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42. Caldo e freddo

Editor del capitolo:  Jean-Jacques Vogt


 

Sommario 

Figure e tabelle

Risposte fisiologiche all'ambiente termico
W.Larry Kenney

Effetti dello stress da calore e del lavoro al caldo
Bodil Nielsen

Disturbi da calore
Tokuo Ogawa

Prevenzione dello stress da calore
Sarah A. Nunneley

Le basi fisiche del lavoro in calore
Jacques Malchaire

Valutazione dello Stress da Calore e degli Indici di Stress da Calore
Kenneth C. Parsons

     Caso di studio: Indici di calore: formule e definizioni

Scambio di calore attraverso l'abbigliamento
Wouter A. Lotens

     Formule e definizioni

Ambienti freddi e lavoro a freddo
Ingvar Holmér, Per-Ola Granberg e Goran Dahlstrom

Prevenzione dello stress da freddo in condizioni esterne estreme
Jacques Bittel e Gustave Savourey

Indici e standard freddi
Ingvar Holmér

tavoli

Fare clic su un collegamento sottostante per visualizzare la tabella nel contesto dell'articolo.

1. Concentrazione di elettroliti nel plasma sanguigno e nel sudore
2. Indice di stress termico e tempi di esposizione consentiti: calcoli
3. Interpretazione dei valori dell'Heat Stress Index
4. Valori di riferimento per i criteri di sollecitazione termica e deformazione
5. Modello utilizzando la frequenza cardiaca per valutare lo stress da calore
6. Valori di riferimento WBGT
7. Pratiche di lavoro per ambienti caldi
8. Calcolo dell'indice SWreq e metodo di valutazione: equazioni
9. Descrizione dei termini utilizzati nella ISO 7933 (1989b)
10 Valori WBGT per quattro fasi di lavoro
11 Dati di base per la valutazione analitica secondo ISO 7933
12 Valutazione analitica utilizzando ISO 7933
13 Temperature dell'aria di vari ambienti lavorativi freddi
14 Durata dello stress da freddo non compensato e reazioni associate
15 Indicazione degli effetti previsti dell'esposizione al freddo lieve e grave
16 Temperatura del tessuto corporeo e prestazioni fisiche umane
17 Risposte umane al raffreddamento: reazioni indicative all'ipotermia
18 Raccomandazioni sanitarie per il personale esposto allo stress da freddo
19 Programmi di condizionamento per lavoratori esposti al freddo
20 Prevenzione e riduzione dello stress da freddo: strategie
21 Strategie e misure relative a fattori e attrezzature specifici
22 Meccanismi generali di adattamento al freddo
23 Numero di giorni in cui la temperatura dell'acqua è inferiore a 15 ºC
24 Temperature dell'aria di vari ambienti lavorativi freddi
25 Classificazione schematica del lavoro a freddo
26 Classificazione dei livelli di tasso metabolico
27 Esempi di valori di isolamento di base dell'abbigliamento
28 Classificazione della resistenza termica al raffreddamento degli indumenti
29 Classificazione della resistenza termica da contatto degli indumenti
30 Indice Wind Chill, temperatura e tempo di congelamento della carne esposta
31 Potere rinfrescante del vento sulla carne esposta

Cifre

Punta su una miniatura per vedere la didascalia della figura, fai clic per vedere la figura nel contesto dell'articolo.

HEA030F1HEA050F1HEA010F1HEA080F1HEA080F2HEA080F3HEA020F1HEA020F2HEA020F3HEA020F4HEA020F5HEA020F6HEA020F7HEA090F1HEA090F2HEA090F3HEA090T4HEA090F4HEA090T8HEA090F5HEA110F1HEA110F2HEA110F3HEA110F4HEA110F5HEA110F6


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Mercoledì, marzo 16 2011 21: 12

Risposte fisiologiche all'ambiente termico

Gli esseri umani vivono tutta la loro vita all'interno di una gamma molto piccola e ferocemente protetta di temperature corporee interne. I limiti massimi di tolleranza per le cellule viventi vanno da circa 0ºC (formazione di cristalli di ghiaccio) a circa 45ºC (coagulazione termica delle proteine ​​intracellulari); tuttavia, gli esseri umani possono tollerare temperature interne inferiori a 35ºC o superiori a 41ºC solo per periodi di tempo molto brevi. Per mantenere la temperatura interna entro questi limiti, le persone hanno sviluppato risposte fisiologiche molto efficaci e in alcuni casi specializzate agli stress termici acuti. Queste risposte, progettate per facilitare la conservazione, la produzione o l'eliminazione del calore corporeo, implicano il coordinamento finemente controllato di diversi sistemi corporei.

Bilancio termico umano

Di gran lunga, la più grande fonte di calore impartita al corpo deriva dalla produzione metabolica di calore (M). Anche al massimo dell'efficienza meccanica, dal 75 all'80% dell'energia coinvolta nel lavoro muscolare viene liberata sotto forma di calore. A riposo, un tasso metabolico di 300 ml O2 al minuto crea un carico termico di circa 100 Watt. Durante il lavoro in regime stazionario con un consumo di ossigeno di 1 l/min, vengono generati circa 350 W di calore, meno l'energia associata al lavoro esterno (W). Anche a un'intensità di lavoro da lieve a moderata, la temperatura interna del corpo aumenterebbe di circa un grado centigrado ogni 15 minuti se non fosse per un mezzo efficiente di dissipazione del calore. Infatti, individui molto in forma possono produrre calore superiore a 1,200 W per 1-3 ore senza danni da calore (Gisolfi e Wenger 1984).

Il calore può anche essere acquisito dall'ambiente tramite irraggiamento (R) e convezione (C) se la temperatura del globo (una misura del calore radiante) e la temperatura dell'aria (bulbo secco), rispettivamente, superano la temperatura della pelle. Queste vie di guadagno di calore sono in genere piccole rispetto a M, e diventano effettivamente vie di perdita di calore quando il gradiente termico pelle-aria viene invertito. L'ultima via per la perdita di calore: l'evaporazione (E)— è anche tipicamente il più importante, poiché il calore latente di vaporizzazione del sudore è elevato — circa 680 Wh/l di sudore evaporato. Queste relazioni sono discusse altrove in questo capitolo.

In condizioni da freddo a termoneutrale, l'aumento di calore è bilanciato dalla perdita di calore, non viene immagazzinato calore e la temperatura corporea si equilibra; questo è:

M–O ± R ± C–E = 0

Tuttavia, in caso di esposizione al calore più grave:

M–O ± R ± C >E

e il calore viene immagazzinato. In particolare, lavori pesanti (alto dispendio energetico che aumenta M-W), temperature dell'aria eccessivamente elevate (che aumentano R+C), elevata umidità (che limita E) e l'uso di indumenti spessi o relativamente impermeabili (che creano una barriera all'effettiva evaporazione del sudore) creano uno scenario del genere. Infine, se l'esercizio è prolungato o l'idratazione inadeguata, E può essere superata dalla limitata capacità del corpo di secernere sudore (da 1 a 2 l/h per brevi periodi).

Temperatura corporea e suo controllo

Allo scopo di descrivere le risposte fisiologiche al caldo e al freddo, il corpo è diviso in due componenti: il "nucleo" e il "guscio". Temperatura interna (Tc) rappresenta la temperatura corporea interna o profonda e può essere misurata per via orale, rettale o, in laboratorio, nell'esofago o sulla membrana timpanica (timpano). La temperatura del guscio è rappresentata dalla temperatura media della pelle (Tsk). La temperatura media del corpo (Tb) in qualsiasi momento è un equilibrio ponderato tra queste temperature, cioè

 

Tb = k Tc + (1– k) Tsk

dove il fattore di ponderazione k varia da circa 0.67 a 0.90.

Di fronte a sfide per la neutralità termica (stress da caldo o freddo), il corpo si sforza di controllare Tc attraverso aggiustamenti fisiologici, e Tc fornisce il feedback principale al cervello per coordinare questo controllo. Mentre la temperatura cutanea locale e media sono importanti per fornire input sensoriali, Tsk varia notevolmente con la temperatura ambiente, con una media di circa 33 ºC alla termoneutralità e raggiungendo da 36 a 37 ºC in condizioni di lavoro pesante al caldo. Può diminuire notevolmente durante l'esposizione al freddo di tutto il corpo e locale; la sensibilità tattile è compresa tra 15 e 20 ºC, mentre la temperatura critica per la destrezza manuale è compresa tra 12 e 16 ºC. I valori di soglia del dolore superiore e inferiore per Tsk sono rispettivamente di circa 43 ºC e 10 ºC.

Precisi studi di mappatura hanno localizzato il sito di maggior controllo termoregolatorio in un'area del cervello nota come ipotalamo pre-ottico/anteriore (POAH). In questa regione ci sono cellule nervose che rispondono sia al riscaldamento (neuroni sensibili al caldo) che al raffreddamento (neuroni sensibili al freddo). Quest'area domina il controllo della temperatura corporea ricevendo informazioni sensoriali afferenti sulla temperatura corporea e inviando segnali efferenti alla pelle, ai muscoli e ad altri organi coinvolti nella regolazione della temperatura, attraverso il sistema nervoso autonomo. Altre aree del sistema nervoso centrale (ipotalamo posteriore, formazione reticolare, ponte, midollo e midollo spinale) formano connessioni ascendenti e discendenti con il POAH e svolgono una varietà di funzioni facilitatrici.

Il sistema di controllo del corpo è analogo al controllo termostatico della temperatura in una casa con capacità sia di riscaldamento che di raffreddamento. Quando la temperatura corporea sale al di sopra di una certa temperatura "set point" teorica, vengono attivate le risposte effettrici associate al raffreddamento (sudorazione, aumento del flusso sanguigno cutaneo). Quando la temperatura corporea scende al di sotto del set point, vengono avviate risposte di aumento di calore (diminuzione del flusso sanguigno cutaneo, brividi). A differenza dei sistemi di riscaldamento/raffrescamento domestico, tuttavia, il sistema di controllo termoregolatore umano non funziona come un semplice sistema on-off, ma ha anche caratteristiche di controllo proporzionale e di controllo del tasso di variazione. Va notato che una "temperatura di set point" esiste solo in teoria, e quindi è utile per visualizzare questi concetti. C'è ancora molto lavoro da fare per una piena comprensione dei meccanismi associati al set point di termoregolazione.

Qualunque sia la sua base, il set point è relativamente stabile e non è influenzato dal lavoro o dalla temperatura ambiente. Infatti, l'unica perturbazione acuta nota per spostare il set point è il gruppo di pirogeni endogeni coinvolti nella risposta febbrile. Le risposte effettrici impiegate dal corpo per mantenere l'equilibrio termico vengono avviate e controllate in risposta a un "errore di carico", ovvero una temperatura corporea che è transitoriamente al di sopra o al di sotto del set point (figura 1). Una temperatura interna al di sotto del set point crea un errore di carico negativo, con conseguente aumento di calore (brividi, vasocostrizione della pelle). Una temperatura interna superiore al set point crea un errore di carico positivo, che porta all'attivazione degli effettori della perdita di calore (vasodilatazione cutanea, sudorazione). In ogni caso, il trasferimento di calore risultante riduce l'errore di carico e aiuta a riportare la temperatura corporea a uno stato stazionario.

Figura 1. Un modello di termoregolazione nel corpo umano.

HEA030F1

Regolazione della temperatura nel calore

Come accennato in precedenza, gli esseri umani cedono calore all'ambiente principalmente attraverso una combinazione di mezzi secchi (radiazione e convezione) ed evaporativi. Per facilitare questo scambio, vengono attivati ​​e regolati due sistemi effettori primari: la vasodilatazione cutanea e la sudorazione. Mentre la vasodilatazione cutanea spesso provoca piccoli aumenti della perdita di calore secco (radiante e convettivo), funziona principalmente per trasferire il calore dal nucleo alla pelle (trasferimento di calore interno), mentre l'evaporazione del sudore fornisce un mezzo estremamente efficace per raffreddare il sangue prima al suo ritorno ai tessuti profondi del corpo (trasferimento di calore esterno).

Vasodilatazione cutanea

La quantità di calore trasferita dal nucleo alla pelle è funzione del flusso sanguigno cutaneo (SkBF), del gradiente di temperatura tra nucleo e pelle e del calore specifico del sangue (poco meno di 4 kJ/°C per litro di sangue). A riposo in un ambiente termoneutro, la pelle riceve circa 200-500 ml/min di flusso sanguigno, che rappresenta solo il 5-10% del sangue totale pompato dal cuore (gittata cardiaca). A causa del gradiente di 4ºC tra Tc (circa 37ºC) e Tsk (circa 33ºC in tali condizioni), il calore metabolico prodotto dal corpo per sostenere la vita viene costantemente convogliato alla pelle per essere dissipato. Al contrario, in condizioni di grave ipertermia come il lavoro ad alta intensità in condizioni calde, il gradiente termico dal nucleo alla pelle è minore e il necessario trasferimento di calore è ottenuto da grandi aumenti di SkBF. Sotto il massimo stress da calore, la SkBF può raggiungere da 7 a 8 l/min, circa un terzo della gittata cardiaca (Rowell 1983). Questo elevato flusso sanguigno si ottiene attraverso un meccanismo poco conosciuto unico per gli esseri umani che è stato chiamato "sistema vasodilatatore attivo". La vasodilatazione attiva coinvolge segnali nervosi simpatici dall'ipotalamo alle arteriole cutanee, ma il neurotrasmettitore non è stato determinato.

Come accennato in precedenza, SkBF risponde principalmente agli aumenti di Tc e, in misura minore, Tsk. Tc aumenta quando inizia il lavoro muscolare e inizia la produzione di calore metabolico, e una volta superata una certa soglia Tc viene raggiunto, anche SkBF inizia ad aumentare notevolmente. Su questa relazione termoregolatrice di base agiscono anche fattori non termici. Questo secondo livello di controllo è fondamentale in quanto modifica la SkBF quando la stabilità cardiovascolare complessiva è minacciata. Le vene della pelle sono molto flessibili e una parte significativa del volume circolante si accumula in questi vasi. Questo aiuta lo scambio di calore rallentando la circolazione capillare per aumentare il tempo di transito; tuttavia, questo raggruppamento, unito alle perdite di liquidi dovute alla sudorazione, può anche ridurre la velocità di ritorno del sangue al cuore. Tra i fattori non termici che hanno dimostrato di influenzare la SkBF durante il lavoro vi sono la postura eretta, la disidratazione e la respirazione a pressione positiva (uso del respiratore). Questi agiscono attraverso riflessi che si attivano quando la pressione di riempimento cardiaca diminuisce e i recettori di stiramento situati nelle grandi vene e nell'atrio destro vengono scaricati, e sono quindi più evidenti durante il lavoro aerobico prolungato in posizione eretta. Questi riflessi servono a mantenere la pressione arteriosa e, in caso di lavoro, a mantenere un flusso sanguigno adeguato ai muscoli attivi. Pertanto, il livello di SkBF in un dato momento rappresenta gli effetti aggregati delle risposte riflesse termoregolatrici e non termoregolatrici.

La necessità di aumentare il flusso sanguigno alla pelle per favorire la regolazione della temperatura influisce notevolmente sulla capacità del sistema cardiovascolare di regolare la pressione sanguigna. Per questo motivo è necessaria una risposta coordinata dell'intero sistema cardiovascolare allo stress da calore. Quali aggiustamenti cardiovascolari si verificano che consentono questo aumento del flusso cutaneo e del volume? Durante il lavoro in condizioni fresche o termoneutrali, l'aumento necessario della gittata cardiaca è ben supportato dall'aumento della frequenza cardiaca (FC), poiché ulteriori aumenti della gittata sistolica (SV) sono minimi oltre l'intensità dell'esercizio del 40% del massimo. Con il caldo, la frequenza cardiaca è più alta a qualsiasi intensità di lavoro come compensazione per la riduzione del volume sanguigno centrale (CBV) e SV. A livelli di lavoro più elevati si raggiunge la frequenza cardiaca massima e questa tachicardia non è quindi in grado di sostenere la gittata cardiaca necessaria. Il secondo modo in cui il corpo fornisce un'elevata SkBF è distribuendo il flusso sanguigno lontano da aree come il fegato, i reni e l'intestino (Rowell 1983). Questo reindirizzamento del flusso può fornire altri 800-1,000 ml di flusso sanguigno alla pelle e aiuta a compensare gli effetti dannosi del raggruppamento periferico di sangue.

Sudorazione

Il sudore termoregolatore nell'uomo è secreto da 2 a 4 milioni di ghiandole sudoripare eccrine sparse in modo non uniforme sulla superficie corporea. A differenza delle ghiandole sudoripare apocrine, che tendono ad essere raggruppate (sul viso e sulle mani e nelle regioni assiali e genitali) e che secernono il sudore nei follicoli piliferi, le ghiandole eccrine secernono il sudore direttamente sulla superficie della pelle. Questo sudore è inodore, incolore e relativamente diluito, poiché è un ultrafiltrato di plasma. Pertanto ha un elevato calore latente di vaporizzazione ed è ideale per il suo scopo di raffreddamento.

Come esempio dell'efficacia di questo sistema di raffreddamento, un uomo che lavora con un costo di ossigeno di 2.3 l/min produce un calore metabolico netto (M-W) di circa 640 W. Senza sudorazione, la temperatura corporea aumenterebbe a una velocità di circa 1°C ogni 6-7 min. Con un'evaporazione efficiente di circa 16 g di sudore al minuto (un tasso ragionevole), il tasso di perdita di calore può eguagliare il tasso di produzione di calore e la temperatura interna del corpo può essere mantenuta a uno stato stazionario; questo è,

M–W±R±C–E = 0

Le ghiandole eccrine sono di struttura semplice, costituite da una porzione secretoria arrotolata, un condotto e un poro della pelle. Il volume di sudore prodotto da ciascuna ghiandola dipende sia dalla struttura che dalla funzione della ghiandola, e il tasso di sudorazione totale a sua volta dipende sia dal reclutamento delle ghiandole (densità delle ghiandole sudoripare attive) sia dalla produzione delle ghiandole sudoripare. Il fatto che alcune persone sudano più pesantemente di altre è attribuibile principalmente alle differenze nella dimensione delle ghiandole sudoripare (Sato e Sato 1983). L'acclimatazione al calore è un altro importante fattore determinante della produzione di sudore. Con l'invecchiamento, i tassi di sudorazione inferiori sono attribuibili non a un minor numero di ghiandole eccrine attivate, ma a una ridotta produzione di sudore per ghiandola (Kenney e Fowler 1988). Questo declino è probabilmente correlato a una combinazione di alterazioni strutturali e funzionali che accompagnano il processo di invecchiamento.

Come i segnali vasomotori, gli impulsi nervosi diretti alle ghiandole sudoripare hanno origine nel POAH e scendono attraverso il tronco encefalico. Le fibre che innervano le ghiandole sono fibre colinergiche simpatiche, una rara combinazione nel corpo umano. Mentre l'acetilcolina è il principale neurotrasmettitore, anche i trasmettitori adrenergici (catecolamine) stimolano le ghiandole eccrine.

In molti modi, il controllo della sudorazione è analogo al controllo del flusso sanguigno cutaneo. Entrambi hanno caratteristiche di insorgenza simili (soglia) e relazioni lineari con l'aumento Tc. La schiena e il torace tendono ad avere inizi di sudorazione più precoci e le pendenze per il rapporto tra il tasso di sudorazione locale e Tc sono più ripidi per questi siti. Come SkBF, la sudorazione è modificata da fattori non termici come l'ipoidratazione e l'iperosmolalità. Da segnalare anche un fenomeno chiamato “idromeiosi”, che si verifica in ambienti molto umidi o su zone cutanee costantemente ricoperte da indumenti bagnati. Tali aree della pelle, a causa del loro stato costantemente umido, riducono la produzione di sudore. Questo funge da meccanismo protettivo contro la continua disidratazione, poiché il sudore che rimane sulla pelle invece di evaporare non ha alcuna funzione di raffreddamento.

Se il tasso di sudorazione è adeguato, il raffreddamento evaporativo è determinato in ultima analisi dal gradiente di pressione del vapore acqueo tra la pelle bagnata e l'aria che la circonda. Pertanto, l'elevata umidità e gli indumenti pesanti o impermeabili limitano il raffreddamento per evaporazione, mentre l'aria secca, il movimento dell'aria intorno al corpo e gli indumenti porosi facilitano l'evaporazione. D'altra parte, se il lavoro è pesante e la sudorazione abbondante, anche il raffreddamento evaporativo può essere limitato dalla capacità del corpo di produrre sudore (al massimo da 1 a 2 l/h).

Regolazione della temperatura al freddo

Una differenza importante nel modo in cui gli esseri umani rispondono al freddo rispetto al caldo è che il comportamento gioca un ruolo molto più importante nella risposta termoregolatrice al freddo. Ad esempio, indossare indumenti adeguati e assumere posture che riducano al minimo la superficie disponibile per la perdita di calore ("rannicchiarsi") sono molto più importanti in condizioni ambientali fredde che in quelle calde. Una seconda differenza è il ruolo maggiore svolto dagli ormoni durante lo stress da freddo, compresa l'aumentata secrezione di catecolamine (norepinefrina ed epinefrina) e di ormoni tiroidei.

Vasocostrizione cutanea

Una strategia efficace contro la perdita di calore dal corpo per irraggiamento e convezione consiste nell'aumentare l'effettivo isolamento fornito dal guscio. Negli esseri umani ciò si ottiene diminuendo il flusso sanguigno alla pelle, cioè mediante vasocostrizione cutanea. La costrizione dei vasi cutanei è più pronunciata alle estremità che sul tronco. Come la vasodilatazione attiva, anche la vasocostrizione cutanea è controllata dal sistema nervoso simpatico ed è influenzata da TcTsk e le temperature locali.

L'effetto del raffreddamento della pelle sulla risposta della frequenza cardiaca e della pressione sanguigna varia a seconda dell'area del corpo che viene raffreddata e se il freddo è abbastanza intenso da causare dolore. Ad esempio, quando le mani sono immerse in acqua fredda, la frequenza cardiaca, la pressione arteriosa sistolica (SBP) e la pressione arteriosa diastolica (DBP) aumentano. Quando il viso è raffreddato, PAS e PAD aumentano a causa della risposta simpatica generalizzata; tuttavia, la frequenza cardiaca scende a causa di un riflesso parasimpatico (LeBlanc 1975). Per confondere ulteriormente la complessità della risposta complessiva al freddo, c'è un'ampia gamma di variabilità nelle risposte da una persona all'altra. Se lo stress da freddo è di entità sufficiente per diminuire la temperatura interna del corpo, la frequenza cardiaca può aumentare (a causa dell'attivazione simpatica) o diminuire (a causa dell'aumento del volume sanguigno centrale).

Viene definito un caso specifico di interesse vasodilatazione indotta dal freddo (CIVD). Quando le mani vengono poste in acqua fredda, SkBF inizialmente diminuisce per conservare il calore. Quando la temperatura dei tessuti scende, la SkBF paradossalmente aumenta, diminuisce di nuovo e ripete questo schema ciclico. È stato suggerito che la CIVD sia utile nel prevenire il congelamento dei danni ai tessuti, ma questo non è dimostrato. Dal punto di vista meccanicistico, la dilatazione transitoria si verifica probabilmente quando gli effetti diretti del freddo sono abbastanza gravi da ridurre la trasmissione nervosa, che prevale transitoriamente sull'effetto del freddo sui recettori simpatici dei vasi sanguigni (mediando l'effetto costrittore).

tremante

Man mano che il raffreddamento del corpo progredisce, la seconda linea di difesa trema. Il brivido è la contrazione casuale involontaria delle fibre muscolari superficiali, che non limita la perdita di calore ma anzi ne aumenta la produzione. Poiché tali contrazioni non producono alcun lavoro, viene generato calore. Una persona che riposa può aumentare la sua produzione di calore metabolico da tre a quattro volte durante i brividi intensi e può aumentare Tc di 0.5ºC. I segnali per iniziare i brividi provengono principalmente dalla pelle e, oltre alla regione POAH del cervello, anche l'ipotalamo posteriore è coinvolto in larga misura.

