uso não-rotineiro; • localização da área de risco: deve-se levar em conta a localização da área de risco relativamente a áreas seguras que possuam ar respirável, com finalidade de planejar eventual fuga; • características e limitação dos respiradores: atentar para as características físicas e funcionais dos respiradores, bem como as suas limitações; • características da tarefa: as condições do ambiente e o nível de esforço exigido de um respirador podem reduzir drasticamente a vida útil do respirador, já que, por exemplo, em caso de extremo esforço, a autonomia de uma máscara autônoma fica reduzida pela metade, ou mais. O primeiro passo é caracterizar o risco, para tanto, aconselhamos o uso do check list a seguir: 1. determinar qual contaminante está ou poderá estar presente no ambiente;
  • 86. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 86 2. consultar na literatura técnica o limite de tolerância da substância; 3. atentar para as normas específicas, no caso de asbesto ou sílica; 4. verificar se no ambiente há deficiência de oxigênio; 5. mensurar a concentração do contaminante; 6. determinar o estado físico do contaminante (poeira, névoa, fumo, gás ou vapor); 7. considerar a absorção do contaminante pela pele; 8. atentar para eventuais propriedades de advertência do contaminante (limite de odor x limite de tolerância). Após caracterizado o risco, devemos proceder à seleção do tipo de respirador; para tanto, há necessidade de determinação do FATOR DE PROTEÇÃO REQUERIDO (FPr), que é dado pelo quociente: FPr = C LT Onde: C = Concentração do contaminante. LT = Limite de tolerância. Exemplo numérico: Concentração do acetato de etila no ar = 3000 ppm Limite de tolerância = 400 ppm FPr = C LT = 3000 400 = 7,5 Determinar, com base no quadro I da IN o tipo de respirador que possui: FPatribuído > FPrequerido FPatribuído > 7,5 A escolha poderia recair sobre um respirador purificador de ar com peça semifacial, cujo fator de proteção = 10. SELEÇÃO DE RESPIRADORES PARA SÍLICA CRISTALIZADA Utilizar o quadro II da IN. Diâmetro aerodinâmico médio mássico (D) é o diâmetro da partícula esférica de densidade 1 que tem mesma velocidade de sedimentação que a partícula de sílica (densidade = 2,4 g/cm³), que por sua vez, tem o mesmo comportamento de depósito nos pulmões que a partícula de sílica. Para concentração de sílica até 10 x LT, a seleção obedecerá ao seguinte critério: • P1 ou P2 se D > 2 micra; • P3 se D < 2 micra.
  • 87. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 87 SELEÇÃO DE RESPIRADORES PARA ASBESTO Utilizar quadro III da IN. Até 2 fibras/cm³, utilizar respirador com peça semifacial com P2 ou peça semifacial filtrante P2. O limite inferior da concentração não está definido, assim, deve-se usar o respirador, mesmo abaixo do LT, os trabalhadores que entrarem em contato com asbestos OUTROS FATORES QUE AFETAM A SELEÇÃO DE UM RESPIRADOR Outros fatores que também podem influenciar na seleção de um respirador são: • pêlos faciais: os respiradores com cobertura das vias respiratórias de qualquer tipo, seja de pressão positiva ou negativa, não devem ser utilizados com pessoas que usem barba, bigode, costeletas ou cabelos que possam interferir no funcionamento das válvulas, ou prejudicar a vedação na área de contato com o rosto; • necessidade de comunicação: na escolha de certos tipos de respiradores deve-se levar em conta o nível de ruído do ambiente e a necessidade de comunicação, pois falar em voz alta pode deslocar algumas peças faciais; • visão: quando o usuário necessitar usar lentes corretivas, óculos de segurança, protetor facial, óculos de soldador ou outros tipos de proteção ocular ou facial, eles não deverão prejudicar a vedação; • problemas de vedação nos respiradores: não devem ser usados gorros ou bonés com abas que interfiram com a vedação da peça facial no rosto; • uso de respiradores em baixas temperaturas: o desempenho do respirador pode ficar comprometido quando este é utilizado em baixas temperaturas • uso de respiradores em altas temperaturas: além de influir no desempenho de um respirador, o calor provoca o stress térmico que é agravado pelo uso desse equipamento. SELEÇÃO DE FILTRO MECÂ ICO Os filtros mecânicos são encontrados no mercado sob duas configurações distintas: Planos: são constituídos de feltro de lã impregnado com resina, muito encontrado nas classes P1 e P2. Ondulados: são constituídos de fibra sintética, geralmente montados dentro de cartuchos, que proporcionam uma grande área filtrante e redução da resistência à respiração, comumente encontrado nas classes P2 e P3. Os filtros mecânicos são encontrados no mercado sob duas configurações distintas: Planos: são constituídos de feltro de lã impregnado com resina, muito encontrado nas classes P1 e P2.
  • 88. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 88 Ondulados: são constituídos de fibra sintética, geralmente montados dentro de cartuchos, que proporcionam uma grande área filtrante e redução da resistência à respiração, comumente encontrado nas classes P2 e P3. A seleção do filtro é feita conforme recomendações abaixo: Para poeiras e névoas, utilizar • P1, em geral; • P3, se o contaminante for altamente tóxico (LT < 0,05 mg/m³). Para fumos, utilizar • P2, em geral; • P3, se o contaminante for altamente tóxico. Se o aerossol contem asbesto ou sílica cristalizada, ver recomendação específica. SELEÇÃO DE FILTRO QUÍMICO Inicialmente, deve ser selecionado o filtro adequado ao agente, conforme escala de cores abaixo: filtros de origem européia, ou de fabricantes nacionais: • vapores orgânicos - marrom • cloro, acido sulfídrico ou cianídrico - cinza • anidrido sulfuroso - amarelo • amônia - verde filtros de origem americana, ou os que seguem esse padrão: • vapores orgânicos - preto • gases ácidos - branco • vapor orgânico e gás ácido - amarelo • amônia - verde Simultaneamente, devem ser seguidas as recomendações: 1. concentração de oxigênio > 18%; 2. concentração do contaminante < concentração IPVS; 3. concentração do contaminante < máxima concentração de uso (MCU) do filtro; 4. o filtro selecionado deve ser compatível com a peça facial selecionada à partir do FPA.
  • 89. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 89 MÁXIMA CO CE TRAÇÃO DE USO classe do filtro tipo concentração máxima ² ³(ppm) tipo de peça facial compatível FBC-1 vapor orgânico ¹ 50 semifacial filtrante, quarto facial ou semifacial gases ácidos ¹ ³ 50 FBC-2 vapor orgânico ¹ 1000 semifacial, facial inteira ou bocalcloro 10 1 cartucho pequeno vapor orgânico ¹ ² ³ 1000 quarto facial, semi facial, facial inteira ou bocal amônia 300 metilamina 100 gases ácidos ¹ ² 1000 ácido clorídrico 50 cloro 10 2 cartucho médio vapor orgânico ¹ ² ³ 5000 facial inteiraamônia 5000 gases ácidos ¹ ² 5000 3 cartucho grande vapor orgânico ¹ ² ³ 10000 facial inteira ¹ não utilizar contra vapores orgânicos ou gases ácidos com fracas propriedades de alerta, ou que gerem alto calor de reação com o conteúdo do cartucho. ² a concentração máxima de uso não pode ser superior ao IPVS. ³ para alguns gases ácidos e vapores orgânicos, esta concentração máxima de uso é mais baixa. TREI AME TO DO USUÁRIO Segundo o item 15.5.5 do Programa de Proteção Respiratória da Fundacentro, cada usuário de respirador deve receber treinamento (e reciclagem), que deve incluir explanação e discussão sobre: • o risco respiratório e o efeito sobre o organismo humano se o respirador não for usado de modo correto; • as medidas de controle coletivo e administrativo que estão sendo adotadas e a necessidade do uso de respiradores para proporcionar a proteção adequada; • as razões que levaram à seleção de um tipo particular de respirador; • o funcionamento, as características e limitações do respirador selecionado; • o modo de colocar o respirador e de verificar se ele está colocado corretamente no rosto; • o modo correto de usar o respirador durante a realização do trabalho; • os cuidados de manutenção, inspeção e guarda, quando não estiver em uso;
