Estres Termico Ds 594

Artículo Original

Evaluación de Exposición a Calor. Alcances y Limitaciones de los Indicadores. Su interpretación y Correcta Aplicación HEAT ExPOSURE ASSESSMENT. SCOPE ANd LIMITATIONS OF INdICATORS. ITS INTERPRETATION ANd PROPER APPLICATION. Rómulo Zúñia R. Ineniero Civil Químico. depto. Ineniería Ocupacional, Asociación Chilena e Seuria.

RESUMEN

ABSTRACT

Se analizan los fundamentos, alcances y limitaciones de los indicadores TGBH (Temperatura de Globo y Bulbo Húmedo), Húme do), Tasa Requerida de Evaporación de Sudor y Frecuencia Cardiaca. Se presentan distintos casos experimentales, en los cuales se realiza una evaluación detallada de la exposición a calor utilizando estos estándares.

This paper discusses the foundations, scope and limitations of Wet Bulb Globe Temperature (WBGT) indicators, required rate of sweat evaporation and heart rate. The study presents various experimental cases on which a detailed evaluation of heat exposure using these standards is carried out.

(Zúñiga R, 2010. Evaluación de Exposición a Calor. Alcances y Limitaciones de los Indicadores. Su interpretación y Correcta Aplicación. Cienc Trab. Jul-Sep; 12 [37]: 355-361).

Descriptors: HEAT EXHAUSTION; OCCUPATIONAL EXPOSURE; HEART RATE; WORKING ENVIRONMENT; TECHNICAL STANDARDS, INDICATORS, OCCUPATIONAL HEALTH/LEGISLATION & JURISPRUDENCE; EVALUATION STUDIES.

Descriptores: AGOTAMIENTO AGOTAMIENTO POR CALOR, EXPOSICIÓN LABORAL, FRECUENCIA CARDIACA; AMBIENTE DE TRABAJO, NORMAS TÉCNICAS, INDICADORES, SALUD LABORAL/LEGISLACIÓN Y JURISPRUDENCIA; ESTUDIOS DE EVALUACIÓN. EVALUACIÓN.

INTROdUCCIÓN La exposición a calor representa una parte importante de los problemas de higiene ocupacional de las industrias cuyos procesos contemplan hornos y procesos a temperaturas altas, como ocurre en la mayoría de las metalúrgicas; sin embargo, la magnitud de la exposición no sólo depende de las fuentes de calor del proceso, sino que también del clima existente en el lugar donde se ubica la planta, sus características constructivas, nivel de ventilación y condiciones propias del puesto de trabajo, como son las tareas realizadas y el tipo de ropa utilizada. Los síntomas de la exposición a calor pueden afectar al confort causando molestias, irritabilidad, disminución de la capacidad de concentración y, y, en consecuencia, incidir sobre la productividad y la tasa de accidentes, o producir efectos fisiológicos importantes como deshidratación, sobrecarga del sistema cardiovas-

cular, aumento de la temperatura corporal y fatiga, perjudicando la salud del trabajador y, en casos extremos, pudiendo causarle hasta la muerte. Para evaluar el nivel de riesgo de la exposición, en relación con la salud de las personas, se utilizan indicadores que consideran principalmente las condiciones ambientales del puesto de trabajo, como el indicador TGBH, que es el estándar vigente en nuestra legislación, e indicadores que se relacionan con la respuesta fisiológica del individuo, como son la frecuencia cardiaca y la tasa requerida de sudoración. En general, los límites que se fijan en base a estos indicadores tienen como principio evitar que la temperatura corporal del individuo expuesto aumente sobre 38º C, implicando un riesgo para su salud. A continuación continuación se realiza realiza una revisión revisión de los fundamentos de los límites de estos indicadores y se discute la validez de su aplicación en distintos casos reales de evaluaciones de exposición a calor.

