Fatores que Determinam a Força em uma Queda: O que a Engenharia de Segurança em Altura Precisa Considerar

Quando falamos sobre proteção contra quedas, a maioria das pessoas imagina cintos, talabartes e linhas de vida. Porém, o verdadeiro ponto crítico é entender a força gerada sobre o corpo do trabalhador no momento da retenção da queda — a chamada Força Máxima de Impacto.

Normas como a NR-35, NR-06, NBR 16325, NBR 15837, ANSI Z359 e diretrizes da OSHA deixam claro:

Um sistema de proteção só é eficaz se mantiver a força transmitida ao trabalhador abaixo dos limites seguros, geralmente até 6 kN.

Mas o que determina essa força?
Quais variáveis tornam uma queda mais ou menos severa?

A engenharia por trás desse fenômeno é complexa, e compreender cada fator é essencial para reduzir riscos e selecionar o sistema de segurança adequado.

A seguir, veja uma análise completa, técnica e baseada nas normas, sobre os quatro fatores que determinam a força em uma queda.

1. Massa: O peso do trabalhador e da carga transportada

A massa total do sistema humano é um dos elementos mais determinantes na energia gerada durante uma queda e, consequentemente, no valor final da força máxima aplicada sobre o corpo no momento da retenção.

A maioria dessas normas utiliza massa de ensaio entre 100 kg e 140 kg, sendo que sistemas devem suportar até 6 kN transmitidos ao corpo, respeitando limite fisiológico seguro.

Esse comportamento é explicado pela física clássica (segunda lei de Newton) e confirmado por todas as normas nacionais e internacionais de proteção contra quedas.

O que compõe a massa real em um cenário de trabalho em altura?

A massa total que influencia a força da queda é a soma de todos os elementos envolvidos:

  • Peso corporal do trabalhador

Indivíduos com maior massa corporal geram energia potencial mais alta.

  • Peso dos EPIs

Cinturões, talabartes, conectores, ferramentas presas ao corpo, kits de resgate, rádios comunicadores etc.

  • Ferramentas acopladas ao cinturão

Cada ferramenta aumenta a energia absorvida pelo sistema na queda.

  • Mochilas, bolsas, kits técnicos

Instaladores, eletricistas, técnicos de telecom, manutenção industrial e equipes de montagem frequentemente carregam 5–15 kg adicionais.

  • Cargas acidentais em suspensão

Itens presos ao corpo que podem gerar solavancos adicionais no momento da queda.

Resumo crítico:

Não existe trabalhador “de 80 kg” na prática. Na engenharia, existe trabalhador com 100 kg a 140 kg incluindo equipamentos, conforme as normas exigem.

Por que esse fator aumenta tanto o risco? A explicação física

A força resultante da queda é descrita pela equação:

F = m x a

Onde:

  • m = massa total 
  • a = aceleração resultante durante a queda (inclui aceleração da gravidade + aceleração adicional causada pela frenagem) 

Quanto maior a massa:

  • Maior energia potencial antes da queda 
  • Maior energia cinética durante a queda 
  • Maior energia que precisa ser dissipada no momento da retenção 
  • Maior força transferida ao corpo e à estrutura 

E a dissipação só pode ocorrer:

  • Pelo absorvedor de energia 
  • Pela deformação/alongamento controlado dos componentes 
  • Pela flecha do cabo (em linhas de vida horizontais) 
  • Pela deformação do talabarte 
  • Pelo sistema de ancoragem 

Se a energia for maior do que o sistema consegue dissipar = falha catastrófica.

Riscos reais quando a massa não é considerada corretamente

  • Ruptura do EPI

Fitamentos, talabartes e cintos podem se romper quando submetidos a forças maiores do que aquelas para as quais foram projetados.

  • Falha do ponto de ancoragem

Ancoragens dimensionadas para cargas inadequadas podem:

  • Deformar 
  • Desprender 
  • Destruir fixações químicas ou mecânicas 
  • Romper a estrutura base 
  • Trava-quedas retrátil não acionar

Equipamentos projetados para faixas específicas de peso podem falhar ao travar se o usuário estiver fora da faixa de massa recomendada.

  •  Força transmitida ao corpo acima de 6 kN

Acima de 6 kN, há risco significativo de:

  • Danos à coluna 
  • Ruptura de órgãos internos 
  • Lesões por desaceleração abrupta 
  • Morte por impacto interno 
  • Absorvedor de energia insuficiente

Absorvedores dimensionados para 100 kg podem não dissipar energia o suficiente para massas acima disso.

O que deve ser feito para evitar riscos: regras de engenharia

1. Sempre considerar o peso total (trabalhador + equipamentos)

Nunca usar peso corporal isolado.

2. Usar EPIs homologados para a faixa de peso REAL

Normas recomendam considerar cargas de 100 a 140 kg.
Para trabalhadores mais pesados, existem EPIs específicos “heavy duty”.

