MARCO TEÓRICO spring 3.0...jj

5/12/2018 MARCO TEÓRICO spring 3.0...jj - slidepdf.com

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MARCO TEÓRICO

METABOLISMO

Los factores internos más importantes que inciden en la producciónde calor en el cuerpo son: el metabolismo basal de todas las célulasdel organismo, la actividad muscular (incluyendo las contraccionesmusculares durante el acto de tiritar en ambiente frío), la acción de latiroxina sobre las células; la acción de la adrenalina y lanoradrenalina, la estimulación simpática de las células y elincremento de la temperatura en las propias células del organismo.

Podemos definir el metabolismo como la suma de las reaccionesquímicas que se producen en todas las células del organismo. Ellímite mínimo del metabolismo está determinado por la actividadfisiológica básica para mantenerse vivo, por lo que recibe el nombrede metabolismo basal (MB). El metabolismo basal varía con la edad,el sexo, el peso y por otras causas de origen psicofisiológico.

Mientras el metabolismo de un niño de dos años puede alcanzar los60 W por metro cuadrado de superficie corporal, al cumplir los 25años estará en 44 W por metro cuadrado, y a los 80 años sumetabolismo basal habrá descendido a 38 W por metro cuadrado desuperficie corporal.

La diferenciación entre sexos, a los efectos del microclima, comienzaa edad bien temprana, se acentúa partir de los 10 años y lasdiferencias se mantienen más o menos constantes hasta la vejez. Sepuede estimar de una manera muy práctica y suficientemente precisa

para trabajos ergonómicos si se considera que el metabolismo basalde las mujeres es aproximadamente de 40,6 W/m2 y el de loshombres 42,9 W/m2. Es posible determinar, con más exactitud, elmetabolismo basal de una persona a través de su consumo deoxígeno bajo determinadas condiciones ambientales, psicológicas yfisiológicas.



TEMPERATURA SECA DEL AIRE

Se llama Temperatura seca del aire, o más sencillamentetemperatura seca, a la del aire, prescindiendo de la radiacióncalorífica de los objetos que rodean ese ambiente y de los efectos dela humedad relativa y de la velocidad del aire.

Uno de los instrumentos más empleados para medir la temperaturaseca es el termómetro de mercurio, el cual consiste en un delgadotubo de vidrio cuya base, con forma de bulbo, contiene un depósitode este metal semilíquido. El conjunto se encuentra herméticamentesellado para mantener un vacío parcial en su interior. Gracias a sugran capacidad de dilatación el mercurio asciende por el tuboconforme aumenta la temperatura, haciendo posible la medición deesta última mediante una escala graduada. El termómetro demercurio se expone directamente al aire, pero se protege de lahumedad y de la radiación solar. Debido a que el mercurio es de colorblanco brillante, por otro lado, se considera lo suficientementereflectante para evitar casi por completo la absorción del calor

radiado por los elementos del entorno. Cuando se cumplen todasestas condiciones, el termómetro de mercurio indica de manerarelativamente precisa la temperatura seca del aire.

Temperatura de bulbo seco

La temperatura de bulbo seco, o simplemente temperatura seca,mide la temperatura del aire sin considerar factores ambientalescomo la radiación, la humedad o el movimiento del aire, los cualestienen el potencial de afectar significativamente la sensación térmica.



Se observa que se trata de "una de las variables climáticas másimportantes para la eficiencia energética de los edificios y para lacomodidad térmica de los seres humanos.

La Ordenanza General de Seguridad e Higiene en el Trabajo fija los

siguientes valores según la intensidad del trabajo:

Fig. 4.1 Resumen de la Ordenanza General de Seguridad e Higiene en

el Trabajo

Los valores de estos intervalos están por debajo de lasrecomendaciones dadas por las curvas de confort de Fanger; además,no se diferencia entre la temperatura óptima de invierno y la de

verano.Es muy importante, en la prevención del bienestar térmico en paísescuya latitud genera estaciones marcadas, indicar dos intervalos detemperatura de confort –uno para invierno y otro para verano ycontrolar la diferencia de temperaturas entre el interior y el exteriordel edificio.

El intervalo de temperatura confortable propuesto por la EastmanKodak Company (1983) es el comprendido entre 19 y 26 °C.

Asimismo, la diferencia de temperatura tolerable entre pies y cabezasin provocar malestar es de unos 3 °C. Mientras que Grandjean(1985) establece unos márgenes entre 20 y 24 °C, y una HR entre 30y 60 %.



RADIACIÓN TERMICA

Se denomina radiación térmica o radiación calorífica a la emitida porun cuerpo debido a su temperatura. Todos los cuerpos contemperatura superior a 0 C emiten radiación electromagnética,siendo su intensidad dependiente de la temperatura y de la longitud

de onda considerada. En lo que respecta a la transferencia de calor laradiación relevante es la comprendida en el rango de longitudes deonda de 0,1µm a 100µm, abarcando por tanto parte de la regiónultravioleta, la visible y la infrarroja del espectro electromagnético.

La materia en un estado condensado (sólido o líquido) emite unespectro de radiación continuo. La frecuencia de onda emitida porradiación térmica es una densidad de probabilidad que depende solode la temperatura.

Los cuerpos negros emiten radiación térmica con elmismo

espectrocorrespondiente a su temperatura, independientemente de losdetalles de su composición. Para el caso de un cuerpo negro, lafunción de densidad de probabilidad de la frecuencia de onda emitidaestá dada por la ley de radiación térmica de Planck, la ley de Wien dala frecuencia de radiación emitida más probable y la ley de Stefan-Boltzmann da el total de energía emitida por unidad de tiempo ysuperficie emisora (esta energía depende de la cuarta potencia de latemperatura absoluta).

