Ambiente Térmico - Portal Prevención de riesgos

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Ambiente Térmico
Area de Higiene de Agentes Físicos
Dirección de Seguridad e Higiene, mayo de 2005
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Intercambio térmico entre el
hombre y el medio ambiente
EL CALOR TIENDE A PASAR DESDE LOS PUNTOS MÁS CALIENTES HACIA
AQUELLOS EN LOS QUE LA TEMPERATURA ES INFERIOR, Y LA
MAGNITUD DEL CALOR INTERCAMBIADO ES TANTO MAYOR CUANTO
MÁS DIFERENCIA DE TEMPERATURA HAY ENTRE AMBOS PUNTOS. LOS
PROCESOS DE INTERCAMBIO TÉRMICO SON CAUSADOS POR CUATRO
FENÓMENOS BÁSICOS:
CONVECCIÓN
LA TRANSFERENCIA DE CALOR SE
REALIZA A TRAVÉS DE FLUIDOS EN
MOVIMIENTO. ES UN MECANISMO
BIDIRECCIONAL.
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Intercambio térmico entre el
hombre y el medio ambiente
RADIACIÓN
LA TRANSFERENCIA DE CALOR SE REALIZA SIN SOPORTE
MATERIAL ALGUNO, EN FORMA DE RAYOS INFRARROJOS ENTRE
LA PIEL Y LOS OBJETOS QUE RODEAN AL CUERPO. ES UN
MECANISMO BIDIRECCIONAL.
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Intercambio térmico entre el
hombre y el medio ambiente
EVAPORACIÓN
LA TRANSFERENCIA DE CALOR SE REALIZA A TRAVÉS
DEL
SUDOR.
EN
CONDICIONES
INDUSTRIALES
NORMALES, ES UN MECANISMO UNIDIRECCIONAL.
CONDUCCIÓN
LA TRANSFERENCIA DE CALOR SE REALIZA A TRAVÉS
DE SÓLIDOS O FLUIDOS QUE NO ESTÁN EN
MOVIMIENTO. ES UN MECANISMO BIDIRECCIONAL.
POR ÚLTIMO, CONVIENE MENCIONAR LAS TRANSFERENCIAS
DE CALOR POR RESPIRACIÓN
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Intercambio térmico entre el
hombre y el medio ambiente
LOS MECANISMOS DE TERMORREGULACIÓN DEL ORGANISMO TIENEN
COMO FINALIDAD BÁSICA EL MANTENIMIENTO DE UNA TEMPERATURA
INTERNA CONSTANTE (37ºC), POR LO QUE TIENE QUE EXISTIR UN
EQUILIBRIO ENTRE LA CANTIDAD DE CALOR GENERADO EN EL
CUERPO Y SU TRANSMISIÓN AL MEDIO AMBIENTE. LA ECUACIÓN QUE
DESCRIBE TAL ESTADO DE EQUILIBRIO SE DENOMINA ECUACIÓN DEL
BALANCE TÉRMICO, Y SE ESCRIBE:
M+W±R±C±V-E=S
M = Producción metabólica basal de calor
W = Metabolismo asociado a la actividad física o trabajo que se
realice
R = Pérdida o ganancia de calor por radiación
C = Pérdida o ganancia de calor por convección
V = Pérdida o ganancia de calor a través de la respiración
E = Pérdida de calor por evaporación
S = Incremento o decremento de calor con respecto al cuerpo
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Intercambio térmico entre el
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SI ESTA ECUACIÓN DE BALANCE TÉRMICO LA ADAPTAMOS PARA
ENTORNOS TÉRMICOS DE TEMPERATURA INFERIOR A LA DEL CUERPO
HUMANO, Y ADEMÁS LA SIMPLIFICAMOS INCORPORANDO EL TÉRMINO “W”
A LA “M” (PRODUCCIÓN METABÓLICA TOTAL) Y LA “V” A LA “E”, NOS QUEDA
LA ECUACIÓN:
EMISIÓN DE CALOR
DEL HOMBRE
VESTIDO SIN
ACTIVIDAD
CORPORAL NI
CORRIENTES DE AIRE
Emisión de calor Kcal / h
M-E=R+C
120
100
80
EVAPORACIÓN
60
CONVECCIÓN
40
20
RADIACIÓN
10
14
18
22
26
30
34
38
Temperatura del aire en ºC
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Intercambio térmico entre el
hombre y el medio ambiente
MEDIDA DE LA TEMPERATURA SECA DEL AIRE
TERMÓMETROS DE BULBO
SE BASA EN EL FENÓMENO FÍSICO DE LA
DILATACIÓN
QUE
EXPERIMENTA
CIERTA
CANTIDAD DE LÍQUIDO (MERCURIO O ALCOHOL)
AL AUMENTAR SU TEMPERATURA. DEBEMOS
ESPERAR EL TIEMPO SUFICIENTE PARA QUE SE
ESTABILICE, ADEMÁS DE APANTALLAR EL
TERMÓMETRO PARA PREVENIR LOS POSIBLES
EFECTOS DE LA RADIACIÓN.
