Estresse por frio é definido como uma carga térmica no corpo sob a qual perdas de calor maiores do que o normal são antecipadas e ações termorreguladoras compensatórias são necessárias para manter o corpo termicamente neutro. As perdas normais de calor, portanto, referem-se ao que as pessoas normalmente experimentam em condições de vida em ambientes fechados (temperatura do ar de 20 a 25ºC).
Em contraste com as condições de calor, roupas e atividade são fatores positivos no sentido de que mais roupas reduzem a perda de calor e mais atividade significa maior produção interna de calor e maior potencial para equilibrar a perda de calor. Assim, os métodos de avaliação se concentram na determinação da proteção necessária (vestuário) em determinados níveis de atividade, níveis de atividade necessários para determinada proteção ou valores de “temperatura” para determinadas combinações dos dois (Burton e Edholm 1955; Holmér 1988; Parsons 1993).
É importante reconhecer, no entanto, que há limites quanto à quantidade de roupas que podem ser usadas e quanto alto nível de atividade pode ser mantido por longos períodos de tempo. Roupas de proteção contra o frio tendem a ser volumosas e atrapalhar. Mais espaço é necessário para movimento e movimentos. O nível de atividade pode ser determinado pelo ritmo de trabalho, mas deve, preferencialmente, ser controlado pelo indivíduo. Para cada indivíduo existe uma determinada taxa máxima de produção de energia, dependendo da capacidade de trabalho físico, que pode ser sustentada por períodos de tempo prolongados. Assim, a alta capacidade de trabalho físico pode ser vantajosa para exposições extremas e prolongadas.
Este artigo trata de métodos para avaliação e controle do estresse pelo frio. Problemas relacionados a aspectos organizacionais, psicológicos, médicos e ergonômicos são tratados em outra parte.
Trabalho a frio
O trabalho a frio abrange uma variedade de condições naturais e artificiais. A exposição mais extrema ao frio está associada a missões no espaço sideral. No entanto, as condições de trabalho a frio na superfície da terra cobrem uma faixa de temperatura superior a 100ºC (tabela 1). Naturalmente, espera-se que a magnitude e a gravidade do estresse por frio aumentem com a diminuição da temperatura ambiente.
Tabela 1. Temperaturas do ar de vários ambientes ocupacionais frios
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–120ºC |
Câmara climática para crioterapia humana |
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–90ºC |
Temperatura mais baixa na base polar sul Vostock |
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–55ºC |
Entreposto frigorífico para carne de peixe e produção de produtos congelados e secos |
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–40ºC |
Temperatura “normal” na base polar |
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–28ºC |
Entreposto frigorífico para produtos ultracongelados |
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+2 a +12ºC |
Armazenamento, preparação e transporte de produtos alimentares frescos |
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–50 a –20ºC |
Temperatura média de janeiro no norte do Canadá e na Sibéria |
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–20 a –10ºC |
Temperatura média de janeiro no sul do Canadá, norte da Escandinávia e centro da Rússia |
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–10 a 0ºC |
Temperatura média de janeiro no norte dos EUA, sul da Escandinávia, Europa central, partes do Oriente Médio e Extremo Oriente, centro e norte do Japão |
Fonte: Modificado de Holmér 1993.
Está claro na tabela 1 que grandes populações de trabalhadores ao ar livre em muitos países sofrem estresse de frio mais ou menos severo. Além disso, o trabalho em câmara frigorífica ocorre em todas as partes do mundo. Pesquisas em países escandinavos revelam que aproximadamente 10% da população total de trabalhadores consideram o frio um fator de grande aborrecimento no local de trabalho.
Tipos de Estresse por Frio
Os seguintes tipos de estresse por frio podem ser definidos:
- resfriamento de corpo inteiro
- resfriamento local, incluindo resfriamento de extremidades, resfriamento convectivo da pele (resfriamento pelo vento), resfriamento condutivo da pele (resfriamento de contato) e resfriamento do trato respiratório.
Muito provavelmente, vários, senão todos, podem estar presentes ao mesmo tempo.
A avaliação do estresse pelo frio envolve a constatação do risco de um ou mais dos efeitos mencionados. Normalmente, a tabela 2 pode ser usada como uma primeira classificação aproximada. Em geral, o estresse pelo frio aumenta, quanto menor o nível de atividade física e menor a proteção disponível.