ÍNdICE TgBH Corresponecia / Correspondence Rómulo Zúñia depto. Ineniería Ocupacional, Asociación Chilena e Seuria Ramón Carnicer Nº 163 – Santiao – Chile e-mail: rzuni[email protected] Recibio: 14 e julio e 2010 / Aceptao: 04 e aosto e 2010

Éste es el indicador que contempla nuestra legislación, Decreto Nº 594/1999 (Chile. MINSAL 1999), para regular la exposición a calor. Es representativo de las cargas de calor del ambiente sobre el individuo expuesto y se define como:

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TGBH = 0.7 Tbh + 0.2Tg +0.1 Tbs

(1), 355

Artículo Original | Zúñiga Rómulo

para ambientes al aire libre, y

TGBH = (TGBH1xt1+TGBH2xt2+ ....+TGBH nxtn)/(t1 + t2...+tn)

TGBH = 0.7 Tbh + 0.3Tg

(2),

para ambientes interiores o sin carga solar. Donde, Tbs: Es la temperatura de bulbo seco, cuyo valor determina principalmente la magnitud del intercambio de calor convectivo entre el cuerpo del expuesto y el aire del medio. Si es menor que la temperatura de la piel, el calor pasa del cuerpo al ambiente, en mayor medida mientras más baja sea la temperatura del aire, y viceversa, si es mayor a la temperatura de la piel. Tg: Es la temperatura de globo, cuyo valor depende de la radiación térmica y la velocidad del aire. Al igual que la temperatura de bulbo seco, si su valor es menor a la temperatura de la piel el calor se transfiere desde el cuerpo al ambiente y, si es mayor, desde el ambiente al cuerpo. Tbh: Es la temperatura natural de bulbo húmedo, cuyo valor depende de la temperatura de bulbo seco, de la humedad y la velocidad del aire. Su valor determina el flujo de calor que es posible eliminar por evaporación de sudor.

Donde, TGBH1, TGBH2, etc. son los valores de TGBH en cada condición térmica, incluyendo la condición de descanso, y t1+t2... +tn= 60 minutos, son los tiempos de exposición en cada condición. • Si las actividades realizadas requieren consumos metabólicos distintos también se debe calcular un consumo metabólico promedio ponderado: M = (M1xt1+M2xt2+ ....+Mnxtn)/(t1+t2+.......+tn) Donde, M1, M2, etc. son los consumos metabólicos de cada período activo, sin incluir el periodo de descanso porque está implícito en el valor de los límites, en función del tiempo de trabajo-descanso que se presenta en la primera columna de la Tabla Nº 1. • Las características que deben tener los sensores y metodología de medición se especifican en la Norma Chilena NCh 2634 [INN (Chile) 2002a]. La Figura 1 muestra una foto del tipo de sensores que normalmente se utiliza para medir las temperaturas de bulbo seco, bulbo húmedo y globo.

En la Tabla Nº 1 se reproducen los límites máximos permisibles que establece el Decreto Nº 594/1999 para evaluar la exposición a calor. En su origen éstos tomaron como base los valores de los límites publicados por la ACGIH (ACGIH 1998) en los TLVs 1998, pero se modificó el rango de los consumos metabólicos en los que se aplican, lo cual, como se discutirá más adelante, tiene consecuencias importantes.

Figura 1.

Equipo Meición

Tabla 1.

Valores Límites Permisibles del Índice TGBH (Artículo 96º Decreto Nº 594/199). RÉGIMEN DE TRABAJO-DESCANSO EN CADA HORA Continuo 75% - 25% 50% - 50% 25% - 75%

LIGERA Menor a 375 Kcal/h ºC 30.0 30.6 31.4 32.2

CARGA DE TRABAJO MODERADA PESADA 375 a 450 Mayor a Kcal/h 450 Kcal/h ºC ºC 26.7 25.0 28.0 25.9 29.4 27.9 31.1 30.0

Para la aplicación de estos límites se deben tener presente las siguientes consideraciones: • Los límites se aplican a individuos sanos, aclimatados al calor, con provisión de agua y sal y vestidos con ropa liviana, por ejemplo camisa y pantalón de tela delgada, permeable al aire y al vapor de agua, con resistencia térmica en el orden de 0.6 clo. • Los valores consideran la exposición para períodos del orden o superiores a 15 minutos continuos, no son aplicables para evaluar el estrés calórico en períodos muy cortos, unos pocos minutos; tampoco son aplicables cuando el vestuario es de resistencia térmica mayor a 0.6 clo o es impermeable al aire y/o al vapor de agua. • La base de tiempo de la evaluación es una hora. Esto significa que es recomendable realizar la medición de temperatura en la hora en que se presenten las peores condiciones térmicas. • Si durante la hora existen diferentes condiciones térmicas el valor de TGBH se debe calcular como un promedio ponderado:

356

•

Si la variación de temperatura con la altura es importante es necesario medir las temperaturas en tres posiciones o alturas, a 10 cm, a 110 cm y a 170 cm sobre el piso, y calcular el valor promedio como: TGBH = (TGBH10 cm+2xTGBH110 cm+TGBH170 cm)/4

•

En caso de no ser necesario lo anterior se recomienda medir ubicando los sensores a alrededor de 110 cm del piso.