El termómetro de globo, para medir la temperatura radiante. Consisteen un termómetro de mercurio que tiene el bulbo dentro de una



esfera de metal hueca, pintada de negro de humo. La esfera absorberadiación de los objetos del entorno más calientes que el aire y emiteradiación hacia los más fríos, dando como resultado una medición quetiene en cuenta la radiación. Se utiliza para comprobar las

condiciones de comodidad de las personas.

En caso de existir fuentes de calor radiante inevitables, oimprescindibles para calentarse en invierno, el flujo radiante debe seruniforme en todas direcciones, y no ser excesivo sobre la cabeza.

Para amortiguar las fuentes de calor radiante de un foco externo, serecomienda el uso de material aislante en la construcción de paredesy techos, aislar con corcho o madera las áreas de alrededor de lasventanas y el uso de alfombras y cortinas.

En caso de fuentes radiantes interiores se pueden utilizar pantallas yropas especiales.

Los aportes térmicos debidos a la iluminación artificial, constituyenuna de las fuentes de calor más importantes ya que, por ejemplo, enla iluminación por incandescencia el 75% de la energía se disipa por

radiación infrarroja, y en la fluorescencia más del 30%.



TEMPERATURA DEL BULBO HÚMEDO NATURAL

Con este otro termómetro se mide la temperatura de bulbo húmedonatural y consiste en un termómetro cuyo bulbo está recubierto porun tejido de algodón. Este debe mojarse con agua destilada.

Además de las temperaturas ambiente tomadas se tiene en cuenta elcalor metabólico de la persona a la que se le realiza el estudio. Elcalor metabólico se determina teniendo en cuenta la posición delcuerpo y el tipo de trabajo efectuado.

En la Tabla se dan los criterios para los valores TGBH basados en elestado de aclimatación, del gasto energético debido al trabajo y laproporción aproximada de trabajo dentro de un horario.

La Tabla debe utilizarse como etapa de selección. Es posible que unasituación determinada pueda estar por encima de los criterios dados

en la Tabla 2 y no represente una exposición inaceptable. Pararesolver esta situación hay que hacer un análisis detallado.

TABLA - Criterios de selección para la exposición al estréstérmico (Valores TGBH en Cº)



VELOCIDAD DEL AIRE

La velocidad del aire influye en la sensación subjetiva de confort y

disconfort, ya que una mayor velocidad de aire fresco permiteincrementar la pérdida de calor por convección y evaporación, y si latemperatura del aire está por encima de la temperatura de la pielhabrá ganancia de calor por convección.

Para trabajos sedentarios se recomiendan valores entre 0,15 y 0,25m/s ya que las velocidades menores de 0,1 m/s producen sensaciónde molestia por estabilidad aérea, y las superiores a 0,5 m/sempiezan a ser perceptibles y desagradables para las personas querealizan estas tareas.

http://ambientelaboral.com/wp-content/themes/ambiente-laboral/images/pages/table-2.jpg



De todas formas la norma ISO 7726, que fija la precisión de la medidade la velocidad del aire en el 5%, establece una gama de confortentre 0,05 y 1 m/s.

LA UNIDAD DEL AISLAMIENTO TÉRMICO

La unidad del aislamiento térmico de la ropa (Iclo) en el sistemainternacional es el m2 °C/W, pero una unidad más práctica y usual esel clo (1 clo = 0,155 m2 °C/W), que se define como el aislamientonecesario para mantener confortable a una persona que desarrolleuna actividad sedentaria (menos de60 W/m2) a una temperatura de 21 °C.

HUMEDAD RELATIVA

La humedad nos indica la cantidad de vapor de agua existente en elaire. El aire, al calentarse, es capaz de absorber mayor cantidad deagua en forma de vapor.

La humedad relativa es la relación, expresada en tanto por ciento,entre la presión parcial del vapor de agua en el aire y la presión desaturación del vapor de agua a una temperatura dada.

HR = (pa/ps,ta) x 100 (14)

Siendo:

pa: presión parcial de vapor de agua en el airePs,ta: presión de vapor de agua saturado a la temperatura ta



Este valor Ps,ta es la máxima presión parcial de vapor de agua posiblea la temperatura ta.

Ps,ta = 0,615 exp [17,27 · ta / (ta+273)] (15)

La humedad relativa debe estar, según la mayoría de los autores,entre el 40 y el 60 %, ya que si sobrepasamos el 70% crearemosambientes bochornosos (clima invernadero), mientras quehumedades inferiores al 30% pueden provocar problemas dealteraciones en vías mucosas y respiratorias.

CONFORT TÉRMICO

Podemos definir el confort como un estado de completo bienestarfísico, mental y social. Pretendemos que las personas se encuentrenbien, no que estén menos mal. El confort, depende de multitud defactores personales y parámetros físicos.



De entre todos los factores, el confort térmico representa el sentirsebien 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.

Confort higrotérmico

Es la ausencia de malestar térmico. Esta situación puede registrarse mediante índices

que no deben ser sobrepasados para que no se pongan en funcionamiento los sistemas

termoreguladores (metabolismo, sudoración y otros).

El cuerpo humano está preparado para reaccionar ante los cambios climáticos, pero

estas reacciones le hacen consumir energía metabólica. La sensación de comodidadsurge de la generación de un microclima que evita la reacción del cuerpo ahorrando

gastos de energía, que se denomina termorregulación natural en oposición al abrigo que

es un fenómeno de termorregulación artificial.

