UT 9. AMBIENTE TERMOHIGROMÉTRICO
En condiciones normales, el cuerpo humano presenta una temperatura central de aproximadamente 37 ± 1 ºC. Esta temperatura debe mantenerse invariable (homeotermia) dentro de un pequeño margen, aunque las condiciones térmicas del ambiente que nos rodea sean variantes y nuestra actividad corporal sea más o menos intensa.
El organismo presenta mecanismos de termorregulación que mantienen esa homeotermia dentro de un amplio rango de valores ambientales y corporales, sin embargo las condiciones de temperatura y humedad del entorno (ambiente termohigrométrico) afectan en mayor o menor medida a la salud y rendimiento laboral de los trabajadores.
Desde el punto de vista ergonómico, interesa que el entorno presente unas condiciones de temperatura y humedad óptimas, es decir una situación de confort térmico. En lo que respecta a los riesgos higiénicos, las temperaturas extremas pueden provocar graves alteraciones bien por estrés por calor o situaciones de hipotermia y/o congelación por el frío.
En esta unidad se estudiarán los factores que determinan el equilibrio térmico del organismo, la evaluación y control de las situaciones de riesgo por ambientes térmicos extremos y las condiciones que afectan al confort térmico.
9.1. BALANCE TÉRMICO
Metabolismo Corporal
Para mantener la temperatura corporal interna el organismo necesita generar calor. La fuente interna de calor es la actividad metabólica derivada de la combustión química de los alimentos (catabolismo). La energía obtenida por estos procesos químicos internos se usa para la síntesis de las sustancias propias del organismo (anabolismo) y la actividad muscular. Finalmente, la gran mayoría de esta energía (de acuerdo a los principios físicos de la termodinámica) se transforma en calor. Por lo que podemos establecer una relación directa entre el consumo energético y el calor generado por el organismo.
Metabolismo = Conjunto de Reacciones Químicas del Organismo = Anabolismo + Catabolismo = Energía Transferida (Calor)
Desde el punto de vista funcional podemos distinguir:
∙ Metabolismo Basal = El requerido para procesos involuntarios como los relacionados con la transformación de alimentos y los procesos automáticos (respiración, actividad digestiva, ...)
∙ Metabolismo Muscular = El que interviene el procesos voluntarios. Contracción Muscular.
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El metabolismo basal es prácticamente constante para las personas, y aunque varía ligeramente en función de la edad, sexo, talla, peso y constitución, puede estimarse con poco error a partir de unos parámetros básicos.
El metabolismo muscular depende de la actividad y es muy variable. Para su cálculo se pueden usar varios métodos, que serán comentados más adelante.
Mecanismos de Transferencia de Calor
El calor es una forma de transferencia de energía que siempre fluye a favor de gradiente de temperatura (es decir de mayor a menor temperatura) lo que implica que cuando la temperatura exterior sea inferior a la corporal, el organismo cederá calor al medio ambienten y viceversa.
La transferencia de calor puede producirse mediante dos mecanismos básicos: ∙ Transferencia Latente = Calor Latente
Se denomina calor latente al derivado de los cambios de fase. En nuestro caso los cambios de fase o estado se refieren a las transformaciones del agua de estado líquido a vapor o a la inversa de vapor a líquido. Esas transformaciones son las que se producen durante la evaporación (que absorbe energía) y su contraria, la condensación (que cede energía). En el organismo, la respiración y la sudoración son el origen de la carga de calor latente que cedemos normalmente al ambiente.