El indicador TGBH es un parámetro relativamente fácil de medir y su valor representa bien el efecto que tienen sobre el individuo expuesto las condiciones de temperatura, humedad y velocidad del aire y la radiación térmica existente en el ambiente de trabajo; no obstante, es necesario actualizar los valores de los

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límites que contempla el Decreto Nº 594/1999, especialmente en lo que se refiere a los rangos de consumo metabólico, y complementarlo o sustituirlo por otros indicadores, como la Tasa Requerida de Sudor o Frecuencia Cardiaca cuando no es aplicable, como se verá en los ejemplos que se presentan más adelante.

BALANCE dE CALOR Y TASA REQUERIdA dE EVAPORACIÓN dE SUdOR 1. Balance Calor (NCh 2663) (INN (Chile) 2002b) El intercambio de calor que se establece entre el cuerpo y el medio que lo rodea se aproxima mediante la siguiente ecuación de balance: S = M ± C ± R - E ± Qr (3) Donde, S: Tasa neta de calor que se acumula en el cuerpo, W/m2. M: Flujo de calor generado por los procesos metabólicos basal y del esfuerzo físico realizado, W/m 2. C: Flujo de calor que se intercambia por convección, W/m 2. R: Flujo de calor que se intercambia por radiación, W/m 2. E: Flujo de calor perdido por evaporación de sudor, W/m2. Qr: Flujo total de calor intercambiado por la respiración, W/m2. La norma NCh 2663 entrega las ecuaciones necesarias para calcular cada uno de estos flujos de calor.

2. Tasa Requerida de Evaporación de Sudor (NCh 2663) (INN (Chile) 2002b) La Tasa Requerida de Evaporación de Sudor relaciona las cargas ambientales con la respuesta fisiológica del trabajador expuesto. Se define como el flujo de calor eliminado por evaporación de sudor que permite mantener el balance térmico del cuerpo en equilibrio con cero acumulación; para obtener su valor en la ecuación (3) se hace S = 0 y se despeja el término E como: Ereq = E = M ± C ± R ± Q r

(4)

Una vez calculados los calores M, C, R y Qr y con éstos la Tasa Requerida de Evaporación de Sudor, E req, es necesario evaluar si el organismo de la persona expuesta es capaz de alcanzar esta tasa y si el riesgo que conlleva es aceptable. Para resolver estos problemas, la norma entrega una ecuación para calcular la tasa máxima de calor que se puede eliminar por evaporación de sudor y recomienda límites de advertencia y peligro para la tasa de sudor, humedad de la piel y acumulación de calor en el cuerpo. La ecuación para calcular la tasa máxima de eliminación de calor por evaporación de sudor, en función de las condiciones térmicas del ambiente de trabajo y la ropa utilizada, es: Emax = (1/Rt) (Pa –Pp)

(5)

Donde, Rt: Es la resistencia total al paso del vapor de agua desde la piel al aire ambiente, m2KPa/W. Pa: Es la presión parcial de vapor de agua en el aire ambiente. KPa. Pp: Es la presión de saturación del vapor de agua sobre la piel, KPa.

Los límites máximos indicados para individuos aclimatados son: • Humedad de la piel, W max=1; como advertencia y peligro. • Tasa de Sudor, SW max= 780 g/h como advertencia y 1040 g/h como peligro. • Pérdida Máxima de Sudor por Turno, S max= 3900 g como advertencia y 5200 g como peligro. 2 como advertencia y • Acumulación de calor, Q max= 50 W-h/m 2 60 W-h/m como peligro.