Sebbene molti fattori individuali contribuiscano ai brividi (e alla tolleranza al freddo in generale), un fattore importante è il grasso corporeo. Un uomo con pochissimo grasso sottocutaneo (spessore da 2 a 3 mm) inizia a tremare dopo 40 min a 15ºC e 20 min a 10ºC, mentre un uomo che ha più grasso isolante (11 mm) potrebbe non tremare affatto a 15ºC e dopo 60 min a 10ºC (LeBlanc 1975).

 

Di ritorno

Quando una persona è esposta a condizioni ambientali calde si attivano i meccanismi fisiologici di perdita di calore per mantenere la normale temperatura corporea. I flussi di calore tra il corpo e l'ambiente dipendono dalla differenza di temperatura tra:

  1. l'aria circostante e oggetti come pareti, finestre, il cielo e così via
  2. la temperatura superficiale della persona

 

La temperatura superficiale della persona è regolata da meccanismi fisiologici, come le variazioni del flusso sanguigno alla pelle e l'evaporazione del sudore secreto dalle ghiandole sudoripare. Inoltre, la persona può cambiare i vestiti per variare lo scambio di calore con l'ambiente. Più calde sono le condizioni ambientali, minore è la differenza tra la temperatura circostante e la temperatura superficiale della pelle o degli indumenti. Ciò significa che lo "scambio di calore secco" per convezione e irraggiamento è ridotto in condizioni calde rispetto a quelle fredde. A temperature ambientali superiori alla temperatura superficiale, il calore viene acquisito dall'ambiente circostante. In questo caso questo calore in più insieme a quello liberato dai processi metabolici deve essere disperso attraverso l'evaporazione del sudore per il mantenimento della temperatura corporea. Così l'evaporazione del sudore diventa sempre più critica con l'aumentare della temperatura ambientale. Data l'importanza dell'evaporazione del sudore, non sorprende che la velocità del vento e l'umidità dell'aria (pressione del vapore acqueo) siano fattori ambientali critici in condizioni di caldo. Se l'umidità è elevata, si produce ancora sudore ma si riduce l'evaporazione. Il sudore che non può evaporare non ha effetto rinfrescante; gocciola e viene sprecato dal punto di vista termoregolatorio.

Il corpo umano contiene circa il 60% di acqua, circa 35-40 l in una persona adulta. Circa un terzo dell'acqua nel corpo, il fluido extracellulare, è distribuito tra le cellule e nel sistema vascolare (il plasma sanguigno). I restanti due terzi dell'acqua corporea, il fluido intracellulare, si trova all'interno delle cellule. La composizione e il volume dei compartimenti idrici del corpo sono controllati in modo molto preciso da meccanismi ormonali e neurali. Il sudore viene secreto dai milioni di ghiandole sudoripare sulla superficie della pelle quando il centro di termoregolazione viene attivato da un aumento della temperatura corporea. Il sudore contiene sale (NaCl, cloruro di sodio) ma in misura minore rispetto al fluido extracellulare. Pertanto, sia l'acqua che il sale vengono persi e devono essere sostituiti dopo aver sudato.

Effetti della perdita di sudore

In condizioni ambientali neutre, confortevoli, piccole quantità di acqua vengono perse per diffusione attraverso la pelle. Tuttavia, durante il lavoro duro e in condizioni di caldo, possono essere prodotte grandi quantità di sudore dalle ghiandole sudoripare attive, fino a più di 2 l/h per diverse ore. Anche una perdita di sudore di solo l'1% del peso corporeo (» da 600 a 700 ml) ha un effetto misurabile sulla capacità di svolgere il lavoro. Questo è visto da un aumento della frequenza cardiaca (HR) (HR aumenta di circa cinque battiti al minuto per ogni perdita percentuale di acqua corporea) e un aumento della temperatura interna del corpo. Se si prosegue il lavoro si ha un graduale aumento della temperatura corporea, che può salire fino a un valore intorno ai 40ºC; a questa temperatura può verificarsi una malattia da calore. Ciò è in parte dovuto alla perdita di liquidi dal sistema vascolare (figura 1). Una perdita di acqua dal plasma sanguigno riduce la quantità di sangue che riempie le vene centrali e il cuore. Ogni battito cardiaco pomperà quindi una gittata sistolica inferiore. Di conseguenza la gittata cardiaca (la quantità di sangue che viene espulsa dal cuore al minuto) tende a diminuire e la frequenza cardiaca deve aumentare per mantenere la circolazione e la pressione sanguigna.

Figura 1. Distribuzioni calcolate di acqua nel compartimento extracellulare (ECW) e nel compartimento intracellulare (ICW) prima e dopo 2 ore di disidratazione da esercizio a temperatura ambiente di 30°C.

HEA050F1

Un sistema di controllo fisiologico chiamato sistema riflesso dei barocettori mantiene la gittata cardiaca e la pressione sanguigna vicino alla normalità in tutte le condizioni. I riflessi coinvolgono recettori, sensori nel cuore e nel sistema arterioso (aorta e arterie carotidi), che monitorano il grado di stiramento del cuore e dei vasi da parte del sangue che li riempie. Gli impulsi da questi viaggiano attraverso i nervi al sistema nervoso centrale, da cui gli aggiustamenti, in caso di disidratazione, provocano una costrizione dei vasi sanguigni e una riduzione del flusso sanguigno agli organi splancnici (fegato, intestino, reni) e alla pelle. In questo modo il flusso sanguigno disponibile viene ridistribuito per favorire la circolazione ai muscoli che lavorano e al cervello (Rowell 1986).

Una grave disidratazione può portare a esaurimento da calore e collasso circolatorio; in questo caso la persona non riesce a mantenere la pressione sanguigna e la conseguenza è lo svenimento. Nell'esaurimento da calore, i sintomi sono l'esaurimento fisico, spesso insieme a mal di testa, vertigini e nausea. La causa principale dell'esaurimento da calore è lo sforzo circolatorio indotto dalla perdita di acqua dal sistema vascolare. La diminuzione del volume del sangue porta a riflessi che riducono la circolazione nell'intestino e nella pelle. La riduzione del flusso sanguigno cutaneo aggrava la situazione, poiché la perdita di calore dalla superficie diminuisce, quindi la temperatura interna aumenta ulteriormente. Il soggetto può svenire a causa di un calo della pressione sanguigna e del conseguente basso flusso sanguigno al cervello. La posizione sdraiata migliora l'afflusso di sangue al cuore e al cervello e, dopo essersi raffreddati e aver bevuto un po' d'acqua, la persona ritrova quasi immediatamente il proprio benessere.

Se i processi che causano l'esaurimento da calore "si scatenano", si sviluppa in un colpo di calore. La graduale riduzione della circolazione cutanea fa salire sempre di più la temperatura, e questo porta ad una riduzione, persino all'arresto della sudorazione e ad un aumento ancora più rapido della temperatura interna, che provoca collasso circolatorio e può provocare la morte o danni irreversibili al cervello. Cambiamenti nel sangue (come alta osmolalità, basso pH, ipossia, aderenza cellulare dei globuli rossi, coagulazione intravascolare) e danni al sistema nervoso sono risultati nei pazienti con colpo di calore. Il ridotto afflusso di sangue all'intestino durante lo stress da calore può provocare danni ai tessuti e possono essere liberate sostanze (endotossine) che inducono febbre in relazione al colpo di calore (Hales e Richards 1987). Il colpo di calore è un'emergenza acuta e pericolosa per la vita ulteriormente discussa nella sezione sui "disturbi da calore".

Insieme alla perdita di acqua, la sudorazione produce una perdita di elettroliti, principalmente sodio (Na+) e cloruro (Cl-), ma anche in misura minore magnesio (Mg++), potassio (K+) e così via (vedi tabella 1). Il sudore contiene meno sale rispetto ai compartimenti del fluido corporeo. Ciò significa che diventano più salati dopo la perdita di sudore. L'aumento della salinità sembra avere un effetto specifico sulla circolazione tramite effetti sulla muscolatura liscia vascolare, che controlla il grado di apertura dei vasi. Tuttavia, diversi ricercatori hanno dimostrato che interferisce con la capacità di sudare, in modo tale che è necessaria una temperatura corporea più elevata per stimolare le ghiandole sudoripare: la sensibilità delle ghiandole sudoripare si riduce (Nielsen 1984). Se la perdita di sudore viene sostituita solo dall'acqua, ciò può portare a una situazione in cui il corpo contiene meno cloruro di sodio rispetto allo stato normale (ipo-osmotico). Ciò causerà crampi dovuti al malfunzionamento di nervi e muscoli, una condizione nota in passato come "crampi del minatore" o "crampi del fuochista". Può essere prevenuta aggiungendo sale alla dieta (bere birra era una misura preventiva suggerita nel Regno Unito negli anni '1920!).

Tabella 1. Concentrazione di elettroliti nel plasma sanguigno e nel sudore

Elettroliti e altro
sostanze

Concentrazione plasmatica
trazioni (g per l)

Concentrazioni di sudore
(g per litro)

Sodio (Na+)

3.5

0.2-1.5

Potassio (K+)

0.15

0.15

Calcio (Ca++)

0.1

piccole quantità

Magnesio (Mg++)

0.02

piccole quantità

Cloruro (cl-)

3.5

0.2-1.5

Il bicarbonato (HCO3-)

1.5

piccole quantità

Proteine

70

0

Grassi, glucosio, piccoli ioni

15-20

piccole quantità

Adattato da Vellar 1969.

La ridotta circolazione cutanea e l'attività delle ghiandole sudoripare influiscono sulla termoregolazione e sulla perdita di calore in modo tale che la temperatura interna aumenterà più che nello stato completamente idratato.

In molti mestieri diversi, i lavoratori sono esposti a stress da calore esterno, ad esempio i lavoratori nelle acciaierie, nelle industrie del vetro, nelle cartiere, nei panifici, nelle industrie minerarie. Anche gli spazzacamini ei vigili del fuoco sono esposti al calore esterno. Anche le persone che lavorano in spazi ristretti su veicoli, navi e aerei possono soffrire di calore. Tuttavia, va notato che le persone che lavorano in tute protettive o che svolgono lavori pesanti in indumenti impermeabili possono essere vittime di esaurimento da calore anche in condizioni di temperatura ambientale moderata e fresca. Gli effetti negativi dello stress da calore si verificano in condizioni in cui la temperatura interna è elevata e la perdita di sudore è elevata.

Reidratazione

Gli effetti della disidratazione dovuta alla perdita di sudore possono essere invertiti bevendo abbastanza per sostituire il sudore. Questo di solito avverrà durante il recupero dopo il lavoro e l'esercizio. Tuttavia, durante il lavoro prolungato in ambienti caldi, le prestazioni migliorano bevendo durante l'attività. Il consiglio comune è quindi quello di bere quando si ha sete.

Ma ci sono alcuni problemi molto importanti in questo. Uno è che la voglia di bere non è abbastanza forte da sostituire la perdita d'acqua che si verifica simultaneamente; e in secondo luogo, il tempo necessario per sostituire un grande deficit idrico è molto lungo, più di 12 ore. Infine, c'è un limite alla velocità con cui l'acqua può passare dallo stomaco (dove viene immagazzinata) all'intestino (gut), dove avviene l'assorbimento. Questo tasso è inferiore ai tassi di sudorazione osservati durante l'esercizio in condizioni di caldo.

Ci sono stati un gran numero di studi su varie bevande per ripristinare l'acqua corporea, gli elettroliti e le riserve di carboidrati degli atleti durante l'esercizio prolungato. I risultati principali sono i seguenti:

    • La quantità di liquido che può essere utilizzata, cioè trasportata dallo stomaco all'intestino, è limitata dalla “velocità di svuotamento gastrico”, che ha un massimo di circa 1,000 ml/h.
    • Se il fluido è “iperosmotico” (contiene ioni/molecole in concentrazioni più elevate rispetto al sangue) la velocità è rallentata. D'altra parte i "fluidi isosmotici" (contenenti acqua e ioni/molecole alla stessa concentrazione, osmolalità, del sangue) passano alla stessa velocità dell'acqua pura.
    • L'aggiunta di piccole quantità di sale e zucchero aumenta il tasso di assorbimento di acqua dall'intestino (Maughan 1991).

         

        Con questo in mente puoi creare il tuo "fluido reidratante" o scegliere tra un gran numero di prodotti commerciali. Normalmente l'equilibrio idrico ed elettrolitico viene ripristinato bevendo durante i pasti. I lavoratori o gli atleti con grandi perdite di sudore dovrebbero essere incoraggiati a bere più del loro bisogno. Il sudore contiene da 1 a 3 g circa di NaCl per litro. Ciò significa che perdite di sudore superiori a 5 l al giorno possono causare una carenza di cloruro di sodio, a meno che la dieta non sia integrata.

        Si consiglia inoltre ai lavoratori e agli atleti di controllare il proprio bilancio idrico pesandosi regolarmente, ad esempio al mattino (alla stessa ora e condizione) e cercando di mantenere un peso costante. Tuttavia, una variazione del peso corporeo non riflette necessariamente il grado di ipoidratazione. L'acqua è legata chimicamente al glicogeno, il deposito di carboidrati nei muscoli, e viene liberata quando il glicogeno viene utilizzato durante l'esercizio. Possono verificarsi variazioni di peso fino a circa 1 kg, a seconda del contenuto di glicogeno del corpo. Anche il peso corporeo “da mattina a mattina” mostra cambiamenti dovuti a “variazioni biologiche” nel contenuto di acqua, ad esempio nelle donne in relazione al ciclo mestruale possono essere trattenuti fino a 1-2 kg di acqua durante la fase premestruale (“premenstrual tensione").

        Il controllo dell'acqua e degli elettroliti

        Il volume dei compartimenti idrici corporei, cioè i volumi dei fluidi extracellulari e intracellulari, e le loro concentrazioni di elettroliti sono mantenuti molto costanti attraverso un equilibrio regolato tra l'assunzione e la perdita di liquidi e sostanze.

        L'acqua viene ottenuta dall'assunzione di cibo e liquidi, e parte viene liberata dai processi metabolici, inclusa la combustione di grassi e carboidrati dal cibo. La perdita di acqua avviene dai polmoni durante la respirazione, dove l'aria inspirata assorbe l'acqua nei polmoni dalle superfici umide delle vie aeree prima di essere espirata. L'acqua si diffonde anche attraverso la pelle in piccole quantità in condizioni confortevoli durante il riposo. Tuttavia, durante la sudorazione, l'acqua può essere persa a velocità superiori a 1-2 l/h per diverse ore. Il contenuto di acqua corporea è controllato. L'aumento della perdita di acqua per sudorazione è compensato dal bere e da una riduzione della produzione di urina, mentre l'eccesso di acqua viene escreto dall'aumento della produzione di urina.

        Questo controllo sia dell'assunzione che dell'uscita dell'acqua è esercitato attraverso il sistema nervoso autonomo e dagli ormoni. La sete aumenterà l'assunzione di acqua e la perdita di acqua da parte dei reni sarà regolata; sia il volume che la composizione elettrolitica delle urine sono sotto controllo. I sensori nel meccanismo di controllo sono nel cuore, rispondendo alla "pienezza" del sistema vascolare. Se il riempimento del cuore è ridotto, ad esempio dopo una perdita di sudore, i recettori segnaleranno questo messaggio ai centri cerebrali responsabili della sensazione di sete e alle aree che inducono una liberazione dell'ormone antidiuretico (ADH) da l'ipofisi posteriore. Questo ormone agisce per ridurre il volume delle urine.

        Allo stesso modo, i meccanismi fisiologici controllano la composizione elettrolitica dei fluidi corporei attraverso processi nei reni. Il cibo contiene sostanze nutritive, minerali, vitamine ed elettroliti. Nel contesto attuale, l'assunzione di cloruro di sodio è la questione importante. L'assunzione di sodio nella dieta varia con le abitudini alimentari, tra 10 e 20-30 g al giorno. Questo è normalmente molto più del necessario, quindi l'eccesso viene escreto dai reni, controllato dall'azione di molteplici meccanismi ormonali (angiotensina, aldosterone, ANF, ecc.) che sono controllati dagli stimoli degli osmocettori nel cervello e nei reni , rispondendo all'osmolalità principalmente di Na+ e Cl- nel sangue e nel fluido nei reni, rispettivamente.

        Differenze interindividuali ed etniche

        Ci si potrebbero aspettare differenze tra maschi e femmine, nonché tra persone giovani e anziane nella reazione al calore. Differiscono in alcune caratteristiche che potrebbero influenzare il trasferimento di calore, come la superficie, il rapporto altezza/peso, lo spessore degli strati di grasso cutaneo isolante e la capacità fisica di produrre lavoro e calore (capacità aerobica »tasso massimo di consumo di ossigeno). I dati disponibili suggeriscono che la tolleranza al calore è ridotta nelle persone anziane. Cominciano a sudare più tardi rispetto ai giovani e le persone anziane reagiscono con un flusso sanguigno più elevato nella pelle durante l'esposizione al calore.

        Confrontando i sessi si è osservato che le donne tollerano meglio il caldo umido rispetto agli uomini. In questo ambiente l'evaporazione del sudore è ridotta, quindi la superficie/massa leggermente maggiore nelle donne potrebbe essere a loro vantaggio. Tuttavia, la capacità aerobica è un fattore importante da considerare quando si confrontano individui esposti al calore. In condizioni di laboratorio le risposte fisiologiche al calore sono simili, se gruppi di soggetti con la stessa capacità di lavoro fisico ("massimo consumo di ossigeno" - VO2 max) vengono testati, ad esempio maschi più giovani e più anziani o maschi contro femmine (Pandolf et al. 1988). In questo caso una determinata attività lavorativa (esercizio su un cicloergometro) comporterà lo stesso carico sul sistema circolatorio, ovvero la stessa frequenza cardiaca e lo stesso aumento della temperatura interna, indipendentemente dall'età e dal sesso.

        Le stesse considerazioni valgono per il confronto tra gruppi etnici. Quando si tiene conto delle differenze di dimensioni e capacità aerobica, non si possono evidenziare differenze significative dovute alla razza. Ma nella vita quotidiana in generale, le persone anziane hanno, in media, un VO più basso2 max rispetto alle persone più giovani e alle femmine un VO inferiore2 max rispetto ai maschi della stessa fascia di età.

        Pertanto, quando si esegue un compito specifico che consiste in una certa velocità di lavoro assoluta (misurata, ad esempio, in Watt), la persona con una capacità aerobica inferiore avrà una frequenza cardiaca e una temperatura corporea più elevate e sarà meno in grado di far fronte allo sforzo aggiuntivo di calore esterno, rispetto a uno con un VO più alto2 max.

        Per motivi di salute e sicurezza sul lavoro sono stati sviluppati numerosi indici di stress da calore. In questi vengono presi in considerazione la grande variazione interindividuale in risposta al calore e al lavoro, nonché gli specifici ambienti caldi per i quali l'indice è costruito. Questi sono trattati altrove in questo capitolo.

        Le persone esposte ripetutamente al calore tollereranno meglio il calore anche dopo pochi giorni. Si acclimatano. La frequenza della sudorazione aumenta e il conseguente aumento del raffreddamento della pelle porta a una temperatura interna e una frequenza cardiaca inferiori durante il lavoro nelle stesse condizioni.

        Pertanto, l'acclimatazione artificiale del personale che dovrebbe essere esposto a temperature estreme (vigili del fuoco, personale di soccorso, personale militare) sarà probabilmente utile per ridurre lo sforzo.

        Riassumendo, più calore produce una persona, più deve essere dissipato. In un ambiente caldo l'evaporazione del sudore è il fattore limitante per la perdita di calore. Le differenze interindividuali nella capacità di sudorazione sono notevoli. Mentre alcune persone non hanno affatto ghiandole sudoripare, nella maggior parte dei casi, con l'allenamento fisico e l'esposizione ripetuta al calore, la quantità di sudore prodotta in un normale test di stress da calore aumenta. Lo stress da calore si traduce in un aumento della frequenza cardiaca e della temperatura interna. La frequenza cardiaca massima e/o una temperatura interna di circa 40ºC definiscono il limite fisiologico assoluto per le prestazioni lavorative in un ambiente caldo (Nielsen 1994).

         

        Di ritorno

        Mercoledì, marzo 16 2011 21: 39

        Disturbi da calore

        L'elevata temperatura ambientale, l'elevata umidità, l'esercizio fisico intenso o la ridotta dissipazione del calore possono causare una varietà di disturbi dovuti al calore. Includono la sincope da calore, l'edema da calore, i crampi da calore, l'esaurimento da calore e il colpo di calore come disturbi sistemici e le lesioni cutanee come disturbi locali.

        Disturbi sistemici

        I crampi da calore, l'esaurimento da calore e il colpo di calore sono di importanza clinica. I meccanismi alla base dello sviluppo di questi disturbi sistemici sono l'insufficienza circolatoria, lo squilibrio idrico ed elettrolitico e/o l'ipertermia (elevata temperatura corporea). Il più grave di tutti è il colpo di calore, che può portare alla morte se non trattato tempestivamente e adeguatamente.

        Due popolazioni distinte sono a rischio di sviluppare disturbi da calore, esclusi i neonati. La prima e più numerosa popolazione è costituita dagli anziani, in particolare i poveri e quelli con patologie croniche, come diabete mellito, obesità, malnutrizione, insufficienza cardiaca congestizia, alcolismo cronico, demenza e la necessità di utilizzare farmaci che interferiscono con la termoregolazione. La seconda popolazione a rischio di soffrire di disturbi da calore comprende individui sani che tentano uno sforzo fisico prolungato o sono esposti a stress da caldo eccessivo. I fattori che predispongono i giovani attivi ai disturbi del calore, oltre alla disfunzione congenita e acquisita delle ghiandole sudoripare, includono scarsa forma fisica, mancanza di acclimatazione, bassa efficienza lavorativa e un ridotto rapporto tra superficie cutanea e massa corporea.

        Sincope da calore

        La sincope è una perdita transitoria di coscienza risultante da una riduzione del flusso sanguigno cerebrale, preceduta frequentemente da pallore, offuscamento della vista, vertigini e nausea. Può verificarsi in persone che soffrono di stress da calore. Il termine collasso termico è stato usato come sinonimo di sincope di calore. I sintomi sono stati attribuiti a vasodilatazione cutanea, accumulo posturale di sangue con conseguente diminuzione del ritorno venoso al cuore e ridotta gittata cardiaca. Una lieve disidratazione, che si sviluppa nella maggior parte delle persone esposte al calore, contribuisce alla probabilità di sincope da calore. Gli individui che soffrono di malattie cardiovascolari o che non sono acclimatati sono predisposti al collasso termico. Le vittime di solito riprendono conoscenza rapidamente dopo essere state deposte supine.

        Edema da calore

        Un lieve edema dipendente, cioè gonfiore delle mani e dei piedi, può svilupparsi in individui non acclimatati esposti a un ambiente caldo. In genere si verifica nelle donne e si risolve con l'acclimatazione. Regredisce in diverse ore dopo che il paziente è stato deposto in un luogo più fresco.

        Crampi di calore

        I crampi da calore possono verificarsi dopo un'abbondante sudorazione causata da un lavoro fisico prolungato. Spasmi dolorosi si sviluppano negli arti e nei muscoli addominali sottoposti a intenso lavoro e affaticamento, mentre la temperatura corporea difficilmente sale. Questi crampi sono causati dalla deplezione di sale che si verifica quando la perdita di acqua dovuta a un'abbondante sudorazione prolungata viene reintegrata con acqua naturale priva di sale supplementare e quando la concentrazione di sodio nel sangue è scesa al di sotto di un livello critico. Gli stessi crampi da calore sono una condizione relativamente innocua. Gli attacchi sono generalmente osservati in individui fisicamente in forma che sono in grado di sostenere uno sforzo fisico prolungato, e una volta erano chiamati "crampi del minatore" o "crampi del tagliacanne" perché si verificavano spesso in tali lavoratori.

        Il trattamento dei crampi da calore consiste nella cessazione dell'attività, nel riposo in un luogo fresco e nella sostituzione di liquidi ed elettroliti. L'esposizione al calore deve essere evitata per almeno 24-48 ore.

