GUÍA PARA DEFINIR CONDICIONES DE CONFORT TERMICO_docx.pdf

GUIA PARA EL MUESTREO DE CONDICIONES DE CONFORT TERMICO EN PUESTOS DE TRABAJO 1. OBJETO Estandarizar los criterios, métodos, técnicas y procedimientos para la identificación, evaluación y las soluciones con métodos generales de control de las condiciones de disconfort térmico.

2. GLOSARIO Aclimatación: Es la adaptación fisiológica gradual que mejora la habilidad del individuo para tolerar la sobrecarga térmica, manteniendo su temperatura interna en el rango normal, sin presentar acumulación de calor al interior del organismo. Calor: forma de energía expresada en términos cuantitativos por la variable temperatura y cuyo aumento en un cuerpo o material esta directamente relacionado con el incremento de la energía cinética de las partículas que lo componen. Si el calor se trasmite independientemente del estado de la sustancia, habla de calor latente y en el caso de trasmisión a través de cambios de temperatura, que impliquen cambio de estado de la sustancia, hablamos de calor sensible. La unidad básica de medición es la caloría, entendida como la cantidad de calor necesario para elevar la temperatura de un gramo de agua desde 13.5 hasta 14.5 C, a nivel del mar (presión = 1 atmósfera).En alimentación hablamos de Kilocaloría = 1000 calorías. Calor metabólico: Energía celulares y de la actividad organismo es capaz de sacar el medio, manteniendo en interna cercana a 37 C.

calórica resultante de los procesos energéticos del organismo. Representa la energía que un de los alimentos y utilizarla para interactuar con el caso del hombre una temperatura corporal

Carga o sobrecarga térmica: Cantidad de calor que el organismo puede intercambiar con el ambiente y que ha de disiparse para mantener constante la temperatura interna. Es la carga de calor neta a la que están expuestos los

trabajadores por la contribución combinada de calor metabólico y de los factores ambientales externos: temperatura del aire, humedad, calor radiante, velocidad del aire y el efecto de la vestimenta. Una sobrecarga térmica baja o moderada puede afectar el bienestar, el rendimiento o la seguridad sin causar daño a la salud. En la medida en que la sobrecarga se aproxime a los límites de tolerancia se incrementa el riesgo de trastornos por calor. Carta Psicométrica: Es la representación grafica de la relación entre temperatura de bulbo seco, bulbo húmedo, humedad relativa, presión de vapor y temperatura de condensación del agua. Conducción (K): Forma de transferencia de calor, generalmente asociada al contacto entre elementos sólidos, pero que también se presenta en fluidos. La dirección de flujo de calor es del material más caliente al frío (2). La transferencia depende de la conductividad térmica de los materiales, sección de flujo y diferencia de temperatura entre los puntos en contacto. Confort Térmico: Es la manifestación subjetiva de conformidad con el ambiente térmico Convección(C): Forma de transferencia de calor asociada a fluidos, pero generalmente aplicada a la transferencia entre sólidos y fluidos y debida a variaciones de temperatura y cambios de densidad del medio. Depende del coeficiente convectivo (determinado por las características del fluido y de la superficie por la que este pasa), de la velocidad del aire y la diferencia de temperatura entre los medios de trasferencia. Calor Radiante(R): Forma de calor transmitido por ondas electromagnéticas (principalmente de rango de infrarrojo de onda larga), por lo que no requiere un medio material para su trasferencia; puede propagarse en el vacío. Grupo de Exposición Similar: Corresponde a un grupo de trabajadores que experimentan exposición similar de tal manera que, el resultado que brinda la medición de la exposición de cualquier trabajador del grupo sea representativo de la exposición de los demás trabajadores del mismo grupo. Humedad Relativa: Proporción de la cantidad de vapor de agua en el aire comparada con la cantidad más alta posible a una temperatura dada. Se expresa en porcentaje (%). Índice de Valoración Media (IVM): Es el índice de valor medio de votos dados por un grupo de personas expuestas al mismo ambiente térmico y en idénticas condiciones.

