Carga térmica: metrología y normativa
Gelman, R. Liliana INTI-Construcciones
Introducción La valoración de la carga térmica, puede utilizarse para evaluar el riesgo de salud y seguridad de un trabajador, definiéndose como la carga neta de calor a la que un trabajador puede estar expuesto como consecuencia del gasto energético del trabajo, de los factores ambientales y de los requisitos de la ropa.
Se pueden citar como antecedentes, las mediciones del Índice de Carga Térmica (TGBH) realizadas durante los años 1995, 2001 y 2003.
Durante 1995, se relevaron 28 edificios industriales típicos, ubicados en Capital Federal y zonas del Gran Buenos Aires. Durante 2001 y 2003, se obtuvo el índice TGBH, en el Edificio 10 del INTI-PTM, primero sin aislar y luego aislado térmicamente con lana de vidrio de 7.5cm de espesor. Se analizaron detalladamente cada una de las tareas y los tiempos empleados en el tamizado, secado de arena, encabezado de probetas de hormigón, limpieza y ensayos, evaluando peso, temperaturas, presión y pulso de los operarios.
La Ley 19587 sobre Higiene y Seguridad en el Trabajo, ha sido modificada en este tema, por la Resolución 295:2003, emitida por el Ministerio de Trabajo, Empleo y Seguridad Social. Ambas se basan en la estimación del Indice TGBH: temperaturas húmeda y de globo.
Son doce las Normas Internacionales ISO, sobre Ergonomía del ambiente térmico. A nivel Nacional, se está trabajando en la Norma IRAM 3755: “Carga Térmica, determinación de la producción de calor metabólico”.
Este desarrollo tiene como objetivos:
—Metrología: mostrar que la salud y seguridad de un operario dependen de mediciones, por lo que deben ser confiables y exactas.
—Normativa: comparar los tiempos máximos de exposición de un trabajador, que realiza tareas pesadas en ambientes calurosos, considerando los criterios de la Ley de Higiene y Seguridad en el Trabajo, de la Resolución 295:2003 y del método de cálculo basado en la ISO 7933:1989 modificada.
Metodología / Descripción Experimental:
—Metrología:
Se calculó el índice en 28 edificios industriales típicos, usando psicrómetro de revoleo y termómetros globo. Se compararon los valores con los equipos de medición sin calibrar, obteniéndose los valores de TGBH, y calibrados: TGBH máx. y TGBH mín. (Ver Fig.1).
Las mediciones del Indice en el edificio 10 del PTM, fueron realizadas usando un monitor de estrés térmico, psicrómetro de revoleo y termómetros globo. Estos equipos se usaron en forma simultánea, obteniéndose valores del índice, sin y con calibración para ambos instrumentos. (Ver Fig.2y 3).
—Normativa:
Con los datos del Indice y el cálculo del metabolismo, se confeccionaron tablas, resaltando con colores, los tiempos máximos de exposición de los operarios sometidos a tareas pesadas. Estos colores responden a los distintos criterios de la Ley de Higiene y de la Resolución 295:2003. (Ver Fig.3).
Se elaboró un Método de Cálculo, basado en la Norma ISO 7933[1], ASHRAE[8] y NTP[7], donde se tienen en cuenta: temperatura del aire, temperatura radiante media, humedad y velocidad del aire del ambiente, como así también la vestimenta, consumo metabólico y posturas de las personas expuestas.
Esto permite el cálculo de la tasa de sudoración requerida: Swreq, a partir de las siguientes ecuaciones:
Swreq = Ereq / req
Ereq = M – W - Cres - Eres – C - R
Donde:
Ereq M W Cres Eres C R Swreq req
Evaporación requerida para el equilibrio térmico Consumo metabólico según ISO 8996:90 Trabajo mecánico útil Pérdida de calor respiratoria por convección Pérdida respiratoria de calor por evaporación Intercambio de calor en la piel por convección Intercambio de calor en la piel por radiación Tasa de sudoración requerida para el equilibrio térmico Rendimiento evaporativo a la tasa de sudoración requerida
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1
Se señala que la sudoración se puede transformar en la forma más importante de eliminar el calor en un ambiente caluroso.