Tabela 2. Classificação esquemática do trabalho a frio
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Temperatura |
Tipo de trabalho |
Tipo de estresse frio |
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10 a 20ºC |
Sedentário, trabalho leve, trabalho manual fino |
Resfriamento de todo o corpo, resfriamento de extremidades |
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0 a 10ºC |
Sedentário e parado, trabalho leve |
Resfriamento de todo o corpo, resfriamento de extremidades |
|
–10 a 0ºC |
Trabalho físico leve, manuseio de ferramentas e materiais |
Resfriamento de corpo inteiro, resfriamento de extremidade, resfriamento de contato |
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–20 a –10ºC |
Atividade moderada, manuseio de metais e fluidos (gasolina, etc.), condições de vento |
Resfriamento de corpo inteiro, resfriamento de extremidade, resfriamento de contato, resfriamento convectivo |
|
Abaixo de –20 ºC |
Todos os tipos de trabalho |
Todos os tipos de estresse por frio |
As informações fornecidas na tabela devem ser interpretadas como um sinal para ação. Em outras palavras, o tipo específico de estresse por frio deve ser avaliado e controlado, se necessário. Em temperaturas moderadas, prevalecem problemas associados a desconforto e perdas de função devido ao resfriamento local. Em temperaturas mais baixas, o risco iminente de uma lesão pelo frio como sequela dos outros efeitos é o fator importante. Para muitos dos efeitos, ainda não existem relações discretas entre o nível de estresse e o efeito. Não se pode excluir que um determinado problema de resfriado possa persistir também fora da faixa de temperatura indicada na tabela.
Métodos de avaliação
Métodos para avaliação de estresse por frio são apresentados no Relatório Técnico ISO 11079 (ISO TR 11079, 1993). Outros padrões relativos à determinação da produção de calor metabólico (ISO 8996, 1988), estimativa das características térmicas da roupa (ISO 9920, 1993) e medições fisiológicas (ISO DIS 9886, 1989c) fornecem informações complementares úteis para a avaliação do estresse pelo frio.
A Figura 1 descreve as relações entre fatores climáticos, efeito de resfriamento antecipado e método recomendado para avaliação. Mais detalhes sobre métodos e coleta de dados são fornecidos abaixo.
Figura 1. Avaliação do estresse por frio em relação a fatores climáticos e efeitos de resfriamento.
Resfriamento de todo o corpo
O risco de resfriamento de todo o corpo é determinado pela análise das condições de equilíbrio do calor corporal. O nível de isolamento da roupa necessário para o equilíbrio térmico em níveis definidos de tensão fisiológica é calculado com uma equação matemática de equilíbrio térmico. O valor de isolamento necessário calculado, IREQ, pode ser considerado como um índice de tensão a frio. O valor indica um nível de proteção (expresso em clo). Quanto maior o valor, maior o risco de desequilíbrio do calor corporal. Os dois níveis de tensão correspondem a um nível baixo (sensação neutra ou de “conforto”) e a um nível alto (sensação de leve frio a frio).
O uso do IREQ compreende três etapas de avaliação:
- determinação do IREQ para determinadas condições de exposição
- comparação do IREQ com o nível de proteção fornecido pela roupa
- determinação do tempo de exposição se o nível de proteção for de valor menor que o IREQ
A Figura 2 mostra os valores de IREQ para baixa tensão fisiológica (sensação térmica neutra). Os valores são fornecidos para diferentes níveis de atividade.
Figura 2. Valores de IREQ necessários para manter a tensão fisiológica de baixo nível (sensação térmica neutra) em temperatura variável.
Os métodos para estimar os níveis de atividade são descritos na ISO 7243 (tabela 3).
