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Fecha de Publicación: 28/2/2003
Ergonomía

Desarrollo de los Métodos Fisiológicos - 3º Parte



Método de valoración del confort térmico

P. O. Fanger parte de la condición que establece para resolver una situación de inconformidad se debe partir de considerar que los mecanismos fisiológicos de la termorregulación lleven al organismo a un estado de equilibrio entre la ganancia de calor (como se estableció anteriormente de origen del medio ambiente y del metabolismo) y la eliminación del mismo, esto se efectúa en una secuencia que se representa en la figura 11.40.

Fanger establece que las etapas son:

Figura 11.40 Efectos funcionales y operacionales de los ambientes térmicos (Según Fanger)

1- Condiciones laborales
2- Parámetros físicos
3- Estrés térmico
4- Esfuerzo fisiológico
5- Esfuerzo psicomotriz
6- Efectos últimos

Pese a todo ello la sensación de confort, independiente mente que el organismo llegue a lograr el balance térmico, solo pocas llevan a que las personas las consideren confortables, (ver figura 11.41.)


Apreciación de las condiciones climáticas del óndice PMV en actividades en la posición de sentado, dependiendo de la ropa de la temperatura ambiente (con un 50% de humedad relativa, velocidad del aire pequeña (despreciable), sin calor radiante).

Figura 11. 41

Fanger ha demostrado que los valores de la temperatura de la piel y la cantidad de calor secretado en estados de confort dependen del nivel de actividad a través de una serie de relaciones lineales, donde la temperatura se la piel es linealmente decreciente al consumo metabólico, la cantidad de calor evaporado crece linealmente con la actividad, siempre que se halle en condiciones de confortabilidad.

Posteriormente para facilitar la determinación a través de su ecuación Fanger la simplificó llavandola a una interacción de tres factores:

1- Características de la ropa
2- Características del tipo de trabajo (carga térmica metabólica y velocidad de desplazamiento del aire)
3- Característica del medio ambiente (temperatura radiante media, presión parcial del vapor de agua en el aire y velocidad de desplazamiento del mismo)

El aire entra como componente por la velocidad efectiva del mismo respecto al cuerpo, considerando el efecto cuando se está quieto y la velocidad debida al movimiento del cuerpo relativo al aire tranquilo, (la suma de ambos entran en la fórmula de Fanger como velocidad relativa del aire con respecto al cuerpo)

Nota:
El aire tiene que poseer una composición normal ya que la falta de O2, y la presencia de elementos extraños (anhídrido carbónico, polvos, humos, gases, transpiración, bacterias, microbios, hongos, etc.) vician el ambiente y el trabajo se hace más pesado.

Grado
Higrmétrico

Figura 11.42. Curvas de confort, condiciones de humedad y temperatura más adecuadas paea el trabajo, según Fanger (Thermal Coinfort, Meaw Hill, New York, 1972)

El índice de valoración del confort de las personas de Fanger toma como escala de valoración de la sensación térmica cuyos valores se encuentran en la figura 11.43.

- 3 muy frío
- 2 frío
- 1 ligeramente frío
0 neutro (confortable)
+ ligeramente caluroso
+caluroso
-
+3 muy caluroso+3 muy caluroso

Figura 11. 43.

Además considera que el calor metabólico depende también de las características individuales tales como edad, sexo, talla y superficie de la piel (corporal), y que en la realidad solo el 75 % de la superficie corporal esta afectada en el intercambio de calor por radiación con el medio ambiente

El voto medio previsto (PMV) determina para que mayor parte de la población, los valores subjetivos de la escala de la figura 11.43., es decir en otras palabras se puede saber el porcentaje de individuos de una población media tienen una determinada sensación, las figuras 11.44. y 11.45. nos permiten aclarar más el punto.

Porcentaje de personas

PMV
PPD
0
-1, 0. +1
-2, -1, 0, +1, +2
+2
+1
0
-1
-2
75
25
5
25
75
5
27
55
27
5
25
75
95
75
25
70
95
100
95
70

Figura 11.44. Distribución de los votos de sensación térmica individual (basado en la experiencia con 1.300 personas) para diferentes valores de PMV

Figura 11.45. PMV (Voto Medio Previsto)

El porcentaje previsto de personas en Disconfort (PPD) predice que porcentaje de personas se encontrará conforme a una temperatura dada con un determinado PMV (ver figura 11.45.)