∙ Transferencia Sensible = Calor Sensible
Por calor sensible se entiende, a diferencia del latente, al que se transfiere directamente sin cambios de fase. Incluye la convección (a través de fluidos como el aire), la conducción (por contacto) y la radiación (por energía irradiada)
EVAPORACIÓN
∙ Las pérdidas de calor se producen por el cambio de fase (líquido-vapor) del sudor en la superficie corporal
∙ La eliminación de calor no se produce por la sudoración en sí, sino por la evaporación del mismo
∙ Está influenciada por la humedad (absoluta) del aire y su velocidad CONVECCIÓN
∙ Intercambio entre la piel y el aire en contacto con ella
∙ Cuando la temperatura del aire es inferior a 35 ºC (aproximadamente), el cuerpo disipa calor hacia él, y viceversa
∙ El flujo convectivo (velocidad de la transferencia) es proporcional a la velocidad del aire
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CONDUCCIÓN
∙ Por contacto directo con objetos con diferente temperatura a la corporal ∙ No es un mecanismo importante de transferencia térmica corporal
RADIACIÓN
∙ Intercambio térmico entre dos cuerpos no en contacto, pero con un cierto grado de proximidad
∙ Se relaciona con la emisión de radiación infrarroja (que es proporcional a la temperatura del cuerpo)
∙ La transferencia térmica por radiación se cuantifica mediante un parámetro denominado Temperatura Radiante Media
∙ No está influenciada por el viento, ni por la temperatura del aire Balance Térmico
Como se ha comentado, el cuerpo genera calor como consecuencia del metabolismo. Para mantener la temperatura, el cuerpo debe evacuar calor hacia el exterior a la misma velocidad que lo genera. La capacidad de evacuar calor depende de mecanismos fisiológicos y de variables ambientales (entre ellas el vestido)
La homeotermia depende por tanto del equilibrio de la cantidad de calor que se produce y la que se elimina. Esta relación se expresa en la denominada ecuación del balance térmico corporal:
MET – EVP ± CND ± CNV ± RAD = 0
(el balance térmico debe ser nulo)
Despreciando la conducción tenemos,
MET = ± CNV ± RAD - EVP
Donde MET = metabolismo, CNV = convección, RAD = radiación y EVP = evaporación
Debemos apreciar que la conducción y la radiación pueden efectuarse en ambos sentidos (podemos aportar o recibir calor), sin embargo la evaporación sólo sirve para eliminar el calor corporal.
Nota Marginal
El segundo principio de la termodinámica expresa básicamente que ningún sistema puede tener un rendimiento perfecto, es decir que siempre una parte de la energía se transformará en calor. El segundo principio se puede expresar en este caso como 'ganarás el pan con el sudor de tu frente', lo que concuerda con la necesidad de sudar para eliminar el calor corporal.
Esta ecuación de balance térmico es el principio teórico de todos los modelos de evaluación de riesgo de las condiciones termohigrométicas ambientales.
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9.2. VARIABLES AMBIENTALES Y TERMORREGULACIÓN
Elementos Ambientales del Balance Térmico
Podemos establecer que las variables ambientales más destacables del balance térmico son:
∙ Temperatura del aire: Regula el intercambio por convección ∙ Humedad absoluta del aire: Regula el intercambio por evaporación
∙ Velocidad del aire: Afecta al flujo térmico de la convección y la evaporación
∙ Temperatura radiante media: Controla el intercambio por radiación ∙ Vestimenta: Interviene en la magnitud de los intercambio Magnitudes Físicas Relacionadas
De forma aclaratoria se exponen a continuación algunas de las magnitudes físicas usadas habitualmente en el ámbito de la higiene industrial relativas al ambiente termohigrométrico.
Temperatura
Temperatura del aire (ta): también denominada de bulbo seco. Es la temperatura en su sentido habitual.
Temperatura húmeda (tw).Temperatura registrada en un termómetro cuyo bulbo está humedecido y sometido a un corriente de aire natural de 4 a 5 m/s
Temperatura radiante media (tr): Sirve para conocer el calor radiante que puede ser intercambiado entre el trabajador y los objetos próximos. Su valor se puede aproximar a partir de la temperatura de globo
Temperatura de globo (tg).Temperatura medida en el centro de un globo negro. Depende de la temperatura del aire, t. radiante media, velocidad del aire y diámetro del globo.
Temperatura operativa (to).Temperatura uniforme de un recinto negro imaginario en la que una persona intercambiaría la misma cantidad de calor por radiación y convección que la que realmente intercambia en el ambiente en que se encuentra.
Humedad
Humedad absoluta del aire (w).Cantidad de vapor de agua que contiene el aire = razón o proporción de mezcla (humedad) en gramos de vapor de agua por kg
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de aire seco. También se puede expresar como presión parcial de vapor (kPa) o como temperatura de punto de rocío (td en ºC)
Humedad relativa del aire (HR). Cociente entre la presión parcial de vapor del aire a cierta temperatura (pa) y la presión parcial del vapor a saturación (ps) expresado en %. Refleja la proporción de agua existente frente a la máxima que admitiría el aire en las condiciones actuales de presión y temperatura.
Velocidad del aire
Velocidad del aire (va), se expresa en m/s
Velocidad relativa del aire (var). Resultante de la suma de la velocidad del aire y la velocidad del aire alrededor del trabajador como consecuencia de su actividad física
Var = Va+ (M-58)*0,0052
Donde M = consumo metabólico en W/m2
Termorregulación
En el mantenimiento de la temperatura central del cuerpo frente a los aportes o pérdidas de calor contribuyen de forma notable ciertos mecanismos de termorregulación de naturaleza fisiológica y otros que dependen del comportamiento.
