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Fecha de Publicación: 21/3/2003
Higiene Laboral

Trabajo a altas temperaturas



TRABAJO A ALTAS TEMPERATURAS

Sobre el tema venimos hablando mucho y ya señalamos con creces las reacciones del organismos a las altas temperaturas, por lo cual cambiaremos el esquema de planteo con respecto al trabajo a bajas temperaturas.

Recolección de datos climáticos

El intercambio térmico entre el hombre y el medio ambiente en forma de calor radiante, de convección o por evaporación, va a depender, (sin tener en cuenta la influencia de la ropa)de cuatro parámetros, la temperatura radiante media, la temperatura de bulbo seco, la temperatura de bulbo húmedo, la humedad ambiente (expresada en absoluta o relativa) y la velocidad de desplazamiento del aire, (se debe verificar que estas condiciones sean constantes, a lo largo de la exposición)

La temperatura del aire influye en el intercambio térmico por convección, la velocidad de desplazamiento del aire influye en el intercambio de calor por convección y por evaporación, la humedad influye sobre la evaporación de la transpiración y por último la temperatura radiante media influye sobre el intercambio por radiación entre el hombre y el medio ambiente.

Evaluación de la carga metabólica

La carga metabólica se puede determinar en forma aproximada por comparación de las tareas o por el uso de tablas, en el caso de tareas repetitivas se puede dividir la actividad en fases sucesivas a las que se asigna una duración y carga metabólica determinada para evaluar luego la carga metabólica total, (teniendo en cuenta la postura corporal y esfuerzo requerido, en cada fase del proceso), además se debe evaluar la cantidad de pausas, el tiempo de duración de las mismas y la eventual carga que puede ver en el lugar donde se efectúa

Trabajando en ambientes con excesiva temperatura las personas se ven afectadas de la siguiente manera:

  • Aumento de la transpiración
  • Mayor temperatura corporal
  • Incremento de la frecuencia cardíaca (en las tareas del tipo técnico-infermativo o informativo-mental las altas temperaturas llevan a una disminución de la capacidad de concentración y reacción aumentando la cantidad de errores cometidos).

A continuación damos una serie de gráficos que permiten interpretar que es lo que ocurre en las personas por efecto de la carga térmica, en la primera de ellas se ve en base a un estudio de Wenzel como varía la temperatura interna (corporal) de una persona expuesta a distintas temperaturas ambientes haciendo un trabajo corporal.

Figura 11.80. Aumento de la temperatura rectal en personas que realizan trabajos corporales expuestas a distintas temperaturas (Según Wenzel, 1971)

En el segundo gráfico del mismo investigador se representa ante la misma situación las variaciones del ritmo cardíaco a lo largo de 5 horas de trabajo

Figura 11.81. Aumento de la frecuencia cardíaca en personas con actividad corpora (subiendo pendientes), expuestas a distintas temperaturas (Según Wenzel, 1971)

Figura 11.82. Relación entre distintos parámetros fisiológicos y el aumento de la temperatura ambiente, para personas adultas sin ropa sentadas, a diferentes temperaturas (en un medio con bajo contenido de humedad relativa y baja velocidad de movimiento del aire. (Según Wenzel, 1971)

Figura 11.83. Comportamiento de algunos parámetros fisiológicos durante el trabajo con carga térmica (Según Wenzel, Piekarski, 1980)

Las figuras 11.82. y 11.83. también nos muestran el comportamiento del organismo con respecto a la temperatura en la primera donde se observa que con el aumento de ella se produce un aumento casi proporcional de la frecuencia cardíaca, se da un incremento de la transpiración fundamentalmente a partir de los 35 °C. El consumo de oxígeno describe una especie de parábola con un mínimo aproximadamente a loes 35 °C. Con respecto a la temperatura corporal se tiene que la temperatura interior (rectal), permanece casi constante mientras que la de la superficie de la piel sufre un considerable incremento.

La segunda de las figuras mencionadas, presenta el comportamiento de la frecuencia cardíaca, la temperatura corporal (tanto rectal como la de la superficie de la piel), y la pérdida de peso en el transcurso de la actividad.

