AMBIENTE TÉRMICO

Curso de Higiene Industrial Unidad Didáctica Nº 14

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AMBIENTE TÉRMICO


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14.1 INTRODUCCIÓN La existencia de calor en el ambiente laboral constituye frecuentemente una

fuente de problemas que se traducen en quejas por falta de confort, bajo rendimiento en el trabajo y, en ocasiones, riesgos para la salud.

El estudio del ambiente térmico requiere el conocimiento de una serie de

variables del ambiente, del tipo de trabajo y del individuo. La mayor parte de las posibles combinaciones de estas variables que se presentan en el mundo del trabajo, dan lugar a situaciones de inconfort, sin que exista riesgo para la salud. Con menor frecuencia pueden encontrarse situaciones laborales térmicamente confortables y, pocas veces, el ambiente térmico puede generar un riesgo para la salud. Esto último está condicionado casi siempre a la existencia de radiación térmica (superficies calientes), humedad (> 60%) y trabajos que impliquen un cierto esfuerzo físico.

El riesgo de estrés térmico, para una persona expuesta a un ambiente caluroso,

depende de la producción de calor de su organismo como resultado de su actividad física y de las características del ambiente que le rodea, que condiciona el intercambio de calor entre el ambiente y su cuerpo. Cuando el calor generado por el organismo no puede ser emitido al ambiente, se acumula en el interior del cuerpo y la temperatura de éste tiende a aumentar, pudiendo producirse daños irreversibles.

Las características constructivas y de instalación de las luminarias tienen gran

importancia para reducir el calor que aportan al medio ambiente y como consecuencia aumentar el calor disipado fuera del local.

En muchas ocasiones los operadores se quejan de que el aire es demasiado

seco aun cuando la humedad relativa es la correcta. Cuando el aire esta en movimiento debido a la climatización, la sensación subjetiva de que es demasiado seco es mayor que cuando el aire permanece inmóvil.

Para establecer los valores ambientales idóneos es preciso apoyarse en

valores estadísticos, puesto que las características personales de cada operador (edad, sexo, estado de salud, costumbres, etc.) influyen en el concepto de confortabilidad que tiene cada individuo.

Teniendo en cuenta estos valores -guía y considerando además que para

reducir la electricidad estática es conveniente incrementar en lo posible la humedad relativa, la legislación de Seguridad e Higiene indica que los locales donde se pueda producir electricidad estática deben tener una humedad relativa superior al 50%, unos valores medios adecuados podrían ser los siguientes:

En invierno: 22°C de temperatura interior y 58% de humedad relativa. En

verano: 23/24°C de temperatura interior y 55% de humedad relativa.


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14.2 MÉTODOS PARA VALORAR EL AMBIENTE TÉRMICO Existen diversos métodos para valorar el ambiente térmico en sus diferentes grados de agresividad. Para ambientes térmicos moderados es útil conocer el índice PMV, cuyo cálculo permite evaluar el nivel de confort o disconfort de una situación laboral (1). Cuando queremos valorar el riesgo de estrés térmico se utiliza el índice de sudoración requerida, que nos da entre otros datos, el tiempo máximo recomendable, de permanencia en una situación determinada (2). El índice WBGT (3), es utilizado, por su sencillez, para discriminar rápidamente si es o no admisible la situación de riesgo de estrés térmico, aunque su cálculo permite a menudo tomar decisiones, en cuanto a las posibles medidas preventivas que hay que aplicar.

Índices de valoración de ambiente térmico Limitaciones a la aplicación del método La simplicidad del método hace que esté sujeto a ciertas limitaciones, debidas a las obligadas restricciones en algunas variables. Así, por ejemplo, la curva límite sólo es de aplicación a individuos cuya vestimenta ofrezca una resistencia térmica aproximada de 0,6 clo, que corresponde a un atuendo veraniego.

