by Juarez Barbosa Juarez Barbosa

Dinâmica da Queda

Por um período de mais de 50 anos no Reino Unido e por mais de setenta anos nos EUA os trabalhadores têm sido protegidos dos efeitos nocivos da queda em altura, utilizando de sistemas de proteção contra queda onde mais usual é a adoção da linha de vida.

O objetivo principal dos sistemas de proteção contra queda é o de desacelerar e parar o trabalhador em uma distância relativamente curta de forma segura.

No Brasil, a NR 18 juntamente com a NR 35, que regulamentam as condições de trabalho na indústria da construção civil e trabalhos em altura, na parte relativa à proteção contra quedas, mas as informações e trabalhos sobre proteção contra queda deixam muito a desejar quando comparado com evolução do assunto na Europa e Estados Unidos.

A Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) publicou a NBR 14629/2010, relativa ao equipamento de proteção individual contra queda de altura – absorvedor de energia. A norma estipula em teste dinâmico de queda, com a utilização de uma massa rígida de 100 kg, que a força máxima de frenagem (Fmax), as forças de frenagem que venham atuar não podem exceder 6 kN (600 kgf) e distância total de parada H deve ser H < (2L1 + 1,75 m), sendo L1 o comprimento total do absorvedor de energia, incluindo o talabarte.

Força atuante sobre o trabalhador em queda com cinto de segurança, segundo a norma deve ser inferior a  F< 600 kgf

O ponto de maior dúvida é como estabelecer as forças que estarão atuando sobre um indivíduo no momento da frenagem da queda. Há duas maneiras de resolver esta questão fazendo testes práticos ou utilizando equações matemáticas.

O pesquisador Sulowski apresenta uma solução matemática para esta questão apresentando uma fórmula aproximada para o cálculo da força máxima de impacto, combinando trabalhos de pesquisa teóricos e dados experimentais.

A equação proposta por Sulowski é:

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Onde:

F = Força de Impacto em Newtons (N)

m = massa do trabalhador e roupas + massa das ferramentas + massa dos EPIs (kg)

K = Modulo da corda (N)

f = Fator de queda H/L

H = Altura de queda livre (m)

L= Comprimento do Talabarte (m)

a = Fator de redução do trava quedas

b = Fator de redução do Cinto de Segurança (1)

s = Fator de redução do absorvedor de queda (80% a 70% redução)

c = Fator de Conversão corpo ´rígido/ manequim

Fator de queda (H/L)

Fator de queda = Altura de Queda/Comprimento do talabarte

NR 35.5.3.4 – Estabelece que é obrigatório o uso de absorvedor de energia nas seguintes situações:

  1. a) Quando o fator de queda for maior que 1;
  2. b) Quando o comprimento do talabarte for maior que 0,9m.

Determinação do comprimento L do Talabarte 

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Determinação do Fator de Queda

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Modulo de Corda

O módulo de corda do talabarte adotado no sistema de captura de queda deve ser conhecido e estabelecido em função do tipo de material de fabricação do mesmo.

Infelizmente os fabricantes brasileiros não fornecem o Modulo de Corda então para solução devemos utilizar dados obtidos de testes práticos feitos por Sulowski, conforme ábaco abaixo:

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Fator de Redução do Trava quedas

O Fator de redução do trava-quedas “a”, é obtido por testes práticos ou via fabricante

Fator de redução na força máxima de captura do elemento em queda (ou impacto) pelo uso do trava-quedas é o resultado da a dissipação da energia de queda pela fricção entre o trava-quedas e o cabo de aço.

Na Tabela abaixo são apresentados os valores do fator “a” para três tipos básicos de trava-quedas, obtidos experimentalmente.

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Fator de Redução do Cinto de Segurança (b)

O cinto de segurança tipo paraquedista, devido à propriedade elástica do material de fabricação, tem a capacidade de reduzir a força máxima de impacto cujo fator de redução “b” é obtido na tabela.

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Fator de Redução do Absorvedor de Energia (s)

O absorvedor de energia é um dispositivo que acoplado ao cinto de segurança que tem a função de dissipar a energia produzida em uma queda e diminuir a força exercida sobre o corpo do trabalhador quando ele é amparado por uma linha de vida ou ponto de ancoragem.

Os Absorvedores de Energia mais comuns são aqueles eles se constituem de uma fita de poliamida ou poliéster dobrada e costurada.