— Cálculo del gasto metabólico para cada actividad:
Consumo Metabólico basal Postura del cuerpo Tipo de actividad Movimiento del cuerpo Metabolismo Mi (W/m2)
Esperar de pie
47 25 --72
Caminar 47 25 -110 182
Subir y bajar bolsas 47 25 -235 307
—Control del tiempo empleado en cada tarea:
Actividades del operario en el ”Sector A”
Esperar de pie frente a controles
Caminar por la planta
Subir y bajar bolsas de cemento
Tiempo Ti (min)
15
5
40
Metabolismo Mi (W/m2)
72 182 307
—Cálculo del Metabolismo Ponderado:
Mp = ∑ (Ti * Mi) / ∑ Ti
—Se ingresan al programa de cálculo, los siguientes datos:
Potencia metabólica Trabajo externo Aislamiento térmico de la ropa Fracción expuesta de la sup. Corporal Temperatura del aire Temperatura de globo Temperatura de bulbo húmedo Velocidad del aire
M
W/ m2
W
W/ m2
Icl
m2C/W
AR / ADu
Ta
C
Tg
C
Twb C
Va
m/s
219.1 0 0.08 0.77 39.7 41.5 26.5 0.2
—Obteniéndose como resultados:
Ereq
305.02
Cres -1.87
Eres 15.06
W/ m2 C
-17.22
R -16.16
Swreq
req
2914.99 0.10
Cuando existe una elevación excesiva de la temperatura interna del cuerpo después de los minutos indicados en la siguiente tabla, se requerirá una vigilancia médica individualizada:
Duración límite de exposición del operario: —Individuo no aclimatado – criterio de alarma —Individuo no aclimatado – criterio de peligro —Individuo aclimatado – criterio de alarma —Individuo aclimatado – criterio de peligro
min 19.89 27.84 26.72 41.20
Estos valores se determinan en función de la acumulación de calor y de la pérdida hídrica.
Resultados
Se muestran a continuación gráficos, donde se ve el rango que surge de la medición del índice considerando la incertidumbre de la calibración en los distintos equipos usados. Rango que deberá ser tenido en cuenta al analizar los tiempos máximos de exposición de un trabajador.
TGBH
31,5 30,5 29,5 28,5 27,5 26,5 25,5 24,5 23,5 22,5
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30
obras
Temp. Exterior - TGBH – TGBH máx. – TTTGGGBBBHHH mmmííínnn... Fig.1: Mediciones del Indice TGBH en 28 obras, desde el
19/12/95 al 21/3/96.
32
TGBH
30.5
29
27.5
26
24.5
23
0
4
8
12
16
20
24
28
32
36
4D0 ías
días
Temp. Exterior - TGBH – TGBH máx. – TTTGGGBBBHHH mmmííínnn... Fig.2: Mediciones del Indice TGBH en el INTI – Edificio 10,
desde el 04/01/01al 14/03/01 y desde 14/01/03 al 07/03/03.
Aislado térmicamente el 8/03/01, por ello la línea de tendencia
desciende.
EDIFICIO 10
05/01/01 11h t ext: 36.8C 12h HR%: 39 14h
15h 15/01/01 11h t ext: 30.1C 12h HR%: 58 14h
15h
Monitor Stress Térmico TGBH TGBH máx. TGBH mín.
29.0
29.1
28.0
29.6
29.7
28.6
29.8
30.0
28.9
32.1
30.5
29.3
26.7
26.0
24.8
26.9
26.1
25.0
27.9
26.3
25.2
28.3
27.3
26.1
TGBH (C)
Psicrómetro y Termómetros globo TGBH TGBH máx. TGBH mín.
trabajo continuo
29.4
29.3
28.7
75% trabajo
30.0
29.9
29.3
50% trabajo
30.2
30.1
29.5
25% trabajo
32.2
30.6
30.0
26.1
25.6
25.0
26.7
25.4
24.8
27.5
26.5
25.9
28.0
27.1
26.5
Fig.3: Tiempos de exposición máxima según el criterio de la Ley de Higiene y Seguridad en el Trabajo.
Conclusiones
—El índice TGBH, debería ser usado, sólo, para diagnosticar una situación de estrés térmico.
—El método de cálculo basado en la Norma ISO 7933, aporta exactitud en la determinación de los tiempos máximos de exposición en ambientes calurosos. Por lo cual se sugiere su uso.
—Medir con equipos calibrados y confiables. Lo contrario puede afectar la salud y seguridad del trabajador.
—Realizar encuestas a los operarios sobre autoevaluación del puesto de trabajo, permitirá un cálculo real del metabolismo.
—La colaboración del INTI, en este tema, debería ser considerada por el Ministerio de Trabajo.
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Referencias
[1] ISO 7933: “Ambientes térmicos calurosos. Determinación analítica e interpretación del estrés térmico, basados en el cálculo de la tasa de sudoración requerida”.
[2] ISO 8996: “Ergonomía. Determinación de la producción metabólica de calor”.
[3] Ministerio de Trabajo, Empleo y Seguridad Social. Resolución 295:2003, “Estrés Térmico y Tensión Térmica”, pp 36-42.
[4] G. Coles, R. Di Corleto, I. Firth, "Documentation of the Heat Stress Standard Developed for Use in the Australian Environment", Appendix C, August 2002, pp 39-40.
[5] "Ley Nacional de Higiene y Seguridad en el Trabajo 19587” y Decreto Reglamentario Nº911:96, Art. 137.
[6] Paul U. Bittner, "Los techos y el calor".
[7] Ministerio de Trabajo y Asuntos Sociales de España-Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo, Notas Técnicas de Prevención: NTP 177, NTP 350 y NTP 323.
[8] ASHRAE. Cap. 8: Thermal Comfort.
Para mayor información contactarse con: nombre del autor de contacto – carela@inti.gov.ar
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