Tabela 3. Classificação dos níveis de taxa metabólica
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Aula |
Faixa de taxa metabólica, M |
Valor a ser usado para cálculo da taxa metabólica média |
Exemplos |
||
|
Relacionado a |
Para uma área média de superfície da pele |
|
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||
|
0 |
M≤65 |
M≥117 |
65 |
117 |
Em repouso |
|
1 |
65M≤130 |
117M≤234 |
100 |
180 |
Sentado à vontade: trabalhos manuais leves (escrever, datilografar, desenhar, costurar, contabilidade); trabalho manual e braçal (pequenas ferramentas de bancada, inspeção, montagem ou triagem de material leve); trabalho de braço e perna (dirigir veículo em condições normais, operar interruptor de pé ou pedais). Em pé: broca (pequenas peças); fresadora (pequenas peças); enrolamento da bobina; pequeno enrolamento de armadura; usinagem com ferramentas de baixa potência; caminhada casual (velocidade de até 3.5 km/h). |
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2 |
130M≤200 |
234M≤360 |
165 |
297 |
Trabalho sustentado de mãos e braços (martelar pregos, obturar); trabalho de braço e perna (operação fora de estrada de caminhões, tratores ou equipamentos de construção); trabalho de braço e tronco (trabalho com martelo pneumático, montagem de trator, reboco, manuseio intermitente de material moderadamente pesado, capina, capina, colheita de frutas ou legumes); empurrar ou puxar carrinhos leves ou carrinhos de mão; caminhando a uma velocidade de 3.5 km/h; forjamento. |
|
3 |
200M≤260 |
360M≤468 |
230 |
414 |
Trabalho intenso de braços e tronco: carregar material pesado; pá; trabalho de marreta; serrar, aplainar ou cinzelar madeira dura; roçada manual; escavação; caminhando a uma velocidade de 5.5 km/h a 7 km/h. Empurrar ou puxar carrinhos de mão ou carrinhos de mão muito carregados; lascas fundidas; assentamento de blocos de concreto. |
|
4 |
M> 260 |
M> 468 |
290 |
522 |
Atividade muito intensa em ritmo rápido a máximo; trabalhando com um machado; escavação intensa com pá ou escavação; subir escadas, rampa ou escadote; andar rapidamente com pequenos passos, correr, andar a uma velocidade superior a 7 km/h. |
Fonte: ISO 7243 1989a
Uma vez determinado o IREQ para determinadas condições, o valor é comparado com o nível de proteção oferecido pela vestimenta. O nível de proteção de um conjunto de roupas é determinado pelo seu valor de isolamento resultante (“clo-value”). Esta propriedade é medida de acordo com o projecto de norma europeia prEN-342 (1992). Também pode ser derivado dos valores básicos de isolamento fornecidos nas tabelas (ISO 9920).
A Tabela 4 fornece exemplos de valores básicos de isolamento para conjuntos típicos. Os valores devem ser corrigidos para redução presumida causada pelo movimento do corpo e ventilação. Normalmente, nenhuma correção é feita para o nível de repouso. Os valores são reduzidos em 10% para trabalhos leves e em 20% para níveis de atividade mais elevados.
Tabela 4. Exemplos de valores básicos de isolamento (Icl) De roupas*
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conjunto de roupas |
Icl (m2 °C/W) |
Icl (clo) |
|
Cuecas, camisa de manga curta, calças justas, meias até a panturrilha, sapatos |
0.08 |
0.5 |
|
Cuecas, camisas, justas, calças, meias, sapatos |
0.10 |
0.6 |
|
Cuecas, macacão, meias, sapatos |
0.11 |
0.7 |
|
Cuecas, camisa, macacão, meias, sapatos |
0.13 |
0.8 |
|
Cuecas, camisa, calças, bata, meias, sapatos |
0.14 |
0.9 |
|
Cuecas, camiseta, cuecas, camisa, macacão, meias até a panturrilha, sapatos |
0.16 |
1.0 |
|
Cuecas, camisola interior, camisa, calças, casaco, colete, meias, sapatos |
0.17 |
1.1 |
|
Cuecas, camisa, calças, jaqueta, macacão, meias, sapatos |
0.19 |
1.3 |
|
Camisola interior, cuecas, calças isolantes, casaco isolante, meias, sapatos |
0.22 |
1.4 |
|
Cuecas, T-shirt, camisa, calças justas, macacões isolantes, meias até a panturrilha, sapatos |
0.23 |
1.5 |
|
Cuecas, camisola interior, camisa, calças, casaco, sobretudo, chapéu, luvas, meias, sapatos |
0.25 |
1.6 |
|
Cuecas, camisola interior, camisa, calças, casaco, sobretudo, sobrecalças, meias, sapatos |
0.29 |
1.9 |
|
Cuecas, camisola interior, camisa, calças, casaco, casaco, sobretudo, meias, sapatos, chapéu, luvas |
0.31 |
2.0 |
|
Camisola interior, cuecas, calças isolantes, casaco isolante, sobrecalças, sobretudo, meias, sapatos |
0.34 |
2.2 |
|
Camisola interior, cuecas, calças isolantes, casaco isolante, sobrecalças, meias, sapatos, gorro, luvas |
0.40 |
2.6 |
|
Camisola interior, cuecas, calças isotérmicas, casaco isotérmico, sobrecalças e parca com forro, meias, sapatos, gorro, luvas |
0.40-0.52 |
2.6-3.4 |
|
Sistemas de roupas árticas |
0.46-0.70 |
3-4.5 |
|
Sacos de dormir |
0.46-1.1 |
3-8 |
*O nível de proteção nominal aplica-se apenas a condições estáticas de paralisação do vento (repouso). Os valores devem ser reduzidos com o aumento do nível de atividade.