3. Recalcular DCF (Distância Livre de Queda)

Maior massa ⇒ maior estiramento do absorvedor ⇒ maior DCF necessária.

4. Selecionar sistema de ancoragem conforme NBR 16325-2

Considerar cargas dinâmicas e de impacto.

5. Utilizar ferramentas presas ao corpo com estrutura apropriada

Evita aumento súbito de massa em queda livre.

6. Observar limites do trava-quedas retrátil

Fabricantes especificam faixas de uso (ex.: 60–140 kg).

Resumo técnico 

 

  • A massa total é um dos fatores mais críticos para determinar a força da queda. 
  • Todas as normas (NBR, ANSI, OSHA, ISO) consideram 100–140 kg como referência realista. 
  • A massa influencia a energia potencial e cinética, aumentando a força no impacto. 
  • Não considerar o peso total do sistema pode causar falhas estruturais, ruptura de EPI e lesões fatais. 
  • A seleção do EPI e o cálculo de DCF devem sempre considerar a massa real do usuário + equipamentos.

 

2. Fator de Queda: a relação crítica entre altura de queda e comprimento do sistema

O Fator de Queda, previsto tanto nas normas ABNT quanto em referências internacionais como a ANSI Z359, é um dos fatores mais determinantes da severidade do impacto.

Ele é calculado pela fórmula:

Fator de Queda = Altura de Queda / Comprimento do Equipamento de Segurança

Veja nosso guia completo: https://atlassafe.com.br/fator-de-queda-guia-completo/

Exemplos simples:

  • FQ 0: trabalhador acima do ponto de ancoragem, risco baixíssimo. 
  • FQ 1: trabalhador na mesma altura do ponto de ancoragem. 
  • FQ 2: trabalhador com ponto de ancoragem aos pés, cenário crítico. 

Por que isso é decisivo?

Quanto maior o fator de queda:

  • Maior será a aceleração da queda 
  • Maior a força de impacto 
  • Maior a necessidade de dissipação de energia 
  • Maior o risco de atingir obstáculos ou o solo 
  • Maior a exigência sobre o talabarte e pontos de ancoragem 

Cenários com Fator de Queda ≥ 1 já são considerados perigosos e exigem soluções técnicas específicas, como:

  • Talabarte com absorvedor de energia 
  • Ancoragem elevada 
  • Redução da distância livre de queda (DCF) 
  • Linhas de vida guiadas 
  • Trava-quedas retráteis (quando a geometria favorecer) 

 

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3. Tipo de Material:  Elasticidade, resistência e capacidade de dissipação

A resposta do sistema de proteção contra quedas durante um evento de queda está diretamente relacionada às propriedades físicas e mecânicas dos materiais que compõem cada parte do sistema: talabarte, absorvedor, cinturão, conectores, linha de vida, trava-quedas e ponto de ancoragem.

A NR-35, a NBR 16325, a ANSI Z359 e referências internacionais são unânimes:

O material utilizado em cada componente determina a capacidade do sistema de absorver energia, limitar a força no corpo e evitar falhas catastróficas.

Portanto, entender as características dos materiais não é detalhe técnico, é parte vital do PPCQ e da engenharia de quedas.

A seguir, veja como cada uma dessas propriedades influencia diretamente a segurança.

1. Elasticidade: quanto o material consegue se deformar antes de romper

A elasticidade é a capacidade do material de alongar-se durante o impacto da queda. Ela funciona como uma “zona de amortecimento”, reduzindo a força transmitida ao corpo do trabalhador.

Materiais comuns e seu comportamento:

  • Fitas de poliéster → Altamente elásticas e utilizadas em talabartes, cintos e absorvedores. 
  • Cordas de nylon → Possuem elasticidade significativa, porém não são usadas isoladamente em quedas devido ao efeito chicote. 
  • Cintas de poliamida → Bom equilíbrio entre elasticidade e resistência. 

Por que isso é importante?

Quanto maior a elasticidade controlada, menor o pico de força no impacto. Este conceito é reforçado pela norma, que exige que talabartes com absorvedor limitem a força máxima no corpo a ≤ 6 kN.

Elasticidade = dissipação de energia → proteção do corpo.

2. Resistência à tensão — Capacidade de suportar o pico de carga sem falhar

A resistência à tensão é a força que o material suporta antes de romper.

Normas como:

  • NBR 15837 (cinturões) 
  • NBR 15836 (talabarte) 
  • NBR 14626 (retrátil) 

exigem que os componentes suportem cargas que variam de 15 kN a 22 kN antes de ruptura em ensaio estático.

Por que esse requisito é tão alto?

Porque o impacto de uma queda gera forças muito maiores do que o peso do trabalhador, especialmente em cenários com:

  • Fator de Queda maior 
  • Trava-quedas com atraso de acionamento 
  • Estruturas rígidas 
  • Falhas de dissipação de energia 

A resistência garante que o equipamento sobreviva ao pior cenário.