        Caldo esaurimento

        L'esaurimento da calore è il disturbo da calore più comune riscontrato clinicamente. Deriva da una grave disidratazione dopo che è stata persa un'enorme quantità di sudore. Si verifica tipicamente in individui giovani altrimenti sani che intraprendono uno sforzo fisico prolungato (esaurimento da calore indotto dallo sforzo), come maratoneti, giocatori di sport all'aria aperta, reclute militari, minatori di carbone e lavoratori edili. La caratteristica fondamentale di questo disturbo è la deficienza circolatoria dovuta alla deplezione di acqua e/o sali. Può essere considerato uno stadio incipiente del colpo di calore e, se non trattato, può eventualmente progredire in un colpo di calore. È stato convenzionalmente suddiviso in due tipi: l'esaurimento da calore per deplezione d'acqua e quello per deplezione di sali; ma molti casi sono una miscela di entrambi i tipi.

        L'esaurimento da calore dovuto all'esaurimento dell'acqua si sviluppa a causa di una sudorazione intensa prolungata e di un'insufficiente assunzione di acqua. Poiché il sudore contiene ioni sodio in una concentrazione compresa tra 30 e 100 milliequivalenti per litro, che è inferiore a quella del plasma, una grande perdita di sudore provoca ipoidratazione (riduzione del contenuto di acqua corporea) e ipernatriemia (aumento della concentrazione di sodio nel plasma). L'esaurimento da calore è caratterizzato da sete, debolezza, affaticamento, vertigini, ansia, oliguria (scarsa minzione), tachicardia (battito cardiaco accelerato) e ipertermia moderata (39ºC o superiore). La disidratazione porta anche a un calo dell'attività di sudorazione, un aumento della temperatura cutanea e un aumento dei livelli di proteine ​​plasmatiche e di sodio plasmatico e del valore dell'ematocrito (il rapporto tra il volume delle cellule del sangue e il volume del sangue).

        Il trattamento consiste nel permettere alla vittima di riposare in posizione sdraiata con le ginocchia sollevate, in un ambiente fresco, asciugandosi il corpo con un asciugamano o una spugna fresca e sostituendo la perdita di liquidi bevendo o, se l'ingestione orale è impossibile, mediante infusione endovenosa. La quantità di reintegro di acqua e sale, la temperatura corporea e il peso corporeo devono essere monitorati attentamente. L'ingestione di acqua non deve essere regolata in base alla sensazione soggettiva di sete della vittima, soprattutto quando la perdita di liquidi viene reintegrata con acqua naturale, perché la diluizione del sangue induce prontamente la scomparsa della sete e la diuresi da diluizione, ritardando così il recupero dell'equilibrio idrico corporeo. Questo fenomeno di ingestione insufficiente di acqua è chiamato disidratazione volontaria. Inoltre, una fornitura di acqua priva di sale può complicare i disturbi da calore, come descritto di seguito. La disidratazione superiore al 3% del peso corporeo deve essere sempre trattata con la sostituzione di acqua ed elettroliti.

        L'esaurimento da calore dovuto all'esaurimento del sale deriva da una prolungata sudorazione intensa e dalla sostituzione di acqua e sale insufficiente. La sua comparsa è favorita da acclimatazione incompleta, vomito e diarrea, e così via. Questo tipo di esaurimento da calore di solito si sviluppa pochi giorni dopo lo sviluppo dell'esaurimento dell'acqua. Si riscontra più comunemente in soggetti anziani sedentari esposti al caldo che hanno bevuto una grande quantità di acqua per dissetarsi. Mal di testa, vertigini, debolezza, affaticamento, nausea, vomito, diarrea, anoressia, spasmi muscolari e confusione mentale sono sintomi comuni. Negli esami del sangue si notano diminuzione del volume plasmatico, aumento dell'ematocrito e dei livelli di proteine ​​plasmatiche e ipercalcemia (eccesso di calcio nel sangue).

        Sono essenziali la diagnosi precoce e la gestione tempestiva, quest'ultima consistente nel lasciare riposare il paziente in posizione supina in una stanza fresca e provvedere alla sostituzione di acqua ed elettroliti. L'osmolarità o il peso specifico delle urine devono essere monitorati, così come i livelli di urea, sodio e cloruro nel plasma e devono essere registrati anche la temperatura corporea, il peso corporeo e l'assunzione di acqua e sale. Se la condizione viene adeguatamente trattata, le vittime generalmente si sentono bene entro poche ore e guariscono senza sequele. In caso contrario, può facilmente procedere al colpo di calore.

        Colpo di calore

        Il colpo di calore è una grave emergenza medica che può portare alla morte. È una condizione clinica complessa in cui l'ipertermia incontrollabile provoca danni ai tessuti. Tale aumento della temperatura corporea è causato inizialmente da una grave congestione termica dovuta a un eccessivo carico di calore e l'ipertermia risultante induce disfunzione del sistema nervoso centrale, compreso il fallimento del normale meccanismo di termoregolazione, accelerando così l'innalzamento della temperatura corporea. Il colpo di calore si presenta fondamentalmente in due forme: colpo di calore classico e colpo di calore indotto dallo sforzo. Il primo si sviluppa in individui molto giovani, anziani, obesi o non idonei che svolgono normali attività durante l'esposizione prolungata ad elevate temperature ambientali, mentre il secondo si verifica in particolare negli adulti giovani e attivi durante lo sforzo fisico. In aggiunta, esiste una forma mista di alimentazione a caldo che presenta caratteristiche coerenti con entrambe le forme di cui sopra.

        Gli individui anziani, in particolare quelli che hanno malattie croniche sottostanti, come malattie cardiovascolari, diabete mellito e alcolismo, e quelli che assumono determinati farmaci, in particolare farmaci psicotropi, sono ad alto rischio di colpo di calore classico. Durante ondate di calore prolungate, ad esempio, il tasso di mortalità per la popolazione di età superiore ai 60 anni è stato registrato come più di dieci volte superiore a quello della popolazione di età pari o inferiore a 60 anni. Una mortalità altrettanto elevata nella popolazione anziana è stata segnalata anche tra i musulmani durante il pellegrinaggio alla Mecca, dove è risultata prevalente la forma mista di colpo di calore. I fattori che predispongono gli anziani al colpo di calore, oltre alle malattie croniche come sopra menzionato, includono una ridotta percezione termica, risposte lente vasomotorie e sudomotorie (riflesso della sudorazione) ai cambiamenti del carico termico e una ridotta capacità di acclimatazione al calore.

        Gli individui che lavorano o si esercitano intensamente in ambienti caldi e umidi sono ad alto rischio di malattie da calore indotte dallo sforzo, sia che si tratti di esaurimento da calore o colpo di calore. Gli atleti sottoposti a un elevato stress fisico possono cadere vittime dell'ipertermia producendo calore metabolico a un ritmo elevato, anche quando l'ambiente non è molto caldo, e spesso hanno sofferto di malattie da stress da calore come conseguenza. I non atleti relativamente inadatti corrono un rischio minore in questo senso, purché realizzino le proprie capacità e limitino i loro sforzi di conseguenza. Tuttavia, quando praticano sport per divertimento e sono molto motivati ​​ed entusiasti, spesso cercano di esercitare se stessi a un'intensità superiore a quella per cui sono stati allenati e possono soccombere a malattie da calore (di solito esaurimento da calore). Scarso acclimatazione, idratazione inadeguata, abbigliamento inadeguato, consumo di alcol e malattie della pelle che causano anidrosi (riduzione o mancanza di sudorazione), in particolare calore pungente (vedi sotto), tutti aggravano i sintomi.

        I bambini sono più suscettibili all'esaurimento da calore o al colpo di calore rispetto agli adulti. Producono più calore metabolico per unità di massa e sono meno in grado di dissipare calore a causa di una capacità relativamente bassa di produrre sudore.

        Caratteristiche cliniche del colpo di calore

        Il colpo di calore è definito da tre criteri:

        1. grave ipertermia con una temperatura interna (corpo profondo) solitamente superiore a 42ºC
        2. disturbi del sistema nervoso centrale
        3. pelle calda e secca con cessazione della sudorazione.

         

        La diagnosi di colpo di calore è facile da stabilire quando questa triade di criteri è soddisfatta. Tuttavia, può mancare quando uno di questi criteri è assente, oscuro o trascurato. Ad esempio, a meno che la temperatura interna non venga misurata correttamente e senza indugio, l'ipertermia grave potrebbe non essere riconosciuta; oppure, in una fase molto precoce del colpo di calore indotto dallo sforzo, la sudorazione può ancora persistere o può anche essere abbondante e la pelle può essere bagnata.

        L'inizio del colpo di calore è solitamente improvviso e senza sintomi premonitori, ma alcuni pazienti con un colpo di calore imminente possono presentare sintomi e segni di disturbi del sistema nervoso centrale. Comprendono mal di testa, nausea, vertigini, debolezza, sonnolenza, confusione, ansia, disorientamento, apatia, aggressività e comportamento irrazionale, tremore, spasmi e convulsioni. Una volta che si verifica il colpo di calore, sono presenti in tutti i casi disturbi del sistema nervoso centrale. Il livello di coscienza è spesso depresso, il coma profondo è il più comune. Le convulsioni si verificano nella maggior parte dei casi, specialmente in individui fisicamente in forma. I segni di disfunzione cerebellare sono evidenti e possono persistere. Si vedono spesso pupille appuntite. L'atassia cerebellare (mancanza di coordinazione muscolare), l'emiplegia (paralisi di un lato del corpo), l'afasia e l'instabilità emotiva possono persistere in alcuni dei sopravvissuti.

        Spesso si verificano vomito e diarrea. Di solito inizialmente è presente tachipnea (respiro rapido) e il polso può essere debole e rapido. L'ipotensione, una delle complicanze più comuni, deriva da marcata disidratazione, ampia vasodilatazione periferica ed eventuale depressione del muscolo cardiaco. L'insufficienza renale acuta può essere osservata nei casi gravi, specialmente nel colpo di calore indotto dallo sforzo.

        Le emorragie si verificano in tutti gli organi parenchimali, nella pelle (dove sono chiamate petecchie) e nel tratto gastro-intestinale nei casi più gravi. Le manifestazioni cliniche emorragiche includono melena (feci scure, catramose), ematemesi (vomito di sangue), ematuria (urina con sangue), emottisi (sangue sputo), epistassi (sangue dal naso), porpora (macchie viola), ecchimosi (macchie nere e blu) ed emorragia congiuntivale. La coagulazione intravascolare si verifica comunemente. La diatesi emorragica (tendenza al sanguinamento) è solitamente associata alla coagulazione intravascolare disseminata (CID). La DIC si verifica prevalentemente nel colpo di calore indotto dallo sforzo, in cui l'attività fibrinolitica (scioglimento del coagulo) del plasma è aumentata. D'altra parte, una diminuzione della conta piastrinica, il prolungamento del tempo di protrombina, l'esaurimento dei fattori della coagulazione e l'aumento del livello dei prodotti di degradazione della fibrina (FDP) sono provocati dall'ipertermia di tutto il corpo. I pazienti con evidenza di DIC e sanguinamento hanno una temperatura interna più alta, una pressione sanguigna più bassa, un pH del sangue arterioso e una pO più bassi2, una maggiore incidenza di oliguria o anuria e di shock, e un più alto tasso di mortalità.

        Anche lo shock è una complicanza comune. È attribuibile all'insufficienza circolatoria periferica ed è aggravata dalla DIC, che provoca la disseminazione di coaguli nel sistema microcircolatorio.

        Trattamento del colpo di calore

        Il colpo di calore è un'emergenza medica che richiede una diagnosi tempestiva e un trattamento rapido e aggressivo per salvare la vita del paziente. La corretta misurazione della temperatura interna è obbligatoria: la temperatura rettale o esofagea deve essere misurata utilizzando un termometro che può leggere fino a 45ºC. La misurazione della temperatura orale e ascellare dovrebbe essere evitata perché può variare in modo significativo dalla temperatura interna reale.

        L'obiettivo delle misure terapeutiche è abbassare la temperatura corporea riducendo il carico termico e favorendo la dissipazione del calore dalla pelle. Il trattamento include il trasferimento del paziente in un luogo sicuro, fresco, ombreggiato e ben ventilato, la rimozione degli indumenti non necessari e la ventilazione. Il raffreddamento del viso e della testa può favorire un benefico raffreddamento del cervello.

        L'efficienza di alcune tecniche di raffreddamento è stata messa in discussione. È stato affermato che l'applicazione di impacchi freddi sui principali vasi sanguigni del collo, dell'inguine e delle ascelle e l'immersione del corpo in acqua fredda o la copertura con asciugamani ghiacciati possono favorire i brividi e la vasocostrizione cutanea, impedendo così effettivamente l'efficienza del raffreddamento. Tradizionalmente, l'immersione in un bagno di acqua ghiacciata, combinata con un vigoroso massaggio cutaneo per ridurre al minimo la vasocostrizione cutanea, è stata raccomandata come trattamento di scelta, una volta che il paziente è stato portato in una struttura medica. Questo metodo di raffreddamento presenta diversi inconvenienti: vi sono le difficoltà infermieristiche poste dalla necessità di somministrare ossigeno e liquidi e di monitorare continuamente la pressione arteriosa e l'elettrocardiogramma, e vi sono i problemi igienici di contaminazione della vasca con il vomito e la diarrea del comatoso. pazienti. Un approccio alternativo consiste nello spruzzare una nebbia fredda sul corpo del paziente mentre si fa vento per favorire l'evaporazione dalla pelle. Questo metodo di raffreddamento può ridurre la temperatura interna da 0.03 a 0.06ºC/min.

        Anche le misure per prevenire convulsioni, convulsioni e brividi dovrebbero essere avviate immediatamente. Il monitoraggio cardiaco continuo e la determinazione dei livelli di elettroliti sierici e l'emogasanalisi arteriosa e venosa sono essenziali e l'infusione endovenosa di soluzioni elettrolitiche a una temperatura relativamente bassa di circa 10°C, insieme all'ossigenoterapia controllata, deve essere iniziata in modo tempestivo. L'intubazione tracheale per proteggere le vie aeree, l'inserimento di un catetere cardiaco per stimare la pressione venosa centrale, il posizionamento di un tubo gastrico e l'inserimento di un catetere urinario possono anche essere inclusi tra le misure aggiuntive raccomandate.

        Prevenzione del colpo di calore

        Per la prevenzione del colpo di calore, dovrebbe essere presa in considerazione un'ampia varietà di fattori umani, come l'acclimatazione, l'età, la corporatura, la salute generale, l'assunzione di acqua e sale, l'abbigliamento, le peculiarità della devozione religiosa e l'ignoranza o la predisposizione all'incuria, norme volte a promuovere la salute pubblica.

        Prima dello sforzo fisico in un ambiente caldo, i lavoratori, gli atleti oi pellegrini dovrebbero essere informati del carico di lavoro e del livello di stress da calore che possono incontrare e dei rischi di colpo di calore. Si raccomanda un periodo di acclimatazione prima di rischiare un'intensa attività fisica e/o una grave esposizione. Il livello di attività dovrebbe essere adeguato alla temperatura ambiente e lo sforzo fisico dovrebbe essere evitato o almeno ridotto al minimo durante le ore più calde della giornata. Durante lo sforzo fisico, è obbligatorio l'accesso gratuito all'acqua. Poiché gli elettroliti si perdono con il sudore e la possibilità di ingestione volontaria di acqua può essere limitata, ritardando così la restituzione dalla disidratazione termica, gli elettroliti dovrebbero essere sostituiti anche in caso di sudorazione profusa. Anche l'abbigliamento adeguato è una misura importante. Gli indumenti realizzati con tessuti che assorbono l'acqua e sono permeabili all'aria e al vapore acqueo facilitano la dissipazione del calore.

        Disturbi della pelle

        contenitori è il disturbo cutaneo più comune associato al carico di calore. Si verifica quando la consegna del sudore sulla superficie della pelle viene impedita a causa dell'ostruzione dei dotti sudoripari. La sindrome da ritenzione del sudore si verifica quando l'anidrosi (incapacità di rilasciare il sudore) è diffusa sulla superficie corporea e predispone il paziente al colpo di calore.

        La miliaria è comunemente indotta dallo sforzo fisico in un ambiente caldo e umido; da malattie febbrili; mediante l'applicazione di impacchi umidi, bende, ingessature o cerotti adesivi; e indossando abiti scarsamente permeabili. La miliaria può essere classificata in tre tipi, a seconda della profondità della ritenzione del sudore: miliaria cristallina, miliaria rubra e miliaria profunda.

        La miliaria cristallina è causata dalla ritenzione di sudore all'interno o appena sotto lo strato corneo della pelle, dove si possono vedere vesciche minuscole, chiare e non infiammatorie. Appaiono tipicamente nei "raccolti" dopo gravi scottature solari o durante una malattia febbrile. Questo tipo di miliaria è altrimenti asintomatico, il meno doloroso, e guarisce spontaneamente in pochi giorni, quando le vesciche scoppiano per lasciare squame.

        La miliaria rubra si verifica quando un carico di calore intenso provoca una sudorazione prolungata e profusa. È il tipo più comune di miliaria, in cui il sudore si accumula nell'epidermide. Si formano papule, vescicole o pustole rosse, accompagnate da sensazioni di bruciore e prurito (calore pungente). Il condotto sudoripare è tappato nella parte terminale. La produzione del tappo è attribuibile all'azione di batteri aerobici residenti, in particolare cocchi, che aumentano notevolmente la popolazione nello strato corneo quando è idratato dal sudore. Secernono una tossina che ferisce le cellule epiteliali cornee del dotto sudoripare e provoca una reazione infiammatoria, facendo precipitare un gesso all'interno del lume del dotto sudoripare. L'infiltrazione di leucociti crea un'occlusione che ostruisce completamente il passaggio del sudore per diverse settimane.

        Nella miliaria profunda, il sudore è trattenuto nel derma e produce papule, noduli e ascessi piatti e infiammatori, con meno prurito che nella miliaria rubra. La presenza di questo tipo di miliaria è comunemente confinata ai tropici. Può svilupparsi in una sequenza progressiva da miliaria rubra dopo ripetuti attacchi di sudorazione profusa, poiché la reazione infiammatoria si estende verso il basso dagli strati superiori della pelle.

        Astenia anidrotica tropicale. Il termine ha raggiunto la valuta durante la seconda guerra mondiale, quando le truppe schierate nei teatri tropicali soffrivano di eruzioni cutanee di calore e intolleranza al caldo. È una modalità della sindrome da ritenzione del sudore riscontrata in ambienti tropicali caldi e umidi. È caratterizzata da anidrosi ed eruzioni simili alla miliaria, accompagnate da sintomi di congestione da calore, come palpitazioni, pulsazioni rapide, ipertermia, mal di testa, debolezza e incapacità gradualmente o rapidamente progressiva di tollerare l'attività fisica al caldo. Di solito è preceduto da una diffusa miliaria rubra.

        Trattamento. Il trattamento iniziale ed essenziale della miliaria e della sindrome da ritenzione del sudore consiste nel trasferire la persona colpita in un ambiente fresco. Docce fresche e una delicata asciugatura della pelle e l'applicazione di lozioni alla calamina possono attenuare il disagio del paziente. L'applicazione di batteriostatici chimici è efficace nel prevenire l'espansione della microflora, ed è preferibile all'uso di antibiotici, che possono portare questi microrganismi ad acquisire resistenza.

        Le occlusioni nel dotto sudoripare si staccano dopo circa 3 settimane come risultato del rinnovamento epidermico.

         

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        Mercoledì, marzo 16 2011 21: 41

        Prevenzione dello stress da calore

        Sebbene gli esseri umani possiedano una notevole capacità di compensare lo stress termico naturale, molti ambienti lavorativi e/o attività fisiche espongono i lavoratori a carichi termici così eccessivi da minacciarne la salute e la produttività. In questo articolo vengono descritte una varietà di tecniche che possono essere utilizzate per ridurre al minimo l'incidenza dei disturbi da calore e ridurre la gravità dei casi in cui si verificano. Gli interventi rientrano in cinque categorie: massimizzare la tolleranza al calore tra gli individui esposti, assicurare la tempestiva sostituzione dei fluidi e degli elettroliti persi, alterare le pratiche lavorative per ridurre il carico termico da sforzo, controllo ingegneristico delle condizioni climatiche e uso di indumenti protettivi.

        I fattori esterni al cantiere che possono influenzare la tolleranza termica non devono essere ignorati nella valutazione dell'entità dell'esposizione e conseguentemente nell'elaborazione di strategie preventive. Ad esempio, il carico fisiologico totale e la potenziale suscettibilità ai disturbi da calore saranno molto più elevati se lo stress da calore continua durante le ore non lavorative attraverso il lavoro in un secondo lavoro, attività ricreative faticose o vivendo in quartieri incessantemente caldi. Inoltre, lo stato nutrizionale e l'idratazione possono riflettere modelli di alimentazione e consumo di alcol, che possono anche cambiare con la stagione o le osservanze religiose.

        Massimizzazione della tolleranza al calore individuale

        I candidati per i mestieri caldi dovrebbero essere generalmente sani e possedere attributi fisici adeguati per il lavoro da svolgere. L'obesità e le malattie cardiovascolari sono condizioni che si aggiungono ai rischi e le persone con una storia di precedenti malattie da calore inspiegabili o ripetitive non dovrebbero essere assegnate a compiti che comportano un grave stress da calore. Varie caratteristiche fisiche e fisiologiche che possono influenzare la tolleranza al calore sono discusse di seguito e rientrano in due categorie generali: caratteristiche intrinseche al di fuori del controllo dell'individuo, come dimensioni corporee, sesso, etnia ed età; e le caratteristiche acquisite, che sono almeno in parte soggette a controllo e comprendono l'idoneità fisica, l'acclimatazione al calore, l'obesità, le condizioni mediche e lo stress autoindotto.

        I lavoratori dovrebbero essere informati della natura dello stress da calore e dei suoi effetti negativi, nonché delle misure di protezione previste sul posto di lavoro. Dovrebbero essere insegnati che la tolleranza al caldo dipende in larga misura dal bere abbastanza acqua e da una dieta equilibrata. Inoltre, ai lavoratori dovrebbero essere insegnati i segni ei sintomi dei disturbi da calore, che includono vertigini, svenimento, mancanza di respiro, palpitazioni e sete estrema. Dovrebbero anche imparare le basi del primo soccorso e dove chiedere aiuto quando riconoscono questi segni in se stessi o negli altri.

        La direzione dovrebbe implementare un sistema per la segnalazione degli incidenti legati al calore sul lavoro. Il verificarsi di disturbi del calore in più di una persona - o ripetutamente in un singolo individuo - è spesso un avvertimento di gravi problemi imminenti e indica la necessità di una valutazione immediata dell'ambiente di lavoro e di revisione dell'adeguatezza delle misure preventive.

        Tratti umani che influenzano l'adattamento

        Dimensioni del corpo. I bambini e gli adulti molto piccoli affrontano due potenziali svantaggi per il lavoro in ambienti caldi. In primo luogo, il lavoro imposto dall'esterno rappresenta un carico relativo maggiore per un corpo con una piccola massa muscolare, inducendo un maggiore aumento della temperatura corporea interna e un inizio più rapido della fatica. Inoltre, il più alto rapporto superficie-massa delle persone piccole può essere uno svantaggio in condizioni di caldo estremo. Questi fattori insieme possono spiegare perché gli uomini di peso inferiore a 50 kg sono risultati a maggior rischio di malattie da calore nelle attività minerarie profonde.

        Genere. I primi studi di laboratorio sulle donne sembravano dimostrare che erano relativamente intolleranti al lavoro al caldo, rispetto agli uomini. Tuttavia, ora riconosciamo che quasi tutte le differenze possono essere spiegate in termini di dimensioni corporee e livelli acquisiti di forma fisica e acclimatazione al calore. Tuttavia, ci sono differenze di sesso minori nei meccanismi di dissipazione del calore: tassi massimi di sudore più elevati nei maschi possono aumentare la tolleranza per ambienti estremamente caldi e secchi, mentre le femmine sono maggiormente in grado di sopprimere l'eccessiva sudorazione e quindi conservare l'acqua corporea e quindi il calore in ambienti caldi e umidi . Sebbene il ciclo mestruale sia associato a uno spostamento della temperatura corporea basale e alteri leggermente le risposte termoregolatrici nelle donne, questi aggiustamenti fisiologici sono troppo sottili per influenzare la tolleranza al calore e l'efficienza termoregolatoria nelle situazioni lavorative reali.