La regulación fisiológica está centralizada en una zona del cerebro denominada hipotálamo, responsable de enviar las señales de control a los órganos y tejidos cuando se requiere un ajuste de la temperatura corporal.
Cuando hay un superávit de calor corporal, se hace necesario perder calor para evitar el desequilibrio térmico. Para ello, se incremente la circulación sanguínea, con lo cual se eleva la frecuencia cardiaca, y través de la vasodilatación cutánea se facilita la pérdida de calor. Sin embargo, el mecanismo fisiológico más importante de pérdida de calor es la evaporación del sudor.
Si, por el contrario, la temperatura central empieza a descender de 37ºC, como sucede en ambientes fríos, el cuerpo responde con vasoconstricción periférica, con lo que se estrechan los vasos de la piel y se pierde menos calor desde la sangre. Si la exposición continúa, a partir de un determinado momento se empieza a tiritar. Los músculos se contraen de forma incontrolada debido al aumento de las reacciones metabólicas para producir más calor corporal que contrarreste la pérdida del mismo al ambiente.
También las personas adoptamos diversos comportamientos que contribuyen a la termorregulación, como son descansar o disminuir la actividad, o realizar más esfuerzo muscular; ponerse en la sombra, en lugares frescos o en sitios cálidos; aligerarse de ropa cuando hace calor y lo contrario cuando hace frío.
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FISIOLÓGICA
∙ Calor
o Vasodilatación superficial
o Aumento de la frecuencia cardíaca
o Sudoración
∙ Frío
o Vasoconstricción periférica
o Incremento de la actividad muscular (tiritona)
COMPORTAMENTAL
∙ Actividad
∙ Vestimenta
9.3. EFECTOS PATOLÓGICOS DE LAS TEMPERATURAS EXTREMAS
Efectos de la Exposición al Calor
Los efectos iniciales de la exposición son un incremento de la sudoración, que si es mantenida conlleva la pérdida inicialmente de agua y posteriormente de sales. La vasodilatación conduce a una disminución de la presión arterial y por otra parte una pérdida de agua severa produce progresivamente una reducción del volumen sanguíneo circulante (volemia), la combinación de ambas circunstancias puede producir un shock hipovolémico. Por otro lado, la pérdida de sales influye inicialmente en la contracción muscular (calambres) y en el estado general (agotamiento por calor). Finalmente, cuando los mecanismos de termorregulación son insuficientes se produce un incremento de la temperatura corporal, se deja de sudar, aparecen síntomas del sistema nervioso central (golpe de calor) que rápidamente progresan hacia el coma y la muerte.
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Tabla Resumen Efectos por el Calor Excesivo (adaptada del INSHT)
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Efectos de la Exposición al Frío
Los efectos adversos de la exposición al frío se manifiestan de manera global en forma de hipotermia y localmente a través de diversas manifestaciones que van desde el síndrome de Raynaud (que ya se comentó en la unidad dedicada a las vibraciones), congelación y otras alteraciones como el pie de trinchera.
Tabla Resumen Efectos por el Frío Excesivo (adaptada del INSHT)
Lavar y secar los pies.
Mantener el cuerpo caliente pero los pies fríos
9.4. CÁLCULO DEL CONSUMO METABÓLICO
Para poder evaluar los riesgos de exposición al ambiente termohigrométrico debemos calcular los dos lados de la ecuación del balance energético, es decir el metabolismo de un lado y las condiciones ambientales del otro. Comenzamos hablando del cálculo del consumo metabólico.
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Procedimientos de Cálculo
En la norma ISO 8996 se exponen los distintos niveles de precisión de los métodos de cálculo del consumo metabólico
Varios de estos métodos están descritos en numerosas publicaciones, entre ellas la NTP 323
En lo referente a la unidades de medida, el metabolismo energético, usando unidades del Sistema Internacional, debe expresarse en vatios por metro cuadrado de superficie corporal (W/m2). Estimándose que la superficie corporal media es de 1,8 m2
A modo de resumen, podemos generalizar diciendo que la estimación puede realizarse:
∙ Cálculo mediante tablas
Existen diversas tablas de cálculo con distinto nivel de precisión. En un primer nivel de aproximación podemos obtener esos valores a partir del tipo (nivel de demanda) de la actividad:
∙ Reposo → 65 W/m2
∙ Actividad Ligera → 100 W/m2
∙ Actividad Moderada → 165 W/m2
∙ Actividad Pesada → 230 W/m2
∙ Actividad Muy Pesada → 290 W/m2
Aunque es bastante intuitivo, y existen tablas con referencias de actividades, está sujeto a un gran margen de error; por ejemplo, el trabajo de un administrativo de oficina será ligero si pasa la mayor parte del tiempo sentado o será moderado si el trabajo requiere desplazamientos durante el periodo de trabajo.
