Contribuição para a caracterização da emissão de nanopartículas em processos de soldadura e avaliação de riscos decorrentes do processo

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Química e Biológica Ramo de processos químicos

Os processos de soldadura por fusão são os mais utilizados na indústria metalomecânica e resultam na libertação de fumos (mistura de partículas sólidas e gases tóxicos). Quanto menor for a dimensão dessas partículas, mais perigosas elas se tornam para a saúde dos trabalhadores. Assim, surge a importância do estudo que envolve a análise da emissão de nanopartículas durante processos de soldadura (MAG, SER e TIG). Este trabalho surgiu da necessidade do estabelecimento de correlações entre as emissões de nanopartículas libertadas durante estes processos e os seus respetivos parâmetros operacionais. Uma vez detetadas quais as condições de processo mais críticas, definiram -se medidas concretas a tomar para evitar exposição e risco agravado para os trabalhadores expostos. Este é um tema de grande interesse e aplicação industrial concreta, que implica uma quantificação do risco (Control Banding Nanotool) e definição de boas práticas para evitar riscos agravados para a saúde dos trabalhadores. Dos processos de soldadura estudados, no processo MAG, verifica-se uma tendência da área de superfície das partículas por volume pulmonar, para aumentar com o aumento da intensidade de soldadura. No processo SER verificou-se que a utilização de parâmetros elétricos mais altos originava uma maior libertação de nanopartículas (tendência quase linear). No processo TIG, a área superficial das partículas com capacidade de deposição alveolar não revelou a existência de uma relação linear com o aumento dos parâmetros elétricos, o que poderá estar relacionado com o facto de a potência do arco elétrico em TIG não aumentar de forma linear, como ocorre nos outros processos. Dos processos estudados o que apresenta maior capacidade de deposição alveolar é o processo SER (95 982 µm2/cm3s), seguido do MAG - Aço inoxidável (94 136 µm2/cm3s). Após avaliação do risco de exposição a nanopartículas, as medidas de controlo recomendadas inserem-se no âmbito da melhoria/criação de condições de exaustão ou de ventilação local, bem como de medidas de contenção.

Abstract: The melting welding processes are the most used in the metalworking industry and therefore resulting in the release of fumes (mixture of solid particles and toxic gases). The smaller dimension those particles have, the more dangerous they became to the workers health. So, the study gains relevance by taking into consideration the analysis of nanoparticles emission during the welding processes (MAG, SER and TIG). This study meets the need to define correlations between the nanoparticles emissions released during this processes and the concerning operational patterns. Once detected which process conditions are the most critical ones, effective action has been defined in order to avoid exposure and severe damage for the exposed workers. This is an extremely interesting subject and with a practical industrial application, which means a risk quantification (Control Banding Nanotool) and definition of a good plan to protect the worker’s health from hazard. For this purpose I choose the MAG process as one of the welding processes, in which we can observe that the particles surface area tend to increase as long as the solder intensity increases. In the SER process we have verified that higher electric patterns caused a higher release of nanoparticles (almost linear tendency). In the TIG process, the nanoparticles superficial area with the ability of alveolar deposition didn’t reveal a linear relation with the increase of electric patterns, which might be due to the fact that the power of the electric arc hasn´t increased in a linear way as it occurred in other processes. From the before mentioned processes, the SER process is the one that shows more ability for alveolar deposition (95 982 µm2/cm3s), followed by MAG – stainless steel (94 136 µm2/cm3s). After evaluating the exposure risk to nanoparticles, the recommended control measures fit in the scope of better exhaustion or local ventilation as well as restraining measures.