Se tiene que en ambientes calurosos, la temperatura de la piel aumenta y de esta manera puede dar inicio al proceso de evaporación de la transpiración, la cual depende de las diferencias entre las tensiones del vapor de avgua en la piel y el vapor del aitre.

Figura 11.84. Emisión de calor de una persona vestida normalmente sin actividad corporal y con aire en reposo

Figura 11.85.

A temperaturas en aumento, la proporción de calor sensible es cada vez menor, ya que la emisión total de calor permanece constante, y además la cantidad de calor sensible junto con la proporción ente el calor cedido por convección y el cedido por radiación, es variable.

En cuanto a las personas que se encuentran en las zonas de trabajo se considera que el cuerpo del hombre genera energía térmica procedente del metabolismo total (basal y laboral) que la disipa hacia el medio ambiente por evaporación, radiación y convección.

La cantidad de calor que una persona transmite por radiación y convección se dá en la ecuación siguiente:

Q = 4,5 (37 - ts)

En donde:

  • Q = Cantidad de calor en kcal/h.
  • ts = Temperatura seca en °C.

En el caso de trabajo pesado y un ambiente húmedo, el coeficiente 4,5 pasa a ser 6 y si el medio ambiente es muy seco, se lo eleva a 7,5 y la temperatura 37 °C correspondiente al cuerpo se la toma como 34 °C.

Figura 11.86.

La carga térmica es determinada fundamentalmente por las características físicas ambientales de trabajo y las condiciones en las cuales se esté efectuando el mismo, lo que se cuantifica como la cantidad de calor que se debe eliminar por el organismo para mantener el equilibrio térmico.

Figura 11.87. Estrés térmico (J.A. Benítez)

El comportamiento de las magnitudes fisiológicas es también tomado como indicador de carga térmica, se debe tener en cuenta que en grupos de personas de similar características pueden variar considerablemente, por ello siempre deben preverse límites de tolerancia que garantice una protección suficiente contra enfermedades causadas por el calor, tales como:

  • Daños en la piel
  • Agotamiento calórico por deshidratación (falta de agua y sal) calambre calórico
  • Golpe de calor
  • Colapso de calor

Hay ejemplos que demuestran como disminuye la capacidad de ejecución de tareas corporales en puestos de trabajo con circulación de aire caliente, como ser en cámaras regenerativas de hornos Siemens-Martin, en calderas, en hornos de cemento, en la industria cerámica, etc., estas tareas, bajo ciertas circunstancias, sólo pueden desarrollarse durante un lapso limitado (durante pocos minutos, sin interrupción), y el tiempo de descanso (de recuperación) puede llegar a ser muy superior al de actividad.

Conocidos los efectos del calor sobre el hombre y sus consecuencias corresponde tratar de encontrar los elementos que permiten lograr que este sea tolerable primero analizando algo que ya vimos que es la aclimatación, pero esta vez lo analizaremos para los efectos del calor, teniendo como presedente los estudios hechos por Robinson.

Figura 11.88. Cambios de la temperatura rectal y frecuencia cardíaca para personas vestidas, no aclimatadas (1 exposición) y aclimatadas (en 11 exposiciones) (Según Robinson 1943).

En este estudio Robinson demostró que la soportabilidad a esfuerzos con cargas climáticas, depende de una aclimatación previa, dada la diferencia en las respuestas corporales entre la primera exposición y la última (11). Al cabo de aproximadamente 1h ¼ en la primer prueba la persona se agota presentando una temperatura rectal de más de 39,5 °C, con tendencia a seguir incrementándose, mientras que en la última exposición la temperatura rectal apenas supera los 38,5 °C, prácticamente estabilizada. En cuanto a la frecuencia cardíaca el resultado es similar en el primer caso supera las 160 pulsaciones, con tendencia creciente y en la última se estabiliza por debajo de las 160 pulsaciones, dando un claro referente al beneficio de la aclimatación.