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Otro sistema mejorado es el cálculo a partir de componentes de actividad. Este método se basa en cuatro componentes de cálculo:
∙ Metabolismo Basal : se estima a partir de tablas de referencia según sexo y edad. Para adultos se puede aproximar usando los valores de 50 W/m2para hombres y 45 W/m2para mujeres.
∙ Posición Corporal :
o Sentado → 10 W/m2
o Arrodillado o Agachado → 20 W/m2
o De Pie → 25 W/m2
o De Pie con el Cuerpo Inclinado → 30 W/m2
∙ Tipo de Trabajo :
o Trabajo con las manos → de 15, 30 o 40 W/m2según sea ligero, medio o intenso
o Trabajo con un sólo brazo → de 35, 55 o 75 W/m2según sea ligero, medio o intenso
o Trabajo con ambos brazos → de 65, 85 o 105 W/m2según sea ligero, medio o intenso
o Trabajo con el tronco → de 125, 190, 280 o 390 W/m2según sea ligero, medio, intenso o muy intenso
∙ Desplazamiento : se cuantifica a partir de la velocidad del desplazamiento, sentido (horizontal o vertical) y carga transportada. Para el caso más frecuente, es decir andar, los valores oscilan entre 110 (W/m2)(m/s) sin carga y 285 (W/m2)(m/s) para cargas de 50 kg
A partir de los cálculos efectuados por el método anterior se pueden generar tablas de referencia para distintos puestos de trabajo y profesiones. En la práctica, cuando se evalúan frecuentemente puestos de trabajo similares lo más habitual es acudir por analogía a los valores calculados previamente. Aunque existen tablas estándar por profesiones lo recomendable es realizar una elaboración propia en función del tipo de empresas o actividades que se desarrollan en el entorno.
∙ Cálculo mediante medida
La variable que permite una mejor estimación del metabolismo energético es el consumo de oxígeno. Hay que recordar que el catabolismo de los nutrientes no es más que un proceso de combustión que requiere una proporción estequiométrica definida de oxígeno. El oxígeno consumido en la respiración es pues una medida directa del consumo metabólico.
De manera indirecta y sabiendo que la frecuencia cardiaca está directamente relacionada con el consumo de oxígeno, se puede realizar una estimación bastante precisa del consumo metabólico a partir de parámetros de frecuencia cardiaca como la frecuencia máxima, la basal y la medida durante la actividad. En la literatura técnica se pueden hallar referencias a estos métodos de cálculo (ej. método de Frimat)
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La medida del consumo de oxígeno y de la frecuencia cardiaca aunque precisos son poco utilizados por su dificultad de medición en el ambiente laboral.
NOTA ADICIONAL .- Cuando hay rotación de tareas el cálculo final se realiza como media ponderada en el tiempo del consumo estimado en cada una de las tareas.
Ejemplos de Cálculo
1. Un trabajador, varón de 30 años, desempeña su puesto de trabajo como soldador. El trabajo se efectúa de pie inclinado y se ejerce fundamentalmente con un brazo. No existen desplazamientos.
Consumo Metabólico = 50 (MB) + 30 (Postura) + 75 (Tipo Trabajo) + 0 (Desplazamiento) = 155 W/m2
2. Un albañil, varón de 25 años, está especializado en construcción de tabiquería. El trabajo se realiza con ambas manos y periódicamente ha de desplazarse para transportar cargas de ladrillos del orden de 5 kg de peso.
Consumo Metabólicos = 50 (MB) + 25 (Postura) + 85 (Tipo de Trabajo) + 75 (Desplazamiento) = 235 W/m2
(El cálculo de desplazamiento se estima como 0,5 m/s - paso normal - * 150 (W/m2)/(m/s) - desplazamiento con pequeñas cargas = 75 )
3. Una mujer de 28 años desempeña un trabajo de recolectora de fruta. El trabajo se efectúa con ambos brazos y puede considerarse intenso pues implica tenerlos continuamente alzados, así mismo implica un trabajo ligero con el tronco al inclinarse para depositar la fruta en los cestos. Incluye además desplazamiento sin carga, ya que las cajas quedan depositadas en los árboles para su posterior recogida.
