2 2.EL ORGANISMO HUMANO Y EL AMBIENTE TERMICO El ser

2.EL ORGANISMO HUMANO Y EL AMBIENTE TERMICO
El ser humano es un organismo homeotermo, esto implica que las reacciones
metabólicas requieren una temperatura constante (37± 1ºC)para desarrollarse, y en
consecuencia el propio organismo dispone de mecanismos muy potentes de
regulación de la temperatura interna. Los sistemas de termorregulación son muy
complejos, pero los conceptos básicos necesarios para comprender su
funcionamiento con el fin de aplicarlos a la prevención de riesgos laborales se
pueden exponer de forma relativamente simple. Los procesos bioquímicos necesitan
energía para elaborar las sustancias propias del organismo y desarrollar trabajo
muscular. Esta energía se obtiene por descomposición de los principios inmediatos
(carbohidratos, lípidos y proteínas), no obstante, la mayor parte de la energía
producida se libera como energía térmica (calor).
La actividad física del hombre es un mecanismo importante degeneración de calor.
La energía térmica siempre fluye desde los lugares con mayor temperatura hacia los
lugares más fríos. Cuando cualquier objeto recibe calor su temperatura aumenta, y si
pierde calor su temperatura disminuye, de forma que el flujo de calor tiende a
equilibrar las temperaturas. No se pueden evitar ni el flujo de calor ni el equilibrio
final de la temperatura de un cuerpo con su entorno, lo que significa que, por bueno
que sea el aislamiento, si no hay aporte de calor, la temperatura de un cuerpo
acabará siendo igual a la del ambiente que le rodea.
La consecuencia de este fenómeno, aplicada al organismo humano, es que para
mantener una temperatura interna constante es necesario que se esté produciendo
calor de forma continua y que funcionen unos mecanismos que faciliten la entrada
de calor a los órganos en caso de que pierdan temperatura, o la evacuación de calor
si la ganan, y unos mecanismos de evacuación hacia el exterior del calor excedente.
En condiciones de equilibrio térmico el cuerpo humano está generando, recibiendo y perdiendo
calor de forma continua, y el balance térmico es nulo.
El conjunto de los mecanismos de termorregulación está gobernado por el
hipotálamo, un área del sistema nervioso central situada en la base del cerebro. Su
funcionamiento es similar al de un termostato, recibe información mediante una
amplia red de receptores sensibles a la temperatura y sus variaciones distribuidos
por todo el organismo, y activa los mecanismos fisiológicos necesarios para
mantener la temperatura interna constante, incluyendo la descomposición de
principios inmediatos para producir energía térmica en caso necesario.
2.1 Unidades de medida de las magnitudes térmicas
Las unidades clásicas de medida de la energía térmica, la caloría y su múltiplo, la
kilocaloría, no están incluidas en el sistema internacional de unidades de uso legal
en España. La unidad oficial de energía o calor es el joule (símbolo J), que equivale
a0,239 calorías. El flujo térmico se medirá en watts (símbolo W) o kilowatts (kW). Un
kWequivale a 861 kcal/h.
En estudios de Fisiología y de Higiene Industrial tiene interés el flujo térmico por
unidad de superficie corporal, que se medirá en W/m2, o kW/m2 .En algunos estudios
se utiliza la unidad met, que equivale a un flujo térmicode 58 W/m 2 (o 50 kcal h -1m2). La definición de met se deduce al considerar el flujo térmico equivalente a la
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generación media de calor de una persona en reposo (104 W o 90 kcal/h), a través
de la superficie corporal media (1,8m2).
2.2 Generación metabólica de calor
El organismo humano genera calor de forma continua. Se puede considerar el calor
generado como un subproducto de cualquier reacción bioquímica o de cualquier
trabajo mecánico realizado. Es costumbre identificarlo con el nombre de carga o
consumo metabólico, o simplemente metabolismo si no hay posibilidad de confusión.