La temperatura normal del cuerpo es de 37 °C. En las enfermedades puede elevarse

hasta los 41 °C o 42 °C (hipertermia) donde se hace peligrosa. El cuerpo humano es

muy sensible a los aumentos de la temperatura interior y solo 5 o 6 grados de más

pueden causar daños muy importantes y hasta la muerte. Se toleran aún menos las bajas

temperaturas y a los 35 °C (hipotermia) se comienza a sentir somnolencia hasta caer en

un profundo letargo.

INDICE DE VALORACION MEDIO DE FANGER

FANGER Y LA ECUACIÓN DE CONFORT

Este método, fue desarrollado por P.O. Fanger consigue integrar todoslos factores que determinan el confort térmico ofreciendo unporcentaje de personas insatisfechas (PPI) con las condiciones del

ambiente termino en el que se desarrolla la actividad

http://es.wikipedia.org/wiki/Metabolismo

http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%8Dndice_metab%C3%B3lico


http://es.wikipedia.org/wiki/Microclima

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Termorregulaci%C3%B3n_natural&action=edit&redlink=1


http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Termorregulaci%C3%B3n_artificial&action=edit&redlink=1


http://es.wikipedia.org/wiki/Hipertermia

http://es.wikipedia.org/wiki/Hipotermia

http://es.wikipedia.org/wiki/Metabolismo


http://es.wikipedia.org/wiki/Microclima



http://es.wikipedia.org/wiki/Hipertermia

http://es.wikipedia.org/wiki/Hipotermia



Fanger define tres condiciones para que una persona se encuentre enconfort térmico:

Que se cumpla el equilibrio térmico

Que la tasa de sudoración esté dentro de los límites de confortQue la temperatura media de la piel esté dentro de los límites deconfort.

Para estudiar la calificación que grupos de personas expuestas a unadeterminada situación atribuible a su grado de confort, Fangeremplea la siguiente escala numérica de sensaciones

• -3 muy frio

• -2 frio

• -1 ligeramente frio

• 0 neutro (confortable)

• +1 ligeramente caluroso

• +2 caluroso

•

+3 muy calurosoLos parámetros que analiza Fanger son.

Características del vestido: aislamiento y área total del mismo.

Características del tipo de trabajo: Carga térmica metabólica yvelocidad del aire (velocidad debida al movimiento del cuerporespecto a aire tranquilo)

Características del ambiente: temperatura seca, radiación,

humedad y velocidad del aire (velocidad que tendría el airerespecto al cuerpo y si esta estuviera quieto).

Criterios de valoración del confort térmico

La valoración del confort térmico reviste cada día mayor relevancia;cada vez es más importante el porcentaje de operarios quedesarrollan su actividad en el sector de oficinas, hospitales, tiendas,etc... en los cuales las agresiones térmicas sólo se dan de formaexcepcional. En estas actividades, en cambio, son frecuentes los

problemas asociados a la falta de confort térmico, por lo que es



necesario disponer de un criterio de valoración para este tipo desituaciones.

El método más elaborado de los hasta ahora desarrollados es el deFanger, que supuso un avance sustancial en la valoración del confort

térmico, pues incluye todas las variables que influyen en losintercambios térmicos persona-ambiente: nivel de actividad,características del vestido, temperatura seca o del aire, humedadrelativa, temperatura radiante media y velocidad del aire.

Recomendaciones para el confort térmico en trabajos sedentarios

A continuación aparecen enumeradas las variables básicas y losintervalos de confianza que le atribuyen distintos autores yorganizaciones, así como un somero comentario sobre lasdivergencias encontradas entre las diferentes fuentes consultadas.

Curvas de confort

Las curvas de confort muestran las condiciones de temperatura yhumedad más adecuadas para el trabajo.

Porcentaje de personas insatisfechas (PPI)



Definimos a las personas insatisfechas como aquellas que con lascondiciones microclimáticas otorgan una valoración entre [-2, -3] yentre [+2, +3]

Conociendo el IVMfinal resultante, podemos calcular el porcentaje de

personas insatisfechas PPI mediante el grafico de la figura 4.23.

O también, por la siguiente expresión:

PPI = 100 – 95 exp [– (0,03353 IVM4 – 0,2179 IVM2)] (25)Observando el gráfico podemos ver que, incluso cuando la situacióndel IVM es cero, es decir, para condiciones térmicas óptimas, el gradode insatisfechos será del 5%.

Se recomienda que no se sobrepase el 10% de insatisfechos, o lo quees lo mismo, que no se exceda el valor (±0,5). A partir de este valordebemos intervenir en las variables termo higrométricas para ajustarlos valores de los parámetros de tal forma que se adecúen a los

rangos sugeridos por Fanger para obtener una situación confortable.AISLAMIENTO DE LA ROPA

Esta herramienta le permite calcular el aislamiento térmico de laropa a partir de combinaciones habituales de prendas, o bienmediante la selección personalizada de las prendas que configuran elatuendo del trabajador. Además, si la actividad se realiza en posiciónsentada, permite añadir al aislamiento calculado para la ropa elproporcionado por el asiento.



El valor del aislamiento térmico proporcionado por la ropa puedeestimarse mediante la consulta de tablas (ISO 7730, ISO 9920).Dichas tablas permiten su cálculo a partir de combinacioneshabituales de ropa o bien mediante la selección personalizada de las

prendas del trabajador.Si la tarea se desarrolla sentado, al valor del aislamientoproporcionado por la ropa se le deberá añadir el aislamientoproporcionado por el asiento.