Consumo Metabólico = 45 (MB) + 25 (Postura) + 105 (T. brazos) + 125 (T. tronco) + 0,5 * 110 (Desplazamiento) = 355 W/m2
Vemos que se trata de una actividad muy pesada, que posiblemente no pueda mantenerse durante toda una jornada de 8 horas. Probablemente el trabajo con el tronco está algo sobrevalorado por lo que 300 W/m2sería un valor más realista, aunque sigue siendo muy elevado.
4. Un trabajador desempeña a lo largo de la jornada dos actividades distintas. Realizado el cálculo energético de cada tarea se estima que la tarea1 supone un consumo de 150 W/m2durante 2 horas/día, mientras que la tarea2 representa 120 W/m2durante 6 horas al día.
Consumo Metabólico = Media Ponderada en el Tiempo = (150*2 + 120*6) / 8 = 127,5 W/m2
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9.5. MEDIDA DE VARIABLES AMBIENTALES
Instrumentación de Medida
Termómetro
El termómetro tradicional es el termómetro de bulbo seco que nos da la temperatura del aire (ta). En aplicaciones industriales se usa habitualmente un termómetro termopar
El termómetro de bulbo húmedo, que simplemente es un termopar humedecido (por ejemplo, mediante una capucha textil húmeda) y que nos da la temperatura húmeda (tw) Conocida la ta y la tw se puede calcular la humedad ambiente mediante la aplicación de ciertas relaciones físicas.
Otro tipo especial del termómetro es el termómetro de globo, que en este caso es un termómetro situado en el interior de una esfera hueca metálica pintada de negro. La temperatura de globo (tg) es una medida indirecta de la temperatura radiante.
Los tres tipos de termómetros se usan conjuntamente en un dispositivo denominado medidor de estrés térmico (o medidor WBGT = Wet Bulb Globe Temperature) Dicho dispositivo es el usado habitualmente para la determinación del estrés por calor de acuerdo al índice WBGT (ver más adelante)
Ejemplo de Medidores de Stress Térmico (en ambos casos el termómetro central es el húmedo, con un depósito de agua)
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Psicrómetro / Higrómetro
Ambos instrumentos sirven para determinar la humedad relativa del aire. El psicrómetro a diferencia de los higrómetros tradicionales está constituido por dos termómetros (uno de bulbo seco y otro húmedo).
El medidor de estrés térmico comentado en el apartado anterior es un psicrómetro al que se le ha adicionado un termómetro de globo.
Los higrómetros actuales portátiles son habitualmente instrumentos electrónicos que suelen combinar una sonda de temperatura.
Psicrómetro Clásico Higrómetro Clásico TermoHigrómetro Digital Anemómetro / Velómetro
Un anemómetro es genéricamente cualquier instrumento para la medida de la velocidad del aire. Hay diferentes tipos, en higiene industrial se usan habitualmente los anemómetros de hilo caliente que detectan la velocidad del aire por los cambios de conductividad de un filamento incandescente y los anemómetros de veleta o velómetros que miden la velocidad según el giro de un motor inducido por el viento al impulsar las palas de una veleta.
Anemómetro Térmico (hilo candente) Velómetro
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Aislamiento de la Vestimenta
El aislamiento térmico ofrecido por la vestimenta es a efectos del balance térmico un factor ambiental. El aislamiento o resistencia térmica de la vestimenta (Iclo) se cuantifica habitualmente mediante unidades clo (1 clo es equivalente en el SI a 0,155 m2°C W-1)
Una estimación aproximada del aislamiento térmico de la vestimenta es la siguiente:
∙ Aislamiento Ligero (verano) → 0,5 clo
∙ Aislamiento Medio (entre-tiempo) → 1 clo
∙ Aislamiento Alto (invierno) → 1,5 clo
Para un cálculo más exacto se pueden usar tablas de referencia como la que aparece en la NTP 462.
9.6. EVALUACIÓN DEL ESTRÉS POR CALOR
El estrés térmico, (thermal stress en inglés) es una situación creada por interacción de las condiciones ambientales, la actividad realizada y la ropa que se lleve, que puede hacer que el trabajador sufra daños. El estrés térmico se puede dar en condiciones de trabajo calurosas y en condiciones de frío.