  • 90. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 90 • o reconhecimento de situações de emergência e como enfrentá-las; • as exigências legais sobre o uso de respiradores para certas substâncias. EXERCÍCIOS Determinar qual o tipo de respirador deve ser utilizado com base nas informações a seguir e critérios do Anexo n. 11 da NR-15: a) ambiente contaminado com acetona, na concentração de 1800 ppm b) ambiente contaminado com acrilonitrila, na concentração de 350 ppm c) ambiente contaminado com metilamina, na concentração de 650 ppm d) ambiente contaminado com cloreto de etila, na concentração de 50.000 ppm Determinar qual o tipo de filtro deve ser utilizado com base nas informações a seguir e critérios da ACGIH e do Anexo nº 11 da NR-15: a) ambiente contaminado com fumos de prata, na concentração de 4 mg/m3 (limite de tolerância 0,1mg/m3 ) b) ambiente contaminado com poeira de madeira dura, na concentração de 25 mg/m3 (limite de tolerância 1mg/m3 ) c) ambiente contaminado com tolueno, na concentração de 200 ppm d) ambiente contaminado com ácido crômico, na concentração de 100 ppm e) ambiente contaminado com gás cloro, na concentração de 200 ppm
  • 91. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 91 VE TILAÇÃO I DUSTRIAL INTRODUÇÃO A importância do ar para o homem é fundamental para sua existência, especialmente sob o aspecto da necessidade de oxigênio para o metabolismo. A movimentação de ar natural, através dos ventos, é responsável pela sensação térmica que varia em função do clima da região. A movimentação do ar por meio artificial se constitui no principal objeto dos equipamentos de ventilação, ar condicionado e aquecimento, transmitindo ou absorvendo energia do ambiente, ou mesmo transportando material, atuando num padrão de grande eficiência sempre que utilizado em equipamentos adequadamente projetados. A velocidade, a pressão, a temperatura e a umidade do ar envolvem mudanças nas condições ambientais, tornando-as propícias ao conforto do trabalhador. A ventilação industrial foi e continua sendo a principal medida de controle efetiva para ambientes de trabalho prejudiciais ao ser humano. No campo da higiene do trabalho, a ventilação tem a finalidade de evitar a dispersão de contaminantes no ambiente industrial, bem como diluir concentrações de gases e vapores e promover conforto térmico ao homem. Assim sendo, a ventilação é um método coletivo para se evitar doenças profissionais oriundas da exposição aos agentes químicos suspensos no ar. O controle adequado da poluição do ar tem início com uma adequada ventilação das operações e processos industriais, seguindo-se uma escolha conveniente de um coletor dos poluentes. Todavia, ao se aplicar a ventilação numa indústria, é preciso verificar antes, as condições das máquinas, equipamentos, bem como o processo existente, a fim de se obter a melhor eficiência na ventilação. A modernização das indústrias, pela mecanização e/ou automação, além de aumentar a produção, melhora sensivelmente a qualidade do ar ambiental. Para se obter uma ventilação eficiente, os cuidados começam já na fase de projeto. Ao se projetar um edifício industrial, é preciso levar em consideração a disposição geral das máquinas, circulação do pessoal e pé direito, visando possibilitar uma ventilação natural pelas aberturas. Quanto às maquinas e aos equipamentos que poluem o ambiente de trabalho, devem ser cuidadosamente projetados, prevendo-se enclausuramentos, anteparos, mecanização e não permitindo que agentes químicos sejam dispersos no ambiente. No entanto, há várias medidas coletivas com vistas a prevenção da exposição aos agentes químicos, dentre as quais podemos citar: • Substituição de materiais nocivos por outros menos agressivos. A exemplo da substituição do benzeno por tolueno, dos pigmentos à base de metais pesados por pigmentos orgânicos, dos abrasivos naturais (que desprendem sílica) por abrasivos artificiais e outros.
  • 92. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 92 • Modificação de processos e métodos de trabalho. Os processos mecânicos geralmente poluem menos que os manuais. • Umectação é uma forma simples de evitar que a poeira fique dispersa no ambiente por meio de aspersão de água. CLASSIFICAÇÃO DOS SISTEMAS DE VENTILAÇÃO INDUSTRIAL A composição aproximada do ar é de 79% de nitrogênio, 21% de oxigênio e traços de outros gases tais como argônio, dióxido de carbono, neônio, hélio, criptônio, xenônio e hidrogênio. Esta composição é relativamente constante, mas a pressão parcial dos componentes varia em função da pressão atmosférica local. Um adulto executando trabalhos pesados respira até 40 litros de ar por minuto, consumindo 2 litros de oxigênio e exalando 1,7 litro de dióxido de carbono, aproximadamente. Para a classificação dos sistemas de ventilação, é preciso levar em conta a finalidade a que se destinam. Dessa forma, os objetivos da ventilação industrial são: a) Ventilação para manutenção do conforto térmico: restabelecer as condições atmosféricas num ambiente alterado pela presença do homem. Refrigerar o ambiente no verão. Aquecer o ambiente no inverno. b) Ventilação para manutenção da saúde e segurança do homem: reduzir concentrações no ar de gases, vapores e aerodispersóides em geral nocivos ao homem, até alcançar níveis compatíveis com a saúde. Manter concentrações de gases, vapores e poeiras inflamáveis ou explosivos fora das faixas de inflamabilidade ou de explosividade. c) Ventilação para conservação de materiais e equipamentos (por imposição tecnológica): reduzir aquecimento de motores elétricos, máquinas, etc, isolar cabines elétricas, não permitindo entrada de vapores, gases ou poeiras inflamáveis, com a finalidade de se evitar explosão, por meio de faíscas elétricas. Manter produtos industriais em armazéns ventilados, com o fim de se evitar deterioração. TIPOS DE VENTILAÇÃO Os tipos de ventilação, empregados para qualquer finalidade, são assim classificados: a) Ventilação natural; b) Ventilação geral; c) Ventilação geral para conforto térmico; d) Ventilação geral diluidora; e) Ventilação local exaustora. Ar condicionado
  • 93. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 93 Evidentemente, o ar pode ser condicionado artificialmente. Segundo definição da American Society of Heating, Refrigeratind and Air Conditioning Engineers (ASHRAE): Ar condicionado e o processo de tratamento do ar de modo a controlar simultaneamente a temperatura, a umidade, a pureza e a distribui, para atender as necessidades do recinto condicionado, ocupado ou não pelo homem. As aplicações do ar condicionado são inúmeras, podendo ser citadas, entre outras, as seguintes: a) Processos de fabricação de certos produtos que devem ser feitos em recintos com umidade, temperatura e pureza controladas; por exemplo, fabricação de produtos farmacêuticos, alimentícios, impressão de cores, indústrias têxteis, de solventes, etc. b) Conforto do indivíduo e produtividade. c) Hospitais: salas de operação, salas de recuperação e quartos para tratamento de doentes alérgicos, etc. VENTILAÇÃO NATURAL A ventilação natural é oriunda da entrada e saída do ar de um ambiente de forma controlada e intencional, devido à existência de aberturas, tais como portas, janelas e lanternins. Infiltração é o movimento do ar não controlado, de fora para dentro e de dentro para fora de um ambiente, através de frestas de janelas e portas, de paredes, pisos e forros, e por outras aberturas existentes. O fluxo de ar que ingressa ou sai pelas aberturas de um prédio por ventilação natural é influenciado principalmente pela diferença de pressão existente entre o ar interno e externo, tendo como obstáculo à resistência oferecida à passagem do ar pelas aberturas. A diferença de pressão é conseqüência direta da ação do ar sobre as paredes e coberturas e da diferença entre as densidades do ar interno e externo (efeito chaminé). O fluxo de ar que entra ou sai de um edifício por ventilação natural ou infiltração depende da diferença de pressão entre as partes interna e externa e da resistência ao fluxo fornecido pelas aberturas. A diferença de pressões exercida sobre o edifício pelo ar pode ser causada pelo vento ou pela diferença de densidade de ar fora e dentro do edifício. O efeito de diferença de densidade, conhecido como "efeito chaminé", é freqüentemente o principal fator.