Presión de vapor: Es la presión a la cual el vapor pasa a su forma liquida, a temperatura constante; se expresa en unidades de mm de Mercurio (Hg), torricelis o Kilopascales. Tensión Térmica: Es el conjunto de modificaciones fisiológicas o alteraciones patológicas consecutivas a la sobrecarga térmica. Corresponde a los posibles efectos en el organismo causados por la sobrecarga térmica. Temperatura de bulbo seco (Tbs): Es la temperatura medida por un censor, anteriormente un termómetro de mercurio, actualmente un dispositivo electrónico, que debe protegerse de fuentes de radiación directa. Se expresa en grados centígrados y en algunos cálculos se deben usar grados Kelvin. Temperatura de Bulbo Húmedo (Tbh): Es la temperatura medida por un censor húmedo (tal como un bulbo de termómetro de mercurio cubierto por una manga de gasa húmeda, o un censor recubierto con una mecha húmeda). Temperatura de Globo (Tg): Es la temperatura medida por un censor ubicado al interior de una esfera delgada de cobre pintada de color negro mate y de diámetro calibrado (6 o 3”). El globo representa el componente de calor radiante. Temperatura radiante media: Es la temperatura de un cuarto oscuro imaginario cerrado, con temperatura uniforme en las paredes, que provee la misma ganancia o perdida de color radiante que el ambiente medido. Se calcula con base en las lecturas de temperatura de bulbo seco, globo y velocidad del aire. Velocidad del aire: Refleja el movimiento del fluido, en la unidad de tiempo en el lugar de la medición; se expresa en metros por segundo, pies por minuto, kilómetros por hora.

3. DESARROLLO 3.1.

ESTRATEGIA DE MUESTREO

3.1.1. Reconocimiento: En todos los casos se realiza una visita de reconocimiento al área a estudiar, Considerando que para la fecha de la realización de la visita ya se cuenta con la información descrita, los principales objetivos de esta actividad son: a.

Verificación de la información general, (arquitectura, ubicación de puertas, áreas de ventilación, etc.) reflejada en planos.

b.

Inventario de los puestos de trabajo.

c.

Verificación de la ubicación real de los puestos de trabajo en plano de referencia.

d.

En los casos anteriores al encontrarse diferencias, éstas deberán ser referenciadas mediante coordenadas en el plano y ubicadas correctamente.

e.

Observación de las tareas, en cuanto al consumo energético que estas demandan y que se ejecutan en el área para cruzar con la descripción de la tarea que ya debe tenerse.

f.

Detalle de las características de aislamiento térmico del vestido. Para lo cual se aplica la siguiente escala:

TABLA 1. FACTOR DE CORRECCION POR VESTIDO

Tipo de vestimenta

Valor del Clo

Desnudo

0

Ligero

0.5 (similar a un atuendo típico de verano, comprendiendo ropa interior de algodón, pantalón y camisa abierta)

Medio

1.0 (traje completo)

Pesado

1.5 (uniforme militar de invierno)

g.

Detalle de aislamientos térmicos locativos en caso de que existan o la observación de su inexistencia.

h.

Detalle de los sistemas de ventilación, aire acondicionado, calefacción o demás equipos que muevan aire frío o caliente en el área en estudio.

i.

Se levanta un registro fotográfico, garantizando la identificación de cada una de las imágenes que conforman este registro.

3.1.2. Número de puntos y Número de muestras por punto se realizan las siguientes evaluaciones: a.

En puestos de trabajo críticos por su ubicación por condiciones que generan sensación de calor o frío, por cercanía a ventanas, puertas, áreas de corriente de aire, unidades de aire acondicionado.

b.

En áreas con alta ocupación, serán estas las zonas de trabajo en las que la distribución de los puestos de trabajo representen una alta densidad de personal.

c.

En áreas cuyo uso genere la estadía de personas que afecten intercambio de calor, como ejemplo típico se citan las salas de juntas y áreas de reunión.

d.

Tipo de Exposición:

-

Exposición Continua en el oficio (Sin desplazamientos), donde no hay variación en la temperatura del proceso y el operario permanece en el oficio durante la jornada de trabajo: mínimo se realizan 3 mediciones de

20 minutos cada medición, es decir una hora continua (60 minutos), evaluadas en dos momentos diferentes de la jornada laboral; El período de la jornada en el que se realizará la evaluación se definirá de acuerdo al problema planteado por los afectados.

-

Exposición Continua en el oficio con desplazamiento a otras áreas o sitios de trabajo que presentan Condiciones de sensación de calor o frío: se debe realizar las evaluaciones en cada área con el procedimiento anteriormente explicado, 3 mediciones de 20 minutos en una hora; mínimo una hora en cada área. Es importante aclarar que las áreas de estudio son aquellas donde se realiza trabajo que requiere concentración, trabajo intelectual o donde se requieren condiciones de reposo (no incluye área donde haya maquinaria o equipos) y cada una debe cumplir condiciones de confort.

