Artigos Técnicos

 

 

 

  • Consequencias do Excesso de Calor na Saúde

    Eng. Marcus Vinícius Ciocci - ADD ELECTRONICS

    O objetivo desta publicação é disponibilizar aos técnicos, engenheiros e arquitetos, que tratam de conforto térmico, informações que auxiliem na tomada de decisão referente á estratégia a ser adotada para minimizar o calor considerando os riscos á saúde em ambientes quentes,

    – Saúde e Calor

    A combinação de altas temperaturas (significativamente acima do normal) e umidade relativa alta podem reduzir drasticamente a capacidade do corpo humano de manter a sua temperatura interna correta. Exposições prolongadas em ambientes com temperatura excessiva e umidade alta podem causar cãimbras, esgotamento, fadiga térmica, e até danos ao cérebro – AVC ( Acidente Vascular Cerebral ). Para alguns, especialmente para os idosos e infermos o calor em excesso pode causar a morte.

    O Índice de Calor (IC), também chamado de "Temperatura Aparente", é uma medida de como a umidade associada à altas temperaturas reduz a capacidade do corpo em manter-se frio e altera o metabolismo. O IC é a sensação térmica que o corpo humano interpreta quando a umidade e/ou temperatura variam.

    Por exemplo, se a temperatura do ar é de 28°C, e a umidade é de 20% o efeito destas condições no corpo eqüivale a uma temperatura de aproximadamente 26,4°C. Mantendo a temperatura do ar e elevando a UR para 70% a temperatura percebida pelo corpo passa a ser 31,3°C.

    As premissa para o cálculo do Índice de Calor são as seguintes: a pessoa a ser avaliada de estar á sombra, ao nível do mar, e sob vento de 10 Km/h. Exposições ao sol podem aumentar o IC entre 3° e 8°C. Variações na velocidade do vento normalmente tem pequeno efeito sobre o IC.

    A tabela abaixo mostra a Temperatura Aparente (IC) com base na Temperatura do Ar e a Umidade Relativa do Ambiente.

    Temp Ar °C

    Temperatura Aparente - Índice de Calor (°C)

    26

    24,3

    24,8

    25,9

    26,4

    27,5

    28,4

    28

    26,4

    27,2

    28,1

    29

    30,1

    31,3

    30

    28,3

    29,7

    30,9

    32

    33,3

    35,2

    32

    30,2

    32

    33,6

    35,2

    37,4

    40,6

    34

    32,6

    34,4

    36,7

    39,5

    42,6

    47,5

    36

    35,2

    37,2

    40

    44,3

    49,3

    55

    38

    37,6

    40,5

    44,1

    49,7

    56,5

    63,1

    40

    39,8

    44,2

    49,3

    55,9

    63,3

    -

    U.R. ( %)

    20%

    30%

    40%

    50%

    60%

    70%

    – Conseqüência do Calor na Saúde

    O grau de stress causado pelo calor varia com a idade, saúde, e características do corpo. Abaixo estão listados alguns possíveis sintomas de stress térmico associado a intervalos de Temperatura Aparente (IC)

    Temp. Aparente

    Nível de Perigo

    Síndrome de Calor ( sintomas)

    27° a 32°C

    Atenção

    Possível fadiga em casos de exposição prolongada e atividade física

    32° a 41°C

    Muito cuidado

    Possibilidade de cãimbras ,esgotamento, e insolação para exposições prolongadas e atividade física

    41° a 54°C

    Perigo

    Cãimbras, insolação, e esgotamento prováveis. Possibilidade de dano cerebral (AVC) para exposições prolongadas com atividade física.

    Mais que 54°C

    Extremo Perigo

    Insolação e Acidente Vascular Cerebral (AVC) iminente

     

    Este artigo foi compilado a partir das seguintes publicações: Excessive Heat and Worker Safety – Universidade da Pensilvania, Heat Stress Disorders Guidelines – Universidade de Michigan

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  • Custos Adicionais Associados ao Calor na industria

    Eng. Marcus Vinícius Ciocci

    Os Técnicos, Engs de Segurança, e Gtes de Produção, apesar de terem plena convicção que os investimentos para redução do calor trarão redução de despesas aumento de produtividade e mais saúde para o funcionário, sabem que justificar investimentos, para melhorar as condições de conforto na área Industrial, não é tarefa fácil.

    Como regra, todo futuro investimento deve ser justificado através do "retorno de investimento" isto é a compra de uma maquina, a instalação de um equipamento a reforma de uma área e etc, deve proporcionar a Empresa melhores resultados através da redução das despesas ou aumentando da produtividade.