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Evaluación de las variables que
definen ambiente térmico
MEDIDA DE LA TEMPERATURA SECA DEL AIRE
TERMOPARES
SE BASAN EN LA GENERACIÓN DE UNA DIFERENCIA DE
POTENCIAL ELÉCTRICO ENTRE DOS METALES DISTINTOS
CUANDO LA UNIÓN ENTRE AMBOS ESTÁ SOMETIDA A
DIFERENTES
TEMPERATURAS.
AMBOS
METALES
SE
CONECTAN EN SERIE, DE FORMA QUE EL POTENCIAL
ELÉCTRICO QUE APARECE EN LOS BORNES DEL SISTEMA ES
PROPORCIONAL A LA DIFERENCIA DE TEMPERATURAS.
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Evaluación de las variables que
definen ambiente térmico
MEDIDA DE LA TEMPERATURA SECA DEL AIRE
TERMORRESISTENCIAS Y TERMISTORES
AMBOS SE BASAN EN LA VARIACIÓN DE LA RESISTENCIA
ELÉCTRICA CON LA TEMPERATURA (UN MEDIDOR DE
RESISTENCIA O DE INTENSIDAD QUE CIRCULA POR LA
TERMORRESISTENCIA / TERMISTOR CUANDO SE CONECTA A UNA
DIFERENCIA
DE
POTENCIAL
CONOCIDA).
LAS
TERMORRESISTENCIAS SE REFIEREN A LA RESISTENCIA DE LOS
CUERPOS CONDUCTORES DE LA ELECTRICIDAD, Y LOS
TERMISTORES A LA RESISTENCIA DE CIERTO TIPO DE
SEMICONDUCTORES.
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Evaluación de las variables que
definen ambiente térmico
MEDIDA DE LA VELOCIDAD DEL AIRE
LOS APARATOS PARA MEDIR LA VELOCIDAD DE AIRE SE CLASIFICAN SEGÚN
EL SISTEMA UTILIZADO PARA OBTENER LA MEDIDA
ANEMÓMETROS MECÁNICOS
APROVECHAN LA ENERGÍA CINÉTICA DEL AIRE EN MOVIMIENTO PARA MOVER
O DESPLAZAR ELEMENTO MECÁNICOS, MIDIENDO EL DESPLAZAMIENTO POR
MEDIOS ELÉCTRICOS O MECÁNICOS
TERMOANEMÓMETROS
ACOPLAN
DOS
TERMOPARES
O
TERMORRESISTENCIAS
,
CALENTANDO
ARTIFICIALMENTE UNO DE ELLOS MEDIANTE UNA CORRIENTE ELÉCTRICA. LA
TEMPERATURA QUE ALCANZA ESTE ELEMENTO ES FUNCIÓN DE LA TEMPERATURA Y LA
VELOCIDAD DEL AIRE EN CONTACTO CON ÉL
VELÓMETROS BASADOS EN MEDIDAS DE PRESIÓN DIFERENCIAL
CONSISTE EN UN ORIFICIO QUE SE SITÚA EN EL CAMINO DEL VIENTO. ANTES Y DESPUÉS
DEL MISMO ESTÁN INSTALADAS SENDAS TOMAS DE PRESIÓN. LA VELOCIDAD DEL AIRE
ESTÁ RELACIONADA CON LA DIFERENCIA DE LAS PRESIONES QUE EXISTEN ENTRE
AMBOS PUNTOS, POR LO QUE SE DEDUCE LA VELOCIDAD A PARTIR DE LA PRESIÓN
DIFERENCIAL
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Evaluación de las variables que
definen ambiente térmico
MEDIDA DE LA HUMEDAD DEL AIRE
TERMÓMETRO HÚMEDO
ES UN TERMÓMETRO DE BULBO O TERMOPAR CUYO ELEMENTO SENSIBLE
ESTÁ RECUBIERTO DE UNA MUSELINA LIMPIA QUE SE MANTIENE EMPAPADA EN
AGUA DESTILADA. EL AIRE SE DEBE HACER CIRCULAR FORZADAMENTE
ALREDEDOR DE LA MUSELINA Y ÉSTA SE DEBE PROTEGER DE LA RADIACIÓN.