  • 94. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 94 Quando a temperatura no interior de um determinado ambiente é maior que a temperatura externa, produz-se uma pressão interna negativa e um fluxo de ar entra pelas partes inferiores, o que causa uma pressão interna positiva, e um fluxo de ar sai nas partes superiores do edifício. Ti - Temperatura interna, Te - Temperatura externa. Figura 2. Circulação de ar num ambiente quando Ti >Te. As janelas têm a vantagem de iluminar, bem como de ventilar, quando abertas. As partes moveis dessas aberturas permitem até certo ponto o controle da quantidade de ar que esta sendo movimentada; defletores podem ser usados para controlar a distribuição das correntes. As aberturas no telhado são geralmente protegidas por uma cobertura, para impedir a entrada de chuva e reversão do ar que sai. A quantidade de ar que passa através da abertura depende da diferença de temperatura interna e externa. Os efeitos da corrente de ar num ambiente dependem dos seguintes fatores: • movimento devido aos ventos externos; • movimento devido á diferença de temperatura; • efeito de aberturas desiguais. As regras gerais para construção de edifícios são: • Edifícios e equipamentos em geral devem ser projetados para ventilação efetiva, independente das direções de vento. • Aberturas como portas, janelas etc. não devem ser obstruídas. • Uma quantidade maior de ar por área total de abertura é obtida usando-se áreas iguais de aberturas de entrada e saída. Quando por qualquer motivo não for possível a adoção do sistema de ventilação natural, devido tipo de atividade, contaminantes etc, dever-se-á adotar a ventilação mecânica. Ressalte-se que a remoção do contaminante pelo sistema de ventilação não deve prejudicar a vizinhança, tal feito pode ser obtido maximizando a diferença de altura entre a tomada e saída de ar. Pode-se tirar proveito da ação dos ventos projetando aberturas de entrada voltadas para o lado dos ventos predominantes. Por seu turno, as saídas devem ser colocadas em regiões de baixa pressão exterior, por exemplo, em paredes opostas à entrada de ar. As saídas também podem ser colocadas no teto, onde a pressão é mais baixa, por ser maior a velocidade do vento. No entanto, os ventos sofrem oscilações durante um período, variando de intensidade e direção, de forma que a ventilação natural não possui qualquer garantia de uniformidade. Tal condição não chega a ser um empecilho no uso da ventilação natural, desde que no ar interior inexista contaminantes. A vazão de ar que entra num recinto é dada por:
  • 95. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 95 Q A v= × ×ϕ Onde: Q = vazão de ar [ft³/min] ϕ é fator que depende das características da abertura (ϕ = 0,5 a 0,6 para ventos perpendiculares à parede onde estão as aberturas e ϕ = 0,25 a 0,35 para ventos diagonais em relação à parede) A = área total [ft²] V = velocidade média sazonal dos ventos [ft/min] (50% como base de cálculo). Exemplo: Qual a vazão de ar que ingressa num recinto perpendicularmente a uma parede onde existem três janelas de 4m x 1,50m, sendo a velocidade média sazonal do vento igual a 2,0 m/s? A = 3 x 4 x 1,5 = 18m² V = 0,5 x 2 = 1m/s ϕ = 0,5 (ventos perpendiculares) Q A v m s m= × × = × × = =ϕ 0 5 18 1 9 5403 3 , / / min EXERCÍCIOS Qual a vazão de ar que ingressa no recinto conforme desenho a seguir, considerando uma velocidade média sazonal do vento igual a 0,4 m/s? VENTILAÇÃO GERAL A ventilação geral é um dos métodos disponíveis para controle de um ambiente ocupacional. Consiste em movimentar o ar num ambiente através de ventiladores; também chamada ventilação mecânica. Um ventilador pode insuflar ar num ambiente, tomando ar externo, ou exaurir ar desse mesmo ambiente para o exterior. Quando um ventilador funciona no sentido de exaurir ar de um ambiente é comumente chamado de exaustor.
  • 96. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 96 Num ambiente, a pressão atmosférica comum, a insuflação e a exaustão provocam uma pequena variação da pressão (considerada desprezível). Dessa forma, a insuflação é chamada de pressão positiva e a exaustão de pressão negativa. A ventilação geral pode ser fornecida pelos seguintes métodos: • insuflação mecânica e exaustão natural; • insuflação natural e exaustão mecânica; • insuflação e exaustão mecânica. A insuflação mecânica, ventilando ar externo num ambiente, nem sempre é recomendável, uma vez que o ar externo pode estar contaminado de impurezas, ou ainda, com temperatura e umidade relativa inadequadas. Definições: Vazão (Q) é o volume de ar que se deslocou num ambiente ou numa tubulação na unidade de tempo: Q V T = Onde: V é dado em m³ (metros cúbicos) ou ft³ ( pés cúbicos); T é dado h (horas) ou min (minutos). Dessa forma, a vazão de ar poderá ser medida nas unidades: m³/h (metros cúbicos por hora) ou ft³/min (pés cúbicos por hora), também escrita sob a forma CFM (cubic feet per minute). Velocidade (v) é a distancia percorrida por um ponto material na unidade de tempo: v d T = Onde: d é medida em m (metros) ou ft ( pés ); T é medido em s (segundos) ou min (minutos). Dessa forma, a unidade de velocidade de ar será m/s (metros por segundo) ou ft/min (pés por minuto) também escrita sob a forma FPN (feet per minute). Taxa de renovação de ar (n) é número de trocas de ar num ambiente ou o número de vezes que o volume de ar desse ambiente é trocado na unidade de tempo. n Q V = Onde: Q = vazão V = volume A relação entre a vazão e o volume resulta em um numero que depende somente do tempo. Por exemplo, quando a vazão é expressa em m/h e o volume em m3 / h, e o volume em m³, resulta um numero n expresso por hora.
  • 97. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 97 VENTILAÇÃO GERAL PARA O CONFORTO TÉRMICO O homem é um ser tropical por excelência, possuindo uma capacidade bastante desenvolvida de transpiração. Um grande número de indivíduos está, parte do tempo, exposto a temperatura, mais alta que a temperatura ambiente principalmente em seu ambiente ocupacional, onde uma série de fatores climáticos e não climáticos conduzem a um ganho ou perda de calor pelo organismo. A esse tipo de estímulo o organismo responde fisiologicamente, refletindo a severidade da exposição ao calor, para cujo equacionamento completo e adequado é necessário medir quantitativamente a ação do calor, bem como a resposta do organismo, correlacionando-as; essa é uma tarefa difícil em função de vários parâmetros intervenientes, tais como temperatura do ar, umidade relativa, calor radiante, velocidade do ar, tipo de trabalho exercido, aclimatação, roupa utilizada e outros. Dessa forma, torna-se necessária a fixação de critérios que permitem estabelecer os limites de exposição ao calor em diferentes tipos de trabalho e a redução da exposição para respostas excessivas do organismo. Os critérios assim desenvolvidos devem levar em conta não só a resposta fisiológica, mas também a psicológica, a produtividade e a ocorrência de desordens devido ao calor. Várias medidas podem ser tomadas para se evitar a exposição de pessoas a condições de alta temperatura, a exemplo do enclausuramento e isolamento de fontes quentes, vestimentas, barreiras protetoras, diminuição do tempo de exposição etc. Na tabela a seguir são indicadas as relações de espaço ocupado e vazões necessárias para várias situações. Critérios sugeridos para projetos gerais de ventilação de ambientes (ASHRAE - American Society of Heating Refrigerating and Air Conditioning Engineering, Guide an Data Book). Área Funcional Taxa de Renovação (trocas por hora) ft3 /min por pessoa Hospitais (sala de anestesia) 8-12 - Salas de animais 12-16 - Auditórios 10-20 10 Hospitais (salas de autopsia) 8-12 10 Padaria e confeitaria 20-60 - Boliches 15-30 30 Igrejas 15-25 5 Hospitais (salas de citoscopia) 8-10 20 Salas de aula 10-30 40 Salas de conferencia 25-35 - Corredores 3-10 -
  • 98. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 98 Hospitais (salas 8-12 - Leiterias 2-15 - Lavagem de pratos 30-60 - Lavagem a seco 20-40 - Fundições 5-20 - Ginásios 5-30 1,5 por pé quadrado Garagens 6-10 - Hospitais(salas hidroterapia) 6-10 - Hospitais (salas de isolamento) 8-12 - Cozinhas 10-30 - Lavanderias 10-60 - Bibliotecas 15-25 10 Salas de deposito 2-15 - Pequenas oficinas 8-12 - Hospitais (suprimentos) 6-10 - Berçários 10-15 - Escritórios 6-20 10 Hospitais (salas de operação) 10-15 - Radiologia 6-10 - Restaurantes 6-20 10 Lojas 18-22 10 Residências 5-20 - Equipamentos telefônicos 6-10 - Salas de controle de tráfego aéreo 10-22 10 Toaletes 8-20 - Soldas a arco voltaico 18-22 - Nesta tabela foi prevista a remoção de odores corporais, nível de atividade do indivíduo, bem como remoção de calor. As trocas de ar de até oito vezes por hora são suficientes para remover contaminantes emitidos por ocupantes. O limite superior da faixa é recomendado para remover calor e vapor em zonas temperadas. Em climas quentes, sugere-se o dobro dos valores da tabela. Se ocorrer o uso do fumo, deve-se usar o dobro do valor da tabela. Não se prevê uso de equipamento de limpeza de ar. O espaço não deve ser inferior a 150 ft³/pessoa ou 15 ft²/pessoa. O limite inferior é o mínimo e o limite superior é o recomendado (mesma referência). A ventilação para controle de temperatura em ambientes industriais é uma aplicação específica da ventilação industrial.