Fonte: Modificado de ISO/TR-11079 1993.
O nível de proteção oferecido pelos melhores sistemas de vestuário disponíveis corresponde a 3 a 4 clo. Quando o sistema de vestimenta disponível não fornece isolamento suficiente, um limite de tempo é calculado para as condições reais. Este limite de tempo depende da diferença entre o isolamento do vestuário necessário e o do vestuário disponível. Uma vez que a proteção total contra o resfriamento não é mais alcançada, o limite de tempo é calculado com base em uma redução antecipada do conteúdo de calor corporal. Da mesma forma, um tempo de recuperação pode ser calculado para restaurar a mesma quantidade de calor.
A Figura 3 mostra exemplos de limites de tempo para trabalhos leves e moderados com dois níveis de isolamento de roupas. Os prazos para outras combinações podem ser estimados por interpolação. A Figura 4 pode ser usada como diretriz para avaliação do tempo de exposição, quando a melhor roupa de proteção contra o frio estiver disponível.
Figura 3. Tempos limite para trabalhos leves e moderados com dois níveis de isolamento de roupas.
Figura 4. Valores de IREQ ponderados no tempo para exposição intermitente e contínua ao frio.
Exposições intermitentes normalmente compreendem períodos de trabalho interrompidos por intervalos de aquecimento ou por períodos de trabalho em um ambiente mais quente. Na maioria das condições, ocorre pouca ou nenhuma troca de roupas (principalmente por razões práticas). O IREQ pode então ser determinado para a exposição combinada como uma média ponderada no tempo. O período médio não deve ser superior a uma ou duas horas. Os valores de IREQ ponderados no tempo para alguns tipos de exposição intermitente são apresentados na figura 4.
Os valores e limites de tempo do IREQ devem ser indicativos e não normativos. Eles se referem à pessoa média. A variação individual em termos de características, requisitos e preferências é grande. Grande parte dessa variação deve ser tratada selecionando conjuntos de roupas com grande flexibilidade em termos, por exemplo, de ajuste do nível de proteção.
Resfriamento de Extremidades
As extremidades – em particular, os dedos das mãos e dos pés – são suscetíveis ao resfriamento. A menos que a entrada de calor suficiente pelo sangue quente possa ser mantida, a temperatura do tecido cai progressivamente. O fluxo sanguíneo das extremidades é determinado pelas necessidades energéticas (necessárias para a atividade muscular), bem como pelas necessidades termorregulatórias. Quando o equilíbrio térmico de todo o corpo é desafiado, a vasoconstrição periférica ajuda a reduzir as perdas de calor central às custas dos tecidos periféricos. Com alta atividade, mais calor está disponível e o fluxo sanguíneo das extremidades pode ser mais facilmente mantido.
A proteção oferecida por roupas de mão e calçados em termos de redução de perdas de calor é limitada. Quando a entrada de calor na extremidade é baixa (por exemplo, com repouso ou baixa atividade), o isolamento necessário para manter as mãos e os pés aquecidos é muito grande (van Dilla, Day e Siple 1949). A proteção oferecida pelas luvas e mitenes apenas proporciona retardo na taxa de resfriamento e, consequentemente, tempos mais longos para atingir uma temperatura crítica. Com níveis de atividade mais altos, a proteção aprimorada permite mãos e pés quentes em temperaturas ambientes mais baixas.