Como se indicó el ejemplo de la figura 11.5. una aclimatación puede obtenerse en un período que varia según el caso entre ocho y doce días. (observándose las modificaciones de las funciones fisiológicas, cambio del caudal de transpiración, estabilización a niveles normales de la temperatura rectal y de la frecuencia cardíaca).

Los ajustes en las funciones fisiológicas hacen que el hombre puede incrementar su exposición al calor, logrando en algunos caso que se puede trabajar en condicione que una exposición directa lo hacia imposible.

Figura 11.89. Evolución de la temperatura rectal, la frecuencia cardíaca y del caudal de sudor durante la aclimatación : en el día cero los individuos han trabajado 100 min. Y han tenido un gasto de energía de 348 W en un ambiente fresco. Durante los nueve días de aclimatación esta consecuencias de trabajo se han repetido en un ambiente caliente a Ts = 48,9 °C, Th = 26,7 °C (Según Lyndy y Bass, 1963)

Existen un gran número de tablas en las cuales se puede extraer como base de ponderación, para establecer los valores apropiados para las personas aclimatadas al calor o no.

Como se ve en la figura 11.5. la desaparición de las exigencias climatológicas hacen que el individuo recupere sus condicione fisiológicas normales.

En las figuras 11.90. se presenta las recomendaciones dadas por la ISO respecto a la aclimatación.

 

Figura 11.90. Límites para la interpretación de la entrega de transpiración (Según ISO 7933)

La apreciación de un clima caluroso desde el punto de vista de la soportabilidad y con ello el mantenimiento de los límites de la tolerable se realiza mientras no haya más normas al respecto para ello, teniendo en cuenta el metabolismo para una o varias magnitudes climáticas conocidas (supuestamente condicionantes), esto se puede apreciar en las figuras anteriores, referentes a los estudios de Wenzel y Piekarski.

Dado lo expuesto y al no haber definidas por normas los límites que el cuerpo puede alcanzar, tanto descansado o no, MAPFRE presenta un gráfico (ver figura 11.91.) en donde se dan los valores límites temporales de trabajo continuo considerando la combinación de la temperatura y la humedad relativa del aire.

Wenzel en cambio hizo un estudio sobre referido a la humedad relativa (ver figura 11.92) considerando el total de la energía gastada (metabolismo basal más metabolismo laboral), en trabajo corporal.

Figura 11.91.

Figura 11.92.

Wensel no fue el único que estudio el tema, hubo muchos antecesores tales como Broner, Lind, Smith, Wyndhan, Mosher, Ellis, pero tomó de ellos los estudio y los agrupó para compararlos y publicó los resultados los que se presentan el las figuras 11.93. y 11.94.

Figura 11.93.

Figura 11.94. Propuesta de temperaturas elevadas y límite de soportabilidad del calor climático, por horas de trabajo por jornada en distintas cargas corporales (Agrupado por Wenzel en 1964-1978)
Soportabilidad relacionada con varias horas con personas sanas normalmente

DIN estableció la norma DIN 33.403 donde da los límites de soportabilidad sobre la base del matabolismo

En la figura 11.95. y 11.96. se presentan los gráficos mencionados pertenecientes a la norma DIN 33.403 destinados a determinar los límites de la carga laboral con carga térmica

Figura 11.95. Máxima soportabilidad dependiente de la intensidad de la carga y de la carga continua (Según DIN 33.403, parte 3, 1976)

Figura 11.96. Carga permanente de intensidad media de la soportabilidad térmica durante la jornada laboral de 8 hs. de duración y trabajo continuo (DIN 33.403, parte 3, 1976)

Además la norma DIN 33.403, parte 3 presenta un diagrama para determinar sobre la base del metabolismo laborar, teniendo los datos de la temperatura del aire, en el caso que esta llegue a ser alta, también la humedad relativa, los límites de trabajo para velocidades de desplazamiento del aire baja (entre 0,1 a 0,2 m/s)

En la figura 11.97. se presenta el mencionado diagrama

Figura 11.97. Diagrama para determinar el tiempo de trabajo permitido por efecto del calor o frío con velocidad del aire de 0,1 a 0,2 m/s. (Según DIN 33.403, parte 3).