    Segue abaixo algumas pontos que merecem ser examinados para obter um calculo prévio dos custos associados ao calor, e que servirão de base para viabilizar investimentos em conforto térmico. São eles Despesas Adicionais e Redução da Produtividade

    • Despesas Adicionais Associadas ao Calor

    As temperatura elevadas causam stress térmico que apresentam os seguintes sintomas: cansaço excessivo (esgotamento), desidratação, insolação, dor de cabeça, caimbra, e em determinadas condições inclusive acidentes vasculares celebrais (AVC).

    Abaixo segue listado a origem / motivo das principais despesas adicionais causadas pelo excesso de calor durante a primavera verão e outono.

    • Aumento das Faltas

    • Aumento de Afastamentos por Doença

    • Aumento do " Turnover" (rotatividade da Mão de Obra)

    • Aumento dos Acidentes de Trabalho

    • Aumento na Freqüência dos Setups (ajustes) das Maquinas

    • Aumento de Defeitos (Redução dos índices de Qualidade)

    Infelizmente não há índices gerais para apurar cada um dos custos adicionais acima referidos. Um caminho seguro para quantificar cada uma destas despesas, é montar uma planilha e desenvolver um trabalho estatístico com auxilio das informações registradas no Dep. Pessoal, RH (Recursos Humanos), Dep. de Segurança, Produção e Ambulatório Médico da Empresa.

    • Redução da Produtividade Associada ao Calor

    Para o cálculo do aumento de custo da produção por redução da produtividade existem alguns dados estatísticos que possibilitam um calculo preliminar rápido dos custos associados ao calor. Abaixo apresentamos no gráfico a correlação entre temperatura e produtividade publicados respectivamente pela NASA e pela Buildersmutual .

     

    O Custo Adicional Anual por Redução da Produtividade, em função do Excesso de Calor, pode ser calculado com base na seguinte formula:

     

    Esclarecimentos :

    FD = 0,58 (7/12) eqüivale dizer que uma determinada Industria permanece com a temperatura interna média, acima de 27°C durante sete meses no ano (12meses),

    PQ = 0,85 eqüivale dizer que em uma determinada Industria a produtividade média nos dias quentes cai para 85% (veja gráfico)

    Ex.: Se uma Industria tem 100 funcionários, com salário médio inclusive encargos de R$ 980,00 e a temperatura interna mantêm-se a cima de 27°C em 180 dias por ano causando 20% de redução da produtividade, o custo adicional anual eqüivale a R$ 147.000,00

    [ SE = 980,00 NF = 100 FD = 0,5 (180/360) PQ =0,8 ( 1 – 0,2) ]

    referencias bibliográficas :

    • NASA Report CR-1205-1 – www.bessamaire.com
    • Bulidersmutual – www.buildersmutual.com/dowlloads/toolbox.pdf

    • Excessive Heat and Worker Safety – Universidade da Pensilvania,

    • Heat Stress Disorders Guidelines – Universidade de Michigan

 

 

 

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  • Exemplo de Redução de Investimentos e Despesas Ar em um Sistema de Ar Condicionado

    •  

     

     

    * Valores considerando o suprimento de água via poço artesiano

 

 

 

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  • Equivalência entre Resfriamento Evaporativo e Espessura do Material Isolante

      • Durante os horários com Insolação o resfriamento da cobertura eqüivale a uma camada de material isolante de cerca de 100mm que reduz até 85% do calor que penetraria no ambiente através do telhado.

       

 

 

 

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  • Desempenho do Resfriamento Evaporativo sobre a Cobertura em Climas Úmidos

      • O sistema de resfriamento de telhado é eficiente na maioria dos climas inclusive naqueles em que a umidade é alta pelo fato que a camada de ar adjacente ao telhado estará significativamente mais quente que o ar ambiente e consequentemente relativamente mais seca.

      Por exemplo, em um dia com temperatura de 32°C e umidade relativa de 80%, é freqüente a superfície do telhado estar a 71°C. Nestas condições, apesar do ambiente relativamente úmido, o sistema de resfriamento de telhado continuara a evaporar a água e reduzira a temperatura da cobertura para valores entre 32°C a 38°C. Olhando a carta psicométrica é possível entender porque isto acontece.

      Embora o ar a 71°C adjacente ao telhado contenha quase a mesma quantidade de vapor de água que o ar ambiente a 32°C e 80% de U.R. (veja tabela abaixo – 22,8 x 27,0 gramas por Kg de ar), a umidade relativa da camada de ar sobre o telhado é cerca de 10%. A natureza, pode nestas condições proporcionar uma quantidade significativa de resfriamento e conforto apesar de tratar-se de um dia definitivamente quente e abafado.