SITUACIÓN CALUROSA

ÍNDICE WBGT

DISCONFORT RIESGO DE

ESTRÉS TÉRMICO

ÍNDICE PWV ÍNDICE DE

SUBORDINACIÓN REQUERIDA

% DE INSATISFECHOS DEBIDO AL CALOR

TIEMPO MÁXIMO DE

PERMANENCIA


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La velocidad del aire: Sólo interviene a partir de cierto valor del consumo metabólico y de forma cualitativa, aumentando 1 ó 2 ºC los límites del índice WBGT, cuando existe velocidad de aire en el puesto de trabajo. Ver tabla 1. Los límites expresados en la figura 1 sólo son válidos para individuos sanos y aclimatados al calor. La aclimatación al calor es un proceso de adaptación fisiológica que incrementa la tolerancia a ambientes calurosos, fundamentalmente por variación del flujo de sudor y del ritmo cardíaco. La aclimatación es un proceso necesario, que debe realizarse a lo largo de 6 ó 7 días de trabajo, incrementando poco a poco la exposición al calor. A.C.G.I.H. (6), que adopta este método como criterio de valoración de estrés térmico y presenta una curva límite (TLV) similar, pero añadiendo además otra para individuos no aclimatados, bastante más restrictiva. Cuando la situación de trabajo no se adapte al campo de aplicación del método, es decir, que la velocidad del aire o el vestido sean muy diferentes de lo indicado, debe recurrirse a métodos más precisos de valoración (1) y (2). Ejemplo de aplicación Supongamos una situación de trabajo caracterizada por una temperatura de globo de 40 ºC y temperatura húmeda natural de 29 ºC, en la que un individuo aclimatado al calor y con indumentaria veraniega (0,5 clo), descarga un horno que trabaja en continuo, secando piezas que circulan por su interior, las cuales pesan 10 Kg. Una vez descargada la pieza debe dejarla en un lugar cercano para que posteriormente otra persona proceda a su almacenamiento.


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El ciclo de trabajo (mínimo conjunto de tareas que se repiten de forma ordenada a lo largo de la jornada y que constituye el trabajo habitual del individuo) se puede desglosar de la siguiente forma: El cálculo del término M podría hacerse con ayuda de la Tabla 2 de la forma siguiente:

Estimación del consumo metabólico m (ACGIH)


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Teniendo en cuenta la distribución de tiempos y el Metabolismo Basal considerado de 1 Kcal/min, M= 4,5 Kcal/min x 0,27 + 2 Kcal/min x 0,19 + 0,6 Kcal/min x 0,54 + 1 Kcal/min = 3,3 Kcal/min = 198 Kcal/h. El índice WBGT calculado según las temperaturas indicadas y la ecuación (I), resulta ser de 32,3ºC, mientras que el WBGT límite para el consumo metabólico determinado, es según indica la gráfica 1 de 30 ºC, por lo que existe una situación de riesgo no admisible de estrés térmico en estas condiciones y según este método. Si queremos aplicar al puesto, un régimen de trabajo-descanso, para disminuir el riesgo: WBGT (límite) descansando = 33 ºC (tabla 1). Si el periodo de descanso lo realiza en las inmediaciones del puesto de trabajo, el índice WBGT es el mismo por lo que, WBGT descansado = 32,3 ºC. Aplicando la ecuación VII: Si por el contrario descansa en un lugar más fresco, cuyo WBGT fuera, por ejemplo, de 27 ºC, aplicando la ecuación VI: (ft: fracción de tiempo)


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14.3 CONDICIONES AMBIENTALES DE LOS LUGARES DE TRABAJO


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14.4 PATOLOGÍAS DERIVADAS DE EXPOSICIONES A AMBIENTES TÉRMICOS

La exposición a condiciones térmicas extremas pondrá en marcha todos los mecanismos de los que dispone el cuerpo humano para regular el desequilibrio producido, y todo ello con el objetivo de preservar la temperatura interna. Pero los recursos de los que disponemos no son ilimitados, es decir, en ocasiones el cuerpo aun poniendo los medios, no podrá mantener de manera constante la temperatura interna. A partir de este momento, el organismo podrá sufrir ciertos trastornos, ya sean debidos a la pérdida de calor (estrés por frío) o bien a la ganancia de éste (estrés por calor). Los trastornos provocados por situaciones de exposiciones a niveles elevados de temperatura se pueden clasificar en tres tipos de alteraciones:

1. Alteraciones sistemáticas: golpe de calor, agotamiento por calor (síncope de calor), deshidratación, déficit de sales, calambres por calor y sudoración insuficiente.

2. Alteraciones cutáneas: erupción por calor.

3. Trastornos psíquicos: fatiga crónica leve por calor, pérdida del control emocional.

1. Alteraciones Sistemáticas

Golpe de calor.- Se produce cuando la combinación de la producción metabólica de calor y el estrés térmico ambiental es lo suficientemente interna como para que el organismo no lo pueda soportar. El cuerpo no puede intercambiar con el exterior todo el calor necesario para mantener el equilibrio y comienza a aumentar su temperatura interna. Antes de sobrevenir el golpe, la persona se siente desorientada, delira, sufre agitaciones y convulsiones. Como consecuencia de esta patología, la mayoría de los casos de fallecimientos se producen dentro de las primeras veinticuatro horas y el resto se dan en un período de 12 días después de sufrir el golpe de calor. Agotamiento por calor.- Con exposiciones menos severas que las que producen el golpe de calor, se pueden encontrar situaciones donde se produzcan desvanecimientos, pulso debilitado y lento, piel fría y húmeda y caída de la tensión arterial. Deshidratación.- Se produce cuando la pérdida de líquidos del cuerpo humano no ha sido compensada con la reposición de agua.