Además de las magnitudes fisiológicas, también puede emplearse la eficiencia pera la apreciación del clima análisis de las frecuencias cardíacas tales como el ejemplo del análisis del pulso de un trabajador en una fundición realizado por Schmidtke (ver figura 4.54. en el capítulo 4), o pruebas como las realizadas por Müller (ya explicadas en carga muscular), también se pueden estudiar según lo explicado en el punto 4.5. (instrumentos de medición)

Tanto en la figura 11.98. como en la figura 11.101. puede apreciarse que a partir de los 27 °C de temperatura efectiva, el rendimiento humano disminuye, independiente del tipo de actividad, sin embargo, este valor límite no es posible generalizarlo dado que también hay una dependencia con las motivaciones que puedan tener las persona sometidas a esta carga climática, además hay que tener en cuenta el grado de aclimatación existente y otros factores personales.

Figura 11.98. La zona entre las curvas representa la disminución del rendimiento para el trabajo corporal al aumentar la temperatura efectiva, medida en hombres con ergómetro de brazo y bicicleta. (REFA)

La pérdida de rendimiento en las personas sometidas a cargas térmica en trabajos musculares tiene suma importancia, tanto en las personas como para las empresas, entra aquí en juego lo expresado al comienzo con respecto al equilibrio entre la humanización y la rentabilidad. Por ello es importante respetar los límites establecidos para no afectar al hombre ni permitir la pérdida de rendimiento laboral.

Ya en el año 1945 Richna estudió esto al finalizar la segunda guerra mundial en jovenes soldados. (Ver figura 11.99.)

Por otro lado Viteles juntamente con Smith en 1946, analizaron los efectos de distintos parámetros fisiológicos en función de la temperatura efectiva sobre el rendimiento laboral y Mackworth en 1950 hizo la misma labor, la cual está expuesta en la figura 11.100.

Pero el calor no solo afecta al hombre cuando hace tareas del tipo corporal sino tambien lo hace cuando este efectúa tareas del tipo intelectual los estudios al respecto han dado resultados los que fueron publicados por REFA, los que se encuentra reproducidos en la figura 11. 101.

Figura 11.99.

Figura 11.100.

Figura 11.101. La zona entre las curvas representa la eficiencia de personal masculino, realizando tareas psíquicas y psicológicas, en relación a la temperatura efectiva. (REFA)

Figura 11.102.

Otra forma de estudio de los efectos de la carga térmica es el análisis de la frecuencia cardíaca, Brouha analizó la variación de la frecuencia cardíaca como reacción a la carga térmica, tomando el ritmo cardíaco en un período previo de inactividad, luego estudió la evolución durante un período de trabajo, para luego finalizar en un período de descanzo, esto lo repitió para varias temperaturas del aire obteniendo los resultados de la figura 11.102.

Figura 11.103.

Según los trabajos de Who en 1969 y Wenzel en 1971 los límites de trabajo con carga térmica sobre la base de la frecuencia cardíaca y el metabolismo se expresan en la figura 11.103.

Las normas DIN dan valores más accesible de trabajar para determinar los límites de soportabilidad de ellos tomaremos en primer lugar el gráfico de la Norma DFIN 33.403 que presenta los límites de soportabilidad sobre la base de la relación entre la temperatura ambiente y la humedad relativa, los datos los da en varias curvas que representa cada un valor distinto de metabolismo (W).

Figura 11.104.

Figura 11.105.
En la figura 11.105. se presentan los límites de la sensibilidad al calor radiante por efecto del calor según la norma DIN 33.403.

Figura 11.106. Definición del calor radiante efectivo radiante (Según DIN 33.403)

Ejemplo de utilización del gráfico anterior, si partimos del dato que poseemos una fuente de calor de 2 m2 de superficie, a 2,5 metros de distancia, con una temperatura radiante de 120 °C.

Consideramos que el grado de emisión es R = 0,5 obtendremos como resultado que la temperatura efectiva será Eeff = 40 W/m2



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