Confort térmico en condiciones ambientales De frío: determinación

CONFORT TÉRMICO EN
CONDICIONES AMBIENTALES
DE FRÍO: DETERMINACIÓN
DEL AISLAMIENTO
REQUERIDO DEL ATUENDO
MEDIANTE MÉTODO
ITERATIVO
Santiago Eloy Rivera Garrido
MRS Grupo de Empresas
[email protected]
Cuando estamos expuestos al frío, la temperatura de nuestro cuerpo
puede descender hasta límites peligrosos como consecuencia de la pérdida de calor. ¿Hasta qué cantidad de calor podemos perder? ¿Qué aislamiento necesitamos para evitarlo? La Fundación Prevent, MC MUTUAL, LA
SOCIETAT CATALANA DE SEGURETAT I MEDICINA DEL TREBALL y la Generalitat de
Catalunya han financiado un estudio para responder a estas preguntas.
Exposición aL frío
La exposición laboral al frío es común en distintos sectores de la actividad que implican el acceso a cámaras congeladoras (industria cárnica
o conservera, etc.) o trabajos a la intemperie
(construcción, sector agropecuario, etc.). Las
consecuencias de la misma son variadas: desde
disconfort térmico (sensación de “tener frío”),
incremento de afecciones del aparato respiratorio (resfriados, gripes, etc.) e incremento de
problemas musculares, hasta congelaciones e
hipotermia cuando las temperaturas ambientales son más bajas.
Balance térmico y equilibrio
térmico
Imaginemos un depósito en el cual hay una
corriente de agua que entra y otra que sale. Si
el caudal que entra es mayor que el que sale,
el nivel del depósito subiría hasta que éste se
desbordara, mientras que si es menor, se acabaría vaciando. Para conseguir mantener el nivel constante, es necesario que el caudal que
entre sea igual al que salga. Este símil se puede
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aplicar al cuerpo humano, suponiendo que los
caudales de agua son flujos de calor y el nivel del depósito, la temperatura. Esta relación
de corrientes se llama balance térmico, y su
expresión matemática simplificada es Entrada
de Calor – Salida de Calor = Acumulación o
Pérdida de Calor.
El calor que entra en el cuerpo tiene que ser
igual que el que sale para que la temperatura
se mantenga; en esa situación, el término acumulación de calor del balance térmico es igual
a cero y se dice que estamos en equilibrio térmico. En un ambiente caluroso, es posible que
el cuerpo no pueda eliminar el calor generado
y exista acumulación de calor, y por lo tanto
aumento de la temperatura y riesgo de estrés
térmico. En un ambiente de frío la situación es
la contraria: el calor cedido al exterior puede
ser excesivo, lo que podría implicar pérdida de
calor, descenso de la temperatura del cuerpo y
riesgo de estrés por frío.
El calor siempre fluye desde el cuerpo que está
a una mayor temperatura hacia el que está a
una menor. En una situación de exposición a
frío, por tanto, se establecerá un flujo de calor
marzo 2010
desde nuestro cuerpo hacia el ambiente exterior. En nuestro símil,
éste será el “caudal de salida”. Los mecanismos de transmisión de
calor desde el cuerpo al ambiente son los siguientes:
n Convección: provocada por el aire frío que fluye alrededor de
nuestro cuerpo y que dependerá principalmente de la velocidad
del aire y de nuestra propia velocidad (por eso nuestro cuerpo
sufre una gran pérdida de calor, por ejemplo, cuando circulamos en moto en invierno).
n Conducción: transporte de calor a través de un material y tiene
lugar cuando se ponen en contacto dos objetos a diferentes
temperaturas. Por lo general es un término pequeño en comparación con otros intercambios.
n Radiación: a diferencia de la conducción y la convección, la
radiación no requiere ningún medio material ni contacto entre
la fuente y el receptor de calor, como sucede con la energía que
emite el Sol.
n Evaporación del sudor: depende de distintos factores, principalmente de las características del atuendo (por ejemplo, hay
tejidos que favorecen la sudoración y otros que no) y la humedad del ambiente (es más fácil sudar cuando la humedad
relativa es menor, ya que si el aire inmediatamente anexo a la
película de sudor es más seco, va a ser más propenso a captar
humedad. Por eso aguantamos peor el calor húmedo que el
seco).
El conjunto de los cuatro términos anteriores forman el calor intercambiado a través del vestido. Podemos reducir esta salida de calor
utilizando ropa que sea más aislante, tal como hacemos en invierno todos nosotros.
Existe además otro mecanismo de pérdida de calor por parte del
cuerpo: la pérdida de calor en la respiración. En una situación de
frío, exhalamos el aire a una mayor temperatura y menor humedad que lo inhalamos, como consecuencia de su calentamiento al
pasar por el interior de nuestro cuerpo.
Si el calor generado por el organismo no puede compensar las
pérdidas, empieza a bajar el “nivel del depósito”, es decir, la temperatura, pudiendo alcanzar límites peligrosos. El cuerpo humano
dispone de mecanismos para evitar que la temperatura suba o
descienda demasiado. En el caso del frío, estos mecanismos buscan dos efectos: el aumento de la generación de calor (por ejemplo, mediante tiritera) o la disminución de la pérdida de calor (por
ejemplo, mediante vasoconstricción que reduce la entrega de calor
a la piel). Si las condiciones ambientales son especialmente duras o
el aislamiento del que disponemos no es el adecuado, estos mecanismos pueden no ser suficientes.