  • 99. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 99 O requisito essencial para funcionamento contínuo das funções corporais é a manutenção da temperatura basal dentro da faixa aceitável de 37ºC ± 1ºC, o que é feito mediante constante troca de calor entre o corpo e o meio ambiente. As principais formas de troca de calor entre o homem e o meio ambiente são convecção, radiação e evaporação, sendo que a condução não exerce papel significativo no estresse térmico, sendo, para efeitos práticos, desconsiderado. As equações para cálculo da troca de calor são definidos para um trabalhador padrão pesando 70kg com área superficial do corpo de 1,8m². A troca de calor convectivo entre a pele do trabalhador e o ar imediatamente ao redor é dada por: C Va t ta p= −7 0 6, ( ) Onde C = calor convectivo [kcal] Va = velocidade do ar [m/s] ta = temperatura do ar [°C] tp = temperatura média da pele, assumida como 35°C A troca por calor radiativo (infravermelho) é dada por: R t tr p= −6 8, ( ) Onde R = calor radiante [kcal/h] tr = calor radiante médio [°C] tp = temperatura média da pele [°C] A perda por evaporação é dada por: E Va p a= −14 4 0 6 , ( ), ρ ρ Onde E = perda de calor evaporativo [kcal/h] Va = velocidade do ar [m/s] ρa = pressão de vapor da água no ar [mmHg] ρp = pressão de vapor da água na pele, assumida como 42mmHg a 35°C de temperatura da pele Dentro das medidas de controle estão o isolamento, o uso de painéis, blindagens, equipamentos de proteção individual e controles administrativos. Um sistema de ventilação para controle de temperatura pode requerer uma fonte de reposição de ar frio, uma fonte de resfriamento
  • 100. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 100 evaporativo ou mecânico, um método de resfriamento por velocidade, ou qualquer combinação daqueles. A exaustão pode ser utilizada para remover o excesso de calor e/ou umidade de sua fonte de reposição de ar fresco for disponível. Se for possível enclausurar a fonte de calor, por gravidade ou ar forçado deve ser suficiente para remover o excesso de calor. Muitas operações não permitem a solução de ventilação local exaustora, a ventilação geral diluidora pode ser a única alternativa. Para determinar a ventilação geral requerida é necessário determinar a temperatura aceitável ou aumento da umidade. O primeiro passo em determinar o fluxo volumétrico requerido é determinar a carga de calor sensível e latente. Depois, determinar o fluxo volumétrico para dissipar o calor sensível e o fluxo volumétrico para dissipar o calor latente. A ventilação geral requerida é a maior dos dois fluxos volumétricos. O aumento do calor sensível pode ser determinado por: C Q x xc x t s s s p = ρ ∆ 60 / min Onde Cs = calor sensível ganho [w] Qs = fluxo volumétrico de calor sensível [m³/s] ρ = densidade do ar [kg/m³] = 1,2 kg/m³ cp = calor específico do ar = 0,1 x 10³ ws/kg t = troca de temperatura [°C] para o ar a equação se torna: C xQ x ts s= 20 ∆ Para o calor latente, o procedimento é similar. Se o quantidade total de vapor d´água é conhecida, a carga de calor pode ser estimada pelo calor latente de vaporização, 2,256x106 ws/kg: C Q x xC x hL L L= ρ ∆ Onde CL = calor latente ganho [w] QL = fluxo volumétrico de calor latente [m³/s] ρ = densidade do ar [kg/m³] = 1,2 kg/m³ cL = calor latente de vaporização [ws/kg] h = troca em umidade absoluta do ar [kg água/kg ar seco] Para o ar a equação se torna:
  • 101. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 101 C x xQ x hL L= 45 103 ∆ Se as temperaturas de bulbo seco ou bulbo úmido são menores que 35-38°C, o trabalhador deve ser resfriado por convecção ou evaporação; quando a temperatura de bulbo seco é maior que 35-38°C, aumentando-se a velocidade do ar pode-se adicionar calor ao trabalhador por convecção. Se a temperatura de bulbo úmido é também alta, a perda de calor evaporativo pode não aumentar proporcionalmente e não resultará em aumento da carga de calor do trabalhador. As forças naturais que promovem a movimentação do ar são a força dos ventos e as diferenças de temperatura entre o ar interior e o ar exterior do edifício. A ventilação natural, obviamente, variará em função das próprias mudanças climáticas, quais sejam temperatura, velocidade e direção dos ventos. Para manter uma dada diferença de temperatura desejável num prédio, é sugerida a equação: Q C C x x t t C t t r p i e r i e = − = −ρ 60 1 08( ) , ( ) Onde Q = vazão do ar [ft³/min] Cr = calor removido [BTU/h] Cp = calor específico à pressão constante (0,24 BTU/lbx°F) ρ = massa específica do ar, nas condições padrão (70°C e 760 mmHg) = 0,075 ti - te = diferença de temperatura em °F VENTILAÇÃO GERAL DILUIDORA A ventilação geral diluidora é utilizada quando a atmosfera do recinto é afetada por contaminantes gerados de modo uniforme. Atua por diluição do contaminante, não interferindo nas operações, nem no processo industrial. É o método pelo qual se insufla ar em um ambiente ocupacional, ou se exaure ar desse ambiente, ou ambos, a fim de promover uma redução na concentração de poluentes nocivos. Essa redução ocorre pelo fato de que, ao introduzirmos ar limpo ou não poluído em um ambiente contendo certa massa de determinado poluente, faremos com que essa massa seja dispersa ou diluída em um volume maior de ar, reduzindo, portanto, a concentração desses poluentes. A primeira observação a ser feita é a de que esse método de ventilação não impede a emissão dos poluentes para o ambiente de trabalho, mas simplesmente os dilui. A desvantagem deste sistema é que o contaminante, antes de ser diluído, pode afetar o trabalhador, principalmente quando este se encontra próximo à fonte geradora. Não é aconselhável
  • 102. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 102 o uso da ventilação geral diluidora quando a concentração do poluente é alta ou possui elevada toxicidade, recomendando-se como alternativa a este tipo de ventilação, a ventilação local exaustora que capta os poluentes junto à fonte de emissão antes que sejam emitidos ao ambiente ocupacional. Este ultimo método é sempre preferível à ventilação geral diluidora, especialmente quando o objetivo do sistema de ventilação é a proteção da saúde do trabalhador. Os objetivos de um sistema de ventilação geral diluidora podem ser: • Proteção da saúde do trabalhador, diluindo a concentração de poluentes nocivos abaixo de certo limite de tolerância; • Segurança do trabalhador, diluindo a concentração de poluentes explosivos ou inflamáveis abaixo dos limites de explosividade e inflamabilidade; • Conforto e eficiência do trabalhador, pela manutenção da temperatura e umidade do ar do ambiente; • Proteção de materiais ou equipamentos, mantendo condições atmosféricas adequadas (impostas por motivos tecnológicos). Em casos que não é possível ou não é viável a utilização de ventilação local exaustora, a ventilação geral diluidora pode ser usada. A aplicação, com sucesso, da ventilação geral diluidora depende das seguintes condições: • O poluente gerado não deve estar presente em quantidade que excede à que pode ser diluída com um adequado volume de ar; • A distância entre os trabalhadores e o ponto de geração do poluente deve ser suficiente para assegurar que os trabalhadores não estarão expostos a concentrações médias superiores ao LT; • A toxicidade do poluente deve ser baixa, isto é, deve ter LT > 500 ppm; • O poluente deve ser gerado em quantidade razoavelmente uniforme. A ventilação geral diluidora, além de não interferir com as operações e processos industriais, é mais vantajosa que a ventilação local exaustora, nos locais de trabalho sujeitos a modificações constantes e quando as fontes geradoras de poluentes se encontrarem distribuídas no local de trabalho, mas, pode não ser vantajosa, pelo elevado custo de operação, sobretudo quando há necessidade de aquecimento do ar, nos meses de inverno; contudo, seu custo de instalação é relativamente baixo quando comparado com o da ventilação local exaustora. É conveniente a instalação de sistemas de ventilação geral diluidora quando há interesse na movimentação de grandes volumes de ar na estação quente. Diversas razões levam a não utilização freqüente da ventilação geral diluidora para poeiras e fumos. A quantidade de material gerado é usualmente muito grande, e sua dissipação pelo ambiente é desaconselhável. Além disso, o material pode ser muito tóxico, requerendo, portanto, uma excessiva quantidade de ar de diluição.