        Quando si tiene conto del fisico e della forma fisica individuali, uomini e donne sono essenzialmente simili nelle loro risposte allo stress da calore e nella loro capacità di acclimatarsi per lavorare in condizioni di caldo. Per questo motivo, la selezione dei lavoratori per lavori caldi dovrebbe basarsi sulla salute individuale e sulla capacità fisica, non sul genere. Individui molto piccoli o sedentari di entrambi i sessi mostreranno scarsa tolleranza al lavoro in calore.

        L'effetto della gravidanza sulla tolleranza al calore delle donne non è chiaro, ma i livelli ormonali alterati e le maggiori richieste circolatorie del feto sulla madre possono aumentare la sua suscettibilità allo svenimento. L'ipertermia materna grave (surriscaldamento) dovuta a malattia sembra aumentare l'incidenza di malformazioni fetali, ma non ci sono prove di un effetto simile dovuto allo stress da calore professionale.

        Razza. Sebbene vari gruppi etnici abbiano avuto origine in climi diversi, ci sono poche prove di differenze intrinseche o genetiche in risposta allo stress da calore. Tutti gli esseri umani sembrano funzionare come animali tropicali; la loro capacità di vivere e lavorare in una gamma di condizioni termiche riflette l'adattamento attraverso un comportamento complesso e lo sviluppo della tecnologia. Le apparenti differenze etniche in risposta allo stress da calore probabilmente si riferiscono alla dimensione corporea, alla storia di vita individuale e allo stato nutrizionale piuttosto che a tratti intrinseci.

        Età. Le popolazioni industriali generalmente mostrano un graduale declino della tolleranza al calore dopo i 50 anni. Ci sono alcune prove di una riduzione obbligatoria, associata all'età, della vasodilatazione cutanea (allargamento della cavità dei vasi sanguigni della pelle) e della massima velocità di sudorazione, ma la maggior parte delle il cambiamento può essere attribuito ad alterazioni dello stile di vita che riducono l'attività fisica e aumentano l'accumulo di grasso corporeo. L'età non sembra compromettere la tolleranza al calore o la capacità di acclimatarsi se l'individuo mantiene un alto livello di condizionamento aerobico. Tuttavia, l'invecchiamento della popolazione è soggetto a una crescente incidenza di malattie cardiovascolari o altre patologie che possono compromettere la tolleranza individuale al calore.

        Idoneità fisica. Capacità aerobica massima (VO2 max) è probabilmente il singolo fattore determinante più forte della capacità di un individuo di svolgere un lavoro fisico prolungato in condizioni di caldo. Come notato sopra, le prime scoperte di differenze di gruppo nella tolleranza al calore attribuite al sesso, alla razza o all'età sono ora viste come manifestazioni della capacità aerobica e dell'acclimatazione al calore.

        L'induzione e il mantenimento di un'elevata capacità lavorativa richiedono sfide ripetitive al sistema di trasporto dell'ossigeno del corpo attraverso un esercizio vigoroso per almeno 30-40 minuti, da 3 a 4 giorni alla settimana. In alcuni casi l'attività sul posto di lavoro può fornire l'allenamento fisico necessario, ma la maggior parte dei lavori industriali sono meno faticosi e richiedono un'integrazione attraverso un programma di esercizi regolari per una forma fisica ottimale.

        La perdita di capacità aerobica (detraining) è relativamente lenta, quindi i fine settimana o le vacanze di 1 o 2 settimane causano solo cambiamenti minimi. È più probabile che gravi riduzioni della capacità aerobica si verifichino nell'arco di settimane o mesi quando lesioni, malattie croniche o altri stress inducono l'individuo a cambiare stile di vita.

        Acclimatazione al calore. L'acclimatazione al lavoro al caldo può espandere notevolmente la tolleranza umana per tale stress, così che un compito che inizialmente è al di là delle capacità della persona non acclimatata può diventare un lavoro più facile dopo un periodo di graduale adattamento. Gli individui con un alto livello di forma fisica generalmente mostrano un parziale acclimatazione al calore e sono in grado di completare il processo più rapidamente e con meno stress rispetto alle persone sedentarie. La stagione può anche influenzare il tempo che deve essere concesso per l'acclimatazione; i lavoratori assunti in estate potrebbero essere già in parte acclimatati al caldo, mentre le assunzioni invernali richiederanno un periodo di adattamento più lungo.

        Nella maggior parte delle situazioni, l'acclimatazione può essere indotta attraverso l'introduzione graduale del lavoratore al compito caldo. Ad esempio, la nuova assunzione può essere assegnata al lavoro a caldo solo al mattino o per periodi di tempo gradualmente crescenti durante i primi giorni. Tale acclimatamento sul posto di lavoro dovrebbe avvenire sotto stretta supervisione di personale esperto; il nuovo lavoratore dovrebbe avere il permesso permanente di ritirarsi in condizioni più fresche ogni volta che si manifestano sintomi di intolleranza. Condizioni estreme possono giustificare un protocollo formale di esposizione progressiva al calore come quello utilizzato per i lavoratori nelle miniere d'oro sudafricane.

        Il mantenimento dell'acclimatazione al calore completo richiede l'esposizione al lavoro in calore tre o quattro volte alla settimana; una frequenza inferiore o un'esposizione passiva al calore hanno un effetto molto più debole e possono consentire un graduale decadimento della tolleranza al calore. Tuttavia, i fine settimana senza lavoro non hanno alcun effetto misurabile sull'acclimatazione. L'interruzione dell'esposizione per 2 o 3 settimane causerà la perdita della maggior parte dell'acclimatazione, anche se una parte verrà mantenuta nelle persone esposte al caldo e/o al regolare esercizio aerobico.

        L'obesità. Un alto contenuto di grasso corporeo ha scarso effetto diretto sulla termoregolazione, poiché la dissipazione del calore a livello della pelle coinvolge i capillari e le ghiandole sudoripare che si trovano più vicino alla superficie della pelle rispetto allo strato di grasso sottocutaneo della pelle. Tuttavia, le persone obese sono handicappate dall'eccesso di peso corporeo perché ogni movimento richiede uno sforzo muscolare maggiore e quindi genera più calore che in una persona magra. Inoltre, l'obesità spesso riflette uno stile di vita poco attivo con conseguente minore capacità aerobica e assenza di acclimatazione al calore.

        Condizioni mediche e altri stress. La tolleranza al calore di un lavoratore in un dato giorno può essere compromessa da una varietà di condizioni. Gli esempi includono malattie febbrili (temperatura corporea superiore al normale), immunizzazione recente o gastroenterite con disturbo associato dell'equilibrio idrico ed elettrolitico. Condizioni della pelle come scottature ed eruzioni cutanee possono limitare la capacità di secernere il sudore. Inoltre, la suscettibilità alle malattie da calore può essere aumentata dalla prescrizione di farmaci, inclusi simpaticomimetici, anticolinergici, diuretici, fenotiazine, antidepressivi ciclici e inibitori delle monoaminossidasi.

        L'alcol è un problema comune e serio tra coloro che lavorano in calore. L'alcol non solo compromette l'assunzione di cibo e acqua, ma agisce anche come diuretico (aumento della minzione) e disturba il giudizio. Gli effetti negativi dell'alcol si estendono per molte ore oltre il momento dell'assunzione. Gli alcolisti che soffrono di un colpo di calore hanno un tasso di mortalità molto più elevato rispetto ai pazienti non alcolisti.

        Sostituzione orale di acqua ed elettroliti

        L'idratazione. L'evaporazione del sudore è la via principale per la dissipazione del calore corporeo e diventa l'unico meccanismo di raffreddamento possibile quando la temperatura dell'aria supera quella corporea. Il fabbisogno idrico non può essere ridotto con la formazione, ma solo abbassando il carico termico del lavoratore. La perdita di acqua e la reidratazione umana sono state ampiamente studiate negli ultimi anni e ora sono disponibili ulteriori informazioni.

        Un essere umano che pesa 70 kg può sudare a una velocità da 1.5 a 2.0 l/h indefinitamente ed è possibile che un lavoratore perda diversi litri o fino al 10% del peso corporeo durante una giornata in un ambiente estremamente caldo. Tale perdita sarebbe invalidante a meno che almeno una parte dell'acqua non fosse sostituita durante il turno di lavoro. Tuttavia, poiché l'assorbimento di acqua dall'intestino raggiunge picchi di circa 1.5 l/h durante il lavoro, tassi di sudore più elevati produrranno disidratazione cumulativa durante il giorno.

        Bere per soddisfare la sete non è sufficiente per mantenere una persona ben idratata. La maggior parte delle persone non diventa consapevole della sete fino a quando non ha perso da 1 a 2 litri di acqua corporea, e le persone fortemente motivate a svolgere un lavoro duro possono subire perdite da 3 a 4 litri prima che una sete clamorosa le costringa a fermarsi e bere. Paradossalmente, la disidratazione riduce la capacità di assorbire acqua dall'intestino. Pertanto, i lavoratori nei mestieri caldi devono essere istruiti sull'importanza di bere abbastanza acqua durante il lavoro e di continuare a reidratarsi generosamente durante le ore libere. Dovrebbero anche essere insegnati il ​​valore della "preidratazione" - consumare una grande quantità di acqua immediatamente prima dell'inizio di un grave stress da calore - poiché il caldo e l'esercizio fisico impediscono al corpo di eliminare l'acqua in eccesso nelle urine.

        La direzione deve fornire un facile accesso all'acqua o ad altre bevande appropriate che incoraggino la reidratazione. Qualsiasi ostacolo fisico o procedurale al bere incoraggerà la disidratazione "volontaria" che predispone alla malattia da calore. I seguenti dettagli sono una parte vitale di qualsiasi programma per il mantenimento dell'idratazione:

        • L'acqua sicura e gradevole deve trovarsi a pochi passi da ciascun lavoratore o portata al lavoratore ogni ora, più frequentemente nelle condizioni più stressanti.
        • Dovrebbero essere forniti bicchieri igienici, poiché è quasi impossibile reidratarsi da una fontana.
        • I contenitori dell'acqua devono essere ombreggiati o raffreddati a 15-20ºC (le bevande ghiacciate non sono l'ideale perché tendono a inibire l'assunzione).

         

        Gli aromi possono essere usati per migliorare l'accettazione dell'acqua. Tuttavia, le bevande che sono popolari perché "tagliano" la sete sono sconsigliate, poiché inibiscono l'assunzione prima che la reidratazione sia completa. Per questo è meglio offrire acqua o bevande diluite e aromatizzate ed evitare carbonatazione, caffeina e bevande con forti concentrazioni di zucchero o sale.

        Nutrizione. Sebbene il sudore sia ipotonico (minore contenuto di sale) rispetto al siero del sangue, alti tassi di sudore comportano una continua perdita di cloruro di sodio e piccole quantità di potassio, che devono essere reintegrate quotidianamente. Inoltre, il lavoro a caldo accelera il ricambio di oligoelementi tra cui magnesio e zinco. Tutti questi elementi essenziali dovrebbero normalmente essere ottenuti dal cibo, quindi i lavoratori nei settori caldi dovrebbero essere incoraggiati a mangiare pasti ben bilanciati ed evitare di sostituire barrette di cioccolato o snack, che mancano di importanti componenti nutrizionali. Alcune diete nelle nazioni industrializzate includono alti livelli di cloruro di sodio, ed è improbabile che i lavoratori che seguono tali diete sviluppino deficit di sale; ma altre diete più tradizionali potrebbero non contenere sale adeguato. In alcune condizioni può essere necessario che il datore di lavoro fornisca snack salati o altri alimenti supplementari durante il turno di lavoro.

        Le nazioni industrializzate stanno vedendo una maggiore disponibilità di "bevande sportive" o "dissetanti" che contengono cloruro di sodio, potassio e carboidrati. Il componente vitale di qualsiasi bevanda è l'acqua, ma le bevande elettrolitiche possono essere utili nelle persone che hanno già sviluppato una significativa disidratazione (perdita di acqua) unita a deplezione di elettroliti (perdita di sali). Queste bevande sono generalmente ad alto contenuto di sale e devono essere miscelate con volumi uguali o maggiori di acqua prima del consumo. Una miscela molto più economica per la reidratazione orale può essere preparata secondo la seguente ricetta: ad un litro di acqua, potabile, aggiungere 40 g di zucchero (saccarosio) e 6 g di sale (cloruro di sodio). Ai lavoratori non dovrebbero essere somministrate compresse di sale, poiché se ne abusa facilmente e le overdose portano a problemi gastrointestinali, aumento della produzione di urina e maggiore suscettibilità alle malattie da calore.

        Pratiche di lavoro modificate

        L'obiettivo comune della modifica delle pratiche lavorative è ridurre l'esposizione media allo stress da calore nel tempo e portarla entro limiti accettabili. Ciò può essere ottenuto riducendo il carico di lavoro fisico imposto a un singolo lavoratore o programmando pause appropriate per il recupero termico. In pratica, la massima produzione di calore metabolico mediata nel tempo è effettivamente limitata a circa 350 W (5 kcal/min) perché il lavoro più duro induce affaticamento fisico e necessità di pause di riposo proporzionate.

        I livelli di sforzo individuale possono essere abbassati riducendo il lavoro esterno come il sollevamento e limitando la locomozione richiesta e la tensione muscolare statica come quella associata a una postura scomoda. Questi obiettivi possono essere raggiunti ottimizzando la progettazione dei compiti secondo principi ergonomici, fornendo ausili meccanici o suddividendo lo sforzo fisico tra più lavoratori.

        La forma più semplice di modifica del programma consiste nel consentire l'autoritmo individuale. I lavoratori dell'industria che svolgono un compito familiare in un clima mite andranno a un ritmo che produce una temperatura rettale di circa 38°C; l'imposizione dello stress da calore li induce a rallentare volontariamente il ritmo di lavoro oa fare delle pause. Questa capacità di regolare volontariamente il ritmo di lavoro dipende probabilmente dalla consapevolezza dello stress cardiovascolare e della fatica. Gli esseri umani non possono rilevare consapevolmente aumenti della temperatura corporea interna; piuttosto, si basano sulla temperatura della pelle e sulla bagnatura della pelle per valutare il disagio termico.

        Un approccio alternativo alla modifica del programma è l'adozione di cicli di lavoro-riposo prescritti, in cui la direzione specifica la durata di ciascun periodo di lavoro, la durata delle pause di riposo e il numero di ripetizioni previste. Il recupero termico richiede molto più tempo del periodo necessario per abbassare la frequenza respiratoria e la frequenza cardiaca indotta dal lavoro: l'abbassamento della temperatura interna ai livelli di riposo richiede da 30 a 40 minuti in un ambiente fresco e asciutto e richiede più tempo se la persona deve riposare in condizioni calde o mentre si indossano indumenti protettivi. Se è richiesto un livello costante di produzione, allora le squadre di lavoratori alternate devono essere assegnate in sequenza al lavoro a caldo seguito dal recupero, quest'ultimo comportante il riposo o compiti sedentari eseguiti in un luogo fresco.

        Controllo climatico

        Se il costo non fosse un problema, tutti i problemi di stress da calore potrebbero essere risolti mediante l'applicazione di tecniche ingegneristiche per convertire ambienti di lavoro ostili in ambienti ospitali. È possibile utilizzare un'ampia varietà di tecniche a seconda delle condizioni specifiche del posto di lavoro e delle risorse disponibili. Tradizionalmente, le industrie calde possono essere suddivise in due categorie: nei processi a caldo secco, come la fusione dei metalli e la produzione del vetro, i lavoratori sono esposti ad aria molto calda combinata con un forte carico di calore radiante, ma tali processi aggiungono poca umidità all'aria. Al contrario, le industrie caldo-umide come le fabbriche tessili, la produzione di carta e l'estrazione mineraria comportano un riscaldamento meno estremo ma creano umidità molto elevate a causa dei processi umidi e del vapore fuoriuscito.

        Le tecniche più economiche di controllo ambientale di solito comportano la riduzione del trasferimento di calore dalla sorgente all'ambiente. L'aria calda può essere scaricata all'esterno dell'area di lavoro e sostituita con aria fresca. Le superfici calde possono essere ricoperte con isolante o dotati di rivestimenti riflettenti per ridurre le emissioni di calore, conservando contemporaneamente il calore necessario per il processo industriale. Una seconda linea di difesa è la ventilazione su larga scala dell'area di lavoro per fornire un forte flusso di aria esterna. L'opzione più costosa è l'aria condizionata per rinfrescare e asciugare l'atmosfera sul posto di lavoro. Sebbene l'abbassamento della temperatura dell'aria non influisca sulla trasmissione del calore radiante, contribuisce a ridurre la temperatura delle pareti e di altre superfici che possono essere fonti secondarie di riscaldamento convettivo e radiativo.

        Quando il controllo ambientale complessivo si rivela impraticabile o antieconomico, può essere possibile migliorare le condizioni termiche nelle aree di lavoro locali. All'interno dello spazio di lavoro più ampio possono essere previsti ambienti climatizzati oppure può essere fornita una postazione di lavoro specifica con un flusso di aria fresca ("raffreddamento puntuale" o "doccia d'aria"). Una schermatura riflettente locale o anche portatile può essere interposta tra il lavoratore e una fonte di calore radiante. In alternativa, le moderne tecniche ingegneristiche possono consentire la costruzione di sistemi remoti per controllare i processi a caldo in modo che i lavoratori non debbano subire l'esposizione di routine ad ambienti di calore altamente stressanti.

        Laddove il posto di lavoro è ventilato con aria esterna o vi è una capacità di condizionamento dell'aria limitata, le condizioni termiche rifletteranno i cambiamenti climatici e improvvisi aumenti della temperatura e dell'umidità dell'aria esterna possono elevare lo stress da calore a livelli che sopraffanno la tolleranza al calore dei lavoratori. Ad esempio, un'ondata di caldo primaverile può scatenare un'epidemia di malattia da calore tra i lavoratori che non sono ancora acclimatati al calore come lo sarebbero in estate. La direzione dovrebbe quindi implementare un sistema per prevedere i cambiamenti legati alle condizioni meteorologiche nello stress da calore in modo da poter prendere precauzioni tempestive.

        Abbigliamento protettivo

        Il lavoro in condizioni termiche estreme può richiedere una protezione termica personale sotto forma di abbigliamento specializzato. La protezione passiva è fornita da indumenti isolanti e riflettenti; l'isolamento da solo può proteggere la pelle dai transitori termici. I grembiuli riflettenti possono essere utilizzati per proteggere il personale che lavora di fronte a una fonte radiante limitata. I vigili del fuoco che devono affrontare incendi di combustibili estremamente caldi indossano tute chiamate "bunker", che combinano un forte isolamento contro l'aria calda con una superficie alluminizzata per riflettere il calore radiante.

        Un'altra forma di protezione passiva è l'ice vest, che viene caricato con granita o pacchetti di ghiaccio congelato (o ghiaccio secco) e viene indossato sopra una canottiera per evitare un fastidioso raffreddamento della pelle. Il cambiamento di fase del ghiaccio in fusione assorbe parte del carico termico metabolico e ambientale dall'area coperta, ma il ghiaccio deve essere sostituito a intervalli regolari; maggiore è il carico termico, più frequentemente il ghiaccio deve essere sostituito. I giubbotti di ghiaccio si sono dimostrati molto utili nelle miniere profonde, nelle sale macchine delle navi e in altri ambienti molto caldi e umidi in cui è possibile organizzare l'accesso ai congelatori.

        La protezione termica attiva è fornita da indumenti raffreddati ad aria o liquido che coprono l'intero corpo o parte di esso, solitamente il busto e talvolta la testa.

        Aria condizionata. I sistemi più semplici sono ventilati con l'aria circostante, ambiente o con aria compressa raffreddata per espansione o per passaggio attraverso un dispositivo a vortice. Sono richiesti elevati volumi d'aria; il tasso di ventilazione minimo per una tuta sigillata è di circa 450 l/min. Il raffreddamento ad aria può teoricamente avvenire per convezione (cambio di temperatura) o per evaporazione del sudore (cambio di fase). Tuttavia, l'efficacia della convezione è limitata dal basso calore specifico dell'aria e dalla difficoltà di erogarlo a basse temperature in ambienti caldi. La maggior parte degli indumenti raffreddati ad aria funziona quindi attraverso il raffreddamento evaporativo. Il lavoratore subisce un moderato stress da calore e la relativa disidratazione, ma è in grado di termoregolarsi attraverso il controllo naturale del tasso di sudorazione. Il raffreddamento ad aria migliora anche il comfort grazie alla sua tendenza ad asciugare la biancheria intima. Gli svantaggi includono (1) la necessità di collegare il soggetto alla fonte d'aria, (2) la maggior parte degli indumenti per la distribuzione dell'aria e (3) la difficoltà di fornire aria agli arti.

        Raffreddamento a liquido. Questi sistemi fanno circolare una miscela acqua-antigelo attraverso una rete di canali o tubicini e poi restituiscono il liquido riscaldato ad un dissipatore di calore che asporta il calore aggiunto durante il passaggio sulla carrozzeria. Le velocità di circolazione del liquido sono generalmente dell'ordine di 1 l/min. Il dissipatore di calore può dissipare energia termica nell'ambiente attraverso processi di evaporazione, fusione, refrigerazione o termoelettrici. Gli indumenti raffreddati a liquido offrono un potenziale di raffreddamento molto maggiore rispetto ai sistemi ad aria. Una tuta a copertura totale unita ad un adeguato dissipatore di calore può rimuovere tutto il calore metabolico e mantenere il comfort termico senza necessità di sudare; un tale sistema è utilizzato dagli astronauti che lavorano al di fuori del loro veicolo spaziale. Tuttavia, un meccanismo di raffreddamento così potente richiede un qualche tipo di sistema di controllo del comfort che di solito implica l'impostazione manuale di una valvola che devia parte del liquido circolante oltre il dissipatore di calore. I sistemi raffreddati a liquido possono essere configurati come uno zaino per fornire un raffreddamento continuo durante il lavoro.

        Qualsiasi dispositivo di raffreddamento che aggiunge peso e ingombro al corpo umano, ovviamente, può interferire con il lavoro da svolgere. Ad esempio, il peso di un giubbotto di ghiaccio aumenta significativamente il costo metabolico della locomozione ed è quindi molto utile per lavori fisici leggeri come l'orologio in compartimenti caldi. I sistemi che legano il lavoratore a un dissipatore di calore non sono pratici per molti tipi di lavoro. Il raffreddamento intermittente può essere utile quando i lavoratori devono indossare indumenti protettivi pesanti (come tute di protezione chimica) e non possono portare un dissipatore di calore o essere legati mentre lavorano. Rimuovere la tuta per ogni pausa di riposo richiede tempo e comporta una possibile esposizione tossica; in queste condizioni è più semplice far indossare agli operatori un indumento refrigerante che viene attaccato ad un dissipatore di calore solo durante il riposo, consentendo il recupero termico in condizioni altrimenti inaccettabili.

         

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        Mercoledì, marzo 16 2011 21: 45

        Le basi fisiche del lavoro in calore

        Scambi termici

        Il corpo umano scambia calore con l'ambiente attraverso varie vie: conduzione attraverso le superfici a contatto con esso, convezione ed evaporazione con l'aria ambiente, irraggiamento con le superfici vicine.

        Conduzione

        La conduzione è la trasmissione del calore tra due corpi solidi a contatto. Tali scambi si osservano tra pelle e abbigliamento, calzature, punti di pressione (sedile, maniglie), strumenti e così via. In pratica, nel calcolo matematico del bilancio termico, questo flusso termico per conduzione viene approssimato indirettamente come una quantità pari al flusso termico per convezione e irraggiamento che si verificherebbe se queste superfici non fossero a contatto con altri materiali.