      Muitos de nos, dirigindo em uma rodovia asfaltada em um dia quente, fomos surpreendidos por uma chuva repentina e a impressão é que esta saindo fumaça de todo a estrada ainda quente. O vapor que sai, é simplesmente a água da chuva evaporando do asfalto quente. A água continuará evaporando até que toda superfície do asfalto esteja suficientemente fria, embora a atmosfera durante a chuva tenha uma umidade relativa de 100%.

      Umidade Especifica ( gramas de água por Kg de ar seco)

      Temperatura ( °C )

      UR 10%

      UR 30%

      UR 50%

      UR 80%

      UR 100%

      26,7

      2,4

      7,2

      11,3

      19,6

      24,5

      32,2

      3,5

      10,1

      16,7

      27,0

      34,2

      37,8

      4,4

      13,7

      22,5

      37,4

      47,4

      43,3

      6,0

      18,2

      31,0

      51,8

      65,4

      48,9

      7,9

      25,9

      42,4

      69,9

      89,6

      54,4

      11,0

      33,0

      58,9

      97,4

      122,7

      60,0

      14,1

      43,2

      77,0

      133,5

      168,7

      65,6

      18,1

      56,6

      100,5

      182,9

      233,8

      71,1

      22,8

      72,3

      132,0

      250,6

      328,8

       

       

      Tradução livre do artigo publicado na revista Plant Services edição de June de 1997

       

 

 

 

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  • O Calor Esfria a Produtividade
    • Heat cools productivity ( O Calor "Esfria" a Produtividade )

    Most people say summer heat or humidity has a negative effect on their mood and temperament.

    (*A maioria das pessoas afirmam que o calor ou a umidade afetam negativamente seu o humor e temperamento.)


    Como nós trabalhamos quando está Calor ?

     

    Mais Devagar

    Da Mesma Forma

    Não Querem Trabalhar

    Trabalham mais Rápido

     

    Source: Bruskin-Goldring for The Weather Channel

 

 

 

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  • Modelamento experimental dos efeitos do
    resfriamento evaporativo aplicado sobre o telhado

An Experimental and Numerical Modeling of a Roof-Spray Cooling System
by S. Somasundaram, Ph.D., P.E., A.D. Carrasco from OT-88-04-2 ASHRAE ( Transactions )


"This paper describes the installation of a roof-spray cooling system on an air conditioned 25,000 square feet, well-insulated (R-19) office building. Tests were carried out during the summer of 1987 in order to compare the effects of the sprayed and unsprayed conditions on the surface temperatures of the roof, heat transferred through the roof, and the interior temperatures of the building. The results showed a substantial reduction in the heat transfer rates and the surface temperatures of the roof, together with a reduction in the inside temperatures."

 

 

 

 

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  • Telhado seco x telhado com resfriamento evaporativo - variação da quantidade de calor que penetra no ambiente

    •

Summer Cooling Load as Affected by Heat Gain Through Dry, Sprinkled and
Water Covered Roofs by: F.C. Houghton et al. From: ASHRAE TRANSACTIONS

"As part of the general research project of determining the cooling load for summer cooling and air conditioning, a cubicle was built by the ASHVE Research Laboratory in Pittsburgh, PA"
"The deck of the horizontal roof of the test cubicle was divided into 5-ft. square panels of various construction."
Relation Between Time and Flow Through Inside Surfaces of Several Roofs Studied
"This paper deals with variations in the heat flow through a roof as affected by the surface finish and by sprinkling or flooding during the summer heat when the space below is cooled and air conditioned."

"The inside of the cubicle was summer cooled and air conditioned to 75 F and 50% relative humidity throughout the study. A Nicholls heat flow meter was attached to the inside of each of the side wall and roof panels in order to give an hourly measurement of the rate of heat flow through their inside surfaces. Thermocouples gave the outside temperature, the outside surface temperatures, the inside surface temperatures, and the inside air temperature 6 in. from the center of the panels, and, with the flooded roofs, the temperature of the water at different depths from the surface were recorded."

 

 

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  • Modelo simplificado sobre o comportamento de um sistema de resfriamento evaporativo.

    •

 

Simplified Model for the Behavior of a Roof-Spray Cooling System By:
P. Gandhidasan fromApplied Energy 34 (1989) 69-77

"Roof-spray cooling systems are used to reduce the heat flux entering through the roof of a building by spraying a fine mist of water on the roof surface. This paper presents a simple periodic thermal model to predict the performance of a roof-spray evaporative cooling system. The present study also includes the effect of wind velocity and ambient water-vapour pressure on the system's performance."
"In recent years the potential use of roof-spray evaporative cooling systems has received serious attention due to its capability of reducing the energy costs of air conditioning. With a single-storey or two-storey building, the roof's surface area is the building's largest source of heat gain. Approximately 60% of the heat flux comes through the roof."
"From the results, it is clear that the roof-spray cooling system reduces the temperatures of the roof surface and ceiling significantly and a significant cooling effect results from the evaporation of water."
"By spraying water on the roof, the heat flux entering the building is significantly reduced and hence the space inside is cooled indirectly."
"The study was extended to analyse the effect of other climatic variables, such as ambient water vapour pressure and wind velocity on the system's performance. As the water vapour pressure in air decreases, the mass of water evaporated from the roo's surface increases, due to high potential for mass transfer. The higher evaporation rate results in a lower heat flux. Even in humid climates, the roof-spray cooling system reduces the heat flux significantly compared with that for unsprayed conditions as shown in the chart."