  • 103. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 103 O princípio usado para ventilação de diluição de contaminantes, com relação a aberturas e colocação de exaustores, é sugerido pela American Conference of Governmental Industrial Hygienists, comparando todas as formas possíveis. PRINCÍPIOS DE VENTILAÇÃO DILUIDORA Figura 4. Princípios de ventilação diluidora - ACGIH. A concentração do poluente é função da taxa de formação deste e da vazão de ar que entra no recinto, dada pela equação: C q Q = Onde: C = concentração do poluente (m³/m³) q = taxa de formação do poluente (m³/h) Q = vazão de ar que entra no recinto (m³/h)
  • 104. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 104 Adota-se um fator k, variando de 3 a 10, conforme o grau de toxidez e a eficiência desejada de remoção do contaminante: Q k q C m h= [ / ]3 Lembrando-se que: 1 10 0 0000016 3 3 3 3 ppm m m m m= =− / , / 1 10 0 00013 4 3 3 3 3 g m m m m m/ / , /= =− A taxa de ventilação Q é a vazão de ar introduzida no ambiente. Quando num ambiente ou recinto de volume V a ventilação geral diluidora introduz num certo tempo um volume de ar igual ao volume do ambiente, diz-se que ocorreu uma troca de ar nesse ambiente. Assim, o número n de trocas de ar por minuto será dada por: n Q V = Onde: Q = vazão de ar (m³/min) V = volume do recinto (m³) Para a vazão em ft³/min, a taxa de ventilação requerida para se obter uma concentração desejada Kd é dada por: Q G P Kmol d = × × 387 106 Onde: Q = taxa de ventilação (ft³/min) G = taxa de geração do contaminante (lb/min) 387 = volume de 1 lbmol de gás a 70ºF e 1 atm (cf/lb) Pmol = peso molecular da substância que se quer diluir (lb) Kd = concentração que não deve ser ultrapassada (ppm) Recomenda-se utilizar o VDC (ventilation design concentration), ao invés de Kd. O VDC corresponde ao TLV dividido por um coeficiente de segurança k (3-10). K TLV k VDCd = = Q G P TLV k mol = × × × 387 106 Q G P VDCmol = × × 387 106 O cálculo da taxa de ventilação requerida para um determinado valor de TLV é dado por: Q G P TLV k mol = × × × 387 106
  • 105. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 105 Onde: Q = taxa de ventilação [ft³/min] G = taxa de geração do contaminante [lb/min] 387 = volume de 1 lb mol de qualquer gás a 70ºF e 1 atm Pmol = peso molecular da substância [lb] TLV = limite de tolerância do contaminante K = coeficiente de segurança Valores de VDC – concentração desejada para vários solventes industriais Substância VDC (ppm) Substância VDC (ppm) Substância VDC (ppm) Acetona 150 Acetato de amila 75 Benzol 25 Acetato de butila 75 Álcool Butílico 25 Butilcelosolve 25 Éter butílico 25 Dissulfeto de Carbono 7 Tetracloreto de carbono 25 Celosolve 50 Acetato de Celosolve 50 Clorofórmio 25 Cicloexanol 50 Cicloexanona 25 Ortodiclorobenzeno 50 Dicloroetileno 75 Dicloroetiléter 10 Diclorometano 200 Dioxano 25 Éter etílico 75 Acetato de etila 75 Álcool etílico 250 Dicloroetileno 25 Isoforona 10 Acetato de isopropila 75 Álcool isopropílico 150 Éter isopropílico 50 Mesytil oxide 10 Metanol 100 Acetato de Metila 75 Acetato de metilamila 75 Álcool metilamílico 25 Metilcelosolve 25 Cloreto de metila 200 Metiletilcetona 150 Metilisobutilcetona 150 Monoclorobenzeno 50 Nitroetano 50 Nitrometano 50 Pentacloroetano 2 Éter de petróleo 500 Nafta de PMV 200 Acetato de propileno 75 Tetracloroetano 5 Tetracloroetileno 100 Toluol 100 Tricloroetano 100 Tricoloetileno 100 Turpentina 75 Xilol 75 Tabela de ração de ar por pessoa Local Qp em (m³/h) / Pessoa Concentração de fumantesRecomendável Mínimo Bancos 17 13 ocasional Barbearias 25 17 considerável Salões de baile 17 13 ocasional Bares 68 42
  • 106. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 106 Cassinos - grill - room 45 35 Escritórios públicos 25 17 alguns Escritórios privados 42 25 nenhum Escritórios privados 51 42 considerável Estúdios 35 25 nenhum Lojas 17 13 ocasional Salas de hotéis 51 42 grande Residências 35 17 alguns Restaurantes 25 20 considerável Salas de diretores 85 50 muito grande Teatros - cinemas 13 8 nenhum Teatros - cinemas 25 17 alguns Auditórios 13 8 nenhum Auditórios 25 17 alguns Salas de aulas 50 40 nenhum Salas de reuniões 85 50 muito Grande Por pessoa (não fumando) 13 8 Por pessoa (fumando) 68 42 Tabela de trocas de ar por hora, ( ) Situação Trocas de ar por hora - Auditórios e salas de reuniões 4-6 Padarias 20-30 Bancos 2-4 Salões de banquete 6-10 Salões de bilhar 6-8 Casas de caldeira 20-30 Lanchonetes 10-12 Cantinas 4-6 Igrejas 0,5-1 Cinemas e teatros 10-15 Salões de clubes 8-10 Salões de dança 6-8 Salões de tingimento de tecidos 20-30 Salas de máquinas 20-30 Oficinas 6-10
  • 107. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 107 Fundições 20-30 Salas de fornos 30-60 Garagens 6-8 Hospitais, geral 4-6 Cozinhas 10-20 Laboratórios 4-6 Lavatórios 10-15 Lavanderias 20-30 Escritórios 4-6 Salões de pintura 30-60 Câmaras escuras (fotografia) 10-15 Casas de carnes 6-10 Restaurantes 6-10 Salas de aula 2-3 Residências 1-2 Piscinas internas 20-30 Cabines de passageiros (navios) 10-20 Compartimento de alimentos (navios) 10-30 Exercícios Calcular a vazão necessária para ventilar um banheiro com as seguintes dimensões: 10 x 10 x 30m. Considerar 10 renovações de ar por hora. V m m m m= × × =10 10 30 300 3 Q n V m h= × = × =10 300 3000 3 . / Considerando os dados acima, calcular o diâmetro do ventilador utilizado, considerando-se que a velocidade é 10m/s. Q V A A A m= × ⇒ = × ⇒ =0 83 10 0 083 2 , , A D D A mm= × ⇒ = × = × = Π Π Π 2 4 4 4 0 083 325 , Qual a vazão de ar necessária para manter em boas condições de ventilação uma casa de caldeiras com dimensões de 6 x 3m e pé direito de 4m?
  • 108. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 108 Qual a taxa de ventilação necessária para diluir uma contaminação com acetona gerada à taxa de 200 mL/hora? Dada a massa molecular da acetona = 72,10g/mol, limite de tolerância (TLV- ACGIH) = 200ppm e densidade = 0,79g/cm³. VENTILAÇÃO LOCAL EXAUSTORA A ventilação local exaustora tem como objetivo principal captar os poluentes de uma fonte (gases, vapores ou poeiras tóxicas) antes que os mesmos se dispersem no ar do ambiente de trabalho, ou seja, antes que atinjam a zona de respiração do trabalhador. A ventilação de operações, processos e equipamentos, dos quais emanam poluentes para o ambiente, é uma importante medida de controle de riscos. De forma indireta, a ventilação local exaustora também influi no bem-estar, na eficiência e na segurança do trabalhador, por exemplo, retirando do ambiente uma parcela do calor liberado por fontes quentes que eventualmente existam. Também no que se refere ao controle da poluição do ar da comunidade, a ventilação local exaustora tem papel importante. A fim de que os poluentes emitidos por uma fonte possam ser tratados em um equipamento de controle de poluentes (filtros, lavadores etc.), eles tem de ser captados e conduzidos a esses equipamentos, e isso, em grande numero de casos, é realizado por esse sistema de ventilação. Basicamente, um esquema de instalação de um sistema de ventilação local exaustora é o da figura ao lado. Na ventilação geral diluidora o controle do contaminante é realizado mediante introdução de grandes volumes de ar, para reduzir a concentração do contaminante. Na ventilação local exaustora, o contaminante é capturado no ponto onde é gerado, normalmente, necessitando quantidades menores de ar. Porém, nem sempre é possível a aplicação da ventilação local exaustora, especialmente quando há grande número de fontes emissoras ou quando não é possível aproximar- se da fonte do contaminante. Os componentes de um sistema de ventilação local exaustora são: • Captor; • Dutos; • Ventilador; • Coletor. Em ventilação local exaustora há duas hipóteses de instalação, em função do processo, custos, flexibilidade e confiabilidade: • Sistema central;
  • 109. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 109 • Coletor unitário. Nos sistemas centrais há vários captores para diversos pontos de geração de contaminantes interligados por dutos a um único ventilador ou equipamento de coleta. Tais sistemas, pelo seu porte, são fixos, apresentando pouca flexibilidade para alterações de lay out. Os coletores unitários, ao contrário, são pequenos e portáteis, trabalhando com recirculação de ar. A tabela a seguir apresenta uma comparação entre os sistemas centrais e os coletores unitários: Sistema central Coletor unitário Flexibilidade Mínima Máxima Projeto Necessita Não necessita Confiabilidade Pequena Grande Custo de manutenção Menor Maior Custo de operação Menor Maior Área ocupada Menor maior Estimativa da vazão de ar Para os captores enclausurantes e cabines, a vazão é obtida por: Q V A= × Onde: V = velocidade recomendada; A = área de fresta No caso dos captores externos, a vazão deve ser suficiente para induzir no ponto crítico a velocidade de captura necessária, conforme quadro a seguir:
  • 110. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 110 Uma variação do sistema de ventilação local exaustora é o coletor unitário, caracterizado por seu pequeno porte e mobilidade. CAPTORES É pelo captor que o contaminante ingressa no sistema de ventilação local exaustora, ele estará completamente dimensionando quando for determinado: • Sua forma e suas dimensões; • Sua posição relativa à fonte de poluentes; • Vazão a ser exaurida para completa captura do contaminante; • Energia necessária para movimentar o contaminante para dentro do captor. Quanto à forma e posição, um captor pode ser classificado como: ENCLAUSURAMENTO COM EXAUSTÃO – é o sistema no qual a fonte de contaminante permanece FONTE Frestas Exaustão Frestas