        Convezione

        La convezione è il trasferimento di calore tra la pelle e l'aria che la circonda. Se la temperatura della pelle, tsk, in unità di gradi Celsius (°C), è superiore alla temperatura dell'aria (ta), l'aria a contatto con la pelle si riscalda e di conseguenza sale. La circolazione dell'aria, nota come convezione naturale, si stabilisce così sulla superficie del corpo. Questo scambio diventa maggiore se l'aria ambiente passa sopra la pelle ad una certa velocità: la convezione diventa forzata. Il flusso di calore scambiato per convezione, C, in unità di watt per metro quadrato (W/m2), può essere stimato da:

        C = hc FclC (tsk - ta)

        where hc è il coefficiente di convezione (W/°C m2), che è una funzione della differenza tra tsk ed ta nel caso della convezione naturale, e della velocità dell'aria Va (in m/s) in convezione forzata; FclC è il fattore grazie al quale l'abbigliamento riduce lo scambio termico per convezione.

        Radiazione

        Ogni corpo emette radiazioni elettromagnetiche la cui intensità è funzione della quarta potenza della sua temperatura assoluta T (in gradi Kelvin—K). La pelle, la cui temperatura può essere compresa tra 30 e 35°C (303 e 308K), emette tale radiazione, che si trova nella zona dell'infrarosso. Inoltre, riceve la radiazione emessa dalle superfici vicine. Il flusso termico scambiato per irraggiamento, R (in W/m2), tra il corpo e ciò che lo circonda può essere descritto dalla seguente espressione:

        dove:

        s è la costante universale della radiazione (5.67 × 10-8 W/m2 K4)

        e è l'emissività della pelle, che per la radiazione infrarossa è pari a 0.97 e indipendente dalla lunghezza d'onda, e per la radiazione solare è circa 0.5 per la pelle di un soggetto Bianco e 0.85 per la pelle di un soggetto Nero

        AR/AD è la frazione della superficie corporea che partecipa agli scambi, che è dell'ordine di 0.66, 0.70 o 0.77, a seconda che il soggetto sia accovacciato, seduto o in piedi

        FclR è il fattore grazie al quale l'abbigliamento riduce lo scambio di calore per irraggiamento

        Tsk (in K) è la temperatura media della pelle

        Tr (in K) è la temperatura media radiante dell'ambiente, cioè la temperatura uniforme di una sfera opaca nera di grande diametro che circonderebbe il soggetto e scambierebbe con esso la stessa quantità di calore dell'ambiente reale.

        Questa espressione può essere sostituita da un'equazione semplificata dello stesso tipo di quella per gli scambi per convezione:

        R = hr (AR/AD) FclR (tsk - tr)

        where hr è il coefficiente di scambio per irraggiamento (W/°C m2).

        Evaporazione

        Ogni superficie bagnata ha su di sé uno strato d'aria satura di vapore acqueo. Se l'atmosfera stessa non è satura, il vapore si diffonde da questo strato verso l'atmosfera. Lo strato tende poi a rigenerarsi attingendo al calore di evaporazione (0.674 Wattora per grammo di acqua) dalla superficie bagnata, che si raffredda. Se la pelle è interamente ricoperta di sudore, l'evaporazione è massima (Emax) e dipende solo dalle condizioni ambientali, secondo la seguente espressione:

        Emax =he Fpz (Psc, s - Pa)

        dove:

        he è il coefficiente di scambio per evaporazione (W/m2kPa)

        Psc, s è la pressione satura del vapore acqueo alla temperatura della pelle (espressa in kPa)

        Pa è la pressione parziale ambiente del vapore acqueo (espressa in kPa)

        Fpz è il fattore di riduzione degli scambi per evaporazione dovuta all'abbigliamento.

        Isolamento termico degli indumenti

        Nel calcolo del flusso termico per convezione, irraggiamento ed evaporazione interviene un fattore di correzione per tener conto dell'abbigliamento. Nel caso di abbigliamento in cotone, i due fattori di riduzione FclC ed FclR può essere determinato da:

        Fcl = 1/(1+(hc+hr)Icl)

        dove:

        hc è il coefficiente di scambio per convezione

        hr è il coefficiente di scambio per irraggiamento

        Icl è l'effettivo isolamento termico (m2/W) di abbigliamento.

        Per quanto riguarda la riduzione del trasferimento di calore per evaporazione, il fattore di correzione Fpz è data dalla seguente espressione:

        Fpz = 1 / (1+2.22hc Icl)

        L'isolamento termico dell'abbigliamento Icl si esprime in m2/W o in clo. Un isolamento di 1 clo corrisponde a 0.155 m2/W ed è fornito, ad esempio, dal normale abbigliamento da città (camicia, cravatta, pantaloni, giacca, ecc.).

        Lo standard ISO 9920 (1994) fornisce l'isolamento termico fornito da diverse combinazioni di indumenti. Nel caso di indumenti protettivi speciali che riflettono il calore o limitano la permeabilità al vapore in condizioni di esposizione al calore, o assorbono e isolano in condizioni di stress da freddo, devono essere utilizzati fattori di correzione individuali. Ad oggi, tuttavia, il problema rimane poco compreso e le previsioni matematiche rimangono molto approssimative.

        Valutazione dei parametri fondamentali della situazione lavorativa

        Come visto in precedenza, gli scambi termici per convezione, irraggiamento ed evaporazione sono funzione di quattro parametri climatici: la temperatura dell'aria ta in °C, l'umidità dell'aria espressa dalla sua tensione di vapore parziale Pa in kPa, la temperatura media radiante tr in °C e la velocità dell'aria Va in m/sec. Gli apparecchi ei metodi per misurare questi parametri fisici dell'ambiente sono oggetto della norma ISO 7726 (1985), che descrive i diversi tipi di sensori da utilizzare, specifica il loro campo di misura e la loro accuratezza e raccomanda alcune procedure di misurazione. Questa sezione riassume parte dei dati di tale norma, con particolare riferimento alle condizioni di utilizzo degli apparecchi e apparecchi più comuni.

        Temperatura dell'aria

        La temperatura dell'aria (ta) deve essere misurato indipendentemente da qualsiasi radiazione termica; la precisione della misurazione deve essere ±0.2ºC nell'intervallo da 10 a 30ºC e ±0.5 °C al di fuori di tale intervallo.

        In commercio esistono numerosi tipi di termometri. I termometri a mercurio sono i più comuni. Il loro vantaggio è la precisione, a condizione che siano stati calibrati correttamente in origine. I loro principali svantaggi sono i lunghi tempi di risposta e la mancanza di capacità di registrazione automatica. I termometri elettronici, invece, generalmente hanno un tempo di risposta molto breve (da 5 s a 1 min) ma possono avere problemi di calibrazione.

        Qualunque sia il tipo di termometro, il sensore deve essere protetto dalle radiazioni. Ciò è generalmente garantito da un cilindro cavo di alluminio lucido che circonda il sensore. Tale protezione è assicurata dallo psicrometro, di cui si parlerà nella prossima sezione.

        Pressione parziale del vapore acqueo

        L'umidità dell'aria può essere caratterizzata in quattro modi diversi:

        1. il temperatura di rugiada: la temperatura alla quale l'aria deve essere raffreddata per saturarsi di umidità (td,°C)

        2. il pressione parziale del vapore acqueo: la frazione della pressione atmosferica dovuta al vapore acqueo (Pa,kPa)

        3. l'umidità relativa (destra), che è data dall'espressione:

        RH = 100·Pa/PS,ta

        dove PS,ta è la pressione di vapore saturo associata alla temperatura dell'aria

        4. il temperatura del bulbo umido (tw), che è la temperatura più bassa raggiunta da un manicotto umido protetto dalle radiazioni e ventilato a più di 2 m/s dall'aria ambiente.

        Tutti questi valori sono collegati matematicamente.

        La pressione del vapore acqueo saturo PS, t a qualsiasi temperatura t è dato da:

        mentre la pressione parziale del vapore acqueo è collegata alla temperatura da:

        Pa = PS, tw - (Ta - tw)/15

        where PS, tw è la pressione di vapore saturo alla temperatura di bulbo umido.

        Il diagramma psicrometrico (figura 1) permette di combinare tutti questi valori. Comprende:

        Figura 1. Diagramma psicrometrico.

        HEA010F1

        • nel y asse, la scala della pressione parziale del vapore acqueo Pa, espresso in kPa
        • nel x asse, la scala della temperatura dell'aria
        • le curve di umidità relativa costante
        • le linee rette oblique della temperatura costante del bulbo umido.
        • I parametri di umidità più spesso utilizzati nella pratica sono:
        • l'umidità relativa, misurata mediante igrometri o apparecchi elettronici più specializzati
        • la temperatura di bulbo umido, misurata mediante lo psicrometro; da ciò si ricava la pressione parziale del vapore acqueo, che è il parametro più utilizzato nell'analisi del bilancio termico

         

        L'intervallo di misurazione e la precisione raccomandati sono da 0.5 a 6 kPa e ±0.15 kPa. Per la misurazione della temperatura a bulbo umido, l'intervallo va da 0 a 36ºC, con una precisione identica a quella della temperatura dell'aria. Per quanto riguarda gli igrometri per la misura dell'umidità relativa, il range va dallo 0 al 100%, con una precisione del ±5%.

        Temperatura media radiante

        La temperatura media radiante (tr) è stato definito in precedenza; può essere determinato in tre modi diversi:

        1. dalla temperatura misurata dal termometro a sfera nera

        2. dal piano temperature radianti misurate lungo tre assi perpendicolari

        3. mediante calcolo, integrando gli effetti delle diverse sorgenti di radiazione.

        Solo la prima tecnica verrà esaminata qui.

        Il termometro a sfera nera è costituito da una sonda termica, il cui elemento sensibile è posto al centro di una sfera completamente chiusa, realizzata in un metallo buon conduttore di calore (rame) e verniciata di nero opaco in modo da avere un coefficiente di assorbimento nella zona dell'infrarosso vicino a 1.0. La sfera viene posizionata sul posto di lavoro e sottoposta a scambi per convezione e irraggiamento. La temperatura del globo (tg) dipende quindi dalla temperatura media radiante, dalla temperatura dell'aria e dalla velocità dell'aria.

        Per un globo nero standard di 15 cm di diametro, la temperatura media di radiazione può essere calcolata dalla temperatura del globo sulla base della seguente espressione:

        In pratica va sottolineata la necessità di mantenere l'emissività del globo prossima a 1.0 ridipingendolo accuratamente di nero opaco.

        Il principale limite di questo tipo di globo è il suo lungo tempo di risposta (dell'ordine di 20-30 min, a seconda del tipo di globo utilizzato e delle condizioni ambientali). La misura è valida solo se le condizioni di irraggiamento sono costanti durante questo periodo di tempo, e questo non è sempre il caso in un ambiente industriale; la misurazione è quindi imprecisa. Questi tempi di risposta si applicano a globi di 15 cm di diametro, utilizzando normali termometri a mercurio. Sono più corti se si utilizzano sensori di minore capacità termica o se il diametro del globo è ridotto. L'equazione di cui sopra deve quindi essere modificata per tener conto di questa differenza di diametro.

        L'indice WBGT utilizza direttamente la temperatura del globo nero. È quindi indispensabile utilizzare un globo di 15 cm di diametro. Altri indici, invece, fanno uso della temperatura media radiante. È quindi possibile selezionare un globo più piccolo per ridurre il tempo di risposta, a condizione che l'equazione di cui sopra venga modificata per tenerne conto. Lo standard ISO 7726 (1985) consente una precisione di ±2ºC nella misurazione di tr tra 10 e 40ºC e ±5ºC al di fuori di tale intervallo.

        Velocità aerea

        La velocità dell'aria deve essere misurata indipendentemente dalla direzione del flusso d'aria. In caso contrario, la misurazione deve essere eseguita su tre assi perpendicolari (x, y ed z) e la velocità globale calcolata per somma vettoriale:

        Il campo di misura raccomandato dalla norma ISO 7726 va da 0.05 a 2 m/s La precisione richiesta è del 5%. Dovrebbe essere misurato come valore medio di 1 o 3 minuti.

        Esistono due categorie di apparecchi per la misurazione della velocità dell'aria: gli anemometri a palette e gli anemometri termici.

        Anemometri a palette

        La misurazione viene effettuata contando il numero di giri compiuti dalle palette durante un certo periodo di tempo. In questo modo si ottiene in modo discontinuo la velocità media in quel periodo di tempo. Questi anemometri presentano due svantaggi principali:

        1. Sono molto direzionali e devono essere orientati rigorosamente nella direzione del flusso d'aria. Quando questo è vago o sconosciuto, le misurazioni devono essere prese in tre direzioni ad angolo retto.
        2. Il campo di misura si estende da circa 0.3 m/s a 10 m/s. Questa limitazione alle basse velocità è importante quando, ad esempio, si tratta di analizzare una situazione di comfort termico in cui si consiglia generalmente di non superare una velocità di 0.25 m/s. Sebbene il campo di misura possa estendersi oltre i 10 m/s, difficilmente scende al di sotto di 0.3 o addirittura 0.5 m/s, il che limita notevolmente le possibilità di utilizzo in ambienti prossimi al comfort, dove le velocità massime consentite sono di 0.5 o addirittura 0.25 m/ S.

        Anemometri a filo caldo

        Questi apparecchi sono infatti complementari agli anemometri a palette nel senso che la loro gamma dinamica si estende essenzialmente da 0 a 1 m/s. Sono apparecchi che danno una stima istantanea della velocità in un punto dello spazio: è quindi necessario utilizzare valori medi nel tempo e nello spazio. Questi apparecchi sono spesso anche molto direzionali e si applicano anche le osservazioni di cui sopra. Infine, la misura è corretta solo dal momento in cui la temperatura dell'apparecchio ha raggiunto quella dell'ambiente da valutare.

         

        Di ritorno

        Lo stress da calore si verifica quando l'ambiente di una persona (temperatura dell'aria, temperatura radiante, umidità e velocità dell'aria), l'abbigliamento e l'attività interagiscono per produrre una tendenza all'aumento della temperatura corporea. Il sistema di termoregolazione del corpo risponde quindi per aumentare la perdita di calore. Questa risposta può essere potente ed efficace, ma può anche produrre uno sforzo sul corpo che porta a disagio e alla fine a malattie da calore e persino alla morte. È quindi importante valutare gli ambienti caldi per garantire la salute e la sicurezza dei lavoratori.

        Gli indici di stress da calore forniscono strumenti per valutare gli ambienti caldi e prevedere la probabile sollecitazione termica sul corpo. I valori limite basati sugli indici di stress da calore indicheranno quando è probabile che tale deformazione diventi inaccettabile.

        I meccanismi dello stress da calore sono generalmente conosciuti e le pratiche di lavoro per ambienti caldi sono ben consolidate. Questi includono la conoscenza dei segni premonitori dello stress da caldo, programmi di acclimatazione e sostituzione dell'acqua. Ci sono ancora molte vittime, tuttavia, e queste lezioni sembrano dover essere reimparate.

        Nel 1964, Leithead e Lind descrissero un'ampia indagine e conclusero che i disturbi da calore si verificano per uno o più dei seguenti tre motivi:

        1. l'esistenza di fattori come la disidratazione o la mancanza di acclimatazione
        2. la mancanza di adeguata valutazione dei pericoli del caldo, sia da parte dell'autorità di vigilanza che da parte degli individui a rischio
        3. circostanze accidentali o imprevedibili che comportano l'esposizione a stress da calore molto elevato.

         

        Hanno concluso che molti decessi possono essere attribuiti a negligenza e mancanza di considerazione e che anche quando si verificano disturbi, si può fare molto se sono disponibili tutti i requisiti per il trattamento correttivo corretto e tempestivo.

        Indici di stress da calore

        Un indice di stress termico è un singolo numero che integra gli effetti dei sei parametri di base in qualsiasi ambiente termico umano in modo tale che il suo valore varierà con lo sforzo termico sperimentato dalla persona esposta a un ambiente caldo. Il valore dell'indice (misurato o calcolato) può essere utilizzato nella progettazione o nella pratica lavorativa per stabilire limiti di sicurezza. Sono state fatte molte ricerche per determinare l'indice di stress termico definitivo e si discute su quale sia il migliore. Ad esempio, Goldman (1988) presenta 32 indici di stress da calore, e ci sono probabilmente almeno il doppio di quel numero utilizzato in tutto il mondo. Molti indici non tengono conto di tutti e sei i parametri fondamentali, sebbene tutti debbano tenerne conto nell'applicazione. L'uso degli indici dipenderà dai singoli contesti, quindi la produzione di così tanti. Alcuni indici sono teoricamente inadeguati ma possono essere giustificati per applicazioni specifiche basate sull'esperienza in un particolare settore.

        Kerslake (1972) osserva che “è forse evidente che il modo in cui i fattori ambientali dovrebbero essere combinati deve dipendere dalle proprietà del soggetto ad essi esposto, ma nessuno degli indici di stress termico attualmente in uso tiene formalmente conto di questo ”. La recente ondata di standardizzazione (ad esempio, ISO 7933 (1989b) e ISO 7243 (1989a)) ha portato a pressioni per l'adozione di indici simili in tutto il mondo. Sarà tuttavia necessario acquisire esperienza con l'uso di qualsiasi nuovo indice.

        La maggior parte degli indici di stress da calore considera, direttamente o indirettamente, che la principale sollecitazione sul corpo è dovuta alla sudorazione. Ad esempio, maggiore è la sudorazione necessaria per mantenere l'equilibrio termico e la temperatura corporea interna, maggiore è lo sforzo sul corpo. Affinché un indice di stress da calore rappresenti l'ambiente termico umano e preveda la tensione da calore, è necessario un meccanismo per stimare la capacità di una persona che suda di perdere calore nell'ambiente caldo.

        Un indice relativo all'evaporazione del sudore nell'ambiente è utile quando le persone mantengono la temperatura corporea interna essenzialmente attraverso la sudorazione. Generalmente si dice che queste condizioni siano in zona prescrittiva (CHI 1969). Quindi la temperatura corporea profonda rimane relativamente costante mentre la frequenza cardiaca e la frequenza del sudore aumentano con lo stress da calore. Al limite superiore della zona prescrittiva (ULPZ), la termoregolazione è insufficiente per mantenere l'equilibrio termico e la temperatura corporea aumenta. Questo è chiamato il zona guidata dall'ambiente (CHI 1969). In questa zona l'accumulo di calore è correlato all'aumento della temperatura corporea interna e può essere utilizzato come indice per determinare i tempi di esposizione consentiti (ad esempio, sulla base di un limite di sicurezza previsto per la temperatura "core" di 38 °C; vedere la Figura 1).

        Figura 1. Distribuzioni calcolate di acqua nel compartimento extracellulare (ECW) e nel compartimento intracellulare (ICW) prima e dopo 2 ore di disidratazione da esercizio a temperatura ambiente di 30°C.

        HEA080F1

        Gli indici di stress da calore possono essere convenientemente classificati come razionale, empirico or dirette. Gli indici razionali si basano su calcoli che coinvolgono l'equazione del bilancio termico; gli indici empirici si basano sullo stabilire equazioni dalle risposte fisiologiche di soggetti umani (ad esempio, perdita di sudore); e gli indici diretti si basano sulla misurazione (solitamente temperatura) di strumenti utilizzati per simulare la risposta del corpo umano. Gli indici di stress termico più influenti e ampiamente utilizzati sono descritti di seguito.

        Indici razionali

        L'indice di stress da calore (HSI)

        L'indice di stress termico è il rapporto di evaporazione necessario per mantenere l'equilibrio termico (Ereq) alla massima evaporazione ottenibile nell'ambiente (Emax), espresso in percentuale (Belding e Hatch 1955). Le equazioni sono fornite nella tabella 1.

         


        Tabella 1. Equazioni utilizzate nel calcolo dell'indice di stress da calore (HSI) e dei tempi di esposizione consentiti (AET)

         

         

         

         

        vestita

        Svestito

        (1) Perdita di radiazioni (R)

         

        per

        4.4

        7.3

        (2) Perdita per convezione (C)

         

        per

        4.6

        7.6

         

        (3) Perdita evaporativa massima ()

         

        (limite massimo di 390 )

         

        per

        7.0

        11.7

         

        (4) Perdita per evaporazione richiesta ()

         

         

         

         

        (5) Indice di stress da calore (HSI)

         

         

         

         

        (6) Tempo di esposizione consentito (AET)

         

         

         

        dove: M = potenza metabolica; = temperatura dell'aria; = temperatura radiante; = tensione di vapore parziale;  v = velocità dell'aria 


                                 

         

        Il HSI come indice è quindi relativo allo sforzo, essenzialmente in termini di sudorazione corporea, per valori compresi tra 0 e 100. A HSI = 100, l'evaporazione richiesta è la massima realizzabile, e rappresenta quindi il limite superiore della zona prescrittiva. Per HSI>100, c'è accumulo di calore corporeo e i tempi di esposizione consentiti sono calcolati sulla base di un aumento di 1.8 ºC della temperatura interna (accumulo di calore di 264 kJ). Per HSI0 c'è una leggera tensione da freddo, ad esempio quando i lavoratori si riprendono dalla tensione da caldo (vedi tabella 2).

        Tabella 2. Interpretazione dei valori dell'Heat Stress Index (HSI).

        HSI

        Effetto dell'esposizione di otto ore

        -20

        Lieve deformazione da freddo (es. recupero dall'esposizione al calore).

        0

        Nessuna tensione termica

        10-30

        Sforzo termico da lieve a moderato. Scarso effetto sul lavoro fisico ma possibile effetto sul lavoro qualificato

        40-60

        Grave stress da calore, che comporta una minaccia per la salute a meno che non sia fisicamente in forma. Acclimatamento richiesto

        70-90

        Sforzo termico molto intenso. Il personale dovrebbe essere selezionato mediante visita medica. Garantire un adeguato apporto di acqua e sale

        100

        Sforzo massimo tollerato giornalmente da giovani acclimatati in forma

        Nel corso 100

        Tempo di esposizione limitato dall'aumento della temperatura corporea profonda

        Un limite superiore di 390 W/m2 è assegnato a Emax (tasso di sudorazione di 1 l/h, considerato il tasso di sudorazione massimo mantenuto per 8 h). Vengono fatte semplici ipotesi sugli effetti dell'abbigliamento (camicia e pantaloni a maniche lunghe) e si presume che la temperatura della pelle sia costante a 35ºC.

        L'indice di stress termico (ITS)

        Givoni (1963, 1976) fornì l'Index of Thermal Stress, che era una versione migliorata dell'Heat Stress Index. Un miglioramento importante è il riconoscimento che non tutto il sudore evapora. (Vedi “I. Indice di stress termico” in Caso di studio: Indici di calore.)

        Tasso di sudore richiesto

        Un ulteriore sviluppo teorico e pratico dell'HSI e dell'ITS è stato il tasso di sudorazione richiesto (SWreq) indice (Vogt et al. 1981). Questo indice calcolava la sudorazione richiesta per il bilancio termico da una migliore equazione del bilancio termico ma, cosa più importante, forniva anche un metodo pratico di interpretazione dei calcoli confrontando ciò che è richiesto con ciò che è fisiologicamente possibile e accettabile negli esseri umani.

        Ampie discussioni e valutazioni di laboratorio e industriali (CEC 1988) di questo indice hanno portato ad accettarlo come Standard Internazionale ISO 7933 (1989b). Le differenze tra le risposte osservate e previste dei lavoratori hanno portato all'inclusione di note cautelative relative ai metodi di valutazione della disidratazione e del trasferimento di calore per evaporazione attraverso l'abbigliamento nella sua adozione come proposta di norma europea (prEN-12515). (Vedere "II. Tasso di sudorazione richiesto" in Caso di studio: Indici di calore.)

        Interpretazione di SWreq

        I valori di riferimento, in termini di ciò che è accettabile o di ciò che le persone possono ottenere, sono usati per fornire un'interpretazione pratica dei valori calcolati (vedi tabella 3).