3. Análisis de la Exposición con la Tasa Requerida de Evaporación de Sudor Una primera situación es cuando la Tasa de Evaporación Requerida, que hemos calculado con la ecuación (4), es menor que la Tasa de Evaporación Máxima, E req Emax, la humedad requerida de la piel se calcula como: ≤

Wreq = Ereq/Emax ≤ 1

(6)

Y la Tasa de Sudor Requerida como: SWreq = 2.6 Ereq/r

(7)

Donde, el coeficiente 2.6 corresponde a los g/h de sudor que es necesario evaporar para eliminar 1 W/m 2 de calor y r es un parámetro de eficiencia de evaporación, cuyo valor es menor o igual a 1, debido a que parte del sudor gotea sin evaporar y depende de la humedad de la piel de acuerdo con la siguiente expresión: r = 1- W2/2

(8)

Al reemplazar en esta ecuación el valor de W req, se obtiene el valor de r=r req, y con su valor en la ecuación (7) se calcula la Tasa de Sudor Requerido. Si este valor es menor que el límite de advertencia podemos considerar que es posible y aceptable que el trabajador mantenga en equilibrio su balance térmico mediante la evaporación de sudor. Por el contrario, si la Tasa de Sudor Requerido es mayor al límite de advertencia, su valor se hace igual a éste, o sea SWreq = 780 g/h, y se reemplaza en la ecuación (7), luego se ajusta en forma iterativa el valor de r = racep que permite satisfacer simultáneamente las ecuaciones (6), (7) y (8). Como este valor aceptable es menor al de la tasa requerida, existirá una tasa de acumulación de calor: S =Ereq - Eacep

(9)

Donde, Eacep = 780r acep/2.6. Para mantener esta acumulación de calor dentro de un rango aceptable se debe restringir el tiempo de exposición haciendo uso de los límites de acumulación de calor en la siguiente ecuación: Tmax = 60 Qmax /(Ereq - Eacep)

(10)

Donde, T max es el tiempo de exposición en minutos y Q max puede ser igual al límite de advertencia, 50 W-h/m 2, o de peligro, 60 W-h/m2. Una segunda situación se tiene en el caso que la Tasa de Evaporación Requerida sea mayor a la tasa máxima, E req > Emax, se debe hacer Ereq = Emax, y la humedad requerida de la piel W req = 1; luego con las ecuaciones (7) y (8) calcular la tasa de sudor requerida, SWreq, y proceder como se ha indicado anteriormente


357

Artículo Original | Zúñiga Rómulo

evaluando si se cumplen los límites máximos de tasa de sudor y si esta tasa resulta aceptable o debe ser nuevamente restringida de acuerdo con los límites máximos de tasa de sudor. En cualquier caso, se mantenga la tasa aceptable de pérdida de calor por sudoración igual a la máxima, Eacep=Emax o se limite a Eacep=780r/2.6, existirá una tasa de acumulación de calor que implicará restringir el tiempo de exposición de acuerdo con la ecuación (10). Como la mayoría de las ecuaciones (3) a (10) son dependientes, se desarrolló un algoritmo computacional, en Flash 8, para resolver iterativamente el sistema de ecuaciones que representa el balance de calor y realizar automáticamente el análisis de tasa de evaporación requerida, lo que facilita el uso de este indicador porque elimina la dificultad de cálculo que requiere su aplicación. La Figura 2 presenta un ejemplo de los datos de entrada y salida del programa.

zado más el nivel de estrés térmico al cual éste se encuentra sometido. La demanda de oxígeno se relaciona con la frecuencia cardiaca con la siguiente expresión: %Vo2 = 100 (FC-FCr )/(FCm-FCr )

(11)

Donde, %Vo2: Porcentaje de oxígeno consumido que corresponde al esfuerzo físico del trabajo más el estrés térmico. FC: Frecuencia cardiaca que corresponde al esfuerzo físico del trabajo más el estrés térmico, pulsos/min que se miden durante la realización del trabajo. FCr : Frecuencia cardiaca que corresponde al estado de reposo, pulsos/min, en un ambiente normal. FCm: Frecuencia cardiaca que corresponde al esfuerzo máximo, pulsos/min, se puede estimar como: 220 - edad.

Figura 2.

Ejemplo e atos e entraa y salia e prorama iseñao para el análisis el balance e calor y tasa e suor requeria.