El símbolo es M y la unidad de medida el watt,o el watt/m2 si se refiere a la
superficie corporal. Considerado desde el punto de vista termodinámico el
organismo humano es una máquina muy poco eficiente, ya que la mayor parte de la
energía liberada por la descomposición del combustible (principios inmediatos) se
convierte en calor. Sólo en algunos tipos de movimiento (subir escaleras ,por
ejemplo) se alcanzan rendimientos del orden del 20%, pero en la mayor parte de las
actividades cotidianas o laborales el rendimiento es muy bajo, incluso en muchos
casos nulo, como ocurre con el trabajo estático.
Casi toda la energía que se produce en los procesos metabólicos se transforma en
calor
De lo anterior se deduce que, cuanto más intensa sea la actividad física del
individuo, mayor será también la carga metabólica. Incluso en condiciones de reposo
absoluto y en ayunas se genera una cierta cantidad de calor que recibe el nombre
de metabolismo basal. El valor medio del metabolismo basal es de 70 W.
Medida de la producción de calor por el organismo
Los métodos aplicables para la medida de la producción de calor por la actividad
metabólica se pueden agrupar en dos categorías; los basados en la medida del
consumo de oxígeno y los basados en la medida de la frecuencia cardiaca. Existe
una relación casi lineal entre la carga metabólica y el consumo de oxígeno. A una
tasa de consumo de oxígeno de 1 l/s le corresponde una carga metabólica de 20,2
kW. Desgraciadamente la realización de este tipo de mediciones requiere una
instrumentación muy sofisticada difícil de usar en entornos laborales y su uso queda
limitado a experimentos de laboratorio. En los últimos años han aparecido
instrumentos para medir la carga metabólica que están basados en la medida de la
frecuencia cardiaca, y que pueden ser utilizados en entornos laborales. Se basan en
el aumento de irrigación sanguínea que requiere la realización de un trabajo
muscular. Hasta el momento se han desarrollado protocolos de medida adecuados
para evaluar la penosidad o fatiga de un trabajo físico, pero no con el fin de estimar
la generación de calor por la actividad metabólica.
Aunque existen instrumentos para ello, la medida directa, o indirecta, de la carga
metabólica no es frecuente en el ámbito de la higiene industrial
Estimación del calor generado por el metabolismo
Ante la falta de procedimientos experimentales que permitan una medición es
habitual el recurso al uso de procedimientos basados en la estimación a partir de
datos tabulados. Todos los procedimientos de este tipo tienen un patrón común,
consisten en tablas en las que se indican valores de la producción de calor a partir
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de circunstancias observables del trabajo realizado. Las tablas pueden ser muy
simples (categorías de trabajo ligero, moderado o pesado) o muy detalladas. La
norma UNE-EN-ISO 8996:2005 describe varios procedimientos de este tipo basados
en distintos modos de categorización de las tablas (por actividades, por profesiones,
etc.).
Puesto que existe una relación entre la actividad física y la generación de calor el
modo más simple de presentar los datos es una tabla como la adjunta:
Con el fin de aclarar los significados se muestran tablas con ejemplos de cada
categoría:
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Un procedimiento más detallado consiste en estimar el consumo metabólico a partir
de componentes de la actividad. En las tablas se indican los consumos
correspondientes a la postura, al tipo de trabajo y al desplazamiento. La carga
metabólica total será la suma de todos ellos y el metabolismo basal. El metabolismo
basal depende de la edad, el sexo y otros factores individuales. Una aproximación
de uso general es asignarle un valor de 50 W/m2
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Los valores indicados en las tablas se pueden promediar para obtener valores
medios a lo largo de un tiempo determinado. En actividades laborales corrientes es
muy raro encontrar cargas metabólicas sostenidas durante toda la jornada laboral
superiores a 200W/m2. En periodos más cortos de tiempo pueden alcanzarse, sin
embargo, valores muy superiores, hasta de varios miles de W/m2, como ocurre al
realizar un esfuerzo, pero siempre estarán compensados con periodos de menor
actividad, de forma que el valor medio diario raramente supera el valor indicado.
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