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Déficit salino.- Tras largos períodos de sudoración con deficiente reposición de sales. Se pueden producir cefaleas, astenia, irritabilidad y debilidad muscular, náuseas y vómitos.

Consecuencias por pérdidas en tantos por 100 del peso corporal de líquido corporal Calambres de calor.- Este trastorno es ocasionado por la pérdida excesiva de sales, produciendo espasmos dolorosos severos en músculos de las zonas abdominales y de las extremidades. Sudoración insuficiente.- El trabajador se siente caluroso y agotado debido a que una gran superficie de su cuerpo no suda y por tanto pierde la principal vía de cesión de calor al exterior.

2. Alteraciones Cutáneas Erupción por calor.- Un mal funcionamiento de las glándulas sudoríparas impide la secreción de sudor. Cuando el organismo intenta perder calor sudando en estas áreas de la piel se producen sensaciones molestas de prurito, cosquilleo y quemazón.

3. Trastornos psíquicos

Fatiga tropical.- Falta de motivación, laxitud, irritabilidad e insomnio son los síntomas que han sido detectados en muchos trabajadores que trabajan en los trópicos durante períodos prolongados. Distrés agudo.- Pérdida repentina y dramática del control emocional caracterizado por llanto incontrolado o ira violenta. La exposición a temperaturas frías disminuirá la temperatura corporal. Cuando la temperatura cerebral disminuye, produce confusión y pérdida de la coordinación. Las extremidades sentirán entumecimiento y torpeza, además de pérdida de habilidad. En exposiciones prolongadas a frío extremo se podrían producir:


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a) Congelaciones (principalmente en nariz, orejas, rostro y dedos de pies y manos).

b) Pie de trinchera. c) Hipotermia (posibilidad de fallecimiento).

Pie de trinchera.- Se caracteriza por intenso dolor y palidez del pie, pudiendo causar lesiones permanentes. Es debido a la inmersión prolongada de los pies en agua fría. Hipotermia.- Debida a la pérdida de calor corporal. Comienza manifestándose con comportamientos extravagantes, aletargamiento e incapacidad de continuar con el ritmo de trabajo. Si no se interrumpe el proceso de pérdida de calor podría sobrevenir la pérdida de conciencia, seguida de la muerte.

14.5 ESTRÉS TÉRMICO Cuando hace calor, trabajar puede resultar bastante incómodo o incluso agobiante, especialmente si no corre el aire y si, además, la humedad del ambiente es alta. En algunos procesos de trabajo que requieren o producen mucho calor (trabajos con hornos, fundiciones, etc.) o en actividades donde se realiza un esfuerzo físico importante, o donde es preciso llevar equipos de protección individual, las condiciones de trabajo pueden provocar algo más serio que la incomodidad por el excesivo calor y originar riesgos para la salud y seguridad de los trabajadores. En ocasiones especialmente graves pueden llevar a la muerte. Con los fuertes calores del verano, especialmente al mediodía y teniendo en cuenta que se espera que aumenten las olas de calor debido al cambio climático, esta amenaza se extiende a muchos más tipos de trabajos y condiciones. Sobre todo, se hace especialmente peligrosa en los trabajos al aire libre. El calor es un peligro para la salud porque nuestro cuerpo, para funcionar con normalidad, necesita mantener invariable la temperatura en su interior en torno a los 37 ºC. Cuando la temperatura central del cuerpo supera los 38 ºC ya se pueden producir daños a la salud y, a partir de los 40 ºC, la muerte. Los riesgos para la salud y seguridad de los trabajadores originados al trabajar en condiciones calurosas se deben a que puede producirse una acumulación excesiva de calor en el cuerpo, independientemente de que su causa sean las condiciones ambientales, el trabajo físico realizado o el uso de equipos de protección individual.