  • 111. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 111 dentro do captor, o qual possui todos os lados fechados. No entanto, não se trata de um enclausuramento perfeito, pois caso contrário, seria desnecessária a exaustão, eis que existem aberturas ou frestas. CABINES – este sistema é semelhante ao anterior, com exceção de uma das faces que deve permanecer aberta, por exemplo, para acesso à operação. CAPTORES EXTERNOS – neste sistema o captor é colocado externamente à fonte, já que o sistema não permite enclausuramento ou cabine, pelas peculiaridades de acesso. Os captores devem ser colocados o mais próximo possível da zona de emissão dos contaminantes, produzindo correntes de ar que assegurem que os poluentes sejam carreados para o interior do captor. A velocidade induzida no ponto mais desfavorável em relação à posição do captor, denominada velocidade de captura, deverá ser suficiente para arrastar o contaminante e opor-se aos efeitos dispersivos das correntes de ar e ao movimento inicial adverso. Considera-se como ponto mais desfavorável (ponto crítico) o ponto de geração de contaminante mais afastado da face de entrada do captor. CAPTOR RECEPTOR – neste sistema o captor é colocado estrategicamente localizado para receber o fluxo de contaminante diretamente da fonte, a exemplo da pedra de esmeril. REQUISITOS DE VAZÃO DOS CAPTORES – a vazão deve ser tal que garanta que todos os contaminantes sejam capturados, no entanto, tal vazão não deve interferir no processo industrial, arrastando, por exemplo, a matéria-prima, além de que, superdimensionar a vazão traz como conseqüência um aumento de energia desnecessária. FONTE Exaustão FONTE Exaustão
  • 112. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 112 A vazão deve ser suficiente para vencer a velocidade do ar ambiente. Dada a velocidade a ser induzida e a área aberta, a vazão necessária é: Q v A= × A área é determinada em função do tipo, dimensões e posição relativa do captor, a velocidade é determinada por experiências anteriores ou valores recomendados. No caso de um captor enclausurante é interessante evitar que o contaminante chegue ao ambiente pelas frestas do captor, assim, mantendo-se uma pressão dentro do captor inferior à pressão atmosférica, o ar deverá ingressar pelas frestas, evitando o escape de contaminantes. A experiência tem demonstrado que valores de velocidades da ordem de 75 a 200 pés/min são recomendados para este tipo de captor. Alguns fatores que podem interferir nesta velocidade são por exemplo: • As correntes de ar no ambiente; • Liberação da calor pela fonte; • Emissão de contaminantes de alta toxidez. Para cabines, a velocidade recomendada está na faixa de 100 a 200 pés/min. No caso de captores externos, estes deverão induzir correntes de ar suficientes para vencer a velocidade do ar e velocidade com que o contaminante é lançado. DIMENSIONAMENTO DE CAPTORES Normalmente para situações conhecidas já existem captores recomendados, caso contrário, o projetista deverá determinar um captor específico. Para se atingir a forma e a posição idéias do captor, deveremos seguir as seguintes recomendações: • Simular o enclausuramento da operação, colocando a tubulação de exaustão; • Retirar as partes necessárias para permitir o acesso à operação; • Afastar, o mínimo possível, o captor da operação; • Estimar os requisitos da vazão nos passos anteriores; • Realize modificações na forma e dimensão do captor para reduzir a vazão ao mínimo possível. PRI CÍPIOS GERAIS DE VLE
  • 113. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 113 Enclausurar ao máximo a fonte do contaminante FONTE Instalar o captor o mais próximo possível da fonte do contaminante Instalar o sistema de aspiração de modo que o trabalhador não permaneça na direção do fluxo de contaminante
  • 114. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 114 Tirar vantagem do movimento natural do contaminante Induzir velocidade de captura suficiente Distribuir uniformemente a velocidade de aspiração FONTE Evitar correntes de ar adversas Evitar a tomada de ar contaminado
  • 115. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 115 Princípios de exaustão Um sistema de ventilação local exaustora deve ser projetado dentro dos princípios de engenharia, ou seja, de maneira a se obter maior eficiência com o menor custo possível. Por outro lado devemos lembrar sempre que, na maioria dos casos, o objetivo desse sistema é a proteção da saúde do homem; assim, este fator deve ser considerado em primeiro lugar, e todos os demais devem estar condicionados a ele. Muitas vezes, a instalação de um sistema de ventilação local exaustora, embora bem dimensionado, pode apresentar falhas que o tornem inoperante, pela não observância de regras básicas na captação de poluentes na fonte. O enclausuramento de operações ou processos, a direção do fluxo de ar, entre outros fatores, são condições básicas para uma boa captação e exaustão dos poluentes. Como exemplo, a Figura 6, a seguir, ilustra a maneira correta de se proceder, comparada com as situações que tornam a exaustão inoperante, nos casos específicos de descarregamento de correias transportadoras e tanques de lavagem. A ACGIH possui padrões de exaustão da maioria dos processos e operações industriais, com forma e dimensões normalizadas. São pontos de captura de poluentes, que, dimensionados convenientemente para uma fonte poluidora, irão enclausurar parte da fonte e, com um mínimo de energia, consegue-se a entrada destes poluentes para o sistema de exaustão. Esses captores devem induzir, na zona de emissão de poluentes, correntes de ar em velocidades tais que assegurem que os poluentes sejam carregados pelas mesmas para dentro do captor. Em casos especiais, formas de captores devem ser desenhadas. Usualmente as dimensões do processo ou operação determinam as dimensões do captor e sua forma. Vários tipos de captores são utilizados nas mais diversas aplicações industriais (vide Figura 7).
  • 116. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 116 Figura 7. Tipos de captores (coifas) Sistema de dutos (dimensionamento) Uma linha de dutos deverá ser instalada de acordo com o layout geral da fábrica, interligando captores (coifas) ao sistema de coleta. Esta linha deverá ser do menor comprimento possível, a fim de minimizar a perda de carga, consumindo dessa forma menos energia. Isto significa que o sistema de coleta constituído por um exaustor-coletor deverá ser instalado o mais próximo possível dos pontos de captação ( coifas ou captores). Para o dimensionamento de dutos e captores, bem como das singularidades ao longo deles, o projetista deverá levar em consideração as vazões necessárias para cada captor, velocidade de transporte recomendada para o trecho principal dos dutos e as devidas perdas de carga, a fim de determinar a potência do motor e ventilador, bem como das secções dos dutos. Para tanto, a American Conference of Governmental Industrial Hygienists (ACGIH) e demais literaturas a respeito possuem toda a informação necessária para o cálculo das perdas de
  • 117. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 117 carga, expressas em milímetros ou polegadas de coluna de água. Por conveniência, podem ser adotados: tubos: secção circular; cotovelos: 90º conexões : 30º raios de curvatura: r = 2d (duas vezes o diâmetro do duto). É desaconselhável o uso de tubos de secção retangular para sistemas de exaustão, por apresentarem cantos vivo, que facilitam a deposição de poeira, e que exigem, portanto, motor de maior potência para manter a eficiência necessária; Além disso, haverá um maior desgaste dos dutos, implicando em freqüentes manutenções. É interessante a adoção de valores fixos (por exemplo, raio de curvatura r = 2d), o que significa que todas as curvaturas serão semelhantes, dando um aspecto arquitetônico a instalação, mesmo com pequeno acréscimo de perda de carga. A Figura 9, a seguir, mostra uma instalação dutos interligados a um coletor e um exaustor. Figura 9 - sistema de dutos.
  • 118. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 118 CÁLCULOS COM AGE TES QUÍMICOS CÁLCULO EM PARTES POR MILHÃO (PPM) Em Higiene de Trabalho são comuns cálculos com unidades em partes por milhão (ppm), utilizados geralmente para gases e vapores, especificando taxas de volume por volume (v/v). Para soluções aquosas, a taxa é sempre expressa em massa por massa (m/m), 10 ppm representam 10 mg por 1.000 g de solução ou 10 mg/l (desde que a densidade da água seja 1 g/ml). FÓRMULA: ppm xg a V V = 106 Onde: ppm = concentração em partes por milhão; Vg = volume de gás; Va = volume de ar. PROBLEMA Vinte litros de óxido de etileno são lançados num laboratório de 10m x 5m x 3m. Assumindo que o laboratório não possui ventilação e o gás está completamente misturado, qual é a concentração em ppm de óxido de etileno no ambiente? SOLUÇÃO 1. Calcular o volume em metros cúbicos do laboratório: 10m x 5m x 3m = 150m3 2. Converter metros cúbicos em litros: 150 1000 1 150 0003 3 m x l m l= . 3. Aplicar a fórmula: ppm = × 20 150 000 106 . 4. Resultado: ppm = 133,3 RESPOSTA 20 litros de óxido de etileno liberados em uma sala de 10m x 5m x 3m possuirá uma concentração de 133,3 ppm após completa mistura do gás com o ar do ambiente.
  • 119. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 119 EXERCÍCIOS Duzentos litros de n-butano são lançados num pavilhão industrial com 3.000m² e pé direito de 8m. Considerando a inexistência de ventilação, bem como mistura perfeita com o ar, qual é a concentração em ppm de n-butano no ambiente? CÁLCULO DE CO CE TRAÇÃO PARA LÍQUIDO O cálculo de concentração de um contaminante é estimado pelo quociente da massa deste poluente pelo volume do recinto onde houver a contaminação. A massa do poluente pode ser calculada obtendo-se, por exemplo, a densidade do contaminante. FÓRMULA C = m V Onde: C = concentração em mg/m³; m = massa em mg; V = volume em m³. PROBLEMA 10 ml de um solvente de limpeza (densidade=1,2g/ml) evaporou numa sala não ventilada, com as seguintes dimensões: 4m x 4m x3m. Qual a concentração resultante? SOLUÇÃO 1. Calcular a massa do contaminante: m ml g ml = ×10 1 2, =12000mg 2. Calcular o volume da sala: V m m m m= × × =4 4 3 48 ² 3. Aplicar a fórmula: C mg m= = 1200mg 48m³ 250 / ³ RESPOSTA Após ser alcançado o equilíbrio, a concentração de solvente no interior da sala será de 250mg/m³.