3.1.3. Instrumentos de medición Para las mediciones se emplean los siguientes equipos:

▪

Medidor de temperaturas Todos los equipos para medir calor se llaman termómetros. Se debe tener en cuenta que el tiempo de medición debe ser mayor que el requerido para la estabilización del equipo, no menor de 10 minutos., que el rango de medición del termómetro debe ser adecuado al ambiente a evaluar, y que el equipo se debe ubicar en un sitio que refleje las condiciones del puesto de trabajo. Medidor de velocidad del aire

▪

▪

El movimiento del aire afecta el intercambio de calor convectivo y evaporativo entre el cuerpo humano y el ambiente. Todos los instrumentos para medir velocidad del aire o viento se llaman anemómetro (velómetro y termoanemómetro). Medidor de calor radiante Los instrumentos usados para medir el flujo de calor radiante se llaman radiómetros. Los censores de calor radiante consiste en una esfera de cobre delgado con un diámetro de 4.2 centímetros y color negro mate con un factor de miscibilidad de 0.95, y un Termómetro interno que mide la temperatura de globo (Termómetro de globo de Vernon – recomendado por la NIOSH) o de calor por radiación, que esta incorporado dentro del equipo.

Medidor de Confort térmico: En la actualidad se utilizan equipos electrónicos. Este equipo consiste en un equipo integrador que tiene tres sensores de bulbo seco, bulbo húmedo y globo por cada modulo. Igualmente algunos de ellos poseen un termo anemómetro, para medir la velocidad del aire. Ver Figura 1, se observa un esquema de dicho equipo.

FIGURA 1

EQUIPO ELECTRÓNICO PARA LA EVALUACIÓN DE CALOR

3.1.4. Calibración El laboratorio de prueba debe entregar el certificado de calibración del equipo, basado en una serie de pruebas establecidas y apoyado en un patrón. El procedimiento de evaluación debe cumplir la lista de chequeo emitido por un instituto acreditado. La vigencia de los dictámenes emitidos por las unidades de verificación y los reportes de los laboratorios de prueba, al igual que la calibración de los equipos es de dos años. La unidad de verificación incluida en el equipo debe utilizarse para comprobar antes y después de cada jornada de medición, el correcto funcionamiento del instrumento. 3.2.

PROCEDIMIENTO DE MEDICIÓN

Para la evaluación y valoración de las condiciones de confort térmicos se utiliza el Método de FANGER – ISO 7730, el cual se usa para ambientes térmicos moderados y se determina por medio de el Índice de Voto Promedio (IVM) y en la proporción de Persona Insatisfechas (PPI). La medición de éste método de Fanger, esta fundamentado en lo que el llama la "ecuación del confort", que establece la relación que, en situaciones de confort, debe cumplirse entre tres tipos de variables:

▪

Características del vestido: aislamiento y área total del mismo. (Clo)

▪

Características del tipo de trabajo: carga térmica metabólica y velocidad del aire.

▪

Características del ambiente: temperatura seca, temperatura radiante media, presión parcial del vapor de agua en el aire y velocidad del aire.

3.2.1. Variables Ambientales El procedimiento para evaluar los factores que determinan el ambiente térmico son la Tbs, Tbh, Tg, V, HR, estas evaluaciones se realizan de la siguiente forma:

a.

Se debe verificar la carga de las baterías.

b.

Se debe verificar la calibración con el verificador de temperaturas que posee el equipo.

c.

Se procede a la ejecución del muestreo en los puntos seleccionados, instalando el equipo con los termómetros de manera que sus lecturas sean representativas de las condiciones de exposición del trabajador.

d.

El equipo debe ubicarse a una altura entre el abdomen y la cabeza si la posición del trabajador expuesto es de pie y a la altura del ombligo si la posición del trabajador es sentado.

e.

Una vez instalado el equipo y encendido, deberá esperarse para realizar la primera lectura hasta que se estabilicen las temperaturas, normalmente se logra con un tiempo de 10 minutos aproximadamente, dependiendo del tipo de sensor que se esta utilizando.

f.