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¿Qué es el estrés térmico por calor? El estrés térmico por calor es la carga de calor que los trabajadores reciben y acumulan en su cuerpo y que resulta de la interacción entre las condiciones ambientales del lugar donde trabajan, la ropa que llevan. Es decir, el estrés térmico por calor no es un efecto patológico que el calor puede originar en los trabajadores, sino la causa de los diversos efectos patológicos que se producen cuando se acumula excesivo calor en el cuerpo. Al trabajar en condiciones de estrés térmico, el cuerpo del individuo se altera. Sufre una sobrecarga fisiológica, debido a que, al aumentar su temperatura, los mecanismos fisiológicos de pérdida de calor (sudoración y vasodilatación periférica, fundamentalmente) tratan de que se pierda el exceso de calor. Si pese a todo, la temperatura central del cuerpo supera los 38 ºC, se podrán producir distintos daños a la salud, cuya gravedad estará en consonancia con la cantidad de calor acumulado en el cuerpo. La intensidad del estrés térmico y la gravedad de sus efectos dependen de la intensidad de los tres factores que lo determinan, y lógicamente, será mayor cuando se sumen los tres, como puede ocurrir, sobre todo en verano, en algunos trabajos al aire libre (agricultura, construcción, etc.); también a lo largo de todo el año o gran parte del mismo en sitios cerrados o semicerrados, donde el calor y la humedad son inherentes al proceso de trabajo, como fundiciones, hornos, ladrilleras, conserveras, en los trabajos de emergencias en invernaderos, etc. El estrés térmico por calor genera varios tipos de riesgos que pueden originar diversos daños a la salud. En algunas ocasiones estos riesgos pueden presentarse muy rápidamente, de repente, y tener desenlaces rápidos e irreversibles. La mayoría de las veces las causas del estrés térmico son fácilmente reconocibles y la posibilidad de que se produzcan daños es igualmente fácilmente previsible. En otras circunstancias, en las que las condiciones ambientales no son extremas, el estrés térmico por calor puede pasar inadvertido y producir daños a los trabajadores. El exceso de calor corporal puede hacer que:

− Aumente la probabilidad de que se produzca accidentes de trabajo. − Se agraven dolencias previas (enfermedades cardiovasculares,

respiratorias, renales, cutáneas, diabetes, etc.). − Se produzcan las llamadas “enfermedades relacionadas con el calor”.


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Cuando trabajan en condiciones de estrés térmico por calor, la primera consecuencia indeseable de la acumulación de calor en el cuerpo que experimentan los trabajadores es la sensación molesta de “tener calor”. Para tratar de eliminar el exceso de calor, enseguida se ponen en marcha los mecanismos de termorregulación del propio (termorregulación fisiológica) los trabajadores empiezan a sudar (al evaporarse el sudor de la piel, ésta se enfría) y, además, aumenta el flujo de la sangre hacia la piel (vasodilatación periférica) para llevar el calor del interior del cuerpo a su superficie y que desde allí pueda ser expulsado al exterior. Si el estrés térmico es importante o, no siéndolo tanto, continúan trabajando mucho tiempo seguido sin hacer descansos, llega un momento en que tienen tanto calor que no pueden trabajar bien. Están muy incómodos, con apatía, con la capacidad de percepción, de atención y la memoria disminuidas, etc. En este estado, la probabilidad de que ocurran accidentes de trabajo aumenta mucho. Además, en los trabajadores que tengan alguna enfermedad crónica, puede producirse un agravamiento de la misma. Si continúan esas condiciones de calor y los trabajadores siguen trabajando y acumulando calor, llegará un momento en que producirán diversos daños, incluidos en las llamadas enfermedades relacionadas con el calor, cuya gravedad es proporcional a la cantidad de calor acumulado. De ellas la más grave es el golpe de calor, que en muchas ocasiones provoca la muerte. Por otra parte, aunque cese el trabajo en condiciones de estrés térmico elevado y no se produzca una acumulación excesiva de calor en el cuerpo, los trabajadores también sufrirán daños si no reponen el agua y los electrolitos (sales) perdidos al sudar.


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14.6 CONDICIONES DE CONFORT RECOMENDADAS

Podemos definir el confort como un estado de completo bienestar físico, mental y social. Pretendemos que las personas se encuentren bien, no que estén menos mal. El confort, depende de multitud de factores personales y parámetros físicos.

De entre todos los factores, el confort térmico representa el sentirse bien desde

el punto de vista del ambiente higrotérmico exterior a la persona. Los límites extremos, desde el punto de vista térmico, pueden resultar dañinos, e incluso mortales, para el ser humano.

• Condiciones Básicas para el Confort Térmico

Son dos las condiciones que deben cumplirse para mantener el confort térmico. Una es que la combinación instantánea de temperatura de la piel y la temperatura del centro del cuerpo proporcione una sensación de neutralidad térmica. La segunda es el cumplimiento del balance de energía del cuerpo: el calor producido por el metabolismo debe ser igual a la cantidad de calor perdido por el cuerpo.