  • 120. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 120 CÁLCULO DE CO CE TRAÇÃO PARA GASES E VAPORES O cálculo de concentração de um contaminante gasoso é estimado pelo quociente do volume deste poluente pelo volume do recinto onde houver a contaminação. Para efeitos práticos, em higiene do trabalho, considera-se gás e vapor como entidades idênticas. FÓRMULA C = V V g ar Onde: C = concentração em v/v; Vg = volume do gás; Var = volume do ar. PROBLEMA 7 litros de um poluente gasoso vazaram de um cilindro defeituoso numa sala não ventilada, com as seguintes dimensões: 4m x 4m x3m. Qual a concentração resultante? SOLUÇÃO 1. Calcular a volume em m³: V litros m litros g = ×7 1 1000 ³ = 0,007m³ 2. Calcular o volume da sala: V m m m mar = × × =4 4 3 48 ² 3. Aplicar a fórmula: C m m= = 0,007m³ 48m³ 0 000146, ³ / ³ RESPOSTA Após ser alcançado o equilíbrio, a concentração de gás no interior da sala será de 0,000146m³/m³ ou 146ppm. PARTES POR MILHÃO PARA DADOS COM PRESSÃO DE VAPOR Há alguns modelos matemáticos para estimar a exposição ocupacional aos agentes químicos. Estes modelos são extremamente úteis ao higienista, especialmente por sua praticidade, rapidez, custo e possibilidade de estimar uma exposição retrospectiva e prospectivamente.
  • 121. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 121 Todo líquido exerce uma pressão de vapor específica numa dada temperatura, a qual é usualmente expressa em mmHg. Tem maior pressão de vapor, o líquido que mais rápido evapora. Por exemplo, acetona, é um líquido extremamente volátil (Pv = 180 mmHg), enquanto o mercúrio, que possui pressão de vapor de 0,0012 mmHg, é muito pouco volátil. Os modelos de pressão de vapor são utilizados para estimar a concentração de contaminantes no interior de salas totalmente fechadas. De acordo com a lei de Dalton, a pressão total de uma mistura de gases é a soma das pressões parciais de cada gás componente da mistura: p p p pn total1 2+ + + =... A lei dos gases ideais nos traz que à temperatura e volume constante, a pressão é função somente do número de moléculas presentes: PV nRT P RT V n= ∴ = Segue-se que: p p n n y total total 1 1 1= = Onde y1 = fração molar do gás A lei de Amagat é análoga à lei de Dalton, prescrevendo que a soma dos volumes parciais de cada gás corresponde ao volume total da mistura. V V n n y total total 1 1 1= = O modelo da pressão de vapor prevê que num tempo infinito o contaminante se volatilizará e, seus vapores preencherão todo o espaço da sala, comportando-se como um gás perfeito, cuja pressão parcial será a própria pressão de vapor do contaminante. FÓRMULA ppm = P P x 10v atm 6 Onde: ppm = partes por milhão; Pv = pressão de vapor do solvente; Patm = pressão de vapor da atmosfera. PROBLEMA Um extenso e descoberto tanque contendo 100% de tricloroetano é colocado em uma sala mal ventilada. Calcule o nível de saturação do ar nas condições normais de pressão e temperatura. Dado Pv do tricloroetano = 19 mmHg.
  • 122. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 122 SOLUÇÃO 1. Aplicar a fórmula: ppm = 19 760 x 106 2. Resultado: ppm = 25.000 RESPOSTA Após ser alcançado o equilíbrio, o nível de tricloroetano no ar, no interior da sala, será de 25.000 ppm assumindo a temperatura de 22º C e pressão atmosférica de 760 mmHg.
  • 123. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 123 CÁLCULOS EM MILIGRAMAS POR METROS CÚBICOS Os laboratórios analíticos sempre lançam em seus relatórios valores em termos de massa do material pelo meio submetido à amostragem (isto é, gramas por área do filtro, miligramas por tubo de carvão, ou miligramas por mililitro do fluído do impinger). O volume do ar que passa através do meio de coleta geralmente não é fornecido ao laboratório. Um higienista deve estar apto a transformar miligramas do material analisado pelo laboratório num padrão de unidade, tal como miligramas por metro cúbico ou partes por milhão. FÓRMULA mg m/ 3 = miligramas de material metros cubicos de ar PROBLEMA Usando uma microbalança, foi determinado que 0,002124 gramas de material foi coletado em 200 litros de ar, de uma amostra de uma fábrica de processamento de algodão. Qual é a concentração em miligramas por metro cúbico? SOLUÇÃO 1. Determinar o volume de ar em metros cúbicos: 200litros x m 1.000litros = 0,2 m 3 3 2. Determinar a massa em miligramas: 0 002124, g x 1.000mg g = 2,124 mg 3. Aplicar a fórmula: mg m/ 3 = 2,124 mg 0,2 m3 4. Resultado: mg m/ 3 = 10,6 RESPOSTA A massa de 0,002124 gramas de material disperso, num volume de 200 litros de ar, corresponde a concentração de 10,6 mg/m3 .
  • 124. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 124 PPM PARA MILIGRAMAS POR METRO CÚBICO E VICE VERSA Num meio líquido, ppm representa, indistintamente, unidade de massa por massa e unidade de volume por volume. Por exemplo, 15ppm de nitrato de sódio em água equivale a 15 miligramas por litro. Por outro lado, no ar, a unidade ppm é um único valor de volume por volume e não é igual ao padrão massa por volume (em miligramas por metro cúbico). FÓRMULA: mg / m x 24,45 = ppm x PM3 Onde: mg/m3 = miligramas por metro cúbico; PM = peso molecular; ppm = partes por milhão; 24,45 = volume molar em litros nas CNTP. PROBLEMA º 1: Uma sala com ar nas CNTP possui uma concentração de 9ppm de benzeno (massa molecular=78,1). Qual é a concentração em miligramas por metro cúbico? SOLUÇÃO: 1. Aplicar a fórmula: mg / m x 24,45 = 9 x 78,1 => mg / m = 28,83 3 RESPOSTA: 9 ppm de benzeno nas CNTP corresponde a 28,8 mg/m3 . PROBLEMA º 2 Converta 22 miligramas por metro cúbico de cresol (massa molecular=108) para partes por milhão. SOLUÇÃO: 1. Aplicar a fórmula: 22 x 24,45 = ppm x 108 => ppm = 4,98 RESPOSTA: 22 mg/m3 de creosol nas CNTP corresponde a 5 ppm.
  • 125. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 125 CÁLCULO DE AMOSTRAGE S A correta determinação das varáveis de amostragens é um dos mais importantes cálculos que o higienista necessita conhecer. Durante a calibração de um equipamento ou coleta de amostras, determinar o exato volume e tempo é essencial para a correta avaliação do contaminante. FÓRMULA: Q V T = Onde: Q = vazão em litros por minuto; V = volume total do ar amostrado em litros; T = tempo de amostragem em minutos. PROBLEMA Um dos métodos de calibração usado para bombas gravimétricas é o bolhômetro. A bolha percorre um volume de 550 ml em 8 segundos. Calcule a vazão em litros por minutos. SOLUÇÃO 1. Converter segundos em minutos: 8 1 60 01333seg seg × = min , min 2. Converter mililitros em litros: 550 1 1000 0 55ml l ml l× = , 3. Aplicar a fórmula: Q V T = = 0 55 01333 , , 4. Resultado: Q = 4,13 l/min RESPOSTA Se uma bolha de sabão percorrer um volume de 550 ml em 8 segundos, a vazão será de 4,13 litros por minuto. EXERCÍCIOS Durante um procedimento de calibração de bomba com o uso de bolhômetro, foi observado que uma bolha percorre um volume de 600 mL em 12 segundos. Calcular a vazão em litros por minutos.
  • 126. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 126 VOLUME MÍ IMO DE AMOSTRAGEM De uma forma geral, todos os métodos analíticos listam os volumes de amostragem necessários para a correta interpretação dos resultados. O volume mínimo de amostragem, dadas as limitações do método analítico, são importantes para os contaminantes que não têm métodos publicados. FÓRMULA: VMA SA LT FD = × Onde: VMA = volume mínimo de amostragem em litros; SA = sensibilidade analítica em microgramas; LT = limite de tolerância em mg/m3 ; FD = fração desejável do limite de tolerância. PROBLEMA A metodologia analítica da NIOSH para pentaclorofenol (LT ACGIH = 0,5 mg/m3 ) indica como limite de detecção 8 microgramas. Se estivermos avaliando um local de trabalho, com concentração aproximada de 25% do limite de tolerância, qual deve ser o volume de ar coletado? SOLUÇÃO 1. Substituir na fórmula: VMA SA LT FD = × = × 8 0 5 0 25, , 2. Resolver: VMA = 64 litros RESPOSTA Se estivermos amostrando pentaclorofenol com concentração aproximada de 25% do limite de tolerância, será necessário coletar 64 litros de ar para garantir a acurácia do método analítico. EXERCÍCIOS Supondo que a metodologia analítica disponível para um agente químico indique como limite de detecção o valor de 30 microgramas. O agente em questão possui limite de tolerância de 1 mg/m³. Testes preliminares indicam que o ambiente possui concentração aproximada de 50% do limite de tolerância. Qual deve ser o volume de ar coletado?