Nota:
La Temperatura Operativa (°C):
Es el valor de la temperatura del aire y radiación media que produce la misma pérdida de calor en una persona por radiación y convección, que en el medio ambiente real. Es una integración de la influencia de la temperatura media del aire y la radiante.

La temperatura equivalente (°C):
Está de definida ver figura11.21.

La Temperatura de confort (°C):
Es la temperatura equivalente para llegar a lograr un PMV de cero, dados el nivel de actividad, la humedad y la ropa. El medidor de confort térmico determina la temperatura de confort a partir de esos parámetros, previamente seleccionados

La temperatura diferencia (°K):
Es la cantidad que se necesita cambiar en la temperatura equivalente de tal manera que una persona, con actividad metabólica y el aislamiento de la ropa determinados, se sienta confortable, siendo igual a la temperatura de confort menos la temperatura equivalente.

La OMS en 1969 estableció los datos necesarios como indicadores biológicos de la exposición al calor para los valores de la temperatura central, frecuencia cardíaca y nivel de transpiración (sudación), con anterioridad Stoll y Greene establecieron los límites para la temperatura de la piel, (ver figura 11.46.)

Limites Temperatura
Límite superior
Límite Practico
Temperatura de los receptores cutáneos
43,2 + 0,4 °C
(Sensación de dolor)
42 °C
Temperatura central
40,6 °C (golpe de calor)
38 °C

Figura 11.46.

Y con respecto a los valores límites de la transpiración y frecuencia cardíaca los mismos establecieron valores (ver figura 11.47).

Valores
Caudal y frecuencia
Valor límite puntual
Valor límite para una jornada de trabajo
Frecuencia cardíaca
160 px´
100 px´
Caudal o volumen de transpiración
1,5 - 2 l/h
5 l/día

Figura 11.47.

REFA tiene en aplicación un método para determinar el tiempo de descanso como consecuencia de la carga térmica, toma factores climáticos como temperatura ambiente, movimiento del aire (velocidad de circulación del aire) y radiación calórica, analizando en que medida el medio ambiente subjetivamente agradable, dependiendo de la combinación de los factores mencionados y de la dificultad de la tarea que realizan, de la ropa y de la adaptación climática (aclimatación).

El medio ambiente resulta una carga para el hombre cuando se encuentran por encima o por debajo del área de confortabilidad, para poder determinar con precisión las condiciones a las que está sometida una persona es necesario una gran cantidad de mediciones con el fin de obtener valores promedios fidelignos, por ello resulta conveniente registrar las temperaturas de bulbo húmedo y de bulbo seco, la velocidad del aire, así como el de la sensación térmica la cual se obtiene de un nomograma, (ver figuras 11.28, 11.29. y Ane 2.11.).

Se los lugares de trabajo poseen en su entorno focos de radiación térmica (superficies calientes), como ser acerías, fundiciones, etc., hay lugares que provocan radiación térmica, la cual no es tenida en cuenta en la determinación de la sensación térmica, para saber esta relación se debe en primer lugar determinar la cantidad de calor trasmitida sobre la superficie por unidad de tiempo (unidad kcal/m2/hora), pero para determinar la radiación térmica que proviene de distintas direcciones,(calor radiante sobre una esfera)

La combinación de la sensación térmica y la radiación térmica se clasifica en grados de calor según el gráfico de la figura 11.48.

Figura 11.48. Determinación del grado de calor (Según REFA 1976)

En la práctica no se halla una sensación térmica alta unida con una carga radiante elevada, cargas por radiación mayores de 1.000 kcal/m2 hora y una sensación térmica mayor que 34 °C deben ser consideradas como excepción (grado de calor 5) y evaluadas en forma particular.

Para la determinación del suplemento por descanso en % para el trabajo muscular dinámico unido con una solicitación provocada por el clima reinante en el recinto, deberá recurrirse al diagrama de la figura 11.51.

Intensidad de la radiación calórica (kcal/m2h)
Eficiensia - Valor límite
Ejemplo de fuente de calor
10 Valor límite, calefacción alta (consideración del espacio de trabajo) Cubierta de 32 a 34 °C
30 Sensibilidades distintas Chapa de 2 m2 a 450 °C a 10 m de distancia
400-700 Sensación molesta durante la influencia Boca de horno a 1200 °C de 0,5 m2 a 6 m de distancia
1500-3000 Sensación dolorosa a los pocos minutos de exposición Fragua a 800 °C de 0,7 m2 a 3 m de distancia

Figura 11.50. Resultado y límite de la radiación (Según Munker 1977)

El diagrama de la figura 11.51. nos brinda el suplemento por descanso para trabajo muscular dinámico, según los estudios de Rohmert.

