Desenvolvimento de equipamento de proteção individual multifuncional - caso de um capacete de bombeiro

Abstract

Os bombeiros encontram-se expostos a condições térmicas adversas enquanto realizam atividades físicas exigentes utilizando equipamentos pesados e sob condições fisiológicas e psicologicamente stressantes. Todos estes fatores colocam em risco a sua saúde, pelo que se torna importante a utilização de equipamentos de proteção individuais (EPI) que permitam salvaguardar a sua integridade física. Os EPI actualmente utilizados são meios de segurança exclusivamente passiva sendo que seria desejável a existência de mecanismos de segurança que antecipem o perigo (casos de temperatura limite) e de reação imediata e autónoma na eventualidade do operacional ficar incapacitado de pedir ajuda. O objetivo principal desta dissertação é a exploração das etapas do processo de desenvolvimento de produto. Neste trabalho propõe-se desenvolver o conceito e protótipo de um capacete de bombeiro que possua um sistema de sensores de monitorização e comunicação de parâmetros vitais e geográficos. Nesta dissertação foi desenvolvido um modelo 3D de um capacete de bombeiro com o casco externo produzido com PCT 30% fibra de vidro, com um sistema de absorção de energia formado por dois componentes, um em cortiça e outro em espuma de poliestireno expandido. Este desenvolvimento envolve ainda a melhoria e resolução de algumas falhas identificadas nos capacetes utilizados atualmente pelos operacionais portugueses. Foram realizadas simulações numéricas como forma de validação do modelo desenvolvido e materiais escolhidos. Para tal é utilizada uma simplificação do modelo sendo avaliadas as forças e acelerações transmitidas à cabeça do operacional bem como as deformações e tensões sofridas pelo casco externo e liner. É ainda realizada uma simulação do processo de injeção do casco, para avaliar o enchimento da peça e a possibilidade de ocorrência de defeitos. A adição de sensores procura melhorar a experiência e segurança dos bombeiros no combate aos incêndios. O sistema de monitorização possui um sensor de temperatura com alarmes visuais que permitem que tanto o bombeiro como os restantes operacionais tenham conhecimento do seu estado de temperatura corporal. Possui ainda um acelerómetro para que sejam detetadas acelerações provocadas por impactos ou quedas que possam provocar lesões cerebrais ao operacional. Possui ainda um sistema de GPS para a localização do operacional no terreno. Toda esta informação é enviada para uma aplicação android, desenvolvida para o efeito, instalada no dispositivo móvel do comandante, através de bluetooth (também integrado no capacete).

Firefighters are exposed to adverse thermal conditions while performing demanding physical activities using heavy equipment and under physiological and psychologically stressful conditions. All the factors mentioned above put in risk their health, so it becomes important the use of personal protective equipment (PPE) that will safeguard their physical integrity. The PPE currently used are exclusively passive and it would be desirable to have safety mechanisms that anticipate the danger (cases of temperature limit) and of immediate and autonomous reaction in the case that the operative is unable to request help. The main objective of this dissertation is to understand and learn all the processes involved in the product development. In this work is proposed to develop the concept and the prototype of a firefighter helmet that has incorporated a sensor system for monitorization and communication of vital and geographical parameters. In this dissertation it’s developed a 3D model of a firefighter’s helmet with an outer shell produced in PCT with 30% of glass fiber and an energy absorption system consisting of two components, one in cork and another in expanded polystyrene foam. This aimed the improvement and resolution of some flaws identified in the helmets currently used by Portuguese firefighters. For validation of the developed model and chosen materials, numerical simulations were performed. For that a simplification of the developed model is used and the forces and accelerations transmitted to the head are evaluated as well as the deformation and stress suffered by the outer shell and the liner. It’s also performed a process simulation of the outer shell injection for evaluate the filling of the part and the appearance of defects. The incorporation of sensors in the helmet will improve the experience and safety of firefighters. The system has a temperature sensor and visual alarms that allow both the firefighter and other operatives to be aware of their body temperature status. Also, is incorporated an accelerometer to detect acceleration values that can cause brain injuries and a GPS to locate the firefighter. All this information is sent through bluetooth connection to a smartphone and displayed on an android application, developed for this project, where the firefighter chief can access all the data.