Las unidades para medir el aislamiento térmico de la ropa sonel clo. y los metros cuadrados kelvin por vatio (m²K/W).

La siguiente tabla puede orientar al evaluador sobre el rango de

valores que puede tomar la variable aislamiento térmico de la ropa :

EL VESTIDOOtro factor muy importante es el vestido que modifica la interrelaciónentre el organismo y el medio al formar una frontera de transiciónentre ambos que amortigua o incrementa (según el caso) los efectosdel ambiente térmico sobre la persona.

La importancia de la vestimenta es conocida por el hombreancestralmente y antes de convertirse en un accesorio de elegancia ydistinción, en anzuelo sexual, atributo de jerarquía y poder, moda y

negocio de pasarela, fue un mecanismo de protección frente alambiente térmico. La ropa ejerce un apantallamiento protector anteel calor radiante del sol o de un horno y en caso de frío limita elcontacto de la piel con el aire frío, formando un colchón de airecaliente (calentado por el cuerpo) entre el aire frío y la piel, y limita lavelocidad del aire frío sobre la piel.

Pero, por otro lado, en ambientes calurosos el vestido dificulta laevaporación del sudor y su necesidad depende del tipo de calor: encaso del calor seco de los desiertos, la ropa constituye, además de

una pantalla protectora contra la radiación calórica, una necesidadimprescindible para evitar la deshidratación del cuerpo por una



excesiva evaporación del sudor, ya que el aire seco, ávido de agua,absorbe el sudor del hombre en grandes cantidades y muyrápidamente. Esto explica la voluminosa vestimenta que utilizan loshombres del desierto.

Sin embargo, en el caso del calor húmedo, como es el calor tropical,donde el aire tiene una importante carga de humedad que dificulta laevaporación, la ropa la frena aún más, al contrario del calor deldesierto, donde es importante cubrirse lo más posible. En el trópico elvestido debe ser ligero o existente, tal como se estila.

INTERCAMBIO DE CALOR POR CONVECCION(C)

El proceso de convección libre viene motivado usualmente debido alas diferencias de temperaturas entre la superficie de una persona, latemperatura del aire que la rodea, y la temperatura del aire espirado.Si la persona tiene una temperatura superior al aire, el aire próximose calentará y dado que la densidad del aire caliente es menor que ladel aire frío, el caliente ascenderá, y se ocupará este espacio connuevo aire frío.

Por otra parte, si el aire se mueve hacia la persona mediante unventilador le llamaremos convección forzada.

El intercambio de calor por convección, viene dado por:

C = fclo hc (tclo – ta) (W/m2)

siendo:

fclo: factor de área del vestido

hc: coeficiente de convección (Wm–2 K–1)

ta: temperatura del aire (°C)tclo: temperatura del vestido

Para convección libre, hc depende de la diferencia de temperaturasentre el vestido y el aire:

hc = 2,38 (tclo – ta)0,25 (Wm–2K–1)

Para convección forzada, hc depende de la velocidad relativa del aire:

hc = 12,1 (var)0,5 (Wm–2K–1)



Para cada caso se deberá evaluar cuál de las dos situaciones,convección natural o forzada, es la más importante. Generalmenteutilizaremos y aplicaremos convección libre cuando var < 0,1 m/s. Esimportante remarcar que la velocidad relativa entre aire y persona es

la que debe usarse para el cálculo de la convección forzada.PÉRDIDA DE CALOR POR EVAPORACIÓN DEL SUDOR (E)

La evaporación del sudor es uno de los mecanismos más efectivosmediante el cual el cuerpo puede mantener su temperatura internadentro de los valores normales, incluso cuando se realizan tareas querequieren un esfuerzo físico considerable.

La cantidad de sudor que se evapora varía mucho en función deltrabajo que se realice, del tipo de vestido, de la velocidad del aire, dela humedad del ambiente, y está limitada por la capacidad de sudarde cada persona. Las personas habituadas a trabajar en ambientescalurosos, o a realizar trabajos duros, pueden incrementarconsiderablemente su capacidad de sudoración, con lo que obtienenun mayor control sobre la temperatura corporal. Cada gramo desudor evaporado requiere un aporte de calor por parte del cuerpo de0,58 Kcal. Una persona aclimatada puede llegar a sudar 1 litro porhora. Así, por ejemplo, para una sudoración de 3,5 litros, si todo estevapor se evapora, se produce un intercambio de calor de 673 W (374

W/m2) para una superficie corporal de 1,8 m2, lo que supone unacantidad de 8485 kJ.

Como ya se ha visto para las actividades intensas en ambientescalurosos, es importante beber agua con aporte de sales y minerales,con el fin de poder sudar suficientemente y reponer las pérdidasminerales. Con actividades moderadas (trabajo de oficina, profesores,vendedores, industria ligera, etc.) la evaporación es de menorimportancia y comporta alrededor del 25% de las pérdidas de calor.

Para tasas de sudoración, temperaturas del aire y presiones de vapormoderadas resulta razonable pensar que todo el sudor se evapora.

La pérdida de calor por evaporación se considerará permisible o no,en función de la comparación con la evaporación máxima permisible.Si bien la sudoración es un mecanismo fisiológico de prevención, laeficacia de la sudoración está condicionada por las variables delambiente térmico, especialmente por la humedad y la velocidad delaire.