El estrés térmico provoca una respuesta fisiológica del cuerpo humano, que recibe el nombre de sobrecarga fisiológica térmica (thermal strain), es decir, hace variar el funcionamiento normal del cuerpo. Formas de sobrecarga fisiológica térmica son, por ejemplo, las variaciones de la temperatura central y de la temperatura cutánea, el aumento de la frecuencia cardíaca y la pérdida de peso corporal, sudoración, etc. La sobrecarga fisiológica que origina el estrés térmico es distinta en cada individuo, porque depende de sus características personales y de ella pueden derivarse diversos estados patológicos, cuando sobrepasa determinado valor, o se puede recuperar el estado térmico normal del cuerpo.
Para evaluar el estrés térmico se usan índices de valoración, que en el caso del estrés provocado por calor son habitualmente:
∙ Índice WBGT
∙ Tasa de Sudoración Requerida (TSR)
Evaluación según el índice WBGT
Este método de evaluación trata de detectar si las condiciones ambientales y la producción interna de calor debida a la actividad física desarrollada por trabajadores vestidos con ropa de verano pueden hacer que el riesgo por estrés térmico debido al calor alcance un valor inaceptable que haga que la temperatura central del cuerpo exceda de 38 ºC.
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Se basa en calcular, para cada puesto de trabajo con una actividad metabólica diferente estimada a partir de las tablas, el índice térmico WBGT del ambiente donde está situado dicho puesto, midiendo la temperatura de globo y la temperatura húmeda natural y, en los casos en los que el trabajo se ejecute al aire libre y haya sol, la temperatura del aire.
Si durante 1 hora (los peores 60 minutos de la jornada de trabajo) dicho índice supera el correspondiente calor de referencia, que figura en la tabla que acompaña al método, y que ha sido calculado para un consumo metabólico similar al del puesto de trabajo y para trabajadores vestidos con ropa de verano (Icl = 0,5 clo), se podrá afirmar que "habrá riesgo inaceptable por estrés térmico debido al calor de acuerdo al método de evaluación aplicado".
Los peores 60 minutos de la jornada de trabajo serán aquéllos en los que las condiciones ambientales termohigrométricas, la actividad o la ropa de trabajo hagan que el trabajador pueda almacenar la mayor cantidad de calor en el cuerpo.
Para calcular el índice se requiere usar un psicrómetro de estrés térmico (medidor de WBGT) que incorpora un termómetro de bulbo seco, uno de bulbo húmedo y otro de globo.
A partir de los valores obtenidos se obtiene el valor WBGT, que adopta dos formas:
∙ Ambiente Exterior (soleado) o Interior con cargas de calor radiante (ej. hornos)
WBGText = 0,7·tw + 0,2·tg + 0,1·ta
∙ Ambiente Interior o Exterior a la sombra
WBGTint = 0,7·tw + 0,3·tg
El valor obtenido es una temperatura en ºC que se compara con un tabla de referencia:
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Se considera aclimatado al trabajador que lleva suficiente tiempo en el puesto de trabajo para que se activen los mecanismos de aclimatación al calor. En general, se entiende que un trabajador que lleva más de dos semanas en el puesto de trabajo está aclimatado.
La tabla anterior está calculada para ropa de verano, cuando se use un aislamiento térmico mayor hay que reajustar los valores a la baja. Dicho ajuste oscila entre -4 y -10 ºC en función del tipo de ropa usado.
Se estima que la situación es de riesgo cuando el valor del WBGT calculado sea superior al valor de referencia de la tabla.
Las mediciones se realizarán a la altura de mayor exposición: ∙ TRABAJADOR SENTADO
∙ CABEZA -> 1,1 m
∙ ABDOMEN ->0,6 m
∙ TOBILLOS ->0,1 m
∙ TRABAJADOR DE PIE
o CABEZA -> 1,7 m
o ABDOMEN ->1,1 m
o TOBILLOS ->0,1 m
Cuando exista variabilidad de tareas, el cálculo se realizará de manera ponderada en el tiempo, tomando como referencia en cada tarea la hora de mayor exposición.
Tasa de Sudoración Requerida (TSR)
Las valoraciones realizadas con el índice WBGT deben entenderse como estimaciones simplificadas del riesgo de estrés térmico por calor. Cuando el índice obtenido está próximo a un valor de la tabla puede requerirse una evaluación más objetiva del riesgo, como la que se calcula a través de la Tasa de Sudoración Requerida.