        Tabella 3. Valori di riferimento per i criteri di sollecitazione termica e deformazione (ISO 7933, 1989b)

        Criteri

        Soggetti non acclimatati

        Soggetti acclimatati

         

        avvertimento

        Pericolo

        avvertimento

        Pericolo

        Massima bagnabilità della pelle

        wmax

        0.85

        0.85

        1.0

        1.0

        Tasso di sudorazione massimo

        Riposo (M 65 Wm-2 )

        SWmax Wm-2 gh-1

        100

        150

        200

        300

         

        260

        390

        520

        780

        Lavoro (M≥65 Wm-2 )

        SWmax Wm-2 gh-1

        200

        250

        300

        400

         

        520

        650

        780

        1,040

        Massimo accumulo di calore

        Qmax

        Whm-2

        50

        60

        50

        60

        Massima perdita d'acqua

        Dmax

        Whm-2 g

        1,000

        1,250

        1,500

        2,000

         

        2,600

        3,250

        3,900

        5,200

         

        In primo luogo, una previsione dell'umidità della pelle (Wp), tasso di evaporazione (Ep) e tasso di sudorazione (SWp) sono fatti. In sostanza, se ciò che viene calcolato come richiesto può essere raggiunto, allora questi sono valori previsti (ad es. SWp = SWreq). Se non possono essere raggiunti, possono essere presi i valori massimi (es. SWp= SWmax). Maggiori dettagli sono forniti in un diagramma di flusso decisionale (vedi figura 2).

        Figura 2. Diagramma di flusso decisionale per  (tasso di sudore richiesto).

        HEA080F2

        Se il tasso di sudorazione richiesto può essere raggiunto dalle persone e non causerà una perdita d'acqua inaccettabile, allora non ci sono limiti dovuti all'esposizione al calore su un turno di 8 ore. In caso contrario, le esposizioni a durata limitata (DE) sono calcolati da quanto segue:

        Quando Ep = Ereq ed SWp = Dmax/8, poi DL = 480 minuti e SWreq può essere utilizzato come indice di stress termico. Se quanto sopra non è soddisfatto, allora:

        DLE1 = 60Qmax/( Ereq -Ep)

        DLE2 = 60Dmax/SWp

        DLE è il minore di DLE1 e DLE2. Maggiori dettagli sono forniti nella ISO 7933 (1989b).

        Altri indici razionali

        Il SWreq indice e ISO 7933 (1989) forniscono il metodo razionale più sofisticato basato sull'equazione del bilancio termico, e sono stati i principali progressi. Si possono fare ulteriori sviluppi con questo approccio; tuttavia, un approccio alternativo consiste nell'utilizzare un modello termico. Essenzialmente, la New Effective Temperature (ET*) e la Standard Effective Temperature (SET) forniscono indici basati sul modello a due nodi della termoregolazione umana (Nishi e Gagge 1977). Givoni e Goldman (1972, 1973) forniscono anche modelli di previsione empirica per la valutazione dello stress da calore.

        Indici empirici

        Temperatura effettiva e temperatura effettiva corretta

        L'indice di temperatura effettiva (Houghton e Yaglou 1923) è stato originariamente stabilito per fornire un metodo per determinare gli effetti relativi della temperatura e dell'umidità dell'aria sul comfort. Tre soggetti hanno giudicato quale delle due camere climatiche fosse più calda camminando tra le due. Utilizzando diverse combinazioni di temperatura e umidità dell'aria (e successivamente altri parametri), sono state determinate linee di uguale comfort. Sono state effettuate impressioni immediate, quindi è stata registrata la risposta transitoria. Ciò ha avuto l'effetto di enfatizzare eccessivamente l'effetto dell'umidità alle basse temperature e di sottovalutarlo alle alte temperature (rispetto alle risposte allo stato stazionario). Sebbene in origine fosse un indice di comfort, l'uso della temperatura del globo nero per sostituire la temperatura a bulbo secco nei nomogrammi ET ha fornito la temperatura effettiva corretta (CET) (Bedford 1940). La ricerca riportata da Macpherson (1960) ha suggerito che il CET prevedeva gli effetti fisiologici dell'aumento della temperatura media radiante. ET e CET sono ora usati raramente come indici di comfort, ma sono stati usati come indici di stress da calore. Bedford (1940) ha proposto CET come indice di calore, con limiti superiori di 34ºC per "efficienza ragionevole" e 38.6ºC per tolleranza. Ulteriori indagini, tuttavia, hanno mostrato che l'ET presentava gravi svantaggi per l'uso come indice di stress da calore, che ha portato all'indice Predicted Four Hour Sweat Rate (P4SR).

        Tasso di sudore di quattro ore previsto

        L'indice Predicted Four Hour Sweat Rate (P4SR) è stato stabilito a Londra da McArdle et al. (1947) e valutato a Singapore in 7 anni di lavoro riassunti da Macpherson (1960). È la quantità di sudore secreta da giovani in forma, acclimatati, esposti all'ambiente per 4 ore mentre caricano armi con munizioni durante uno scontro navale. Il singolo numero (valore indice) che riassume gli effetti dei sei parametri fondamentali è una quantità di sudore della popolazione specifica, ma dovrebbe essere usato come valore indice e non come indicazione di una quantità di sudore in un singolo gruppo di interesse.

        È stato riconosciuto che al di fuori della zona prescrittiva (ad esempio, P4SR>5 l) il tasso di sudorazione non era un buon indicatore di sforzo. I nomogrammi P4SR (figura 3) sono stati adattati per tentare di tenere conto di ciò. Il P4SR sembra essere stato utile nelle condizioni per le quali è stato derivato; tuttavia, gli effetti dell'abbigliamento sono eccessivamente semplificati ed è molto utile come indice di accumulo di calore. MacArdle et al. (1947) hanno proposto un P4SR di 4.5 l per un limite in cui non si è verificata alcuna incapacità di alcun tipo di giovane uomo acclimatato.

        Figura 3. Nomogramma per la previsione del "tasso di sudorazione previsto nelle 4 ore" (P4SR).

        HEA080F3

        Previsione della frequenza cardiaca come indice

        Fuller e Brouha (1966) hanno proposto un semplice indice basato sulla previsione della frequenza cardiaca (HR) in battiti al minuto. La relazione originariamente formulata con il tasso metabolico in BTU/h e la tensione di vapore parziale in mmHg ha fornito una semplice previsione della frequenza cardiaca da (T + p), quindi il T + p indice.

        Givoni e Goldman (1973) forniscono anche equazioni per modificare la frequenza cardiaca nel tempo e anche correzioni per il grado di acclimatazione dei soggetti, che sono date in Case Study" Indici di calore sotto “IV. Frequenza del battito cardiaco".

        Un metodo di lavoro e recupero della frequenza cardiaca è descritto da NIOSH (1986) (da Brouha 1960 e Fuller e Smith 1980, 1981). La temperatura corporea e le pulsazioni vengono misurate durante il recupero dopo un ciclo di lavoro o in momenti specifici durante la giornata lavorativa. Al termine di un ciclo di lavoro il lavoratore si siede su uno sgabello, viene misurata la temperatura orale e vengono registrate le seguenti tre pulsazioni:

        P1—frequenza del polso contata da 30 secondi a 1 minuto

        P2—frequenza del polso contata da 1.5 a 2 minuti

        P3—frequenza del polso contata da 2.5 a 3 minuti

        Il criterio ultimo in termini di tensione termica è una temperatura orale di 37.5 ºC.

        If P3≤90 bpm e P3-P1 = 10 bpm, questo indica che il livello di lavoro è alto ma c'è poco aumento della temperatura corporea. Se P3>90 bpm e P3-P110 bpm, lo stress (caldo + lavoro) è troppo elevato e occorre intervenire per ridisegnare il lavoro.

        Vogt et al. (1981) e ISO 9886 (1992) forniscono un modello (tabella 4) che utilizza la frequenza cardiaca per valutare gli ambienti termici:

        Tabella 4. Modello che utilizza la frequenza cardiaca per valutare lo stress da calore

        Frequenza cardiaca totale

        Livello di attività

        HR0

        Riposo (neutralità termica)

        HR0 + risorse umaneM

        Lavora

        HR0 + risorse umaneS

        Sforzo statico

        HR0 + risorse umanet

        Deformazione termica

        HR0 + risorse umaneN

        Emozione (psicologica)

        HR0 + risorse umanee

        Residuo

        Sulla base di Vogt et al. (1981) e ISO 9886 (1992).

        La componente della deformazione termica (possibile indice di stress termico) può essere calcolata da:

        HRt = HRr-HR0

        where HRr è la frequenza cardiaca dopo il recupero e HR0 è la frequenza cardiaca a riposo in un ambiente termicamente neutro.

        Indici di stress da calore diretto

        L'indice di temperatura del globo a bulbo umido

        L'indice Wet Bulb Globe Temperature (WBGT) è di gran lunga il più utilizzato in tutto il mondo. È stato sviluppato in un'indagine della Marina degli Stati Uniti sulle vittime del calore durante l'addestramento (Yaglou e Minard 1957) come approssimazione alla più ingombrante temperatura effettiva corretta (CET), modificata per tenere conto dell'assorbimento solare dell'abbigliamento militare verde.

        I valori limite WBGT sono stati utilizzati per indicare quando le reclute militari potevano addestrarsi. È stato riscontrato che le vittime del caldo e il tempo perso a causa della cessazione dell'allenamento al caldo sono stati entrambi ridotti utilizzando l'indice WBGT invece della sola temperatura dell'aria. L'indice WBGT è stato adottato da NIOSH (1972), ACGIH (1990) e ISO 7243 (1989a) ed è proposto ancora oggi. ISO 7243 (1989a), basato sull'indice WBGT, fornisce un metodo facilmente utilizzabile in un ambiente caldo per fornire una diagnosi “rapida”. La specifica degli strumenti di misura è fornita nella norma, così come i valori limite WBGT per persone acclimatate o non acclimatate (vedi tabella 5). Ad esempio, per una persona acclimatata a riposo in 0.6 clo, il valore limite è 33ºC WBGT. I limiti forniti in ISO 7243 (1989a) e NIOSH 1972 sono quasi identici. Il calcolo dell'indice WBGT è riportato nella sezione V dell'allegato Caso di studio: Indici di calore.

        Tabella 5. Valori di riferimento WBGT da ISO 7243 (1989a)

        Tasso metabolico M (Wm-2 )

        Valore di riferimento di WBGT

         

        Persona abituata a
        calore (°C)

        Persona non acclimatata
        calore (°C)

        0. A riposo M≤65

        33

         

        32

         

        1. 65M≤130

        30

         

        29

         

        2. 130M≤200

        28

         

        26

         
         

        Nessun movimento d'aria sensibile

        Movimento d'aria sensibile

        Nessun movimento d'aria sensibile

        Movimento d'aria sensibile

        3. 200M260

        25

        26

        22

        23

        4.M>260

        23

        25

        18

        20

        Nota: i valori indicati sono stati stabiliti tenendo conto di una temperatura rettale massima di 38°C per le persone interessate.

        La semplicità dell'indice e il suo utilizzo da parte di organismi influenti ha portato alla sua diffusa accettazione. Come tutti gli indici diretti ha dei limiti quando viene utilizzato per simulare la risposta umana e dovrebbe essere usato con cautela nelle applicazioni pratiche. È possibile acquistare strumenti portatili che determinano l'indice WBGT (es. Olesen 1985).

        Limite fisiologico di esposizione al calore (PHEL)

        Dasler (1974, 1977) fornisce valori limite WBGT basati su una previsione di superamento di due limiti fisiologici qualsiasi (da dati sperimentali) di ceppo non ammissibile. I limiti sono dati da:

        FEL=(17.25×108-12.97M× 106+ 18.61M2 × 103) ×WBGT-5.36

        Questo indice utilizza quindi l'indice diretto WBGT nella zona guidata dall'ambiente (vedi Figura 4), dove può verificarsi l'accumulo di calore.

        Indice di temperatura del globo umido (WGT).

        La temperatura di un globo nero umido di dimensioni adeguate può essere utilizzata come indice di stress da calore. Il principio è che è influenzato dal trasferimento di calore sia secco che evaporativo, come lo è un uomo che suda, e la temperatura può quindi essere utilizzata, con l'esperienza, come indice di stress termico. Olesen (1985) descrive WGT come la temperatura di un globo nero di 2.5 pollici (63.5 mm) di diametro coperto da un panno nero umido. La temperatura viene letta al raggiungimento dell'equilibrio dopo circa 10-15 minuti di esposizione. NIOSH (1986) descrive il Botsball (Botsford 1971) come lo strumento più semplice e di più facile lettura. È una sfera di rame da 3 pollici (76.2 mm) coperta da un panno nero mantenuto al 100% di umidità da un serbatoio d'acqua autoalimentato. L'elemento sensibile di un termometro si trova al centro della sfera e la temperatura viene letta su un quadrante (con codice colore).

        Una semplice equazione che collega WGT a WBGT è:

         

        WBGT = WGT +2ºC

        per condizioni di calore radiante e umidità moderati (NIOSH 1986), ma ovviamente questa relazione non può reggere in un'ampia gamma di condizioni.

        L'indice di Oxford

        Lind (1957) ha proposto un indice semplice e diretto utilizzato per l'esposizione al calore limitata dallo stoccaggio e basato su una somma ponderata della temperatura a bulbo umido aspirata (Twb) e temperatura a bulbo secco (Tdb):

        WD = 0.85 Twb + 0.15 Tdb

        I tempi di esposizione consentiti per le squadre di soccorso in miniera erano basati su questo indice. È ampiamente applicabile ma non è appropriato in presenza di radiazioni termiche significative.

        Pratiche di lavoro per ambienti caldi

        NIOSH (1986) fornisce una descrizione completa delle pratiche di lavoro per ambienti caldi, comprese le pratiche mediche preventive. Una proposta per la supervisione medica delle persone esposte ad ambienti caldi o freddi è fornita in ISO CD 12894 (1993). Va sempre ricordato che si tratta di un diritto umano fondamentale, che è stato affermato dal 1985 Dichiarazione di Helsinki, che, quando possibile, le persone possono ritirarsi da qualsiasi ambiente estremo senza bisogno di spiegazioni. Laddove l'esposizione ha luogo, pratiche di lavoro definite miglioreranno notevolmente la sicurezza.

        È un principio ragionevole nell'ergonomia ambientale e nell'igiene industriale che, ove possibile, il fattore di stress ambientale debba essere ridotto alla fonte. NIOSH (1986) divide i metodi di controllo in cinque tipi. Questi sono presentati nella tabella 6.

        Tabella 6. Pratiche di lavoro per ambienti caldi

        A. Controlli ingegneristici

        Esempio

        1. Ridurre la fonte di calore

        Allontanarsi dai lavoratori o ridurre la temperatura. Non sempre praticabile.

        2. Controllo del calore convettivo

        Modificare la temperatura dell'aria e i movimenti dell'aria. I dispositivi di raffreddamento spot possono essere utili.

        3. Controllo del calore radiante

        Ridurre le temperature superficiali o posizionare uno schermo riflettente tra la sorgente radiante e i lavoratori. Cambia l'emissività della superficie. Utilizzare porte che si aprono solo quando è richiesto l'accesso.

        4. Controllo del calore evaporativo

        Aumenta il movimento dell'aria, diminuisce la pressione del vapore acqueo. Usa i ventilatori o l'aria condizionata. Indumenti bagnati e soffiare aria sulla persona.

        B. Pratiche di lavoro e di igiene
        e controlli amministrativi

        Esempio

        1. Limitare il tempo di esposizione e/o
        temperatura

        Esegui i lavori nelle ore più fresche del giorno e dell'anno. Fornire aree fresche per il riposo e il recupero. Personale extra, libertà dei lavoratori di interrompere il lavoro, aumentare l'assunzione di acqua.

        2. Ridurre il carico di calore metabolico

        Meccanizzazione. Lavoro di riprogettazione. Ridurre il tempo di lavoro. Aumentare la forza lavoro.

        3. Migliorare il tempo di tolleranza

        Programma di acclimatazione al calore. Mantieni i lavoratori fisicamente in forma. Assicurarsi che la perdita d'acqua venga reintegrata e mantenere l'equilibrio elettrolitico se necessario.

        4. Formazione in materia di salute e sicurezza

        Supervisori formati nel riconoscere i segni di malattie da calore e nel primo soccorso. Istruzione di base a tutto il personale sulle precauzioni personali, sull'uso dei dispositivi di protezione e sugli effetti di fattori non professionali (es. alcol). Uso di un sistema "amico". Dovrebbero essere predisposti piani di emergenza per il trattamento.

        5. Screening per l'intolleranza al calore

        Storia di precedenti malattie da calore. Fisicamente inadatto.

        C. Programma di allerta calore

        Esempio

        1. In primavera stabilire un'allerta per il caldo
        commissione (medico industriale
        o infermiere, igienista industriale,
        ingegnere della sicurezza, operazione
        ingegnere, dirigente di alto rango)

        Organizzare un corso di formazione. Promemoria ai preposti per il controllo delle fontanelle, ecc. Verifica delle strutture, delle pratiche, della prontezza, ecc.

        2. Dichiarare l'allerta calore in previsione
        periodo di caldo

        Rinvia le attività non urgenti. Aumenta i lavoratori, aumenta il riposo. Ricorda ai lavoratori di bere. Migliorare le pratiche di lavoro.

        D. Raffreddamento del corpo ausiliario e indumenti protettivi

        Utilizzare se non è possibile modificare il lavoratore, il lavoro o l'ambiente e lo stress da calore è ancora oltre i limiti. Gli individui dovrebbero essere completamente acclimatati al calore e ben addestrati all'uso e alla pratica di indossare gli indumenti protettivi. Esempi sono gli indumenti raffreddati ad acqua, gli indumenti raffreddati ad aria, i giubbotti antigelo e i soprabiti bagnati.

        E. Degrado delle prestazioni

        Va ricordato che indossare indumenti protettivi che forniscono protezione dagli agenti tossici aumenterà lo stress da calore. Tutti gli indumenti interferiscono con le attività e possono ridurre le prestazioni (ad es. riducendo la capacità di ricevere informazioni sensoriali e compromettendo, ad esempio, l'udito e la vista).

        Fonte: NIOSH 1986.

        C'è stata una grande quantità di ricerca militare sui cosiddetti indumenti protettivi NBC (nucleari, biologici, chimici). In ambienti caldi non è possibile togliere gli indumenti e le pratiche lavorative sono molto importanti. Un problema simile si verifica per i lavoratori delle centrali nucleari. I metodi per raffreddare rapidamente i lavoratori in modo che siano in grado di lavorare di nuovo includono spugnare la superficie esterna degli indumenti con acqua e soffiarvi sopra aria secca. Altre tecniche includono dispositivi di raffreddamento attivo e metodi per raffreddare aree locali del corpo. Il trasferimento della tecnologia dell'abbigliamento militare a situazioni industriali è una nuova innovazione, ma si sa molto e pratiche di lavoro appropriate possono ridurre notevolmente i rischi.

         

        Tabella 7. Equazioni utilizzate nel calcolo dell'indice e metodo di valutazione della ISO 7933 (1989b)

        per convezione naturale

        or  , per un'approssimazione o quando i valori sono oltre i limiti per i quali è stata derivata l'equazione.

        ____________________________________________________________________________________

        Tabella 8. Descrizione dei termini utilizzati nella ISO 7933 (1989b)

        Simbolo

        Termine

        Unità

        frazione di superficie cutanea coinvolta nello scambio termico per irraggiamento

        ND

        C

        scambio termico sulla pelle per convezione  

        Wm-2

        perdita di calore respiratorio per convezione

        Wm-2

        E

        flusso di calore per evaporazione sulla superficie della pelle

        Wm-2

        massima velocità di evaporazione ottenibile con la pelle completamente bagnata

        Wm-2

        evaporazione necessaria per l'equilibrio termico

        Wm-2

        perdita di calore respiratorio per evaporazione

        Wm-2

        emissività cutanea (0.97)

        ND

        fattore di riduzione per lo scambio termico sensibile dovuto all'abbigliamento

        ND

        fattore di riduzione per lo scambio termico latente

        ND

        rapporto tra la superficie del soggetto vestito e quella non vestita

        ND

        coefficiente di scambio termico convettivo

        coefficiente di scambio termico evaporativo

        coefficiente di scambio termico radiativo

        isolamento termico a secco di base degli indumenti

        K

        scambio termico sulla pelle per conduzione

        Wm-2

        M

        potenza metabolica

        Wm-2

        tensione di vapore parziale

        kPa

        tensione di vapore saturo a temperatura cutanea

        kPa

        R

        scambio termico sulla pelle per irraggiamento

        Wm-2

        totale resistenza evaporativa dello strato limitante di aria e indumenti

        efficienza evaporativa al tasso di sudore richiesto

        ND

        tasso di sudore richiesto per l'equilibrio termico

        Wm-2

        Costante di Stefan-Boltzmann, 

        temperatura dell'aria

        temperatura media radiante

        temperatura media della pelle

        velocità dell'aria per un soggetto fermo

        velocità relativa dell'aria

        W

        potenza meccanica

        Wm-2

        bagnatura della pelle

        ND

        bagnatura della pelle richiesta

        ND

        ND = adimensionale.

        Pratiche di lavoro per ambienti caldi

        NIOSH (1986) fornisce una descrizione completa delle pratiche di lavoro per ambienti caldi, comprese le pratiche mediche preventive. Una proposta per la supervisione medica delle persone esposte ad ambienti caldi o freddi è fornita in ISO CD 12894 (1993). Va sempre ricordato che si tratta di un diritto umano fondamentale, che è stato affermato dal 1985Dichiarazione di Helsinki, che, quando possibile, le persone possono ritirarsi da qualsiasi ambiente estremo senza bisogno di spiegazioni. Laddove l'esposizione ha luogo, pratiche di lavoro definite miglioreranno notevolmente la sicurezza.

        È un principio ragionevole nell'ergonomia ambientale e nell'igiene industriale che, ove possibile, il fattore di stress ambientale debba essere ridotto alla fonte. NIOSH (1986) divide i metodi di controllo in cinque tipi. Questi sono presentati nella tabella 7. C'è stata una grande quantità di ricerca militare sui cosiddetti indumenti protettivi NBC (nucleari, biologici, chimici). In ambienti caldi non è possibile togliere gli indumenti e le pratiche lavorative sono molto importanti. Un problema simile si verifica per i lavoratori delle centrali nucleari. I metodi per raffreddare rapidamente i lavoratori in modo che siano in grado di lavorare di nuovo includono spugnare la superficie esterna degli indumenti con acqua e soffiarvi sopra aria secca. Altre tecniche includono dispositivi di raffreddamento attivo e metodi per raffreddare aree locali del corpo. Il trasferimento della tecnologia dell'abbigliamento militare a situazioni industriali è una nuova innovazione, ma si sa molto e pratiche di lavoro appropriate possono ridurre notevolmente i rischi.

        Valutazione di un ambiente caldo utilizzando gli standard ISO

        Il seguente esempio ipotetico dimostra come gli standard ISO possono essere utilizzati nella valutazione degli ambienti caldi (Parsons 1993):

        I lavoratori in un'acciaieria eseguono il lavoro in quattro fasi. Indossano abiti ed eseguono lavori leggeri per 1 ora in un ambiente caldo e radiante. Riposano per 1 ora, quindi eseguono lo stesso lavoro leggero per un'ora al riparo dal calore radiante. Quindi eseguono un lavoro che comporta un livello moderato di attività fisica in un ambiente caldo e radiante per 30 minuti.

        ISO 7243 fornisce un metodo semplice per monitorare l'ambiente utilizzando l'indice WBGT. Se i livelli di WBGT calcolati sono inferiori ai valori di riferimento WBGT indicati nello standard, non sono necessarie ulteriori azioni. Se i livelli superano i valori di riferimento (tabella 6), è necessario ridurre lo sforzo per i lavoratori. Ciò può essere ottenuto mediante controlli ingegneristici e pratiche di lavoro. Un'azione complementare o alternativa consiste nel condurre una valutazione analitica secondo la norma ISO 7933.

        I valori WBGT per il lavoro sono presentati nella tabella 9 e sono stati misurati secondo le specifiche fornite nelle norme ISO 7243 e ISO 7726. I fattori ambientali e personali relativi alle quattro fasi del lavoro sono presentati nella tabella 10.