 

 

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  • Pesquisa sobre o sistema de resfriamento evaporativo - University of the West Indies

Research by P. Gandhidasan at The University of the West Indies in 1989 showed that 60 percent of a building's heat flux comes from the roof. Gandhidasan's experiment found that by using a water-cooled roof system, the temperature inside the building at the peak of the day's heat was reduced from 45 degrees centigrade to 25 degrees centigrade -- without use of an air conditioning system.

 

 

 


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  • "Resfriamento evaporativo sobre coberturas, o meio mais eficiente de manter a temperatura ambiente baixa sem usar ar-condicionado"

    •


A 1984 report by Sodha, et al, in the International Journal of Energy Research, found that "evaporative cooling on the roof is the most effective technique in keeping room temperatures low without the use of mechanical air conditioning equipment."

A water-cooled roof system also benefits buildings equipped with conventional air conditioning systems. In a 1991 article in Energy and Buildings, Zaki, et al, wrote that "evaporative roof cooling can reduce the cooling load by as much as 40 percent." Drexel University researcher Sekhar Kondepudi wrote in a 1992 Energy Conversion Mgmt. article that "evaporative cooling has a positively beneficial effect on the reduction of cooling loads for a building."

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  • Correlação entre calor e redução de produtividade e qualidade. - Nasa Report

PRODUCTIVITY losses from high temperatures may be documented by your own production records. They are summarized in NASA Report CR-1205-1. The report shows that when in-plant temperatures rise over 85°, output drops by 18% and accuracy suffers from a 40% increase in errors.

NASA Report CR-1205-1:

Effective Temperature (°F)

75°

80°

85°

90°

95°

100°

105°

Loss in Work Output

Loss in Accuracy

3%

--

8%

5%

18%

40%

29%

300%

45%

700%

62%

--

79%

--

 

 

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Excessive Heat and Worker Safety
Calor excessivo e segurança do Trabalhador

A combination of very high temperatures (significantly above normal) and a higher-than- normal humidity can severely reduce the body's ability to maintain a proper internal temperature. Prolonged exposure to these conditions can lead to heat cramps, heat exhaustion, and heat stroke. For some, especially the old and infirm, it can lead to death.

The Heat Index (HI), also referred to as the "apparent temperature," is a measure of how humidity acts along with high temperatures to reduce the body's ability to cool itself. The HI is the temperature (in degrees) the body senses, based on normal humidity levels. For example, if the actual temperature is 100° F with 40 percent relative humidity, the effect of these conditions on the body is the same as 110° F with normal humidity (about 20 percent). The basic assumption in computing HI is that the person is in the shade, at sea level, with a wind speed of 6 mph. Exposure to full sunshine can increase the HI about 5° to 15° F. Various wind speeds can also alter the HI but usually have small effect.

The table below shows heat index, or apparent temperature, based on current air temperature and relative humidity.

 

Relative humidity (percent)

  
 

10

20

30

40

50

60

70

Air temp. (°F)

Heat Index

105

100

105

113

123

135

149

--

100

95

99

104

110

120

132

144

95

90

93

96

101

107

114

124

90

85

87

90

93

96

100

106

85

80

82

84

86

88

90

93

80

75

77

78

79

81

82

85

75

70

72

73

74

75

76

77

70

65

66

67

68

69

70

70

To use this table find the current air temperature in the lefthand column; follow that row across until you reach the appropriate humidity column. The number you find there is the heat index (HI) or the apparent temperature.

The degree of heat stress may vary with age, health, and body characteristics. Listed below are some heat stress symptoms associated with several apparent temperatures.

 

Apparent temperature (F)

Danger category

Heat syndrome

80-90°

Caution

Fatigue possible with prolonged exposure and physical activity

90-105°

Extreme caution

Sunstroke, heat cramps, and heat caution exhaustion possible with prolonged exposure and physical activity.

105-30°

Danger

Sunstroke, heat cramps, or heat exhaustion likely. Heatstroke possible with prolonged exposure and physical activity.

130° +

Extreme danger

Heatstroke or sunstroke imminent.

Adjust work schedules to avoid the most stressful parts of the day.

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