Es un método analítico que, mediante el cálculo del balance térmico, permite determinar la tasa de sudoración requerida (el ritmo de producción de sudor por el cuerpo que se requeriría) para mantener el balance en equilibrio. A partir de la tasa de sudoración requerida, se pueden averiguar las modificaciones necesarias de la situación de trabajo (de las fuentes de calor, de la organización del trabajo, etc.) para reducir el riesgo hasta un nivel aceptable. Asimismo, permite conocer los tiempos de exposición máximos permisibles para limitar la sobrecarga fisiológica térmica y el estrés térmico a niveles aceptables.
De una manera simplificada, este método determina que existe riesgo de estrés por calor cuando las condiciones ambientales no permiten que el trabajador pueda sudar todo lo que sería necesario para evacuar el
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exceso de calor. De una forma más técnica diríamos que la presión de saturación del vapor de agua del ambiente (humedad absoluta) es elevada y por tanto, no admite más humedad (todos sabemos que un ambiente caluroso y muy húmedo la sensación térmica es especialmente desagradable, porque no nos permite sudar todo lo que necesitaríamos para estar confortables)
El cálculo de este índice es relativamente complejo y requiere el uso de un programa u hoja de cálculo. La norma técnica UNE-EN 12515:97 Ambientes térmicos calurosos. Determinación analítica e interpretación del estrés térmico basados en el cálculo de la tasa de sudoración requerida detalla este método. Por su complejidad, no vamos a analizar el procedimiento de cálculo.
9.7. EVALUACIÓN DE AMBIENTES FRÍOS
Existen dos métodos básicos de evaluación de los riesgos derivados del estrés térmico debido al frío. Uno de ellos trata de detectar unos niveles de riesgo que podrían provocar en los trabajadores un enfriamiento general (hipotermia) del cuerpo inadmisible; el otro es útil para prevenir un nivel de riesgo, mayor de lo permisible, de enfriamiento localizado del cuerpo (riesgo de congelación) que de lugar a lesiones en diversas partes del mismo, especialmente en la cara y las extremidades.
Dichos métodos de evaluación vienen recogidos en la norma técnica UNE-ENV ISO 1079:98 Evaluación de ambientes fríos. Determinación del aislamiento requerido para la vestimenta.
Índice de Aislamiento Requerido por la Vestimenta (IREQ) Se aplica tanto a trabajos en espacios cerrados como en el exterior.
Se basa en el principio de que hay riesgo inaceptable de enfriamiento general del cuerpo cuando la temperatura central desciende de 36 ºC.
Es un método analítico que, partiendo del cálculo de la pérdida de calor corporal que el trabajador sufre cuando está en un ambiente térmico frío, permite determinar el aislamiento que debería proporcionar la ropa al trabajador (IREQ) para que no hubiese pérdidas inaceptables de calor que hiciesen descender la temperatura central por debajo de los 36 ºC.
El procedimiento es el siguiente:
1. Medición de las variables físicas del ambiente: ta , tr , va y HR. 2. Determinación del consumo metabólico M.
3. Cálculo del IREQ: Se realiza a partir de la ecuación del balance térmico, y del cálculo de los distintos miembros de la misma. Requiere un programa de ordenador u hoja de cálculo
4. Comparación del IREQ con el aislamiento de la ropa que usa el trabajador durante el trabajo (Iclr).
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5. En caso de que el IREQ sea mayor que el aislamiento de la ropa que lleva el trabajador (IREQ > Iclr), cálculo de la duración límite de la exposición (Dlim).
La norma UNE-ENV ISO 11079:98 contiene un programa informático para el cálculo del IREQ y de Dlim.
Este método permite estimar, para una exposición equivalente a una jornada de trabajo, el aislamiento en clo que se requeriría para que no se produzca hipotermia. Imaginemos que este índice indica que se requieren 5 clo pero el trabajador sólo tiene 3,5 clo de aislamiento: la conclusión de la evaluación sería que se requiere incrementar el aislamiento hasta alcanzar los 5 clo, y si esto no fuera posible limitar la exposición en el tiempo al valor Dlim obtenido.
Índice de enfriamiento por el Viento, WCI (Wind Chill Index)
Se aplica a los trabajos que se realizan en el exterior. El estrés debido al frío se determina mediante el cálculo de:
∙ El efecto refrigerante del viento, a través del índice de enfriamiento por el Viento, WCI (Wind Chill Index), cuyas unidades son W/m2 y de ∙ la temperatura de enfriamiento, tch
El índice de enfriamiento por el viento, WCI es la tasa o ritmo de pérdida de calor desde un área de la superficie de la piel no protegida. Se calcula mediante la expresión:
donde var es la velocidad relativa del aire y ta la temperatura ambiente.