El bulbo del termómetro usado para medir la temperatura de bulbo seco, debe de apantallarse para protegerlo de la radiación procedente del sol y de las demás superficies radiantes, pero sin restringir el movimiento del aire alrededor del termómetro.

g.

El termómetro usado para medir la temperatura de bulbo húmedo debe de estar cubierto con una mecha de algodón limpia, la cual se debe mantener húmeda con agua destilada y tener un buen contacto con el bulbo, la mecha debe recubrir una longitud del tubo del termómetro por lo menos igual a la longitud del bulbo, con el objeto de evitar la transferencia de calor por conducción desde las partes no sensibles a temperatura ambiente.

h.

En el momento de la toma de temperaturas es necesario obtener también la medida de velocidad del aire, el equipo se encuentra ubicado al lado del censor de temperaturas.

3.2.2. Índice de Clo Se requiere tomar la información pertinente respecto al tipo de ropa en cuanto a la clase de fibra, el espesor de la tela, el cubrimiento del cuerpo. Los datos anteriores permitirán definir este índice parte integral del calculo del IVM y el PPD. Ver diferentes valores de Clo en las Tablas 2 y 3 (Ver Anexo 1). 3.2.3. Carga Metabólica Los esfuerzos musculares necesarios para la ejecución de la actividad laboral, representa un aporte de calor sobre el individuo. Esta producción de calor durante el trabajo suele desglosarse en dos componentes, el metabolismo basal y la carga térmica del trabajo. Para determinar dicha carga térmica es necesario, durante el muestreo, tomar la información de las actividades que realizan en la ejecución de las labores cotidianas, es decir es necesario describir la posición de las persona y los diferentes movimientos con manos, brazos, tronco, si camina, si lleva carga, si sube, etc., en sus respectivos tiempos de la jornada de trabajo. Dichas actividades de trabajo se pueden posteriormente medir en Watios por metro cuadrado ó kilocalorías por hora (MET), o consumo energético de la tarea. Para determinar el gasto metabólico se sugiere utilizar el método de la OMS, explicado en el “Protocolo de Estrés Térmico”. 3.3.

RESULTADOS Y PLAN DE ANÁLISIS

3.3.1. Cálculos y resultados Para la determinación del confort térmico se utiliza el Índice de Valoración Media de Fanger (IVM), para el cálculo de este índice se utiliza el programa de cómputo Spring V 3.0 de la Universidad Politécnica de Cataluña. Para calcularse expresión:

dicho

índice de manera

manual,

se utiliza la siguiente

IVM=Voto medio previsto M=metabolismo [W] W=trabajo exterior [W], cero en la mayoría de los casos.

Av = aislamiento térmico de la vestimenta

m

Relación de la superficie desnuda del cuerpo o Tbs = temperatura del aire c

fv

TR= temperatura radiante media

tv

o

c

Temperatura superficial de la vestimenta

o

c

v = velocidad del aire  m   s  pa = presión parcial del vapor de agua [Pa] hc 



Coeficiente de transferencia de calor por convección W



 2o m c 

El Porcentaje Previsto de Insatisfechos se puede calcular con la siguiente expresión:

PPD 100 95e

0.03353 PMV4 0.2179 PMV2

Esta expresión establece cuantitativamente, el porcentaje de personas previsiblemente insatisfechas que puede existir dentro de un grupo numeroso de individuos expuestos al mismo ambiente térmico y en idénticas condiciones experimentales. La relación entre el IVM y el PPD se representa en la siguiente grafica: FIGURA 2

GRAFICA RELACIÓN ENTRE IVM Y PPD

NOTA: Para determinar los valores de IVM y el PPD se recomienda utilizar una hoja de cálculo.

3.3.2. Plan de análisis La primera condición que debe cumplirse para que una situación pueda ser confortable es que se satisfaga la ecuación del balance térmico; en otras palabras, es necesario que los mecanismos fisiológicos de la termorregulación sean capaces de llevar al organismo a un estado de equilibrio térmico entre la ganancia de calor (de origen ambiental y metabólico) y la eliminación del mismo. El equilibrio térmico en sí mismo está sin embargo lejos de proporcionar sensación de confort; en efecto, el organismo es capaz de conseguir satisfacer el balance térmico en una amplísima gama de combinaciones de situaciones ambientales y tipos de actividades, pero sólo una estrecha franja de las mismas conducen a situaciones que el propio sujeto califique de confortables; la experiencia ha demostrado que para que se dé la sensación de confort, debe cumplirse además del equilibrio térmico, que tanto la temperatura de la piel como la cantidad de sudor secretado (y evaporado) deben estar comprendidos dentro de ciertos límites. Los estudios de Fanger han demostrado que los valores de la temperatura de la piel y de la cantidad de sudor secretado en las situaciones confortables dependen del nivel de actividad a través de relaciones lineales; la temperatura de la piel es linealmente decreciente con el consumo metabólico mientras la cantidad de sudor evaporado crece linealmente con la actividad, siempre en el supuesto de hallarnos en situaciones confortables.