El tiempo máximo que un individuo estándar puede estar sometido a un determinado nivel de porcentaje de demanda de oxígeno, %VO2, o límite de fatiga, T F, en minutos, está dado por 5: TF = 10(4- 0,04%VO 2)

(12)

Luego, si se mide la frecuencia cardiaca del trabajador expuesto y se estiman o miden sus frecuencias máxima y de reposo, con la ecuación (11) se puede calcular el porcentaje de oxígeno correspondiente, %Vo2, y con éste en la ecuación (12) el tiempo de fatiga que puede ser utilizado como base para limitar la exposición. Por otra parte, los TLVs 2009 (ACGIH 2009) de ACGIH 6 recomiendan el control de una serie de signos fisiológicos de exposición a calor, entre los cuales se indica el monitoreo de la frecuencia cardiaca, la cual no debería sobrepasar de 180 pulsos/ min menos la edad del trabajador expuesto, como pulso sostenido por varios minutos.

5. Compatibilidad de los Indicadores Índice TGBH vs Tasa Requerida de Evaporación de Sudor Para comparar los resultados del indicador TGBH con el indicador de Tasa Requerida de Evaporación de Sudor, considérese una tarea continua y liviana (consumo metabólico menor a 375 Kcal/h) en cuyo ambiente de trabajo se midieron las siguientes temperaturas: Tbh =23 ºC; T bs = 35 ºC y T g = 41 ºC. Con estos datos el índice TGBH sería: TGBH = 0.3x41+0.7x23 = 28.4 ºC

4. Frecuencia Cardiaca y Consumo de Oxígeno La evaluación de la exposición a calor utilizando como indicador la frecuencia cardiaca del individuo expuesto se basa en el hecho de que ésta responde proporcionalmente al esfuerzo físico reali358

Valor que está bajo el límite de 30 ºC que corresponde aplicar a trabajo continuo y liviano según el Decreto Nº 594/1999 y, por lo tanto, la exposición sería aceptable. Para estas mismas condiciones de temperatura, en la Tabla Nº 2 se presenta el análisis de tasa de sudor requerida para distintos niveles de consumo metabólico, todos en el rango de trabajo liviano que define el Decreto Nº 594, vale decir, menores a 375 Kcal/h, considerando un individuo estándar*, aire quieto de velocidad de 0.2 m/s y vestuario de 0.6 clo.


Artículo Original | Evaluación de Exposición a Calor. Alcances y Limitaciones de los Indicadores. Su interpretación y Correcta Aplicación Tabla 2.

Análisis el Balance e Calor y Tasa e Evaporación e Suor. Consumo Metabólico 100 W/m2 (155 Kcal/h) 168 W/m2 (260 Kcal/h) 242 W/m2 (375 Kcal/h)

Balance Calor C = - 1.5 W/m2 R = +28.2 W/m2 Qres = - 6.2 W/m2 C = - 2.1 W/m2 R = +25.6 W/m2 Qres = - 10.5 W/m2 C = - 2.6 W/m2 R = +24.6 W/m2 Qres = - 15.1 W/m2

Evaporación Requerida

Evaporación Máxima

Evaporación Aceptable

Tasa Sudor

Tiempo Máximo

120 W/m2

179 W/m2

120 W/m2

404 /h

Sin límite

181 W/m2

203 W/m2

181 W/m2

780 /h

300 min. Por péria e suor

249 W/m2

211 W/m2

185 W/m2

780 /h

47 min. Por acumulación e calor

Para un consumo metabólico de 100 W/m 2 (que equivale a 180 W o 155 Kcal/h) se obtiene que la evaporación requerida es de 120 W/m2, valor que resulta aceptable porque es menor a la evaporación máxima y requiere de una tasa de sudor de 404 g/h, que está por debajo del límite de alarma de 780 g/h, por lo cual la exposición podría ser sin límite de tiempo, resultado que concuerda con la evaluación que entrega el valor de TGBH. Para un consumo metabólico de 168 W/m 2 (que equivale a 300 W o 260 Kcal/h), la evaporación requerida resulta de 181 W/m 2, valor menor a la evaporación máxima y en este sentido aceptable, pero que requiere de una tasa de sudor igual a 780 g/h que es el límite de alarma de pérdida de sudor, por lo cual sería necesario controlar los síntomas de deshidratación y evitar que la exposición se prolongue por más de 5 horas, para no sobrepasar de 3900 g, que es el límite de alarma para la pérdida total de sudor por turno; este nivel de riesgo no es evaluado en el límite TGHB que establece el Decreto Nº 594, pero sí es considerado en los TLVs 2009 donde el consumo de 300 W se define como moderado y se le asigna un límite TGBH de 28º C que estaría sobrepasado en este caso, resultado más de acuerdo con lo indicado por el análisis de tasa requerida de sudor. Finalmente, para un consumo de 242 W/m 2 (435 W o 375 Kcal/h) que también es considerado liviano en los límites del Decreto Nº 594, la evaporación requerida (249 W/m 2) supera al valor de evaporación máxima (de 211 W/m2) y también al valor de alarma de la tasa de sudor (780 g/h), lo que determina que la evaporación aceptable (de 185 W/m2) sea el calor que corresponde a dicho límite de tasa de sudor y exista una acumulación de 249 -185 = 64 W/m 2, que limita la exposición a 47 minutos, para evitar que la temperatura corporal aumente en exceso, resultado que está en contradicción directa con la evaluación que se realiza según TGBH. Como referencia se debe considerar que en los TLVs 2009 el consumo metabólico de 375 Kcal/h (435 W) es considerado como trabajo pesado, al cual no se le asigna límite TGBH, porque se asume que este nivel de esfuerzo requiere ser evaluado y regulado mediante la observación de algunos signos fisiológicos como el monitoreo de la frecuencia cardiaca.