La temperatura de enfriamiento se define como "la temperatura ambiente que, en condiciones de calma (1,8 m/s), produce el mismo enfriamiento que las condiciones ambientales reales" Para calcularla se emplea la fórmula:
Los criterios de referencia y límites admisibles vienen recogidos en la NTP 462
9.8. CONFORT TÉRMICO
Reglamento sobre Lugares de Trabajo
Según establece el Artículo 7 del Real Decreto 486/1997, de 14 de abril, por el que se establecen las disposiciones mínimas de seguridad y salud en los lugares de trabajo , "la exposición a las condiciones ambientales de los lugares de trabajo no debe suponer un riesgo para la seguridad y salud de los
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trabajadores". Por lo que se refiere a las condiciones termohigrométricas, se indican en su Anexo III una serie de requisitos que deben cumplir los lugares de trabajo.
Extracto del Anexo III
En los locales de trabajo cerrados deberán cumplirse, en particular, las siguientes condiciones:
a. La temperatura de los locales donde se realicen trabajos sedentarios propios de oficinas o similares estará comprendida entre 17 y 27° C.
La temperatura de los locales donde se realicen trabajos ligeros estará comprendida entre 14 y 25° C.
b. La humedad relativa estará comprendida entre el 30 y el 70 %, excepto en los locales donde existan riesgos por electricidad estática en los que el límite inferior será el 50 %.
c. Los trabajadores no deberán estar expuestos de forma frecuente o continuada a corrientes de aire cuya velocidad exceda los siguientes límites:
1. Trabajos en ambientes no calurosos: 0,25 m/s.
2. Trabajos sedentarios en ambientes calurosos: 0,5 m/s.
3. Trabajos no sedentarios en ambientes calurosos: 0,75 m/s.
Estos límites no se aplicarán a las corrientes de aire expresamente utilizadas para evitar el estrés en exposiciones intensas al calor, ni a las corrientes de aire acondicionado, para las que el límite será de 0,25 m/s en el caso de trabajos sedentarios y 0,35 m/s en los demás casos.
d. Sin perjuicio de lo dispuesto en relación a la ventilación de determinados locales en el Real Decreto 1618/1980, de 4 de julio, por el que se aprueba el Reglamento de calefacción, climatización y agua caliente sanitaria, la renovación mínima del aire de los locales de trabajo, será de 30 metros cúbicos de aire limpio por hora y trabajador, en el caso de trabajos sedentarios en ambientes no calurosos ni contaminados por humo de tabaco y de 50 metros cúbicos, en los casos restantes, a fin de evitar el ambiente viciado y los olores desagradables.
Método de Fanger para el Cálculo del Confort Térmico
Las condiciones de confort fijadas en el RD 486/1997 son excesivamente genéricas, y aunque representan los mínimos legales, no garantizan en algunas situaciones que exista confort térmico. Por ello, sin prejuicio de lo establecido en la ley es recomendable realizar la evaluación atendiendo a índices técnicos como los propuestos por Fanger.
Los índices PMV y PPD son dos índices térmicos que se deben a experimentos sobre la sensación térmica realizados por Fanger con un grupo numeroso de personas.
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El índice PMV (Predicted Mean Vote) es el voto medio previsto sobre la sensación térmica, que emitiría un grupo suficientemente grande de personas de diferentes características, que realizasen una misma actividad, estuviesen vestidos con una ropa de propiedades térmicas similares y estuviesen en un determinado local cerrado. Fanger utilizó una escala numérica para expresar la sensación térmica experimentada, que oscilaba entre -3 (sensación de mucho frío) hasta +3 (sensación de mucho calor)
A su vez el índice PMV está relacionado con otro índice denominado PPD (Predicted Percentage of Dissatisfied) o porcentaje previsto de insatisfechos. El índice PPD representa el porcentaje de las personas, de un grupo numeroso en las mismas condiciones termohigrométricas, que se sentirían insatisfechas térmicamente cuando el PMV tuviese un determinado valor.
Existe una relación matemática entre ambos índices que habitualmente se expresa en forma de función geométrica:
En dicha relación se observa que un PMV entre ±0,5 origina un 10% de insatisfechos (PPD) lo que representa teóricamente el ideal de confort térmico que hay buscar en el ambiente laboral.
La norma UNE EN ISO 7730: 96 Ambientes térmicos moderados. Determinación de los índices PMV y PPD y especificaciones de las condiciones para el bienestar térmico indica cómo calcular dichos índices y da los valores de referencia PMV y PPD para el confort o bienestar térmico.
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