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O absorvedor que tem a função de desacelerar o movimento de queda do trabalhado e começa a abrir com uma força geralmente entre 200 kgf e 300 kgf, as costuras se rompem e a fita se alonga conforme é desdobrada.

Durante esse processo, e num espaço muito curto de tempo o trabalhador é desacelerado gradativamente, evitando uma parada busca com elevada desaceleração com resultados consequentemente danosos sobre o seu corpo humano.

O quadro abaixo fornece fatores de redução para tipos diferentes de absorvedores de energia

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 (*) recomendado quando valor não é conhecido

Outro item da Equação é o fator relativo ao peso rígido em relação ao manequim articulado é obtido da seguinte forma:

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Assumir c = 1 quando um cinto de segurança abdominal é empregado ou quando a distância de queda “h” exceder 2 metros.

Calculando Esforço sobre o cabo de aço ou ponto de ancoragem e trabalhador em queda.

Roteiro

  1. Determinar a massa total do executante com uniforme, bota, capacete, ferramentas e dispositivos que estiver portando.
  2. Calcular valor de f= H/L (fator de queda)
  3. Determinar Modo K no Ábaco “ Modulo de Corda”
  4. Determinar Fatores de amortecimento “a”, “b”, “s” e “c”

A – Dinâmica da queda nas condições, com absorvedor e sem trava quedas

Caso Número 1

Queda de executante pesando 220 libras, caindo de uma altura de 1,82 metros, utilizando cinto de segurança tipo paraquedista com talabarte de 1,5 metros e absorvedor de energia acoplando a uma ancoragem.

m= 220 libras = 220*0,45 = 99 kg

H= 6ft = 6*0,3048= 1,82 m

L = 1,5 m

f= H/L= 1,21

K= ? (Para Corda de Nylon de 16 mm)

a=1 (sem trava quedas)

b= 0,8 (Cinto Paraquedista)

s= 0,7 (Absorvedor tipo Zorba)

 

Dado f = 1,21 no ábaco temos k = 37.000 N

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Determinação do Fator “C”

Então “C” = 1,4

Temos:

dinamica queda 1

F = 970,2+ 4,5 x (2.105,28) x (0,40)

F= 4.759,70

F= 4,76 KN …….  sendo  1N = 0,10197 Kgf

 F= 485 kgf (NR limita a 600 kgf)

Caso Número 2

Avaliar impacto da queda de um executante pesando 100 kg, considerando roupas, EPIs e ferramentas, caindo de uma altura de 2,3 m utilizando talabarte de 1,5m, utilizando cinto tipo paraquedista com corda de nylon de 16mm.

m= 100 kg

f =2,3/1,5= 1,53

K= ? (Para Corda de Nylon de 16 mm)

a=1 (sem Trava quedas)

b= 0,8 (Cinto Paraquedista)

s= 0,7 (Absorvedor tipo Zorba)

c= 1,0 Altura de queda maior que 2 metros

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Dado f = 1,53 no ábaco abaixo temos o valor de “K” = 40.500 N

Então temos

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F= 980 + 4,5 X 2489,27 x 0,56

F= 7.252 N

F = 7,25 KN

F= 732 kgf (valor é maior que NR permite 600 kgf) (*)

(*) Observação importante – Esta linha vai precisar de absorvedor de energia na linha

 

Conclusão.

 A determinação da “Energia” a ser absorvida pelo sistema anti-queda e as forças atuantes sobre executante em queda são fundamentais para dimensionamento do sistema anti-queda do ponto de vista técnico e ocupacional.

As linhas de vida e sistemas anti-queda devem ser capazes de desacelerar o executante em queda e acima de tudo preservar sua integridade física.

Neste aspecto a legislação brasileira deixa muito a desejar, informações importantes sobre cintos de segurança e como fatores de absorção deveriam ser informações obrigatória por lei, para um projeto de sistema anti-queda mais adequado.

Vamos em outro Post considerar equação de Sulowski para o cáculo da linha de vida

Referências Bibliograficas

 Elaboração de Roteiro para implantação de sistema de proteção anti-quedas

  • Mauricio Tomazi Seibel

 Analysis and evaluation of different types of test surrogate employed in the dynamic performance testing of fall-arrest Equipment

  • Prepared by Safety Squared for the Health and Safety Executive

 

NOSSO OBJETIVO É SALVAR VIDAS