Evaluación del riesgo de estrés o disconfort
térmico: metodología
Para evitar el estrés o disconfort térmico en los trabajadores expuestos al frío, es necesario obtener el aislamiento requerido del
atuendo (IREQ), el tiempo máximo de exposición al ambiente frío
hasta que el organismo pierde el máximo calor permitido (Tmáx), y
el tiempo necesario para recuperar ese calor (Trec). Para ello debe
resolverse la ecuación del balance térmico; esto no es posible de
un modo directo sino que requiere un método iterativo para el que
se han desarrollado varias aplicaciones informáticas de pago y por
lo tanto no accesibles a todos. El objetivo de este estudio fue el
desarrollo de una herramienta propia a partir del programa Excel,
conocido y de extendido uso, para disponer de un método sencillo
y de acceso general.
Los datos de partida necesarios fueron:
n Las condiciones ambientales de temperatura, corriente y humedad, para lo que hay que efectuar mediciones con anemómetro
y monitor de estrés térmico.
n El metabolismo de cada puesto de trabajo. Su determinación,
bastante compleja, se analiza más abajo.
El “caudal de entrada” en nuestro depósito es el calor generado
por el propio cuerpo durante la actividad física que se esté desarrollando, lo que se denomina metabolismo. El cuerpo humano produce la energía que necesita a través de los alimentos y el
oxígeno mediante complejas reacciones químicas. Esta energía la
emplea para mantener las funciones vitales y realizar esfuerzos y
movimientos. Pero el hombre es una máquina de bajo rendimiento
y su eficiencia mecánica es inferior al 25%, lo que quiere decir que
la mayor parte de la energía que produce se convierte en calor y
sólo se aprovecha una pequeña parte.
AMBIENTE
Actividad
metabólica
Pérdida por convección
Pérdida por radiación
Trabajador
Calor cedido por
evaporación del sudor
Diferencia de calor en el
aire inhalado y exhalado
Se introdujeron estos datos en la herramienta Excel y ésta, por método iterativo, calcula IREQ, Tmáx y Trec . Estos valores se comunican
a los trabajadores, en el primer caso informando del conjunto de
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prendas combinables que proporciona ese aislamiento.
De este modo, el estudio permitió asociar conjuntos
preestablecidos de ropa a puestos de trabajo.
En una segunda etapa del estudio se comprobó la
adecuación de los valores obtenidos. Para ello se realizó, por un lado, una medición de las temperaturas
superficiales en la piel y en la ropa del trabajador y, por
otro, una encuesta para comprobar el confort de los
trabajadores.
tros. El trabajo físico exige un aumento de la irrigación sanguínea, lo que implica una relación entre
VO2 y FC que puede obtenerse por las fórmulas
de Karvonen. La fórmula de Karvonen supone una
relación lineal directa entre el porcentaje de volumen de oxígeno máximo (VO2máx) y de frecuencia
cardiaca de reserva (FCR = FCmáx - FC reposo). Es
decir, si por ejemplo se realiza un trabajo que supone el 60% de la FCR, también supondrá el 60% de
la VO2máx. Otros estudios posteriores introducen la
fórmula de Karvonen modificada que plantea una
relación de identificación entre el porcentaje de FCR
y el volumen de oxígeno de reserva (VO2R = VO2máx
- VO2 reposo). La determinación del VO2máx puede
realizarse mediante una prueba de condición física
incluida en los pulsímetros utilizados.
Otro logro del estudio fue la determinación, a partir de
la frecuencia cardiaca, del nivel de penosidad de cada
puesto de trabajo estudiado, de acuerdo con los criterios de Chamoux y Frimat.
Determinación del metabolismo
Existen dos tipos de métodos para la determinación del
metabolismo de los puestos de trabajo:
1.Métodos basados en el uso de tablas. Se dispone de
tablas que ofrecen valores según el nivel de actividad
(por ejemplo, “metabolismo elevado”), profesión,
tareas de algunos sectores y los componentes de la
actividad. En este último caso, se requiere sumar los
valores de tres componentes: posición y movimiento
del cuerpo (por ejemplo: andar a determinada velocidad), tipo de trabajo (por ejemplo, pesado con un
brazo) y metabolismo basal. Para ello es necesario un
previo estudio de tareas de cada puesto de trabajo.
Es el método más preciso, y por ello el utilizado en
este estudio.
2.Métodos basados en parámetros fisiológicos. Tenemos principalmente dos técnicas:
n A partir del consumo de oxígeno. Existe una relación
casi lineal entre el volumen de oxígeno consumido
(VO2) y el nivel de metabolismo generado. A pesar
de su gran precisión, este método suele utilizarse
poco, ya que constituye una prueba de laboratorio y
por lo tanto es poco aplicable a trabajos de campo.
n A partir de la frecuencia cardiaca (FC), para lo que
es necesario realizar mediciones mediante pulsíme18
Conclusiones
Como ya sabemos, la Ley de Prevención de Riesgos
Laborales establece la obligación para las empresas
de promover la salud de los trabajadores. Logrando el confort térmico de éstos, se van a evitar no
sólo hipotermias o congelaciones, sino también resfriados o problemas musculares que muchas veces
derivan en absentismos “camuflados”, ya que no
son clasificados como contingencias profesionales.
Para lograrlo, se debe determinar IREQ, Tmáx y Trec de
los puestos de trabajo con exposición a frío, lo que
resulta ahora más fácil gracias al archivo Excel desarrollado. Ello requiere la medición de las condiciones
ambientales y la determinación del metabolismo del
puesto, que puede estimarse de un modo válido a
partir de la frecuencia cardiaca de varios trabajadores que ocupan ese puesto.