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Sobrecarga térmica estimada

 

Sobrecarga térmica estimada

 

Introducción

Objeto y campo de aplicación

El método de la sobrecarga térmica estimada, establecido en la norma UNE-EN ISO 7933:2004, permite valorar el riesgo de estrés térmico que experimenta un individuo en un ambiente caluroso, y se basa en la estimación de la tasa de sudoración y la temperatura interna que el cuerpo humano alcanzará en respuesta a las condiciones de trabajo.

Principios del método de evaluación

El método de evaluación parte del cálculo del balance térmico del cuerpo humano en base a:

a) Los parámetros del ambiente térmico (estimados o medidos de acuerdo con la UNE-EN ISO 7726): temperatura del aire (ta), temperatura radiante media (trm), presión parcial de vapor (pa) y velocidad del aire (va)

b) Las características medias de los individuos expuestos: tasa metabólica (M), estimada de acuerdo con la ISO 8996, y características térmicas de la ropa, estimadas de acuerdo con la UNE-EN ISO 9920

Etapas principales del cálculo

En la ecuación del balance térmico del cuerpo humano se consideran distintos intercambios de calor y puede expresarse como:

M – W = Cres + Eres + K + C + R + E + S

La metodología compara los valores de la humedad de la piel y de la producción de sudor que se precisan en unas determinadas condiciones de trabajo, con los valores fisiológicamente posibles de esas variables. Para ello se siguen tres fases:

a) Cálculo de la evaporación requerida (Ereq)

El flujo de calor por conducción (K) que aparece en la ecuación del balance térmico puede ser despreciado debido a lo pequeñas que resultan las superficies del cuerpo que están en contacto con objetos sólidos respecto a la superficie corporal, al aislamiento que suponen las prendas de vestir y a que, en general, cuando las superficies de contacto están a una temperatura muy diferente de la de la piel, éstas suelen estar aisladas.

Además, K puede, en general, estar incorporada cuantitativamente por los intercambios de calor por convección (C) y radiación (R) que habría si las superficies no estuvieran en contacto con la piel.

De esta forma, K no es considerado de una manera directa y la ecuación general del balance térmico puede ser descrita como:

E + S = M - W - Cres - Eres - C - R

El flujo de calor por evaporación requerido (Ereq) es el necesario para mantener el equilibrio térmico del cuerpo y, por tanto, para que el almacenamiento de calor (S) sea igual a 0. Viene dado por la expresión:

Ereq = M - W - Cres - Eres - C - R - dSeq

b) Determinación de la evaporación máxima permitida (Emax) por las condiciones ambientales

El flujo máximo de calor por evaporación en la superficie de la piel viene dado por:

Flujo máximo de calor por evaporación en la superficie de la piel

c) Estimación de la tasa de sudoración requerida (Swreq) y de la mojadura de la piel requerida (Wreq)

La mojadura de la piel requerida (Wreq) se obtiene a partir de la siguiente relación:

Flujo máximo de calor por evaporación en la superficie de la piel 

La tasa de sudoración requerida (SWreq), en W/m2, viene dada por:

Flujo máximo de calor por evaporación en la superficie de la piel

Valoración de los resultados

La interpretación de los valores calculados mediate el método está basada en:

Dos criterios de estrés:

    a) La mojadura máxima de la piel (Wmax)

    b) La tasa de sudoración máxima que puede alcanzar el individuo (Swmax)

Estos valores máximos dependen de la aclimatación del individuo y se debe cumplir que wreq = wmax y que Swreq = Swmax

 Dos criterios de sobrecarga:

    a) La temperatura rectal máxima (tre,max)

    b) La perdida de agua máxima (Dmax)

Estos valores se deben comparar con los valores de referencia establecidos en la UNE-EN ISO 7933 (ver la tabla siguiente), que son distintos para individuos aclimatados y no aclimatados, y también varían en función del grado de protección deseado (nivel para proteger a individuos considerados tipo medio o nivel de alarma para proteger al 95% de la población trabajadora).