Nenhum método padrão está disponível para avaliação do resfriamento das extremidades. No entanto, a ISO TR 11079 recomenda 24ºC e 15ºC como temperaturas críticas das mãos para níveis de tensão baixo e alto, respectivamente. A temperatura da ponta do dedo pode facilmente ser 5 a 10 °C mais baixa do que a temperatura média da pele da mão ou simplesmente a temperatura do dorso da mão.
As informações fornecidas na figura 5 são úteis para determinar os tempos de exposição aceitáveis e a proteção necessária. As duas curvas referem-se a condições com e sem vasoconstrição (alto e baixo nível de atividade). Além disso, supõe-se que o isolamento dos dedos seja alto (dois clo) e use roupas adequadas.
Figura 5. Proteção dos dedos.
Um conjunto semelhante de curvas deve ser aplicado aos dedos dos pés. No entanto, mais clo pode estar disponível para proteção dos pés, resultando em tempos de exposição mais longos. No entanto, segue-se das figuras 3 e 5 que o resfriamento das extremidades provavelmente é mais crítico para o tempo de exposição do que o resfriamento do corpo inteiro.
A proteção fornecida pelo handwear é avaliada usando métodos descritos na norma europeia EN-511 (1993). O isolamento térmico de todo o handwear é medido com um modelo de mão aquecida eletricamente. Uma velocidade do vento de 4 m/s é usada para simular condições de desgaste realistas. O desempenho é dado em quatro aulas (tabela 5).
Tabela 5. Classificação da resistência térmica (I) ao resfriamento convectivo de roupas de mão
|
Aula |
I (m2 °C/W) |
|
1 |
0.10 ≤ I 0.15 |
|
2 |
0.15 ≤ I 0.22 |
|
3 |
0.22 ≤ I 0.30 |
|
4 |
I ≤ 0.30 |
Fonte: Baseado na EN 511 (1993).
Contato Frio
O contato entre a mão desprotegida e superfícies frias pode reduzir rapidamente a temperatura da pele e causar lesões por congelamento. Podem surgir problemas com temperaturas de superfície tão altas quanto 15ºC. Em particular, as superfícies metálicas fornecem excelentes propriedades condutoras e podem resfriar rapidamente as áreas de contato com a pele.
No momento, não existe nenhum método padrão para avaliação geral do resfriamento de contato. As seguintes recomendações podem ser dadas (ACGIH 1990; Chen, Nilsson e Holmér 1994; Enander 1987):
- O contato prolongado com superfícies metálicas abaixo de 15ºC pode prejudicar a destreza.
- O contato prolongado com superfícies metálicas abaixo de 7ºC pode causar dormência.
- O contato prolongado com superfícies metálicas abaixo de 0ºC pode induzir congelamento ou congelamento.
- O contato breve com superfícies de metal abaixo de –7ºC pode induzir congelamento ou congelamento.
- Qualquer contato com líquidos em temperatura abaixo de zero deve ser evitado.
Outros materiais apresentam uma sequência semelhante de perigos, mas as temperaturas são mais baixas com menos material condutor (plásticos, madeira, espuma).
A proteção contra o resfriamento de contato fornecido pelo handwear pode ser determinada usando o padrão europeu EN 511. Quatro classes de desempenho são dadas (tabela 6).
Tabela 6. Classificação da resistência térmica de contato de roupas de mão (I)
|
Aula |
I (m2 °C/W) |
|
1 |
0.025 ≤ I 0.05 |
|
2 |
0.05 ≤ I 0.10 |
|
3 |
0.10 ≤ I 0.15 |
|
4 |
I ≤ 0.15 |
Fonte: Baseado na EN 511 (1993).
Resfriamento Convectivo da Pele
O Wind Chill Index (WCI) representa um método simples e empírico para avaliação do resfriamento da pele desprotegida (rosto) (ISO TR 11079). O método prevê a perda de calor do tecido com base na temperatura do ar e na velocidade do vento.
As respostas associadas a diferentes valores de WCI são indicadas na tabela 7.