Emax = (pp – pa) / Rt



Donde:

pp: presión parcial de vapor de agua saturado a la temperatura de lapiel, (kPa)

pa: presión parcial del vapor de agua del ambiente, (kPa)Rt: resistencia total del vestido y de la capa límite del aire a laevaporación, (m2kPaW-1)

PÉRDIDA DE CALOR POR RESPIRACIÓN (CRES) Y (ERES)

En la espiración se pierde calor ya que el aire exhalado es máscaliente que el inhalado, y porque existen diferencias en el contenidode vapor. Se considera la temperatura del aire exhalado de 34 °C. La

pérdida de calor debida a la respiración normalmente esinsignificante. El calor intercambiado por convección respiratoriaviene dado por:

Cres = 0,0014 M (34 – ta) (W/m2)

Siendo:

Cres: pérdida de calor por convección respiratoria, (W/m2)

M: metabolismo, (W/m2)

ta : temperatura del aire en el ambiente, (°C)

Mientras que la pérdida de calor debida a la diferencia de vapor deagua entre el aire inhalado y exhalado puede estimarse mediante:

Eres = 1,72 10–5 M (5867 – pa) (W/m2)

Siendo:

pa: presión parcial de vapor de agua en el ambiente, (Pa)

Para actividades ligeras que se desarrollen en interiores de locales,oficinas, tiendas, etc. y temperaturas en torno a los 20 °C, laspérdidas por respiración estarían entre 2 y 5 W/m2.

FANGER Y LA ECUACIÓN DE CONFORT

Este método, fue desarrollado por P.O. Fanger consigue integrar todoslos factores que determinan el confort térmico ofreciendo unporcentaje de personas insatisfechas (PPI) con las condiciones delambiente termino en el que se desarrolla la actividad



Fanger define tres condiciones para que una persona se encuentre enconfort térmico:

Que se cumpla el equilibrio térmico

Que la tasa de sudoración esté dentro de los límites de confortQue la temperatura media de la piel esté dentro de los límites deconfort.

Para estudiar la calificación que grupos de personas expuestas a unadeterminada situación atribuible a su grado de confort, Fangeremplea la siguiente escala numérica de sensaciones

• -3 muy frio

• -2 frio

• -1 ligeramente frio

• 0 neutro (confortable)

• +1 ligeramente caluroso

•

+2 caluroso• +3 muy caluroso

Los parámetros que analiza Fanger son.

Características del vestido: aislamiento y área total del mismo.

Características del tipo de trabajo: Carga térmica metabólica yvelocidad del aire (velocidad debida al movimiento del cuerporespecto a aire tranquilo)

Características del ambiente: temperatura seca, radiación,humedad y velocidad del aire (velocidad que tendría el airerespecto al cuerpo y si esta estuviera quieto).

Criterios de valoración del confort térmico

La valoración del confort térmico reviste cada día mayor relevancia;cada vez es más importante el porcentaje de operarios quedesarrollan su actividad en el sector de oficinas, hospitales, tiendas,

etc... En los cuales las agresiones térmicas sólo se dan de formaexcepcional. En estas actividades, en cambio, son frecuentes los



problemas asociados a la falta de confort térmico, por lo que esnecesario disponer de un criterio de valoración para este tipo desituaciones.

El método más elaborado de los hasta ahora desarrollados es el de

Fanger, que supuso un avance sustancial en la valoración del conforttérmico, pues incluye todas las variables que influyen en losintercambios térmicos persona-ambiente: nivel de actividad,características del vestido, temperatura seca o del aire, humedadrelativa, temperatura radiante media y velocidad del aire.

Recomendaciones para el confort térmico en trabajos sedentarios

A continuación aparecen enumeradas las variables básicas y losintervalos de confianza que le atribuyen distintos autores yorganizaciones, así como un somero comentario sobre lasdivergencias encontradas entre las diferentes fuentes consultadas.

Curvas de confort

Las curvas de confort muestran las condiciones de temperatura yhumedad más adecuadas para el trabajo.

Porcentaje de personas insatisfechas (PPI)



Definimos a las personas insatisfechas como aquellas que con lascondiciones micro climáticas otorgan una valoración entre [-2, -3] yentre [+2, +3]

Conociendo el IVMfinal resultante, podemos calcular el porcentaje de

personas insatisfechas PPI mediante el grafico de la figura 4.23.

O también, por la siguiente expresión:

PPI = 100 – 95 exp [– (0,03353 IVM4 – 0,2179 IVM2)] (25)Observando el gráfico podemos ver que, incluso cuando la situacióndel IVM es cero, es decir, para condiciones térmicas óptimas, el gradode insatisfechos será del 5%.

Se recomienda que no se sobrepase el 10% de insatisfechos, o lo quees lo mismo, que no se exceda el valor (±0,5). A partir de este valordebemos intervenir en las variables termo higrométricas para ajustarlos valores de los parámetros de tal forma que se adecúen a los

rangos sugeridos por Fanger para obtener una situación confortable.ÍNDICE DE SOBRECARGA CALÓRICA (ISC)

Este índice, desarrollado por Belding y Hatch (1955), se utiliza paraestimar el grado de estrés térmico al que está expuesta una persona.

El ISC viene definido por la relación existente entre la evaporaciónrequerida para recuperar el equilibrio térmico (Ereq) y la evaporaciónmáxima posible en la zona de estudio (Emax):

ISC = (Ereq / Emax) · 100



En donde estas dos evaporaciones se calculan mediante:

Ereq = M ± R ± C (W/m2)

Emax = K1 · va0,6 · (56 - pa) (W/m2)

Emax va a presentar un valor límite marcado por la capacidad máximade sudoración de un individuo, que se estima en 390 W/m 2. Si el valorobtenido de Emax supera esta cifra se tomará siempre Emax = 390W/m2.