La relación entre los parámetros: temperatura de la piel, temperatura del

centro del cuerpo y actividad, que resulta en una sensación térmicamente neutra, está basada en un gran número de experimentos. Durante estos experimentos la temperatura del centro del cuerpo, la temperatura de la piel y la cantidad de sudor producidos estaban medidas en los varios niveles conocidos de actividad, mientras las personas de la prueba estaban térmicamente cómodas.


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La producción de sudor fue escogida como un parámetro en lugar de la temperatura de centro del cuerpo, pero como la producción de sudor es una función de la temperatura interna y de la temperatura de la piel, esto no significa en principio ningún cambio en el modelo de sensación térmica.

• Condiciones atmosféricas que afectan al confort humano

Temperatura El adecuado control de la temperatura del medio ambiente que circunda el cuerpo humano elimina el esfuerzo fisiológico de acomodación, obteniéndose con ellos un mayor confort y la consiguiente mejora del bienestar físico y de las condiciones de salubridad. Humedad Una gran parte del calor que posee el cuerpo humano se disipa por evaporación a través de la piel. Como quiera que la evaporación se favorece con la humedad relativa del aire baja y se retarda si ésta es alta, se deduce que la regulación de la humedad tenga una importancia tan vital como la de la temperatura. Un exceso de humedad no sólo da como resultado reacciones fisiológicas perjudiciales, sino que también afecta (por lo común en forma perjudicial) a las cualidades de muchas de las sustancias contenidas en el lugar de que se trate, y muy particularmente sobre los vestidos y muebles.


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• Confort térmico y humedad del aire ambiente Las transferencias sensibles, (radiación, convección, y casualmente conducción) son menores según se eleva la temperatura (figura 1). Entonces, la disipación del calor metabólico, sólo se efectúa por medio de transferencias latentes, más difíciles de controlar cuanto más alta sea la humedad ambiente. Por encima de un cierto nivel de humedad, se produce un fenómeno de incomodidad fisiológica, que puede llegar a manifestarse en forma de sudor. Por lo tanto, en condiciones de verano, el ambiente será más confortable, cuanto más seco sea el aire. El cuerpo humano se puede considerar como una máquina térmica que intercambia energía con su entorno, en forma de calor y humedad. Se alcanza el confort térmico, sólo si hay equilibrio entre el calor producido por el metabolismo y las diferentes formas de disipación. Estas son: − Transferencias conductivas, por contacto entre el cuerpo y otros sólidos: por

ejemplo, los pies con el suelo, o la mano con una mesa. Esas transferencias son de poca importancia, en general.

− Transferencias convectivas: piel, ropa, o circulación de aire en los pulmones. − Transferencias por radiación desde la piel o la ropa, hacia el entorno. − Transferencias latentes debido a los procesos de respiración, o evaporación-

transpiración.


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• Criterios de confort Se considera que existe confort térmico, cuando se dan simultáneamente las dos siguientes condiciones:

− Equilibrio térmico global

La producción de calor del cuerpo humano es igual a la emisión de calor hacia el entorno. Con potencias frigoríficas normales y una regulación de temperatura adecuada, la obtención del equilibrio térmico global no presenta dificultad. Este mismo criterio, en la práctica, se usa tanto para la previsión del consumo de energía, como para la verificación formal de las condiciones de confort.

− Confort térmico local

El individuo no siente en ninguna parte de su cuerpo, ni calor ni frío desagradable. Las causas de incomodidad (corrientes de aire, efectos de pared, etc.) son múltiples, constituyen el segundo criterio, el cual, en la práctica, necesita estudios más profundos.

• Balance térmico global

El balance térmico global depende:

− En cuanto a la producción de calor, del metabolismo del ocupante y de la humedad del aire (evaporación más o menos importante en los pulmones);


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− En cuanto a la emisión de calor, de la vestimenta, de la temperatura operativa y de la velocidad del aire.

Cuanto menor sea el equilibrio, mayor será el porcentaje previsible de insatisfacción.

• Ecuación de confort La ecuación comúnmente admitida, para la previsión de la sensación térmica global, fue establecida por el Prof. FANGER de la Universidad de Lyngby, en Dinamarca. Este, analizó las sensaciones de confort experimentadas por más de 1.300 sujetos sometidos a diversas condiciones climáticas. Los resultados de estos ensayos conducen a una expresión matemática, que expresa el PPD (% de insatisfechos), en función, principalmente de:

• El metabolismo expresado en Met, La producción de calor por parte del ser humano crece en proporción a la intensidad de la actividad que desarrolla. La unidad de medida del calor metabólico es el met, equivalente a: (Calor en la unidad de tiempo por metro cuadrado de superficie de cuerpo desnudo).

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