Valor que no se debería sobrepasar sostenidamente por “varios minutos”. Por otra parte, a una frecuencia cardiaca FC de 145 pulso/min, que es igual al límite recomendado por la ACGIH, le correspondería un consumo de oxígeno de: %Vo2 = 100x(145-60)/(184-60) = 68% y un tiempo de fatiga igual a: TF = 10(4- 0.04x68) = 19.1 minutos La diferencia entre los 19.1 minutos que se estiman con esta ecuación como tiempo de fatiga y el límite de “varios minutos” que indican los TLVs 2009, es una medida del margen de prevención que incluyen estos límites para evitar la ocurrencia de fatiga en los trabajadores expuestos, considerando las diferencias de susceptibilidad al calor y condición física.

6. Ejemplos de Aplicaciones de los Indicadores A continuación se presenta una serie de evaluaciones de exposición a calor en procesos industriales que evidencian las limitaciones y aplicabilidad de los indicadores. Exposición intensa y de corto tiempo Descripción de la Exposición: El operador de un horno continuo debe realizar esporádicamente una tarea de mantención de corta duración, 2 a 3 minutos, en el lugar donde el producto solidificado al rojo sale hacia la etapa de dimensionado y almacenamiento; para realizar la tarea, que se estima requiere un consumo metabólico de 150 W/m2, utiliza ropa que incluye camisa manga larga y pantalón de tela ignífuga, casaca de tela ignífuga, pechera y polainas de descarne, capucha monja de tela ignífuga, casco, mascarilla, antiparras y zapatos de seguridad, estimándose para el conjunto una resistencia del orden de 1.5 clo. Las temperaturas medidas en el sector donde el operador realiza la mantención fueron: T bh = 35.1 ºC; T bs = 50.5 ºC y T g = 75.8 ºC. Para estos valores el indicador TBGH resulta de 47.3 ºC, pero dado que la exposición es muy corta, del orden de 2 a 3 minutos, y la ropa de trabajo incluye prendas de resistencia térmica mayor a 0.6 clo, no se puede evaluar la exposición con los límites de este estándar. Mediciones y Resultados:

Frecuencia Cardiaca vs Tiempo de Agotamiento Para comparar estos indicadores se considera que un individuo estándar tiene una frecuencia cardiaca máxima de FC m = 184 pulsos/min y mínima de FC r = 60 pulsos/min. De acuerdo con lo recomendado en TLVs 2009 para una persona estándar, edad 35 años, el límite ocupacional de frecuencia cardiaca debería ser igual a: Límite de Frecuencia = 180 – 35 = 145 pulso/min

En la Tabla Nº 3 se presentan el balance de calor y análisis de tasa de evaporación requerida considerando tres situaciones: primero,


359

Artículo Original | Zúñiga Rómulo Tabla 3.