Los parámetros que intervienen en las ecuaciones son:

• M: calor metabólico generado por la persona (W/m2)

• R: calor perdido o ganado por radiación (W/m2). Se calculamediante la expresión:

R = K2 · (TRM - 35); siendo:

- TRM: temperatura radiante media (ºC)

• C: calor perdido o ganado por convección (W/m2). Se calculamediante la expresión:

C = K3 · va0,6 · (ta - 35); siendo:

- ta: temperatura del aire (ºC)

• va: velocidad del aire (m/s)

• pa: presión parcial del vapor de agua (bar <> hPa)

Se indica a continuación el valor de las constantes que han aparecido,que son función del índice de indumento medido en clo, que sirvepara valorar el aislamiento de una persona frente a las inclemenciasdel tiempo:

Constante

Persona conindumentaria

veraniega (0,6 clo)

Personadesnuda (0

clo)

K1 7,0 11,7

K2 4,4 7,3

K3 4,6 7,6



En la siguiente figura se muestra la escala de valoración del ISC:

Tabla resumen de la valoración del índice de sobrecarga calórica(ISC):

Valor delISC

Situación Comentario

- 20 ≤ ISC< 0

Sobrecarga por frío

En sitios donde el individuo descansa desituaciones térmicas muy altas.

ISC = 0Conforttérmico

No hay sobrecarga térmica.

0 < ISC ≤

30

Sobrecarg

a calóricasuave-

Afectaría a trabajadores intelectuales.



moderada

30 < ISC ≤

60

Sobrecarga calórica

severa

Puede conllevar riesgos para la salud. Senecesita que la persona esté aclimatada y

tiempos de recuperación.

60 < ISC <100

Sobrecarga calórica

muysevera

Pocas personas son capaces de soportar estasituación.

ISC = 100Sobrecarga máxima

permisible

Para recuperar el equilibrio se necesitaría una

evaporación máxima.

ISC > 100Condiciones críticas

Gran riesgo para la salud

Indice de la temperatura de globo y del bulbo húmedo( WBGT)

El índice WBGT (Wet Bulb Globe Thermometer) se va a utilizar paraestablecer cuándo una situación presenta riesgos de estrés térmico. Asu vez, también ayuda a tomar decisiones acerca de las medidaspreventivas necesarias para paliar tales situaciones.

La denominación WBGT proviene de que en su cálculo van a sernecesarios los valores de la temperatura húmeda, temperatura seca ytemperatura de globo, medidas respectivamente mediante untermómetro de bulbo húmedo (Wet Thermometer), un termómetro debulbo seco (Bulb Thermometer) y un termómetro de globo (Globe

Thermometer).

Las expresiones que se utilizan para calcular el índice WBGT son:

WBGT = 0,7 · Th + 0,3 · Tg (ºC) (sin exposiciónsolar)

WBGT = 0,7 · Th + 0,2 · Tg + 0,1 · Ta (ºC) (conexposición solar)

En donde:



• Th: temperatura húmeda (ºC)• Tg: temperatura de globo (ºC)

• Ta: temperatura seca del aire (ºC)

Una vez hallado el WBGT, se acude a una gráfica que muestra una

curva con valores del índice en función del calor metabólico delindividuo (M), que no debe ser sobrepasada para no encontrarse ésteante una situación de riesgo de estrés térmico. Por tanto, esta gráfica

representa el valor máximo que puede alcanzar el WBGT según elvalor que tome M:

Estos valores límite pueden variar ligeramente si la persona no está

aclimatada o si la velocidad del aire no es 0 y el consumo metabólicoes alto. En la siguiente tabla se muestran los valores límite dereferencia según la norma ISO 7243:

Consumometabólico

(kcal/h)

WBGT límite (ºC)

Persona aclimatada Persona no aclimatada

Velocidadaire = 0

Velocidadaire ≠ 0

Velocidadaire = 0

Velocidadaire ≠ 0

≤ 100 33 33 32 32100-200 30 30 29 29

200-310 28 28 26 26

310-400 25 26 22 23

> 400 23 25 18 20

Estimación del consumo metabólico (M)



Para determinar los límites anteriores es necesario conocer por tantoel consumo metabólico o producción metabólica de calor del individuoque está realizando el trabajo. Este parámetro se denota por laletra M y en él se engloba el metabolismo basal, que es el calorgenerado para mantener las funciones vitales, y el calor producido en

el trabajo. El metabolismo basal se puede considerar una constantecon valor 1 Kcal/min, que se estima es la media para la poblaciónlaboral. A este valor habría que sumarle el calor generado durante larealización del trabajo, que se suele estimar mediante el uso detablas. A continuación se muestran dos de las tablas más utilizadascreadas por la American Conference of Governmental Industrial Hygienists(ACGIH). Su uso puede ser combinado:

Posición y movimiento delcuerpo

Consumo metabólico(Kcal/min)

Sentado 0,3

De pié 0,6

Andando 2,0-3,0

Subida de una pendiente andando Añadir 0,8 por metro de subida

Tipo de trabajoMedia consumo

(Kcal/min)Rango consumo

(Kcal/min)

Trabajo manualLigero 0,4

0,2-1,2Pesado 0,9

Trabajo con unbrazo

Ligero 1,00,7-2,5

Pesado 1,7

Trabajo con dosbrazos

Ligero 1,51,0-3,5

Pesado 2,5

Trabajo con elcuerpo

Ligero 3,5

2,5-15,0Moderado 5,0

Pesado 7,0

Muypesado 9,0

Aplicación del índice WBGT

http://www.acgih.org/






La aplicación más importante del índice es ayudar a estimar el tiemponecesario de descanso que un trabajador necesitaría para restablecerel balance térmico si se encontrara en una situación de estréstérmico. De esta forma se adecuan los regímenes de trabajo-descanso. Se calcula la fracción de tiempo de trabajo por cada hora

mediante la siguiente expresión:

f t = [(A - B) / (C - D + A - B)] · (60 min / 1 hora) (min/h)

En donde:

• A: WBGT límite en el descanso (M < 100 Kcal/h). 33 ºC para unapersona aclimatada o 32 ºC para una persona no aclimatada.