 Resumen métodos de cálculo

ADu = área de la superficie de Du Bois del cuerpo

ADu = 0,202 x (peso en Kg)0,425 x (altura en m)0,725

Swmax debe estar comprendida entre 250 y 400 W/m2

Análisis de la situación de trabajo

Los intercambios de calor se calculan, para el instante ti, a partir de las condiciones del cuerpo en el instante de la computación anterior y en función de las condiciones ambientales y metabólicas existentes durante el incremento de tiempo.

1º. Se calcula Ereq, wreq y Swreq.

2º. Se estiman los valores previsibles de la mojadura de la piel (wp), la evaporación del sudor (Ep) y de la sudoración (Swp), teniendo en cuenta las limitaciones del cuerpo (wmax y Swmax) y la respuesta exponencial del sistema de sudoración.

3º. Se estima la tasa de almacenamiento de calor (dSeq) a partir de la diferencia entre los flujos de calor por evaporación requerido (Ereq) y previsto (Ep). Este calor contribuye a incrementar o disminuir las temperaturas de la piel y el cuerpo.

4º. Se estiman las temperaturas siguientes: de la piel, del cuerpo y rectal.

5º. Se calculan los intercambios de calor que se producen durante el siguiente incremento de tiempo.

De esta manera, las evoluciones de Swp y tre se calculan iterativamente.

Este procedimiento hace posible el considerar no sólo condiciones de trabajo continuo, sino también cualesquiera condiciones con parámetros climáticos o cargas de trabajo características que varíen con el tiempo.

Determinación del tiempo de exposición máximo permisible

El tiempo de exposición máximo permisible (Dlim) se alcanza cuando bien la temperatura rectal o bien la pérdida acumulada de agua llegan a sus correspondientes valores máximos.

La adopción de medidas de precaución especiales y la vigilancia fisiológica directa e individual de los trabajadores serán necesarias en aquellas situaciones laborales en las que:

- el flujo máximo de calor por evaporación en la superficie de la piel (Emax) < 0, lo que da lugar a la condensación de agua sobre la piel, o

- el tiempo de exposición permisible estimado < 30 min, de manera que el fenómeno de inicio de la sudoración cumple una función fundamental en la pérdida de agua por evaporación del individuo.

Organización del trabajo en condiciones de calor

A la vista de los resultados es posible:

- Determinar qué parámetros físicos del ambiente conviene modificar, y hasta qué punto, con el fin de reducir el riesgo de sobrecargas fisiológicas.

- Comparar distintas formas de organizar el trabajo y programar los descansos, si son necesarios.

 

Para realizar los cálculos de sobrecarga térmica estimada, haga clic en SIGUIENTE.

Descripción de variables

M: tasa metabólica

W: potencia mecánica efectiva

Cres: intercambios de calor que se producen en el tracto respiratorio mediante convección

Eres: intercambios de calor que se producen en el tracto respiratorio mediante evaporación

K: intercambios de calor que se producen en la piel mediante conducción

C: intercambios de calor que se producen en la piel mediante convección

R: intercambios de calor que se producen en la piel mediante radiación

E: intercambios de calor que se producen en la piel mediante evaporación

S: almacenamiento de calor en el cuerpo



Ereq: evaporación requerida

dSeq: almacenamiento de calor debido al incremento de la temperatura interna asociado a la tasa metabólica



Emax : evaporación máxima permitida

Psk,s : presión de vapor de agua saturado a la temperatura de la piel

Rtdyn : resistencia dinámica total a la evaporación de la ropa y la capa límite de aire




Wreq : mojadura de la piel requrida

SWreq : tasa de sudoración requerida en W/m2

Rreq : fracción de sudor que gotea debido a variaciones pronunciadas de la humedad local de la piel

 

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