Eposición intensa y e corta uración con y sin traje aluminizao. Vestuario Ropa Normal 1,5 clo

Ropa Aluminizada 1,5 clo Aluminizada 1,5 clo y Ventilación

Balance Calor M =+150 W/m2 C = +21 W/m2 R = +85 W/m2 Qres = +1 W/m2 M =+150 W/m2 C = +32 W/m2 R = +14 W/m2 Qres =+1 W/m2 M =+150 W/m2 C = -6 W/m2 R = +17 W/m2 Qres = -8 W/m2

Evaporación Requerida Evaporación Máxima

Tiempo Máximo

67 W/m2

67 W/m2

346 /h


197 W/m2

71 W/m2

71 W/m2

367 /h


153 W/m2

117 W/m2

117 W/m2

606 /h


Evaluación de la Exposición con Índices TGBH, Frecuencia Cardiaca y Tasa de Sudor. Descripción de Exposición: Un operador y un ayudante limpian el piso de un horno a gas utilizando una pértiga que introducen a través de sus puertas laterales, tarea que realizan normalmente una o dos veces a la semana, al final del turno, demorando entre 30 y 60 minutos, estimándose que la tarea requiere un consumo metabólico del orden de 200 W/m 2. se presentan los valores de temperatura de bulbo húmedo, temperatura de globo y TGBH obtenidos en el sector donde se ubican los operadores. Al principio de la medición, los primeros 10 minutos, después que se abrió la puerta del horno, la temperatura de globo aumentó aproximadamente desde 20 hasta 60 ºC producto del calor radiante; la temperatura de bulbo húmedo, luego de una pequeña disminución, aumentó desde aproximadamente 15 a 24 ºC. Después de aproximadamente 27 minutos se terminó la limpieza y se cerró la puerta, lo cual produjo la disminución de las temperaturas, la de globo a valores del orden de 20 ºC y la de bulbo húmedo al orden de 15 ºC.

360

Tasa Sudor

257 W/m2

que el operador utiliza su ropa normal de resistencia térmica 1.5 clo; luego, que utiliza ropa de protección aluminizada, manteniéndose la resistencia térmica en 1.5 clo, pero disminuyendo el coeficiente de absorción de la radiación que para ropa normal es 0.94 y para ropa aluminizada de 0.1 y, tercero, que al sector se inyecta aire exterior que permite disminuir la temperatura de bulbo seco a 35.8 ºC y la de bulbo húmedo a 25.1 ºC, pero dejando la temperatura de globo igual. Con la ropa normal, que utiliza el operador, la evaporación sería de 257 W/m2 y la evaporación máxima de 67 W/m 2, lo cual generaría una acumulación de calor que, de acuerdo con el límite de alarma, restringe la exposición a un máximo de 16 minutos; al utilizar ropa aluminizada el requerimiento de evaporación es menor, 197 W/m2, porque la resistencia a la radiación es mayor y, por ende, disminuye la carga radiante, que es la más importante, resultando en un menor requerimiento de evaporación de calor, mejoría de la condición térmica (que se refleja en que el tiempo de exposición aumenta de 16 a un máximo de 24 minutos). Finalmente, si al sector de trabajo se inyecta aire externo, disminuye la carga de calor por convección y, en consecuencia, disminuye también la evaporación requerida, lo cual, sumado a que aumenta la capacidad de evaporación máxima, permite que el tiempo de exposición pueda llegar hasta 83 minutos.

Mediciones y Resultados: En la Figura 3


Figura 3.

Temperaturas meias en Tarea e Limpieza Horno.

Figura 4.

Evaluación e la frecuencia caríaca el operaor.

El índice TGBH durante el período de limpieza se mantuvo por encima de 30 ºC que sería el límite que corresponde aplicar en los casos en que el trabajo se prolongue por el orden de una hora. El valor promedio, entre el minuto 5 y el minuto 30, resultó de 30.6 ºC, valor que estaría por debajo del límite de 31.5 ºC que corresponde aplicar en este caso dado que la tarea duró aproximadamente 30 minutos. En la Figura 4 se compara la frecuencia cardiaca del operador, medida simultáneamente con las temperaturas ambientales, con el límite de 137 pulsaciones/min, que corresponde en este caso. Se observa que en una ocasión, puntualmente y por un corto tiempo –menos de un minuto–, se alcanza el límite, lo cual no es significativo porque el nivel no se sostiene por un período más prolongado. El valor medio de la frecuencia cardiaca entre el minuto 15 y el minuto 40, que es el período en que se produce su respuesta prin-


Artículo Original | Evaluación de Exposición a Calor. Alcances y Limitaciones de los Indicadores. Su interpretación y Correcta Aplicación Tabla 4.