Esta figura está dada en función de dos magnitudes condicionantes:

1- La dificultad del trabajo, incluyendo la posición corporal, parea lo que se dan seis grados de solicitación diferentes, en el menor de los grados (0), se considera la tarea de menor nivel (inferior al límite de solicitación continua), de tal manera que no ha de ser necesario un suplemento de descanso para el tipo de solicitación correspondiente al trabajo muscular dinámico.
2- La duración de la tarea en forma ininterrumpida.

Los valores numéricos dados en el diagrama de la figura 11.51. tienen valor para los individuos que posean el grado de aptitudes y ejercitación requeridas para la correspondiente labor. Para los trabajos que necesiten ser realizados en forma ininterrumpida durante un tiempo limitado, y que el suplemento por descanso resulta tanto menor cuanto más corto es el tiempo de la actividad ininterrumpida, una tarea que corresponda al punto medio del grado de solicitación por ejemplo 3, puede ser efectuado como máximo unos 30 minutos t el tiempo de descanso rondará ente 22 y 37 %, según varíe la duración de la actividad ininterrumpida correspondiente a esta magnitud de la solicitación entre 1 o 30 minutos.

Utilizar en la práctica el diagrama de la figura 11.51. es factible dadas las frecuencias de solicitaciones. Para guía se dan en la figura 11.52. ejemplos tomados de la práctica (según REFA), que tienen la ventaja de presentar la dificultad del trabajo perfectamente definida por medio de unidades físicas, siendo además conocida la posición corporal, (junto a los grados de solicitación en función de la dificultad laboral se dan también los suplementos por descanso para fases de proceso de distinta duración

Grados de solicitación (carga)

Figura 11.51. Suplementos por descanso para trabajo muscular dInámico

Tarea laboral: hacer girar un volante con ambas manos, sentado

Grado de solicitación

0

1

2

0

4

5

Porencia en kgm/seg

4

4,1

4,4

4,9

5,6

6,8

Tiempo de actividad en minutos

-

10

10

10

10

5

Suplemento por des-caso en %

0

2

10

32

68

131

Tarea laboral: andar en bicicleta

Grado de solicitación

0

1

2

0

4

5

Porencia al freno en kgm/seg

7,2

7,4

7,9

8,6

10,1

12,2

Tiempo de actividad en minutos

-

5

5

5

5

5

Suplemen-to por descaso en %

0

1

8

20

65

137

Tarea laboral: Transportar carga con ambos brazos

Grado de solicitación

0

1

2

0

4

5

Peso en kg

27

29

34

40

48

54

Disrancia en metros

150

75

45

40

40

40

Suplemento por des-caso en % al finalizar el recorrido de regreso sin carga

0

2

8

22

50

100

Figura 11.52. Ejemplos físicos para los grados de solicitación de la figura 11.51 (REFA)

En la figura 11.53. se dan más ejemplos , donde el signo + de la solicitación corresponde a la derecha y el – a la izquierda de cada grado de solicitación

Figura 11.53. Ejemplos prácticos para los grados de solicitación de la figura 11.51.

Al suplemento determinado para carga muscular se le suman los porcentajes que surgen de la figura 11.54., los valores que figuran allí se basan en gran cantidad de experiencias prácticas. (Los suplementos por carga térmica se aplican pese a que no haya para carga muscular).

- Duración de la actividad ininterrumpida en mim. Suplemento de descanso en % para un grado de calor
-
-

0

1

2

3

4

Válido para todas las á-reas de los grados de solicitaciónpara traba-jo muscular dinámico de 1 hasta 5

5

10

30

60

120

> 120

0

0

0

0

0

0

2

3

5

7

10

15

6

12

20

28

40

-

14

21

35

50

70

-

20

30

50

70

100

-

Figuea 11.54. Suplemento de descanso para trabajo muscular dinámico junto con solicitación térmica (REFA)

Si el grado de calor es superior a 120 min., se prevé un suplemento de descanso 15 %, es frecuente la necesidad de valores intermedios, los que se deberán interpolar a los dados en la figura 11.54.(para cargas extremas grado 5 no se pueden especificar suplementos de descanso.

En el trabajo muscular se pueden dar muchas pausas breves las que se efectúan en el lugar de trabajo en el caso de carga térmica esto no se puede hacer, el descanso se efectuará en un lugar apropiado y las pausas no pueden ser menores de 10 min.

 



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