• B: WBGT en la zona de descanso.

• C: WBGT en la zona de trabajo.

• D: WBGT límite en el trabajo.Por tanto, un ft por ejemplo de 50 min/h indicaría que el individuonecesita descansar 10 minutos por cada hora de trabajo pararestablecer el equilibrio térmico.

INDICE DE SUDORACION REQUERIDA (SW req.)

De los métodos existentes para la valoración del estrés térmico, unode los más completos es el índice de sudoración requerida SWreq,desarrollado por Vogt, Candas, Libert & Daull en 1981, y recogido enla norma ISO 7933.La importancia de este método radica en que no sólo proporciona losintervalos idóneos de sudoración requerida para colocar a la personaen situación de equilibrio térmico sino que, además, su interpretaciónestablece una comparación entre la sudoración, la humedad de la piely la evaporación del sudor requeridas por la actividad, y lo que esfisiológicamente posible y aceptable para el operario.

Este índice se apoya en la ecuación de balance térmico, y al igual queel método de Fanger para el confort, basa su cálculo en elconocimiento de los seis parámetros básicos:

1) Carga metabólica2) Temperatura de aire3) Temperatura radiante térmica4) Velocidad del aire5) Aislamiento térmico de la ropa6) Humedad relativa (o presión parcial del vapor de agua)



FLUJO MAXIMO DE CALOR POR EVAPORACION EN LASUPERFICIE DE LA PIEL

Flujo maximo de calor por evaporacion en la superficie de la piel esaquel que se puede alcanzar

En el caso de que la piel este completamente humeda.

E max = (Pp-Pa )/ Rt

Donde:

Pp: Presion parcial de vapor de agua saturado a la temperatura de lapiel (kPa).

Pa: Presion parcail delvapor de agu el ambiente (kPa).

Rt: Resistencia total del vestido y de la capa imite del area a laevaporacion (m2kPaw-1)

La presión del agua (Pa) y la presión d agua saturado a latemperatura de la piel (Pp), pueden calcularse según lasexpresiones:

Pa = Pgbh-0,667 (Ta-Tbh)

Siendo:

Pghh: presion del vapor de agua saturado a la temperatura el bulbohúmedo, (hPa).

Ta: Temperatura del aire (°C).

Tbh: temperatura del bulbo humedo, (° C).

Para calcular Pp aplicamos la ecuación de Antoine que establece larelación entre Pgat (hPa ), y la temperatura el aire (°C).

Pgat = exp [18,956 – 4030,18/ (Ta + 235)]

Para una piel parcialmente humedad, la evaporación viene dada por:

E= W Emax

Siendo:

W : Fraccion de la piel completamente humeda (Mojadura)



Cálculo de la evaporación requerida, de la humedad requeriday del índice de sudoración requerido

Considerando despreciable el calor por conducción (Ccond), laecuación general del balance térmico puede restringirse yreformularse como:

M ± W ± R ± C- E± Cres -Eres = A

Definida Ereq como la evaporación requerida para que se mantenga elequilibrio térmico del cuerpo y, por tanto, para una acumulación delcalor igual a cero, vendrá dada por:

Ereq = M ± W ± Cres - Eres ± C ± R

La humedad requerida de la piel wreq se define como el cociente de laevaporación requerida y la evaporación máxima, Emax.

wreq = Ereq / Emax

La sudoración requerida SWreq viene dada por:

SWreq = Ereq / rreq (W/m2)siendo:

rreq = 1 - wreq2

/2

rreq : eficiencia de la evaporacion del sudor

Interpretación del método de la sudoracion requerida (SWreq)

La interpretación de los valores calcuclados según el aprtado anteriorse basa en:a) Dos criterios de estrés:

1) La máxima humedad de a piel, wmax

2) La máxima sudoración, SWmax (W/m2),(g/h)

b) y en dos limites de tensión térmica:1) La máxima acumulación de calor, Qmax (Wh/m2)2) La máxima perdida de agua, Dmax (g), (Wh/m2)

Obviamente, para cualquier persona:1) la sudoración requerida SWreq, no puede exceder a la sudoraciónmáxima SWmax ,y

2) la humedad requerida de la piel wreq , no puede exeder a lahumedad máxima Wmax ,y



3)estos valores máximos están en función de la aclimatación delsujeto.

En caso de desequilibrio térmico, la acumulación de calor,A, debelimitarse por un valor máximo,Qmax,tal que el resultado de un

incremento de la temperatura corporal no suponga ningún efectopatológico.Por último, la perdida de agua debe limitarse a un valor máximo,Dmax, compatible conel equilibrio hidrominerla del cuerpo.

La figura nos da los valores de referencia para los diferentes criteriosde estrés.

Análisis de la situación de trabajo

El análisis de la situación de trabajo consiste en determinar los tresvalores previstos de:

1) humedad de la piel, wp

2) tasa de evaporación, Ep

3) tasa de sudoración, SWp

Y teniendo en cuenta también:

los valores requeridos, wreq, Ereq, SWreq, y

los valores máximos, wmax, SWma.