CÉLULA HIGROSCÓPICA
ESTE APARATO MIDE MEDIANTE UNA TERMORRESISTENCIA, EL PUNTO DE
ROCÍO DE UNA SAL MUY HIGROSCÓPICA, QUE ESTÁ DIRECTAMENTE
RELACIONADO CON LA HUMEDAD ABSOLUTA DEL AIRE EN CONTACTO CON LA
SAL.
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Evaluación de las variables que
definen ambiente térmico
MEDIDA DE LA HUMEDAD DEL AIRE
LA HUMEDAD DEL AIRE ES UN CONCEPTO DIRECTAMENTE RELACIONADO CON LA
CANTIDAD DE VAPOR DE AGUA CONTENIDA EN UNA DETERMINADA CANTIDAD DE AIRE.
SE UTILIZAN VARIAS MAGNITUDES RELACIONADAS CON EL DIAGRAMA PSICOMÉTRICO
COMO MEDIDA DE HUMEDAD.
PRESIÓN PARCIAL
DE VAPOR
PRESIÓN QUE EJERCERÍA EL VAPOR DE AGUA SI ESTUVIESE ÉL
SOLO OCUPANDO TODO EL VOLUMEN CONSIDERADO
HUMEDAD
ABSOLUTA
MASA DE VAPOR DE AIRE CONTENIDA EN LA UNIDAD DE MASA
DE AIRE SECO
HUMEDAD
RELATIVA
COCIENTE PORCENTUAL ENTRE LA PRESIÓN PARCIAL DE VAPOR
DE AGUA EN EL AIRE Y LA PRESIÓN DE SATURACIÓN DEL VAPOR
DE AGUA A LA MISMA TEMPERATURA
PUNTO DE
ROCÍO
TEMPERATURA A LA CUAL EL VAPOR DE AGUA CONTENIDO EN EL
AIRE SE SATURA
TEMPERATURA
HÚMEDA
TEMPERATURA ESTACIONARIA QUE ALCANZA UNA PEQUEÑA MASA DE
AGUA SUMERGIDA EN CONDICIONES ADIBÁTICAS EN UNA CORRIENTE
DE AIRE
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Evaluación de las variables que
definen ambiente térmico
MEDIDA DE LA TEMPERATURA RADIANTE
LA TEMPERATURA RADIANTE MEDIA LA
OBTENEMOS A TRAVÉS DE UNA FÓRMULA
QUE NOS RELACIONA LA TEMPERATURA DE
GLOBO, LA TEMPERATURA SECA DEL AIRE Y
LA VELOCIDAD DEL AIRE
TERMÓMETRO DE GLOBO
CONSISTE EN UN TERMÓMETRO DE BULBO, TERMORRESISTENCIA
O TERMOPAR CUYO ELEMENTO SENSIBLE SE SITÚA EN EL CENTRO
DE UNA ESFERA HUECA METÁLICA PINTADA EXTERIOR E
INTERIORMENTE DE COLOR NEGRO MATE, DE 15 cm DE DIÁMETRO
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Diagrama Psicométrico
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100 90 80
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70
60
50
25
25
HUMEDAD RELATIVA (%)
20
15
15
20%
10
0
10%
-5
-5
TEMPERATURA SECA ºC
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10
10
10
0
0
PUNTO DE ROCIO ºC
TE
M
HU PERA
ME
T
DA URA
ºC
30%
15
15
20
25
30
35
HUMEDAD ABSOLUTA gr/Kg AIRE SECO
40%
20
-5
20
5
3
40
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Principales efectos de la variación
de temperatura sobre el organismo
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TEMPERATURAS ALTAS
EL ORGANISMO TIENDE A AUMENTAR SU TEMPERATURA, Y PARA EVITAR ESTA
HIPERTERMIA, SE PONEN EN MARCHA MÚLTIPLES MECANISMOS, COMO POR
EJEMPLO LA VASODILATACIÓN Y AUMENTO DE LA CIRCULACIÓN SANGUÍNEA
PERIFÉRICA O LA ACTIVACIÓN DE LAS GLÁNDULAS SUDORÍPARAS
CONSECUENCIAS DE LA HIPERTERMIA. TRANSTORNOS
PSICONEURÓTICOS
CALAMBRE
POR CALOR
SISTEMÁTICOS
AGOTAMIENTO
POR CALOR
EN LA PIEL
GOLPE
DE CALOR
ERUPCIÓN
QUEMADURAS
DESHIDRATACIÓN
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DESALINIZACIÓN
DEFICIENCIA
CIRCULATORIA
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Principales efectos de la variación