  • 127. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 127 CÁLCULO DA CO CE TRAÇÃO DE POEIRA Para alguns contaminantes, o material é coletado num filtro e analisado gravimetricamente. A massa no filtro é então convertida em massa por unidade de volume do ar coletado ou bombeado. PROBLEMA Um filtro foi tarado antes da amostragem indicando massa de 6,8097 gramas. Após 400 litros de ar passarem através do filtro, este apresentou massa de 6,8115 gramas. Qual é a concentração do particulado? SOLUÇÃO 1. Converter litros para metros cúbicos: 400 1000 0 4 3 3 litros m litros m× = , 2. Calcular a massa de particulado coletada: 6,8115 gramas (massa depois da amostragem) (-) 6,8098 gramas (massa antes da amostragem) 0,0018 gramas ou 1,8 mg coletadas 3. Resolver: 18 0 4 4 53 3, , , / mg m mg m= RESPOSTA Dado um volume de 400 litros, um acréscimo de 0,0018 gramas em massa do filtro de amostragem equivale a um particulado de 4,5 mg/m3 .
  • 128. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 128 CÁLCULO DA MÉDIA PO DERADA O TEMPO As concentrações dos agentes químicos raramente são constantes por toda a jornada laboral. No caso da concentração variar durante as oito horas de trabalho, deve-se calcular a média ponderada destas concentrações em função do tempo de exposição a cada concentração. FÓRMULA: C C T C T C T T f n n = × + × + + ×1 1 2 2 ... Onde: Cf = concentração final; C1, C2, Cn = concentração medida nos intervalos 1, 2, n; T1, T2, Tn = intervalo 1, 2, n; T = tempo total. PROBLEMA Uma amostragem realizada num ambiente industrial produz as seguintes concentrações de vapores de ácido acrílico nos trabalhadores: • 2 horas a 1,6 ppm; • 1,5 horas a 2,5 ppm; • 30 minutos a 3,4 ppm; • 1,5 horas a 2,5 ppm • 2,5 horas a 0,8 ppm. Calcular a média ponderada no tempo da concentração dos vapores em ppm. SOLUÇÃO 1. Substituir na fórmula: Cf = × + × + × + × + × + + + + ( , , ) ( , , ) ( , , ) ( , , ) ( , , ) , , , , , 2 0 1 6 15 2 5 0 5 3 4 15 2 6 2 5 0 8 2 0 15 0 5 15 2 5 2. Resolver: Cf = 1,82 ppm RESPOSTA A exposição média ponderada no tempo resulta em 1,82 ppm.
  • 129. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 129 CÁLCULO DO LIMITE DE TOLERÂ CIA PARA MISTURA DE LÍQUIDOS Para mistura de líquidos onde os componentes de interesse possuem propriedades toxicológicas similares, é uma prática aceitável o cálculo do Limite de Tolerância para a mistura líquida como um todo. FÓRMULA: LT F LT F LT F LT mistura n n = + + + 1 1 1 2 2 ... Onde: LTmistura = limite de tolerância da mistura; F1, F2, Fn = fração do componente 1, 2, n; LT1, LT2, LTn = limite de tolerância do componente 1, 2, n. PROBLEMA Qual é limite de tolerância, em mg/m3 , de uma solução contendo 25% de cloreto de metila (LT=165 mg/m3 ); 15% de tolueno (LT=290 mg/m3 ); e o restante com éter etílico (LT=940 mg/m3 )? SOLUÇÃO 1. Substituir na fórmula: LTmistura = + + 1 0 25 165 015 290 0 6 940 , , , 2. Resolver: LTmistura = 374 mg/m3 RESPOSTA Os três solventes formarão uma mistura cujo limite de tolerância é 374 mg/m3 .
  • 130. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 130 CÁLCULO COMPLETO PARA AMOSTRAGEM GRAVIMÉTRICA Comumente em Higiene do Trabalho são amostradas poeiras, às quais é aplicada a técnica gravimétrica de avaliação. Na técnica gravimétrica não há qualquer análise qualitativa, mas, simplesmente, análise quantitativa por diferença de massa. PROBLEMA Foi realizada uma amostragem de negro de fumo, utilizando bomba de alta vazão calibrada com 1,7 l/min. Ao final da amostragem, foi refeita calibração, acusando o valor de 1,6 l/min. Um filtro específico foi tarado, apresentando massa de 0,0375g; após a amostragem, que durou 2 horas, o filtro foi pesado e apresentou massa de 0,0384. Qual a concentração de negro de fumo no ambiente? SOLUÇÃO 1. Calcular a vazão média: Q Q Q lm i F = + = + = 2 1 7 1 6 2 1 65 , , , / min 2. Calcular o volume amostrado: V Q T l l mm= × = × = =1 65 120 198 0198 3 , / min min , 3. Calcular a massa coletada do aerodispersóide: 0,0384 gramas (massa antes da amostragem) (-) 0,0375 gramas (massa depois da amostragem) 0,0009 gramas ou 0,9mg coletadas 4. Calcular a concentração: C m V mg m mg m= = = 0 9 0198 4 53 3, , , / RESPOSTA A concentração mensurada do negro de fumo no ambiente foi de 4,5mg/m3 . EXERCÍCIOS 1 - Duzentos litros de n-butano são lançados num pavilhão industrial com 3.000m2 e pé direito de 8m. Considerando a inexistência de ventilação, bem como mistura perfeita com o ar, qual é a concentração em ppm de n-butano no ambiente?
  • 131. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 131 2 - Foram recolhidas 0,03158 gramas de um particulado, o qual foi coletado em 70 litros de ar, durante a operação de corte de cana de açúcar. Qual é a concentração em miligramas por metro cúbico do particulado? 3 - Um ambiente industrial, nas CNTP, possui uma concentração de 42ppm de acetona (PM=58,05). Qual é a concentração em miligramas por metro cúbico da acetona? 4 - Transformar 0,6 miligramas por metro cúbico de cloreto de vinilideno (PM=96,95) para partes por milhão. 5 - Durante um procedimento de calibração de bomba com o uso de bolhômetro, foi observado que uma bolha percorre um volume de 600 ml em 12 segundos. Calcular a vazão em litros por minutos. 6 - Supondo que a metodologia analítica disponível para um agente químico indique como limite de detecção o valor de 30 microgramas. O agente em questão possui limite de tolerância de 1 mg/m3 . Testes preliminares indicam que o ambiente possui concentração aproximada de 50% do limite de tolerância. Qual deve ser o volume de ar coletado? MODELO DE CAIXA – MODELO MATEMÁTICO PARA ESTIMATIVA DE EXPOSIÇÃO OCUPACIO AL AOS AGE TES QUÍMICOS O modelo de caixa é concebido como uma sala em formato de uma grande caixa com fluxo de ar interno turbulento. A equação foi desenvolvida utilizando balanço mássico. A questão alvo é estimar a concentração do contaminante no interior da caixa num dado momento. C C C G Q e C G Q i e Q t t v e= − − + + − − ( ) ( )0 Onde: C = concentração do contaminante no ambiente no momento t Ci = concentração inicial do contaminante no ambiente (t=0) Ce = concentração de entrada do contaminante G = taxa de geração do contaminante no interior do ambiente Q = vazão de entrada do contaminante t = tempo v = volume do ambiente
  • 132. CURSO DE AGENTES QUÍMICOS Engº Antonio Carlos Vendrame ____________________________________________________________________________ 132 Foi realizado um experimento num ambiente com dimensões de 5m x 6m x 2m, o qual é ventilado com fluxo de ar de 0,1 m³/s. A concentração do contaminante no fluxo de ventilação é de 10 mg/m³. No ambiente há uma fonte que gera o contaminante com taxa de 50 mg/s. Estimar qual a concentração deste contaminante após 20 minutos. C mg m mg m mg s m s e mg m mg s m s mg m m s s m = − − + + = − × ( ³ ³ , ³ ) ³ , ³ / ³ , ³ ³ 10 10 50 01 10 50 01 442 0 1 1200 60 A equação acima pode ser simplificada, adotando-se a concentração inicial da sala como sendo zero: C C G Q e C G Q e Q t t v e= − − + + − − ( ) ( )0 Outra simplificação é adotar que o ar que ingressa na sala não possui contaminante: C C G Q e G Q i Q t t v = − + − − ( ) ( )0 Combinando-se as duas equações anteriores temos: C G Q e Q t t v = − − − ( ) ( ) 1 0

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