Cuando la humedad requerida de la piel es menor que la humedadmáxima admisible, y la sudoración requerida menor que la tasamáxima de sudoración, el cuerpo está en equilibrio térmico y los

valores esperados son:



wp= wreq

Ep= Ereq

SWp= SWreq

Cuando por el contrario, la humedad requerida de la piel excede a lahumedad máxima, se produce acumulación de calor en el organismo:wp = wmax

Ep=wpEmax

SWp=Ep/rp

Donde:rp: es la eficiencia evaporative de la sudoracion correspondiente a wp.

Si la tasa de sudoracion prevista es superior que la tasa de máximasudoracion, debe recalcularse la humedad prevista wp, y la eficienciade la evaporación rp, tal como sigue:

wpEmax = SWmax rp

teniendo en cuenta la relación entre wp y rp

rp = 1 – (wp2/2)

por tanto:Ep=wpEmax (w/m2)

SWp= SWmax (w/m2

)El resumen de estas combinaciones aparece reflejado en el diagramade flujo:



Diagrama de flujo del método de la sudoración requerida (SWreq)

Indice WCI- Viento Helado

El índice WCI- viento helado se calcula en base al conocimiento de latemperatura del aire y la velocidad relativa del mismo. También sepuede transformar en temperatura gélida. Ambas con el significadosiguiente:

o WCI tch ºC Efectoo │ 1000 │ -12 │ Mucho fríoo │ 1200 │ -21 │ Riesgo congelacióno │ 1400 │ -30 │ " - después de 20 min.o │ 1600 │ -40 │ " - después de 15 min.o │ 1800 │ -49 │ " - después de 10 min.o │ 2000 │ -58 │ " - después de 8 min.o │ 2200 │ -67 │ " - después de 4 min.



o │ 2400 │ -76 │ " - después de 2 min.

Los documentos base de esta parte son el llamado documento

Frío, que junto con el documento CALOR, describen la fisiología, losriesgos, los parámetros a recoger (temperatura, humedad, radiación,velocidad del aire, carga de trabajo y vestidos) y los índice másimportantes (ISO 11079, ISO 7730). Además elabora un sistema dedecisión con el objeto de tomar la mejor medida preventiva.

Enfriamiento de la piel por convección. Índice de viento frío(WCI)

Para calcular el riesgo de congelación de las partes de la piel noprotegidas por el vestido suele utilizarse el índice de viento frío IVF oWCI (del inglés Wind Chill Index ) cuya metodología de cálculo vienerecogida en la Norma ISO 11079.No se recomienda su aplicación paravelocidades altas, ya que el valor del índice varía poco cuando lasvelocidades superan los 20 m/s. El índice de viento frío (WCI) sedetermina a partir de la ecuación:

Donde:WCI:índice de viento frío, (W/m2)

var: velocidad relativa del aire, (m/s)

ta: temperatura del aire, (°C)

El término entre paréntesis es el coeficiente de transferencia de caloren kilocalorías por metro cuadrado y por hora. El WCI se expresa enwatts por metro cuadrado, siendo 1,16 el factor de conversión. Una

interpretación práctica del WCI es mediante la temperatura deenfriamiento (tch) que se define como la temperatura ambiente que,bajo condiciones normales (velocidad relativa del aire de 1,8 m/s),tiene el mismo poder de enfriamiento que las condicionesambientales reales. La temperatura de enfriamiento tch se calculautilizando la expresión:

Donde: WCI: índice de viento frío, (W/m2)tch: temperatura de enfriamiento, (°C)

http://www.ergokprevencion.org/Organizador/Doc/Frio%20K%20V01.pdf


http://www.ergokprevencion.org/Organizador/Doc/Calor%20K%20V01.pdf



http://www.ergokprevencion.org/Organizador/Doc/Calor%20K%20V01.pdf



Los criterios asociados con la evaluación del riesgo de estrés por fríobasados en el índice de viento frío se toman de la siguiente tabla:

Cálculo del aislamiento del vestido requerido (IREQ)

El aislamiento del vestido requerido, IREQ, puedecalcu larse resolviendo el s iguiente sistema de ecuaciones

El valor de IREQ se calcula iterando. El cálculo del IREQ se realizasobre la persona media. La interpretación del IREQ para determinar el

aislamiento del vestido requerido sólo puede servirnos de guía paracasos individuales. La variación en términos de capacidad fisiológica,comportamiento frente al vestido, y necesidades subjetivas y prefe-rencias es grande. La selección individual del vestido acorde conel ambiente, preferentemente se realiza de acuerdo con susexperiencias y preferencias.



http://www.manceras.com.co/arttemperatura.pdf

Temperatura seca. La temperatura seca es la indicada por un

termómetro ordinario cuyo bulbo está apantallado de la radiación,pero alrededor del cual puede circular libremente el aire.

Temperatura húmeda natural. Es la indicada por un termómetroordinario cuyo bulbo está recubierto por una muselina humedecida,no está sometido a ventilación forzada y no está apantallado contra laradiación térmica.

Temperatura de globo. Es la que indica un termómetro cuyo bulbo seencuentra en el centro de una superficie esférica metálica, de quince

centímetros de diámetro y pintada de color negro mate. Al utilizarloes muy importante colocar el globo en la misma posición que esté eltrabajador durante su labor por ser la radiación un fenómenodireccional, pequeñas distancias pueden implicar diferenciasimportantes en el valor medido.



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