de temperatura sobre el organismo
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TEMPERATURAS BAJAS
EL ORGANISMO TIENDE A ENFRIARSE, Y PARA EVITAR ESTE DESCENSO DE
TEMPERATURA O HIPOTERMIA, SE DESACTIVAN LAS GLÁNDULAS
SUDORÍPARAS, A PARTIR DE UNA VASOCONSTRICCIÓN SANGUÍNEA, SE
PRODUCE ENERGÍAS POR MEDIO DE NUESTRO TEMBLOR (TIRITONA) Y HAY UNA
AUTOFAGIA E LAS GRASAS ALMACENADAS
CONSECUENCIAS DE LA HIPOTERMIA
COMPORTAMIENTO
EXTRAVAGANTE
DISMINUCIÓN DE LA
DESTREZA MANUAL
REDUCCIÓN DE LA
SENSIBILIDAD TÁCTIL
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CONGELACIÓN DE
LOS MIEMBROS
ANQUILOSAMIENTO DE
LAS ARTICULACIONES
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Índices para la evaluación del
estrés térmico
VARIACIONES DE LA TEMPERATURA INTERNA: REPERCUSIONES PARA LA SALUD
TEMPERATURA INTERNA
ºC (Aprox.)
42
41
39
38
37
37
36
35
32
31
28
27
26
24
22
20
17
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REPERCUSIONES PARA LA SALUD
Pérdida de conciencia. Coma
Se para la respiración. Piel caliente, seca y enrojecida.
Fatiga, pérdida de precisión. Calambres
Aumenta la circulación sanguínea periférica
Temperatura oral normal
Aumenta el régimen metabólico
Fuertes tiritonas
Conciencia nublada, la presión sanguínea es difícil de controlar
Pupilas dilatadas pero con reacción a la luz, cesan las tiritonas
Disminuye la velocidad respiratoria
reaccionan a la luz
La víctima rara vez esta consciente
Edema pulmonar
Riesgo máximo de fibrilación ventricular
Paro cardiaco
Electroencefalograma isoelectrico
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Índices para la evaluación del
estrés térmico
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Se trata de establecer los límites en los cuales el intercambio térmico entre el organismo y
el medio ambiente externo no supone peligro o riesgo para las personas.
ÍNDICES PARA LA EVALUACIÓN DEL ESTRÉS TÉRMICO POR CALOR
ÍNDICE W.B.G.T. (UNE EN 27243)
Consiste en la ponderación fraccionada de las temperaturas húmeda, de globo y a
veces temperatura seca. Sus fórmulas son:
En exteriores con exposición solar
WBGT = 0,7 Th + 0,2 Tg + 0,1 Ta
En interiores sin exposición solar
WBGT = 0,7 Th + 0,3 Tg
WBGT: Temperatura de bulbo húmedo según
fórmula (ºC)
Th: Temperatura natural del bulbo húmedo (ºC)
Ta: Temperatura de bulbo seco (ºC)
Tg: Temperatura de termómetro de globo (ºC)
Las temperaturas WBGT halladas para unas condiciones, se comparan con la
temperatura WBGT máxima admisible para unas condiciones de trabajo dadas,
concretizadas por la carga de trabajo y los regímenes de trabajo - descanso.
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Índices para la evaluación del
estrés térmico
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Se trata de establecer los límites en los cuales el intercambio térmico entre el
organismo y el medio ambiente externo no supone peligro o riesgo para las
personas.