3. Capacidade de deformação controlada: o princípio dos absorvedores de energia

Absorvedores de energia são componentes obrigatórios (exceto em sistemas retráteis)

Eles funcionam diminuindo o pico de força no impacto através de:

  • Ruptura progressiva do tecido (costuras programadas “rasgam”) 
  • Mecanismos de atrito controlado 
  • Alongamento calculado 

Essa deformação absorve parte da energia gerada pela queda, protegendo:

  • O corpo 
  • A estrutura 
  • O próprio EPI 

Por que isso é vital?

Sem absorvedor de energia, mesmo um talabarte de fita pode gerar forças superiores a 12–15 kN, o que é considerado letal ou causador de lesões graves.

Com um absorvedor, a força geralmente fica abaixo de 6 kN, dentro do limite fisiologicamente seguro.

4. Rigidez do sistema: quanto mais rígido, maior a força transmitida

Componentes rígidos (cabos de aço, barras metálicas, trilhos rígidos e ancoragens metálicas sem flexibilidade) não absorvem energia. Eles transmitem praticamente toda a força da queda diretamente ao corpo.

Esse comportamento é bem documentado na NBR 16325-2 (sistemas de ancoragem), que exige cálculo de:

  • Flecha do cabo (no caso de linhas horizontais flexíveis) 
  • Limite de força permitida 
  • Deslocamento dinâmico 
  • Compatibilidade do sistema 

Sistemas rígidos são seguros, mas exigem engenharia mais precisa, especialmente para:

  • Calcular a Distância Livre de Queda (DCF) 
  • Definir o posicionamento do ponto de ancoragem 
  • Selecionar talabarte + absorvedor adequados 
  • Garantir que a estrutura resista ao pico de impacto 

5. Compatibilidade entre dispositivos: o conceito de Sistema Integrado

A NBR 16325-1 e 16325-2 reforça um dos princípios mais importantes: Um sistema de proteção contra quedas só é seguro quando seus componentes são compatíveis entre si.

Isso significa que não basta que:

  • O talabarte seja certificado 
  • O trava-quedas seja certificado 
  • O cinturão seja certificado 
  • A ancoragem seja certificada 

Se não houver compatibilidade entre todos, o sistema pode falhar mesmo que cada peça individual seja “perfeita”.

Exemplos de incompatibilidade comuns:

  • Trava-quedas incompatível com o diâmetro do cabo 
  • Talabarte inadequado para o método de ancoragem 
  • Absorvedor insuficiente para massa real do trabalhador 
  • Mosquetões que geram carga cruzada 
  • Ancoragem rígida usada com talabarte sem absorvedor 

Por isso, normas exigem:

  • Projeto integrado 
  • ART (quando aplicável) 
  • Ensaios de sistema completo 
  • Verificação do fabricante 
  • Revisão da estrutura onde será instalado 

O sistema deve ser entendido como uma cadeia, onde cada elo depende do outro.
Se um elo falhar → a queda não é contida corretamente.

 

4. Altura da Queda: Energia acumulada e exigência de dissipação

A altura da queda determina quanta energia cinética será acumulada antes da retenção.
Quanto maior a altura, maior o impacto.

Normas como a NBR 16325-2 e os cálculos de DCF deixam isso explícito:

A energia gerada na queda deve ser completamente dissipável pelo sistema, sem exceder limites de força e sem permitir contato com o solo ou obstáculos.

Fatores diretamente relacionados à altura:

  • Distância livre de queda 
  • Altura da ancoragem 
  • Fator de queda 
  • Comprimento do talabarte 
  • Flecha de linhas de vida horizontais 
  • Estiramento do absorvedor de energia 

A soma desses elementos é o que determina se o trabalhador será retido com segurança ou se atingirá o solo.

É por isso que a engenharia deve prever:

  • Geometria do local 
  • Tipos de estruturas 
  • Altura útil disponível 
  • Obstáculos no caminho 
  • Sistema mais adequado para o cenário (linha de vida, retrátil, retenção etc.) 

Conclusão: Entender a força é dominar a segurança em altura

Nenhum sistema de proteção é eficaz se não for dimensionado considerando:

  • Massa 
  • Fator de queda 
  • Material 
  • Altura da queda 

Esses são os pilares físicos e normativos que definem a segurança real de um trabalhador.
Compreendê-los é o primeiro passo para um PPCQ bem estruturado e para uma operação realmente segura.

A Atlas Safe garante sistemas projetados para reduzir a força e preservar vidas

A Atlas Safe trabalha com: Engenharia de linhas de vida (NR 35 e NBR 16325), Cálculo de DCF e impacto, Linhas de Vida para trabalho em altura, Projetos técnicos por profissional habilitado e seleção de EPIs compatíveis e certificados

 

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