3.3.2.1.

Índice de valoración medio (IVM)

Para estudiar la calificación de grupos de personas expuestas a una determinada situación atribuyen a su grado de confort, Fanger emplea la siguiente escala numérica de sensaciones: -3 -2 -1 0 +1 +2 +3

Muy frío Frío Ligeramente frío Neutro, confortable Ligeramente caluroso Caluroso Muy caluroso

Cuando un conjunto de individuos es expuesto a una determinada situación se denominará "Índice de Valoración Medio" (IVM) al promedio de las respectivas calificaciones atribuidas a dicha situación de acuerdo con la escala anterior. Se recomienda utilizar el IVM para valores comprendidos entre -2 y +2, cuando los seis parámetros principales, de los cuales depende, se encuentran dentro de los siguientes intervalos: Variable ó parámetro Calor Metabólico Índice de Clo Temperatura del aire Temperatura radiante Velocidad del aire Presión parcial de vapor de agua

Intervalo o rango 23.0 á 58.0 W/m2 0.0 á 0.3 m2 ºC/W 10.0 á 30 ºC 10.0 á 40 ºC 0.0 á 1.0 m/seg 0.3 á 2.7 KPa

Lo ideal es que el IVM este en cero o cercano a él, con el fin de tener las mejores condiciones de confort. 3.3.2.2.

Porcentaje Previstos de Insatisfechos

Aunque el índice IMV resuelve el problema de cuantificar el grado de confort de una situación dada, su utilidad práctica sería reducida si no fuera posible correlacionar sus valores con el porcentaje de personas que para cada valor del índice expresan su conformidad o disconformidad con el ambiente en cuestión. La norma ISO 7730 especifica un valor recomendado para el PPD menor o igual al 10%. Esto corresponde con un IVM entre -0.5 y 0.5 y significa que el ambiente será satisfactorio por lo menos para el 90% de las personas.

4.

MÉTODOS DE CONTROL

A continuación se describen algunas actividades de control que ayudarían a mejorar las condiciones de confort térmico en las áreas de trabajo.

▪

Sistemas de ventilación general.

Se usan para diluir el aire caliente en aire frío que se toma del exterior de la empresa, el sistema trabaja mejor en climas fríos que calientes; se pueden usar sistemas de aire central que manejan grandes áreas o edificios completos y sistemas portátiles o de ventilación exhaustiva local que pueden ser más eficientes y prácticos en áreas pequeñas.

▪

Sistemas de enfriamiento y/o tratamiento del aire

Reducen la temperatura del aire removiendo el calor y en algunos casos humedeciendo el aire.

▪

Intercambiadores de calor

Hacen pasar el aire caliente sobre agua fría, este sistema es más eficiente en climas fríos y secos, donde se puede humedecer el aire.

▪

Equipos de aire acondicionado

Los equipos tipo ventana o humidificadores portátiles, son efectivos pero costosos y sirven para oficinas o áreas muy pequeñas.

▪

Aumentar la velocidad de flujo del aire en el sitio de trabajo

Usando ventiladores de alta velocidad, solo es efectivo realmente el método mientras la temperatura del aire sea menor que la del aire, permitiendo la evaporación del sudor a nivel de la piel del trabajador, facilitando el intercambio de calor con el medio. Si la temperatura del aire es mayor a 35 C, la mayor velocidad del aire hace el sitio de trabajo mas caliente y solo mejora la condición ambiental si el aire es seco. Si la humedad relativa del aire es el 100% el aumento en la velocidad del aire, aumenta el calor del sitio y se dificulta el intercambio de calor por evaporación con el medio.

ANEXO 1

TABLA 2. FACTORES DE CLO PARA DIFERENTES TIPOS DE VESTIDOS

TABLA 3. FACTORES DE CLO PARA DIFERENTES TIPOS DE VESTIDOS