ÍNDICES PARA LA EVALUACIÓN DEL ESTRÉS TÉRMICO POR FRIO
ÍNDICE IREQ (UNE EN ISO 11079)
Se utiliza para la evaluación del riesgo por enfriamiento general del cuerpo. El
IREQ depende de (se supone una humedad relativa cercana al 50%):
- Temperatura del aire
- Consumo metabólico total
- Tipo de vestimenta
- Velocidad del aire
Una vez conocido el IREQ se suele hallar el Tmax, que es el tiempo máximo
de permanencia en el ambiente frío.
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Reglamento sobre disposiciones
mínimas de Seguridad y salud en
los lugares de trabajo (R.D.486/97)
El Real Decreto 486/1997, de 14 de abril, en su Anexo III “Condiciones Ambientales
de los lugares de trabajo”, puntos 2 y 3, fija una serie de valores para locales de
trabajo cerrados que pretenden lograr un entorno de trabajo aceptable.
2
3
En la medida de lo posible, deberán evitarse las temperaturas y las humedades
extremas, los cambios bruscos de temperatura así como las corrientes de aire
molestas.
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 ºC.
La temperatura de los locales donde se realicen trabajos ligeros estará
comprendida entre 14 y 25 ºC.
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%.
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Control de focos de calor
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TRATAMIENTO EN EL MEDIO DE PROPAGACIÓN
AIRE ACONDICIONADO
VENTILACIÓN GENERAL
PROTECCIÓN PERSONAL
AUTOMATIZACIÓN DEL PROCESO
ALEJAMIENTO MEDIANTE MEDIOS APROPIADOS DE LA
FUENTE DE CALOR
CONTROLES ADMINISTRATIVOS.REGULACIÓN DE LOS
PELIGROS DE EXPOSICIÓN
USO DE PRENDAS DE TRABAJO ADECUADAS
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Control de focos de calor
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PROTECCIÓN CONTRA LAS FUENTES EXTERIORES
PINTURA REFLECTANTE
REGADO DE LA SUPERFICIE
INSTALACIÓN DE PERSIANAS O TOLDOS
PROTECCIÓN CONTRA LAS FUENTES INTERIORES
RADIACIÓN
CONVECCIÓN
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APANTALLADO DE FOCOS RADIANTES
CON SUPERFICIES REFLECTANTES
ELIMINACIÓN DE AIRE CALIENTE
GENERADO ATRAVÁS DE EXTRACCIONES
LOCALIZADAS O VENTILACIÓN GENERAL
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Valoración del confort térmico
método de Fanger (UNE-EN ISO 7730)
EL CONFORT TÉRMICO PUEDE DEFINIRSE COMO LA
MANIFESTACIÓN SUBJETIVA DE CONFORMIDAD O
SATISFACCIÓN CON EL AMBIENTE TÉRMICO EXISTENTE.
SE ASUME QUE EN TODO GRUPO DE PERSONAS, AL MENOS UN
5% ESTARÁN DISCONFORMES CON LAS CONDICIONES DE
CONFORT PREESTABLECIDAS. EL MÉTODO UTILIZA LOS
SIGUIENTES SEIS PARÁMETROS:
- CONSUMO METABÓLICO
- AISLAMIENTO TÉRMICO DE LA VESTIMENTA
- TEMPERATURA DEL AIRE
- TEMPERATURA RADIANTE MEDIA
- HUMEDAD RELATIVA
- VELOCIDAD DEL AIRE
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Valoración del confort térmico
método de Fanger (UNE-EN ISO 7730)
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P<MV:
Es la previsión media de voto. Califica la situación en un intervalo entre -3
(muy frío) y +3 (muy caliente), siendo 0 el punto neutro.
PPD:
Es el porcentaje previsible de disconfort. Indica el porcentaje de personas
que para cada valor PMV expresan su conformidad o no con el ambiente
60
(Porcentaje Previsible de insatisfechos)
80
RELACIÓN ENTRE PMV Y PPD
%
80
RELACIÓN ENTRE PMV Y
PPD
60
40
30
20
10
8
6
5
PPD
PPD
(Porcentaje Previsible de insatisfechos)
%
4
40
30
Se considera que un porcentaje
superior al 20% de personas
insatisfechas obliga a tomar
medidas para corregir alguno
de los parámetros citados.
20
10
8
6
5
4
-2,0
-2,0
-1,5
-1,0
-0,5
-1,5
-1,0PMV-0,5
0
0,5
0
1,0
0,5
(Previsión Media de Voto)
1,5
1,0
2,0
1,5
2,0
PMV (Previsión Media de Voto)
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