        Tabella 9. Valori WBGT (°C) per quattro fasi di lavoro

        Fase di lavoro (minuti)

        WBGT = WBGTank + 2 GBGTabd + WBGhd

        Riferimento WBGT

        0-60

        25

        30

        60-90

        23

        33

        90-150

        23

        30

        150-180

        30

        28

         

        Tabella 10. Dati di base per la valutazione analitica utilizzando ISO 7933

        Fase di lavoro (minuti)

        ta (° C)

        tr (° C)

        Pa (Kpa)

        v

        (SM-1 )

        clo

        (clo)

        Legge

        (Wm-2 )

        0-60

        30

        50

        3

        0.15

        0.6

        100

        60-90

        30

        30

        3

        0.05

        0.6

        58

        90-150

        30

        30

        3

        0.20

        0.6

        100

        150-180

        30

        60

        3

        0.30

        1.0

        150

         

        Si può notare che per una parte del lavoro i valori di WBGT superano quelli dei valori di riferimento. Si conclude che è necessaria un'analisi più dettagliata.

        Il metodo di valutazione analitica presentato nella ISO 7933 è stato eseguito utilizzando i dati presentati nella tabella 10 e il programma per computer elencato nell'allegato della norma. I risultati per i lavoratori acclimatati in termini di livello di allarme sono presentati nella tabella 11.

        Tabella 11. Valutazione analitica utilizzando ISO 7933

        Fase di lavoro
        (minuti)

        Valori previsti

        Durata
        limitato
        esposizione
        (minuti)

        Ragione per
        limitare

         

        tsk (° C)

        W (ND)

        SO (gh-1 )

         

        0-60

        35.5

        0.93

        553

        423

        Perdita d'acqua

        60-90

        34.6

        0.30

        83

        480

        Nessun limite

        90-150

        34.6

        0.57

        213

        480

        Nessun limite

        150-180

        35.7

        1.00

        566

        45

        Temperatura corporea

        Totale

        -

        0.82

        382

        480

        Nessun limite

         

        Una valutazione complessiva prevede quindi che i lavoratori non acclimatati idonei al lavoro potrebbero svolgere un turno di 8 ore senza subire uno sforzo fisiologico (termico) inaccettabile. Se è richiesta una maggiore accuratezza o devono essere valutati i singoli lavoratori, ISO 8996 e ISO 9920 forniranno informazioni dettagliate sulla produzione di calore metabolico e sull'isolamento degli indumenti. ISO 9886 descrive i metodi per misurare lo sforzo fisiologico sui lavoratori e può essere utilizzato per progettare e valutare ambienti per specifiche forze lavoro. In questo esempio saranno interessanti la temperatura media della pelle, la temperatura corporea interna, la frequenza cardiaca e la perdita di massa. ISO CD 12894 fornisce indicazioni sulla supervisione medica di un'indagine.

         

        Di ritorno

        Giovedi, 17 marzo 2011 00: 35

        Scambio di calore attraverso i vestiti

        Per sopravvivere e lavorare in condizioni più fredde o più calde, è necessario fornire un clima caldo sulla superficie della pelle mediante indumenti e riscaldamento o raffreddamento artificiale. La comprensione dei meccanismi di scambio termico attraverso l'abbigliamento è necessaria per progettare gli insiemi di abbigliamento più efficaci per il lavoro a temperature estreme.

        Meccanismi di trasferimento del calore dell'abbigliamento

        La natura dell'isolamento dell'abbigliamento

        Il trasferimento di calore attraverso gli indumenti, o al contrario l'isolamento degli indumenti, dipende in gran parte dall'aria intrappolata all'interno e sugli indumenti. L'abbigliamento è costituito, in prima approssimazione, da qualsiasi tipo di materiale che offra una presa agli strati d'aria. Questa affermazione è approssimativa perché alcune proprietà del materiale sono ancora rilevanti. Questi riguardano la costruzione meccanica dei tessuti (ad esempio la resistenza al vento e la capacità delle fibre di sostenere tessuti spessi), e le proprietà intrinseche delle fibre (ad esempio l'assorbimento e la riflessione della radiazione termica, l'assorbimento del vapore acqueo, la traspirazione del sudore ). Per condizioni ambientali non troppo estreme i pregi dei vari tipi di fibre sono spesso sopravvalutati.

        Strati d'aria e moto dell'aria

        L'idea che sia l'aria, e in particolare l'aria ferma, a fornire l'isolamento, suggerisce che spessi strati d'aria sono utili per l'isolamento. Questo è vero, ma lo spessore degli strati d'aria è fisicamente limitato. Gli strati d'aria si formano per adesione di molecole di gas a qualsiasi superficie, per coesione di un secondo strato di molecole al primo, e così via. Tuttavia, le forze di legame tra strati successivi sono sempre minori, con la conseguenza che le molecole esterne sono mosse da movimenti esterni anche minuscoli dell'aria. In aria calma, gli strati d'aria possono avere uno spessore fino a 12 mm, ma con un movimento d'aria vigoroso, come in una tempesta, lo spessore diminuisce a meno di 1 mm. In generale esiste una relazione di radice quadrata tra spessore e moto dell'aria (cfr “Formule e definizioni”). La funzione esatta dipende dalle dimensioni e dalla forma della superficie.

        Conduzione del calore dell'aria ferma e in movimento

        L'aria ferma funge da strato isolante con una conduttività costante, indipendentemente dalla forma del materiale. La perturbazione degli strati d'aria porta alla perdita di spessore effettivo; ciò include disturbi non solo dovuti al vento, ma anche dovuti ai movimenti di chi indossa gli indumenti: spostamento del corpo (una componente del vento) e movimenti di parti del corpo. La convezione naturale contribuisce a questo effetto. Per un grafico che mostra l'effetto della velocità dell'aria sulla capacità isolante di uno strato d'aria, vedere la figura 1.

        Figura 1. Effetto della velocità dell'aria sulla capacità isolante di uno strato d'aria.

        HEA020F1

        Trasferimento di calore per irraggiamento

        La radiazione è un altro meccanismo importante per il trasferimento di calore. Ogni superficie irradia calore e assorbe il calore che viene irradiato da altre superfici. Il flusso di calore radiante è approssimativamente proporzionale alla differenza di temperatura tra le due superfici di scambio. Uno strato di abbigliamento tra le superfici interferirà con il trasferimento di calore radiativo intercettando il flusso di energia; l'abbigliamento raggiungerà una temperatura che è circa la media delle temperature delle due superfici, tagliando in due la differenza di temperatura tra loro, e quindi il flusso radiante è diminuito di un fattore due. All'aumentare del numero di strati intercettanti, la velocità di trasferimento del calore diminuisce.

        Gli strati multipli sono quindi efficaci nel ridurre il trasferimento di calore radiante. Nelle ovatte e nei velli di fibre, la radiazione viene intercettata dalle fibre distribuite, piuttosto che da uno strato di tessuto. La densità del materiale fibroso (o meglio la superficie totale del materiale fibroso per volume di tessuto) è un parametro critico per il trasferimento della radiazione all'interno di tali velli di fibre. Le fibre fini forniscono più superficie per un dato peso rispetto alle fibre grossolane.

        Isolamento in tessuto

        Come risultato delle conduttività dell'aria racchiusa e del trasferimento di radiazioni, la conducibilità del tessuto è effettivamente una costante per tessuti di vari spessori e legature. L'isolamento termico è quindi proporzionale allo spessore.

        Resistenza al vapore dell'aria e dei tessuti

        Gli strati d'aria creano anche una resistenza alla diffusione del sudore evaporato dalla pelle umida all'ambiente. Questa resistenza è approssimativamente proporzionale allo spessore dell'insieme di abbigliamento. Per i tessuti, la resistenza al vapore dipende dall'aria racchiusa e dalla densità della costruzione. Nei tessuti veri, alta densità e grande spessore non vanno mai d'accordo. A causa di questa limitazione è possibile stimare l'aria equivalente di tessuti che non contengono film o rivestimenti (vedi figura 8). I tessuti rivestiti o i tessuti laminati su pellicole possono avere una resistenza al vapore imprevedibile, che deve essere determinata mediante misurazione.

        Figura 2. Relazione tra spessore e resistenza al vapore (deq) per tessuti non spalmati.

        HEA020F2

        Dal tessuto e dagli strati d'aria all'abbigliamento

        Più strati di tessuto

        Alcune conclusioni importanti dai meccanismi di trasferimento del calore sono che gli indumenti altamente isolanti sono necessariamente spessi, che un elevato isolamento può essere ottenuto da insiemi di indumenti con più strati sottili, che una vestibilità ampia fornisce più isolamento rispetto a una vestibilità attillata e che l'isolamento ha un limite inferiore , fissato dallo strato d'aria che aderisce alla pelle.

        Negli indumenti per la stagione fredda è spesso difficile ottenere spessore utilizzando solo tessuti sottili. Una soluzione è creare tessuti spessi, montando due tessuti a guscio sottili su un'imbottitura. Lo scopo dell'imbottitura è creare lo strato d'aria e mantenere l'aria all'interno il più ferma possibile. C'è anche uno svantaggio dei tessuti spessi: più gli strati sono collegati, più l'abbigliamento diventa rigido, limitando così il movimento.

        Varietà di abbigliamento

        L'isolamento di un completo di abbigliamento dipende in larga misura dal design dell'abbigliamento. I parametri di progettazione che influenzano l'isolamento sono il numero di strati, le aperture, l'adattamento, la distribuzione dell'isolamento sul corpo e la pelle esposta. Anche alcune proprietà dei materiali come la permeabilità all'aria, la riflettività e i rivestimenti sono importanti. Inoltre, il vento e l'attività modificano l'isolamento. È possibile fornire una descrizione adeguata dell'abbigliamento ai fini della previsione del comfort e della tolleranza di chi lo indossa? Sono stati fatti vari tentativi, basati su diverse tecniche. La maggior parte delle stime sull'isolamento completo degli insiemi sono state fatte per condizioni statiche (assenza di movimento, assenza di vento) su insiemi interni, poiché i dati disponibili sono stati ottenuti da manichini termici (McCullough, Jones e Huck 1985). Le misurazioni su soggetti umani sono laboriose e i risultati variano ampiamente. Dalla metà degli anni '1980 sono stati sviluppati e utilizzati manichini mobili affidabili (Olesen et al. 1982; Nielsen, Olesen e Fanger 1985). Inoltre, tecniche di misurazione migliorate hanno consentito esperimenti umani più accurati. Un problema che non è stato ancora completamente superato è l'inclusione corretta dell'evaporazione del sudore nella valutazione. I manichini sudati sono rari e nessuno di loro ha una distribuzione realistica del tasso di sudore sul corpo. Gli esseri umani sudano realisticamente, ma in modo incoerente.

        Definizione di isolamento dell'abbigliamento

        Isolamento dell'abbigliamento (Icl in unità di m2K/W) per condizioni stazionarie, senza sorgenti di radiazioni o condensa negli indumenti, è definito in "Formule e definizioni". Spesso I è espresso nell'unità clo (non un'unità internazionale standard). Un clo equivale a 0.155 m2K/W. L'uso dell'unità clo significa implicitamente che si riferisce a tutto il corpo e include quindi il trasferimento di calore da parti del corpo esposte.

        I viene modificato dal moto e dal vento, come spiegato in precedenza, e dopo la correzione viene chiamato il risultato isolamento risultante. Questo è un termine usato frequentemente ma non generalmente accettato.

        Distribuzione degli indumenti sul corpo

        Il trasferimento di calore totale dal corpo include il calore che viene trasferito dalla pelle esposta (di solito la testa e le mani) e il calore che passa attraverso gli indumenti. Isolamento intrinseco (Vedi "Formule e definizioni") è calcolato sull'area totale della pelle, non solo sulla parte coperta. La pelle esposta trasferisce più calore della pelle coperta e quindi ha una profonda influenza sull'isolamento intrinseco. Questo effetto è potenziato dall'aumento della velocità del vento. La Figura 3 mostra come l'isolamento intrinseco diminuisce successivamente a causa della curvatura delle forme del corpo (strati esterni meno efficaci di quelli interni), delle parti del corpo esposte (percorso aggiuntivo per il trasferimento di calore) e dell'aumento della velocità del vento (minore isolamento, in particolare per la pelle esposta) (Lotens 1989). Per insiemi spessi la riduzione dell'isolamento è drammatica.

        Figura 3. Isolamento intrinseco, poiché è influenzato dalla curvatura del corpo, dalla pelle nuda e dalla velocità del vento.

        HEA020F3

        Spessore e copertura tipici dell'insieme

        Apparentemente sia lo spessore dell'isolamento che la copertura della pelle sono determinanti importanti della perdita di calore. Nella vita reale i due sono correlati nel senso che l'abbigliamento invernale non solo è più spesso, ma copre anche una porzione maggiore del corpo rispetto all'abbigliamento estivo. La Figura 4 dimostra come questi effetti insieme risultino in una relazione quasi lineare tra lo spessore dell'abbigliamento (espresso come volume di materiale isolante per unità di superficie dell'abbigliamento) e l'isolamento (Lotens 1989). Il limite inferiore è fissato dall'isolamento dell'aria adiacente e il limite superiore dall'usabilità dell'indumento. La distribuzione uniforme può fornire il miglior isolamento al freddo, ma non è pratico avere molto peso e ingombro sugli arti. Pertanto l'enfasi è spesso sul tronco e la sensibilità della pelle locale al freddo è adatta a questa pratica. Gli arti svolgono un ruolo importante nel controllo del bilancio termico umano e l'elevato isolamento degli arti limita l'efficacia di questa regolazione.

        Figura 4. Isolamento totale risultante dallo spessore e dalla distribuzione degli indumenti sul corpo.

        HEA020F4

        Ventilazione degli indumenti

        Gli strati d'aria intrappolati nell'insieme di indumenti sono soggetti a movimento e vento, ma in misura diversa rispetto allo strato d'aria adiacente. Il vento crea ventilazione negli indumenti, sia come aria che penetra nel tessuto sia attraverso aperture, mentre il movimento aumenta la circolazione interna. Havenith, Heus e Lotens (1990) hanno scoperto che all'interno dell'abbigliamento il movimento è un fattore più forte che nello strato d'aria adiacente. Tuttavia, questa conclusione dipende dalla permeabilità all'aria del tessuto. Per tessuti altamente permeabili all'aria, la ventilazione del vento è considerevole. Lotens (1993) ha dimostrato che la ventilazione può essere espressa in funzione della velocità effettiva del vento e della permeabilità all'aria.

        Stime di isolamento degli indumenti e resistenza al vapore

        Stime fisiche dell'isolamento dell'abbigliamento

        Lo spessore di un completo di abbigliamento fornisce una prima stima dell'isolamento. La conduttività tipica di un insieme è di 0.08 W/mK. Con uno spessore medio di 20 mm, ciò si traduce in un Icl di 0.25 mt2K/W, o 1.6 clo. Tuttavia, le parti larghe, come i pantaloni o le maniche, hanno una conduttività molto più elevata, più dell'ordine di 0.15, mentre gli strati di abbigliamento strettamente imballati hanno una conduttività di 0.04, i famosi 4 clo per inch riportati da Burton e Edholm (1955 ).

        Stime da tabelle

        Altri metodi utilizzano i valori della tabella per gli articoli di abbigliamento. Questi elementi sono stati precedentemente misurati su un manichino. Un insieme in esame deve essere separato nei suoi componenti, e questi devono essere cercati nella tabella. Fare una scelta errata del capo di abbigliamento tabulato più simile può causare errori. Per ottenere l'isolamento intrinseco dell'insieme, i singoli valori di isolamento devono essere inseriti in un'equazione di sommatoria (McCullough, Jones e Huck 1985).

        Fattore di superficie dell'abbigliamento

        Per calcolare l'isolamento totale, fcl deve essere stimato (vedere "Formule e definizioni"). Una stima sperimentale pratica consiste nel misurare l'area della superficie dell'abbigliamento, apportare correzioni per le parti sovrapposte e dividere per l'area totale della pelle (DuBois e DuBois 1916). Altre stime di vari studi lo dimostrano fcl aumenta linearmente con l'isolamento intrinseco.

        Stima della resistenza al vapore

        Per un completo di abbigliamento, la resistenza al vapore è la somma della resistenza degli strati d'aria e degli strati di abbigliamento. Di solito il numero di strati varia in tutto il corpo e la stima migliore è la media ponderata per area, compresa la pelle esposta.

        Resistenza al vapore relativa

        La resistenza all'evaporazione è usata meno frequentemente di I, perché poche misure di Ccl (o Pcl) sono disponibili. Woodcock (1962) ha evitato questo problema definendo l'indice di permeabilità al vapore acqueo im come rapporto di I ed R, riferito allo stesso rapporto per un singolo strato d'aria (quest'ultimo rapporto è quasi una costante e noto come costante psicrometrica S, 0.0165 K/Pa, 2.34 Km3/g o 2.2 K/torr); im= I/(RS). Valori tipici per im per gli indumenti non rivestiti, determinati sui manichini, vanno da 0.3 a 0.4 (McCullough, Jones e Tamura 1989). Valori per im per tessuti compositi e la loro aria adiacente può essere misurata in modo relativamente semplice su un apparecchio con piastra riscaldante bagnata, ma il valore dipende effettivamente dal flusso d'aria sopra l'apparecchio e dalla riflettività dell'armadio in cui è montato. Estrapolazione del rapporto di R ed I per gli esseri umani vestiti dalle misurazioni sui tessuti agli insiemi di abbigliamento (DIN 7943-2 1992) viene talvolta tentato. Questa è una questione tecnicamente complicata. Uno dei motivi è quello R è proporzionale solo alla parte convettiva di I, in modo che siano necessarie accurate correzioni per il trasferimento di calore radiativo. Un altro motivo è che l'aria intrappolata tra i tessuti compositi e gli insiemi di abbigliamento può essere diversa. Infatti, la diffusione del vapore e il trasferimento di calore possono essere meglio trattati separatamente.

        Preventivi per modelli articolati

        Sono disponibili modelli più sofisticati per calcolare l'isolamento e la resistenza al vapore acqueo rispetto ai metodi sopra descritti. Questi modelli calcolano l'isolamento locale sulla base delle leggi fisiche per un certo numero di parti del corpo e le integrano all'isolamento intrinseco per l'intera forma umana. A tale scopo la forma umana è approssimata da cilindri (figura ). Il modello di McCullough, Jones e Tamura (1989) richiede dati di abbigliamento per tutti gli strati dell'ensemble, specificati per segmento corporeo. Il modello CLOMAN di Lotens e Havenith (1991) richiede meno valori di input. Questi modelli hanno una precisione simile, che è migliore di qualsiasi altro metodo menzionato, ad eccezione della determinazione sperimentale. Purtroppo e inevitabilmente i modelli sono più complessi di quanto sarebbe auspicabile in uno standard ampiamente accettato.

        Figura 5. Articolazione della forma umana nei cilindri.

        HEA020F5

        Effetto dell'attività e del vento

        Lotens e Havenith (1991) forniscono anche modifiche, basate su dati di letteratura, dell'isolamento e della resistenza al vapore dovute all'attività e al vento. L'isolamento è inferiore da seduti che in piedi e questo effetto è maggiore per indumenti altamente isolanti. Tuttavia, il movimento riduce l'isolamento più della postura, a seconda del vigore dei movimenti. Durante la deambulazione si muovono sia le braccia che le gambe e la riduzione è maggiore che durante la pedalata, quando si muovono solo le gambe. Anche in questo caso la riduzione è maggiore per i completi di abbigliamento pesante. Il vento riduce maggiormente l'isolamento per gli indumenti leggeri e meno per gli indumenti pesanti. Questo effetto potrebbe essere correlato alla permeabilità all'aria del tessuto esterno, che di solito è inferiore per gli indumenti per il freddo.

        La Figura 8 mostra alcuni effetti tipici del vento e del movimento sulla resistenza al vapore per l'abbigliamento antipioggia. Non c'è un accordo definito in letteratura sull'entità del movimento o sugli effetti del vento. L'importanza di questo argomento è sottolineata dal fatto che alcuni standard, come ISO 7730 (1994), richiedono l'isolamento risultante come input quando applicato a persone attive o esposte a un significativo movimento dell'aria. Questo requisito è spesso trascurato.

        Figura 6. Diminuzione della resistenza al vapore con vento e camminata per vari indumenti impermeabili.

        HEA020F6

        Gestione dell'umidità

        Effetti dell'assorbimento di umidità

        Quando i tessuti possono assorbire il vapore acqueo, come fa la maggior parte delle fibre naturali, l'abbigliamento funge da tampone per il vapore. Ciò modifica il trasferimento di calore durante i transitori da un ambiente all'altro. Quando una persona che indossa indumenti non assorbenti passa da un ambiente secco a uno umido, l'evaporazione del sudore diminuisce bruscamente. Negli indumenti igroscopici il tessuto assorbe il vapore e la variazione dell'evaporazione è solo graduale. Contemporaneamente il processo di assorbimento libera calore nel tessuto, aumentandone la temperatura. Ciò riduce il trasferimento di calore secco dalla pelle. In prima approssimazione, entrambi gli effetti si annullano a vicenda, lasciando invariato il trasferimento di calore totale. La differenza con gli indumenti non igroscopici è il cambiamento più graduale dell'evaporazione dalla pelle, con un minor rischio di accumulo di sudore.

        Capacità di assorbimento del vapore

        La capacità di assorbimento del tessuto dipende dal tipo di fibra e dalla massa del tessuto. La massa assorbita è approssimativamente proporzionale all'umidità relativa, ma è superiore al 90%. La capacità di assorbimento (denominata riguadagnare) è espresso come la quantità di vapore acqueo che viene assorbito in 100 g di fibra secca all'umidità relativa del 65%. I tessuti possono essere classificati come segue:

          • basso assorbimento—acrilico, poliestere (da 1 a 2 g per 100 g)
          • assorbimento intermedio—nylon, cotone, acetato (da 6 a 9 g per 100 g)
          • alto assorbimento—seta, lino, canapa, rayon, iuta, lana (da 11 a 15 g per 100 g).

               

              Assorbimento d'acqua

              La ritenzione idrica nei tessuti, spesso confusa con l'assorbimento del vapore, obbedisce a regole diverse. L'acqua libera è legata in modo lasco al tessuto e si diffonde bene lateralmente lungo i capillari. Questo è noto come assorbimento. Il trasferimento di liquido da uno strato all'altro avviene solo per tessuti bagnati e sotto pressione. Gli indumenti possono essere bagnati dal sudore non evaporato (superfluo) assorbito dalla pelle. Il contenuto liquido del tessuto può essere elevato e la sua evaporazione in un secondo momento può costituire una minaccia per l'equilibrio termico. Questo in genere accade durante il riposo dopo un duro lavoro ed è noto come dopo-freddo. La capacità dei tessuti di trattenere i liquidi è più legata alla costruzione del tessuto che alla capacità di assorbimento delle fibre, e per scopi pratici è solitamente sufficiente per assorbire tutto il sudore superfluo.

              Condensazione

              Gli indumenti possono bagnarsi a causa della condensazione del sudore evaporato su un particolare strato. La condensa si verifica se l'umidità è superiore a quella consentita dalla temperatura locale. Con il freddo questo sarà spesso il caso all'interno del tessuto esterno, con il freddo estremo anche negli strati più profondi. Dove avviene la condensazione, l'umidità si accumula, ma la temperatura aumenta, come avviene durante l'assorbimento. La differenza tra condensazione e assorbimento, tuttavia, è che l'assorbimento è un processo temporaneo, mentre la condensazione può continuare per tempi prolungati. Il trasferimento di calore latente durante la condensazione può contribuire in modo molto significativo alla perdita di calore, che può essere desiderabile o meno. L'accumulo di umidità è principalmente un inconveniente, a causa del disagio e del rischio di post-raffreddamento. In caso di condensa abbondante, il liquido può essere riportato sulla pelle per evaporare nuovamente. Questo ciclo funziona come un tubo di calore e può ridurre notevolmente l'isolamento della biancheria intima.

              Simulazione dinamica

              Dall'inizio del 1900 sono stati sviluppati molti standard e indici per classificare abbigliamento e climi. Quasi senza eccezione questi hanno avuto a che fare con stati stazionari, condizioni in cui il clima e il lavoro sono stati mantenuti abbastanza a lungo da permettere a una persona di sviluppare una temperatura corporea costante. Questo tipo di lavoro è diventato raro, a causa del miglioramento della salute sul lavoro e delle condizioni di lavoro. L'enfasi si è spostata sull'esposizione di breve durata a circostanze difficili, spesso legate alla gestione delle calamità in indumenti protettivi.

