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:
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:
- a) Quando o fator de queda for maior que 1;
- b) Quando o comprimento do talabarte for maior que 0,9m.
Determinação do comprimento L do Talabarte
Determinação do Fator de Queda
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:
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.
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.
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.
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
(*) 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:
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
- Determinar a massa total do executante com uniforme, bota, capacete, ferramentas e dispositivos que estiver portando.
- Calcular valor de f= H/L (fator de queda)
- Determinar Modo K no Ábaco “ Modulo de Corda”
- 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
Determinação do Fator “C”
Então “C” = 1,4
Temos:
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
Dado f = 1,53 no ábaco abaixo temos o valor de “K” = 40.500 N
Então temos
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