Eposición a temperaturas en tarea e mantención. Vestuario Ropa Normal O,8 clo

Balance Calor M =+200 W/m2 C = -42 W/m2 R = +76 W/m2 Qres = -14 W/m2

Evaporación Requerida

Evaporación Máxima


Tasa Sudor

Tiempo Máximo

220 W/m2

145 W/m2

145 W/m2

755 /h


cipal a la tarea realizada, es de 124 pulsaciones/min, valor al cual le correspondería un consumo de oxigeno de: %Vo = 100x(124-60)/(177-60) = 54.7% 2

Donde se ha considerado que la frecuencia cardiaca máxima es de 177 pulsaciones/min, dado que la edad del operador es 43 años, y la mínima de 60 pulsaciones/min; el correspondiente tiempo de fatiga sería igual a: TF = 10(4- 0.04x54.7) = 65 minutos Luego, si bien la frecuencia cardiaca no sobrepasa el límite máximo puntual durante la tarea, lo cual probablemente se debe a que el propio operador regula su esfuerzo, su valor promedio para el período de exposición indica que el tiempo de la tarea se debe restringir tomando como referencia que el tiempo de fatiga sería del orden de 65 minutos. En la Tabla Nº 4 se presenta el balance de calor que corresponde a la temperatura de bulbo seco, medida simultáneamente con las otras temperaturas y correspondiente a un promedio de 22.5 ºC, temperatura de bulbo húmedo igual a 22.0 ºC y temperatura de globo igual a 50.6 ºC, que son los valores promedio entre el minuto 5 y el minuto 30, que es el período principal de exposición. La tasa de evaporación requerida resultó de 220 W/m 2, y como la evaporación máxima es sólo de 145 W/m 2, la diferencia se acumula y restringe el tiempo máximo de la exposición a 40 minutos. En esta evaluación, en general, los tres indicadores concuerdan en que el nivel de exposición a calor de la tarea se encuentra en el orden del límite permisible; el valor promedio de TGBH es de 30.6 ºC y se encuentra por encima del límite que correspondería aplicar si el trabajo se prolongara por 60 minutos, como podría ocurrir, y algo por debajo del límite de 31.5 ºC que se aplica en la tarea actual evaluada, cuya duración fue del orden de 30 minutos; el tiempo de fatiga calculado a partir de las pulsaciones del operador fue de 65

minutos, lo cual concuerda con el análisis de TGBH que indica que la tarea sobrepasaría el límite permisible en el caso de durar una hora. Por su parte, el análisis de tasa requerida de sudor reafirma estos resultados porque indica que el tiempo máximo de la exposición debería ser de 40 minutos. Con un criterio preventivo lo que se recomienda es que la tarea de limpieza propiamente tal no supere los 20 minutos en forma continua, luego de lo cual se requiere un periodo de descanso de duración similar en un ambiente sin cargas de calor.

CONCLUSIONES Para evaluar la exposición a calor, el indicador TGBH resulta adecuado porque es fácil de medir y calcular y, al mismo tiempo, representa en un solo valor el efecto de la temperatura, la humedad, la velocidad del aire y el calor radiante; no obstante, no es aplicable cuando la exposición es de corta duración o cuando la ropa de trabajo es de resistencia térmica mayor a 0.6 clo, de tela impermeable al vapor de agua o aluminizada, situaciones que son frecuentes en algunos procesos industriales. El análisis de la exposición mediante el balance de calor y los indicadores de tasa de sudor requerida son un buen complemento y, en un número importante de casos, una alternativa del indicador TGBH para evaluar la exposición a calor. La dificultad de cálculo que requiere la aplicación de esta metodología se elimina al programar las ecuaciones en un algoritmo computacional como el utilizado en el presente trabajo. La frecuencia cardiaca es una medición directa de la respuesta fisiológica del individuo expuesto que puede ser evaluada mediante límites absolutos, como los considerados en los TLVs de la ACGIH, que permiten un control directo de la exposición, y también relacionarlos con el consumo de oxígeno y tiempos de agotamiento o fatiga para realizar una planificación apropiada de las tareas.

REFERENCIAS American Conference of governmental Inustrial Hyienists. 1998. TLVs an BEIs. Cincinnati, OH: ACgIH. ————. 2009. TLVs an BEIs. Cincinnati, OH: ACgIH. Chile. Ministerio e Salu. 1999. decreto Supremo Nº 594/1999: aprueba relamento sobre coniciones sanitarias y ambientales básicas en los luares e trabajo. diario Oficial. 29 e abril e 2000.

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Estres Termico Ds 594

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