Tabela 7. Índice de sensação térmica (WCI), temperatura de resfriamento equivalente (Teq ) e tempo de congelamento da carne exposta
|
WCI (W/m2) |
Teq (ºC) |
Efeito |
|
1,200 |
-14 |
Muito frio |
|
1,400 |
-22 |
muito frio |
|
1,600 |
-30 |
A carne exposta congela |
|
1,800 |
-38 |
dentro de 1 hora |
|
2,000 |
-45 |
A carne exposta congela |
|
2,200 |
-53 |
dentro de 1 minuto |
|
2,400 |
-61 |
A carne exposta congela |
|
2,600 |
-69 |
dentro de 30 segundos |
Uma interpretação frequentemente usada de WCI é a temperatura de resfriamento equivalente. Esta temperatura sob condições calmas (1.8 m/s) representa o mesmo valor de WCI que a combinação real de temperatura e vento. A Tabela 8 fornece temperaturas de resfriamento equivalentes para combinações de temperatura do ar e velocidade do vento. A tabela se aplica a pessoas ativas e bem vestidas. Existe um risco quando a temperatura equivalente cai abaixo de –30ºC e a pele pode congelar dentro de 1 a 2 minutos abaixo de –60ºC.
Tabela 8. Poder de resfriamento do vento na carne exposta expressa como uma temperatura de resfriamento equivalente em condições quase calmas (velocidade do vento 1.8 m/s)
|
Velocidade do vento (m / s) |
Leitura real do termômetro (ºC) |
||||||||||
|
0 |
-5 |
-10 |
-15 |
-20 |
-25 |
-30 |
-35 |
-40 |
-45 |
-50 |
|
|
Temperatura de resfriamento equivalente (ºC) |
|||||||||||
|
1.8 |
0 |
-5 |
-10 |
-15 |
-20 |
-25 |
-30 |
-35 |
-40 |
-45 |
-50 |
|
2 |
-1 |
-6 |
-11 |
-16 |
-21 |
-27 |
-32 |
-37 |
-42 |
-47 |
-52 |
|
3 |
-4 |
-10 |
-15 |
-21 |
-27 |
-32 |
-38 |
-44 |
-49 |
-55 |
-60 |
|
5 |
-9 |
-15 |
-21 |
-28 |
-34 |
-40 |
-47 |
-53 |
-59 |
-66 |
-72 |
|
8 |
-13 |
-20 |
-27 |
-34 |
-41 |
-48 |
-55 |
-62 |
-69 |
-76 |
-83 |
|
11 |
-16 |
-23 |
-31 |
-38 |
-46 |
-53 |
-60 |
-68 |
-75 |
-83 |
-90 |
|
15 |
-18 |
-26 |
-34 |
-42 |
-49 |
-57 |
-65 |
-73 |
-80 |
-88 |
-96 |
|
20 |
-20 |
-28 |
-36 |
-44 |
-52 |
-60 |
-68 |
-76 |
-84 |
-92 |
-100 |
Os valores sublinhados representam um risco de congelamento ou congelamento.
Resfriamento do Trato Respiratório
A inalação de ar frio e seco pode causar problemas para pessoas sensíveis a +10 a 15ºC. As pessoas saudáveis que executam trabalhos leves a moderados não requerem nenhuma proteção particular do trato respiratório até –30ºC. Trabalhos muito pesados durante exposições prolongadas (por exemplo, eventos de resistência atlética) não devem ocorrer em temperaturas abaixo de –20ºC.
Recomendações semelhantes se aplicam ao resfriamento do olho. Na prática, o grande desconforto e deficiência visual associados ao resfriamento ocular normalmente exigem o uso de óculos de proteção ou outra proteção muito antes de a exposição se tornar perigosa.
Medidas
Dependendo do tipo de risco esperado, são necessários diferentes conjuntos de medições (figura 6). Os procedimentos para coleta de dados e precisão das medições dependem do objetivo das medições. Informações pertinentes devem ser obtidas quanto à variação no tempo dos parâmetros climáticos, bem como do nível de atividade e/ou vestimenta. Procedimentos simples de ponderação de tempo devem ser adotados (ISO 7726).
Figura 6. A relação entre o risco esperado de estresse por frio e os procedimentos de medição necessários.
Medidas preventivas para aliviar o estresse pelo frio
Ações e medidas para o controle e redução do estresse pelo frio implicam em uma série de considerações durante as fases de planejamento e preparação dos turnos de trabalho, bem como durante o trabalho, que são tratadas em outras partes deste capítulo e neste Enciclopédia.