              Vi è quindi la necessità di simulazioni dinamiche che coinvolgano il trasferimento di calore dell'abbigliamento e la tensione termica di chi lo indossa (Gagge, Fobelets e Berglund 1986). Tali simulazioni possono essere effettuate per mezzo di modelli computerizzati dinamici che attraversano uno scenario specifico. Tra i modelli più sofisticati fino ad oggi per quanto riguarda l'abbigliamento c'è THDYN (Lotens 1993), che consente un'ampia gamma di specifiche di abbigliamento ed è stato aggiornato per includere le caratteristiche individuali della persona simulata (figura 9). Potrebbero essere previsti più modelli. C'è bisogno, tuttavia, di una valutazione sperimentale estesa, e l'esecuzione di tali modelli è opera di esperti, piuttosto che di profano intelligente. I modelli dinamici basati sulla fisica del trasferimento di calore e di massa includono tutti i meccanismi di trasferimento del calore e le loro interazioni - assorbimento di vapore, calore da fonti radianti, condensazione, ventilazione, accumulo di umidità e così via - per un'ampia gamma di capi di abbigliamento, compresi quelli civili, abbigliamento da lavoro e protettivo.

              Figura 7. Descrizione generale di un modello termico dinamico.

              HEA020F7

               

              Di ritorno

              Lunedi, 21 marzo 2011 22: 24

              Ambiente freddo e lavoro freddo

              Un ambiente freddo è definito da condizioni che causano perdite di calore corporeo maggiori del normale. In questo contesto "normale" si riferisce a ciò che le persone sperimentano nella vita di tutti i giorni in condizioni confortevoli, spesso al chiuso, ma ciò può variare a causa delle condizioni climatiche sociali, economiche o naturali. Ai fini del presente articolo gli ambienti con una temperatura dell'aria inferiore a 18-20ºC sarebbero considerati freddi.

              Il lavoro a freddo comprende una varietà di attività industriali e occupazionali in diverse condizioni climatiche (vedi tabella 1). Nella maggior parte dei paesi l'industria alimentare richiede di lavorare a basse temperature, normalmente da 2 a 8ºC per alimenti freschi e al di sotto di -25ºC per alimenti surgelati. In tali ambienti freddi artificiali, le condizioni sono relativamente ben definite e l'esposizione è pressoché la stessa da un giorno all'altro.

              Tabella 1. Temperature dell'aria di vari ambienti lavorativi freddi

              –120ºC

              Camera climatica per crioterapia umana

              –90ºC

              Temperatura più bassa alla base polare sud Vostock

              –55ºC

              Cella frigorifera per carne di pesce e produzione di prodotti congelati ed essiccati

              –40ºC

              Temperatura “normale” alla base polare

              –28ºC

              Cella frigorifera per prodotti surgelati

              da +2 a +12ºC

              Stoccaggio, preparazione e trasporto di prodotti alimentari freschi

              da –50 a –20 ºC

              Temperatura media di gennaio del nord del Canada e della Siberia

              da –20 a –10 ºC

              Temperatura media di gennaio del Canada meridionale, della Scandinavia settentrionale, della Russia centrale

              da –10 a 0 ºC

              Temperatura media di gennaio del nord degli Stati Uniti, della Scandinavia meridionale, dell'Europa centrale, di parti del Medio ed Estremo Oriente, del Giappone centrale e settentrionale

              Fonte: Modificato da Holmér 1993.

              In molti paesi i cambiamenti climatici stagionali implicano che il lavoro all'aperto e il lavoro in edifici non riscaldati per periodi più o meno lunghi debbano essere svolti in condizioni di freddo. L'esposizione al freddo può variare considerevolmente tra i diversi luoghi sulla terra e il tipo di lavoro (vedi tabella 1). L'acqua fredda presenta un altro pericolo, incontrato da persone impegnate, ad esempio, in lavori offshore. Questo articolo si occupa delle risposte allo stress da freddo e delle misure preventive. I metodi per la valutazione dello stress da freddo e dei limiti di temperatura accettabili secondo gli standard internazionali recentemente adottati sono trattati altrove in questo capitolo.

              Stress da freddo e lavoro al freddo

              Lo stress da freddo può essere presente in molte forme diverse, influenzando l'equilibrio termico di tutto il corpo così come l'equilibrio termico locale delle estremità, della pelle e dei polmoni. Il tipo e la natura dello stress da freddo sono ampiamente descritti altrove in questo capitolo. Il mezzo naturale per affrontare lo stress da freddo è l'azione comportamentale, in particolare il cambio e l'adeguamento dell'abbigliamento. Una protezione sufficiente impedisce il raffreddamento. Tuttavia, la protezione stessa può causare effetti avversi indesiderati. Il problema è illustrato nella figura 1.

              Figura 1. Esempi di effetti del freddo.

              HEA090F1

              Il raffreddamento dell'intero corpo o di parti del corpo provoca disagio, compromissione della funzione sensoriale e neuromuscolare e, in ultima analisi, lesioni da freddo. Il disagio da freddo tende ad essere un forte stimolo all'azione comportamentale, riducendo o eliminando l'effetto. La prevenzione del raffreddamento mediante l'uso di indumenti, calzature, guanti e copricapo protettivi contro il freddo interferisce con la mobilità e la destrezza del lavoratore. C'è un "costo di protezione" nel senso che i movimenti ei movimenti diventano limitati e più faticosi. La continua necessità di regolazione delle apparecchiature per mantenere un elevato livello di protezione richiede attenzione e giudizio e può compromettere fattori quali la vigilanza e il tempo di reazione. Uno degli obiettivi più importanti della ricerca ergonomica è il miglioramento della funzionalità dell'abbigliamento mantenendo la protezione dal freddo.

               

               

               

               

              Di conseguenza, gli effetti del lavoro al freddo devono essere suddivisi in:

              • effetti del raffreddamento tissutale
              • effetti delle misure di protezione (“costo della protezione”).

               

              In caso di esposizione al freddo, le misure comportamentali riducono l'effetto di raffreddamento e, alla fine, consentono il mantenimento del normale equilibrio termico e del comfort. Misure insufficienti evocano reazioni termoregolatrici, fisiologicamente compensative (vasocostrizione e brividi). L'azione combinata di aggiustamenti comportamentali e fisiologici determina l'effetto risultante di un dato stress da freddo.

              Nelle sezioni seguenti verranno descritti questi effetti. Sono suddivisi in effetti acuti (che si verificano entro minuti o ore), effetti a lungo termine (giorni o addirittura anni) e altri effetti (non direttamente correlati alle reazioni di raffreddamento di per sé). La tabella 2 presenta esempi di reazioni associate alla durata dell'esposizione al freddo. Naturalmente, i tipi di risposte e la loro entità dipendono in gran parte dal livello di stress. Tuttavia, le esposizioni lunghe (giorni e più a lungo) difficilmente comportano i livelli estremi che possono essere raggiunti per un breve periodo.

              Tabella 2. Durata dello stress da freddo non compensato e reazioni associate

              Ora

              Effetti fisiologici

              Effetto psicologico

              secondi

              Respiro inspiratorio
              Iperventilazione
              Elevazione della frequenza cardiaca
              Vasocostrizione periferica
              Aumento della pressione sanguigna

              Sensazione cutanea, disagio

              Minuti

              Raffreddamento dei tessuti
              Raffreddamento delle estremità
              Deterioramento neuromuscolare
              tremante
              Frostnip di contatto e convettivo

              Diminuzione delle prestazioni
              Dolore da raffreddamento locale

              Ore

              Compromissione della capacità di lavoro fisico
              Ipotermia
              Ferita da freddo

              Funzione mentale compromessa

              Giorni/mesi

              Lesioni da freddo senza congelamento
              Acclimazione

              assuefazione
              Disagio ridotto

              Anni

              Effetti tissutali cronici (?)

               

               

              Effetti acuti del raffreddamento

              L'effetto più ovvio e diretto dello stress da freddo è il raffreddamento immediato della pelle e delle vie aeree superiori. I recettori termici rispondono e viene avviata una sequenza di reazioni di termoregolazione. Il tipo e l'entità della reazione sono determinati principalmente dal tipo e dalla gravità del raffreddamento. Come accennato in precedenza, vasocostrizione periferica e brividi sono i principali meccanismi di difesa. Entrambi contribuiscono a preservare il calore corporeo e la temperatura interna, ma compromettono le funzioni cardiovascolari e neuromuscolari.

              Tuttavia, gli effetti psicologici dell'esposizione al freddo modificano anche le reazioni fisiologiche in modo complesso e in parte sconosciuto. L'ambiente freddo provoca distrazione nel senso che richiede un maggiore sforzo mentale per gestire i nuovi fattori di stress (evitare il raffreddamento, adottare misure protettive, ecc.). D'altra parte, il freddo provoca anche eccitazione, nel senso che l'aumento del livello di stress aumenta l'attività nervosa simpatica e, quindi, la preparazione all'azione. In condizioni normali le persone utilizzano solo porzioni minori della loro capacità, conservando così una grande capacità tampone per condizioni impreviste o impegnative.

              Percezione del freddo e comfort termico

              La maggior parte degli esseri umani sperimenta una sensazione di neutralità termica a una temperatura operativa compresa tra 20 e 26ºC quando è impegnata in un lavoro molto leggero e sedentario (lavoro d'ufficio a 70 W/m2) in abbigliamento adeguato (valori di isolamento compresi tra 0.6 e 1.0 clo). In questo stato e in assenza di squilibri termici locali, come il tiraggio, le persone sono in condizioni di comfort termico. Queste condizioni sono ben documentate e specificate in standard come ISO 7730 (vedere il capitolo Controllo dell'ambiente interno in questo Enciclopedia).

              La percezione umana del raffreddamento è strettamente correlata al bilancio termico di tutto il corpo e al bilancio termico dei tessuti locali. Il disagio termico freddo si verifica quando l'equilibrio termico corporeo non può essere mantenuto a causa di una corrispondenza inappropriata di attività (produzione di calore metabolico) e abbigliamento. Per temperature comprese tra +10 e +30ºC, l'entità del "malessere da freddo" in una popolazione può essere prevista dall'equazione del comfort di Fanger, descritta nella norma ISO 7730.

              Una formula semplificata e ragionevolmente accurata per il calcolo della temperatura termoneutrale (T) per la persona media è:

               

              t = 33.5 – 3·Icl – (0.08 + 0.05·Icl) ·M

              where M è il calore metabolico misurato in W/m2 ed Icl il valore di isolamento degli indumenti misurato in clo.

              L'isolamento richiesto dell'abbigliamento (valore clo) è superiore a +10ºC rispetto a quello calcolato con il metodo IREQ (valore di isolamento richiesto calcolato) (ISO TR 11079, 1993). La ragione di questa discrepanza è l'applicazione di diversi criteri di “comfort” nei due metodi. ISO 7730 si concentra fortemente sul comfort termico e consente una notevole sudorazione, mentre ISO TR 11079 consente solo di "controllare" la sudorazione a livelli minimi, una necessità al freddo. La Figura 2 illustra la relazione tra l'isolamento degli indumenti, il livello di attività (produzione di calore) e la temperatura dell'aria secondo l'equazione precedente e il metodo IREQ. Le aree riempite dovrebbero rappresentare la variazione prevista nell'isolamento dell'abbigliamento richiesto a causa dei diversi livelli di "comfort".

              Figura 2. Temperatura ottimale per il "comfort" termico in funzione dell'abbigliamento e del livello di attività ().

              HEA090F2

              Le informazioni in figura 2 sono solo una guida per stabilire condizioni termiche interne ottimali. Vi è una notevole variazione individuale nella percezione del comfort termico e del disagio dovuto al freddo. Questa variazione ha origine dalle differenze nell'abbigliamento e nei modelli di attività, ma anche le preferenze soggettive e l'assuefazione contribuiscono.

              In particolare, le persone impegnate in attività sedentarie molto leggere diventano sempre più suscettibili al raffreddamento locale quando la temperatura dell'aria scende sotto i 20-22°C. In tali condizioni la velocità dell'aria deve essere mantenuta bassa (inferiore a 0.2 m/s) e devono essere selezionati indumenti isolanti aggiuntivi per coprire le parti sensibili del corpo (ad es. testa, collo, schiena e caviglie). Il lavoro da seduti a temperature inferiori a 20ºC richiede sedile e schienale isolati per ridurre il raffreddamento locale dovuto alla compressione degli indumenti.

              Quando la temperatura ambiente scende sotto i 10ºC, il concetto di comfort diventa più difficile da applicare. Le asimmetrie termiche diventano “normali” (es. viso freddo e inalazione di aria fredda). Nonostante un equilibrio ottimale del calore corporeo, tali asimmetrie possono essere percepite come scomode e richiedere ulteriore calore per essere eliminate. Il comfort termico al freddo, a differenza delle normali condizioni interne, è probabile che coincida con una leggera sensazione di calore. Questo dovrebbe essere ricordato quando lo stress da freddo viene valutato utilizzando l'indice IREQ.

               

              Prestazione

              L'esposizione al freddo e le reazioni comportamentali e fisiologiche associate hanno un impatto sulle prestazioni umane a vari livelli di complessità. La tabella 3 presenta una panoramica schematica dei diversi tipi di effetti sulle prestazioni che possono essere previsti con l'esposizione al freddo lieve ed estremo.

              Tabella 3. Indicazione degli effetti previsti dell'esposizione al freddo lieve e grave

              Prestazione

              Lieve esposizione al freddo

              Grave esposizione al freddo

              Esecuzione manuale

              0 Soluzioni

              - -

              Prestazioni muscolari

              0

              -

              Prestazioni aerobiche

              0

              -

              Tempo di reazione semplice

              0

              -

              Scelta del tempo di reazione

              -

              - -

              Monitoraggio, vigilanza

              0 Soluzioni

              -

              Compiti cognitivi e mentali

              0 Soluzioni

              - -

              0 indica nessun effetto; – indica una menomazione; – – indica una forte compromissione; 0 – indica risultati contraddittori.

               

              Una lieve esposizione in questo contesto implica un raffreddamento del nucleo corporeo nullo o trascurabile e un raffreddamento moderato della pelle e delle estremità. Una grave esposizione provoca un bilancio termico negativo, un calo della temperatura interna e un concomitante abbassamento pronunciato della temperatura delle estremità.

              Le caratteristiche fisiche dell'esposizione al freddo lieve e grave dipendono in gran parte dall'equilibrio tra la produzione interna di calore corporeo (come risultato del lavoro fisico) e le perdite di calore. Gli indumenti protettivi e le condizioni climatiche ambientali determinano la quantità di perdita di calore.

              Come accennato in precedenza, l'esposizione al freddo provoca distrazione e raffreddamento (figura 1). Entrambi hanno un impatto sulle prestazioni, anche se l'entità dell'impatto varia a seconda del tipo di attività.

              Il comportamento e la funzione mentale sono più suscettibili all'effetto di distrazione, mentre le prestazioni fisiche sono maggiormente influenzate dal raffreddamento. La complessa interazione delle risposte fisiologiche e psicologiche (distrazione, eccitazione) all'esposizione al freddo non è completamente compresa e richiede ulteriori lavori di ricerca.

              La tabella 4 indica le relazioni riportate tra le prestazioni fisiche e le temperature del corpo. Si presume che le prestazioni fisiche dipendano fortemente dalla temperatura dei tessuti e si deteriorino quando la temperatura dei tessuti vitali e delle parti degli organi diminuisce. In genere, la destrezza manuale dipende in modo critico dalla temperatura delle dita e della mano, nonché dalla temperatura muscolare del diritto. L'attività muscolare lorda è poco influenzata dalla temperatura superficiale locale, ma molto sensibile alla temperatura muscolare. Dal momento che alcune di queste temperature sono correlate l'una all'altra (ad esempio, la temperatura del core e quella muscolare) è difficile determinare relazioni dirette.

              Tabella 4. Importanza della temperatura dei tessuti corporei per le prestazioni fisiche umane

              Prestazione

              Temperatura della pelle delle mani/dita

              Temperatura media della pelle

              Temperatura muscolare

              Temperatura interna

              Manuale semplice

              -

              0

              -

              0

              Manuale complesso

              - -

              (-)

              - -

              -

              Muscolare

              0

              0 Soluzioni

              - -

              0 Soluzioni

              aerobico

              0

              0

              -

              - -

              0 indica nessun effetto; – indica compromissione con abbassamento della temperatura; – – indica una forte compromissione; 0 – indica risultati contraddittori; (–) indica possibili effetti minori.

               

              La panoramica degli effetti sulle prestazioni nelle tabelle 3 e 4 è necessariamente molto schematica. Le informazioni dovrebbero servire da segnale per l'azione, dove azione significa una valutazione dettagliata delle condizioni o l'adozione di misure preventive.

              Un fattore importante che contribuisce al calo delle prestazioni è il tempo di esposizione. Più lunga è l'esposizione al freddo, maggiore è l'effetto sui tessuti più profondi e sulla funzione neuromuscolare. D'altra parte, fattori come l'assuefazione e l'esperienza modificano gli effetti dannosi e ripristinano parte della capacità di prestazione.

              Esecuzione manuale

              La funzione della mano è molto suscettibile all'esposizione al freddo. A causa della loro piccola massa e dell'ampia superficie, le mani e le dita perdono molto calore pur mantenendo alte temperature dei tessuti (da 30 a 35ºC). Di conseguenza, temperature così elevate possono essere mantenute solo con un elevato livello di produzione di calore interno, consentendo un flusso sanguigno elevato e sostenuto alle estremità.

              La perdita di calore delle mani può essere ridotta al freddo indossando indumenti adeguati. Tuttavia, un buon abbigliamento manuale per la stagione fredda significa spessore e volume e, di conseguenza, ridotta destrezza e funzione manuale. Pertanto, le prestazioni manuali al freddo non possono essere preservate da misure passive. Nella migliore delle ipotesi, la riduzione delle prestazioni può essere limitata come risultato di un equilibrato compromesso tra la scelta dell'abbigliamento funzionale, il comportamento sul lavoro e lo schema di esposizione.

              La funzione delle mani e delle dita dipende molto dalle temperature dei tessuti locali (figura 3). I movimenti fini, delicati e veloci delle dita si deteriorano quando la temperatura dei tessuti scende di alcuni gradi. Con un raffreddamento più profondo e un calo di temperatura, anche le funzioni grossolane della mano sono compromesse. Una compromissione significativa della funzione della mano si riscontra a temperature della pelle della mano intorno ai 15°C e gravi menomazioni si verificano a temperature della pelle di circa 6-8°C a causa del blocco della funzione dei recettori cutanei sensoriali e termici. A seconda dei requisiti dell'attività, potrebbe essere necessario misurare la temperatura cutanea in diversi punti della mano e delle dita. La temperatura della punta delle dita può essere inferiore di oltre dieci gradi rispetto a quella del dorso della mano in determinate condizioni di esposizione.

              Figura 3. Relazione tra la destrezza delle dita e la temperatura della pelle delle dita.

              HEA090F3

              La Figura 4 indica le temperature critiche per diversi tipi di effetti sulla funzione manuale.

              Figura 4. Effetti lordi stimati sulle prestazioni manuali a diversi livelli di temperatura della mano/dito.

              HEA090T4

              Prestazioni neuromuscolari

              È evidente dalle figure 3 e 4 che vi è un pronunciato effetto del freddo sulla funzione muscolare e sulle prestazioni. Il raffreddamento del tessuto muscolare riduce il flusso sanguigno e rallenta i processi neurali come la trasmissione dei segnali nervosi e la funzione sinaptica. Inoltre, la viscosità dei tessuti aumenta, con conseguente maggiore attrito interno durante il movimento.

              L'uscita della forza isometrica è ridotta del 2% per ºC di temperatura muscolare abbassata. L'uscita della forza dinamica è ridotta dal 2 al 4% per ºC di temperatura muscolare abbassata. In altre parole, il raffreddamento riduce l'emissione di forza dei muscoli e ha un effetto ancora maggiore sulle contrazioni dinamiche.

              Capacità di lavoro fisico

              Come accennato in precedenza, le prestazioni muscolari si deteriorano con il freddo. Con la funzione muscolare compromessa c'è una compromissione generale della capacità di lavoro fisico. Un fattore che contribuisce alla riduzione della capacità di lavoro aerobico è l'aumentata resistenza periferica della circolazione sistemica. La vasocostrizione pronunciata aumenta la circolazione centrale, portando infine a diuresi fredda e pressione sanguigna elevata. Il raffreddamento del nucleo può anche avere un effetto diretto sulla contrattilità del muscolo cardiaco.

              La capacità di lavoro, misurata dalla capacità aerobica massima, diminuisce dal 5 al 6% per ºC di temperatura interna ridotta. Così la resistenza può deteriorarsi rapidamente come conseguenza pratica della ridotta capacità massima e con un aumento del fabbisogno energetico del lavoro muscolare.

              Altri effetti del freddo

              Temperature corporee

              Quando la temperatura scende, la superficie del corpo è maggiormente colpita (e anche più tollerante). La temperatura della pelle può scendere al di sotto di 0ºC in pochi secondi quando la pelle è a contatto con superfici metalliche molto fredde. Allo stesso modo, la temperatura delle mani e delle dita può diminuire di diversi gradi al minuto in condizioni di vasocostrizione e scarsa protezione. A temperatura cutanea normale le braccia e le mani sono superperfuse a causa di shunt arterovenosi periferici. Questo crea calore e migliora la destrezza. Il raffreddamento della pelle chiude questi shunt e riduce di un decimo la perfusione nelle mani e nei piedi. Le estremità costituiscono il 50% della superficie corporea e il 30% del suo volume. Il ritorno del sangue passa attraverso vene profonde concomitanti alle arterie, riducendo così la dispersione termica secondo il principio della controcorrente.

              La vasocostrizione adrenergica non si verifica nella regione testa-collo, che deve essere tenuta presente in situazioni di emergenza per prevenire l'ipotermia. Un individuo a capo scoperto può perdere il 50% o più della sua produzione di calore a riposo a temperature sotto lo zero.

              Per lo sviluppo dell'ipotermia (calo della temperatura interna) è necessario un tasso elevato e sostenuto di perdita di calore da tutto il corpo (Maclean e Emslie-Smith 1977). L'equilibrio tra la produzione di calore e la perdita di calore determina la velocità di raffreddamento risultante, sia che si tratti di un raffreddamento di tutto il corpo o di un raffreddamento locale di una parte del corpo. Le condizioni di bilancio termico possono essere analizzate e valutate sulla base dell'indice IREQ. Una notevole risposta al raffreddamento locale delle parti sporgenti del corpo umano (p. es., dita delle mani, dei piedi e delle orecchie) è il fenomeno della caccia (reazione di Lewis). Dopo un calo iniziale a un valore basso, la temperatura delle dita aumenta di diversi gradi (figura 5). Questa reazione si ripete ciclicamente. La risposta è molto locale, più pronunciata sulla punta del dito che alla base. È assente nella mano. La risposta sul palmo della mano molto probabilmente riflette la variazione di temperatura del flusso sanguigno che irrora le dita. La risposta può essere modificata da esposizioni ripetute (amplificate), ma è più o meno abolita in associazione con il raffreddamento di tutto il corpo.

              Figura 5. Vasodilatazione indotta dal freddo dei vasi delle dita che provoca aumenti ciclici della temperatura dei tessuti.

              HEA090F4

              Il progressivo raffreddamento del corpo provoca una serie di effetti fisiologici e mentali. La tabella 16 indica alcune risposte tipiche associate a diversi livelli di temperatura interna.

              Tabella 5. Risposte umane al raffreddamento: reazioni indicative a diversi livelli di ipotermia

              Fase

              Nucleo
              temperatura
              (ºC)

              Fisiologico
              reazioni

              Psicologico
              reazioni

              Normale

              37

              36

              Temperatura corporea normale

              Vasocostrizione, mani e piedi freddi

              Sensazione termoneutrale

              Disagio

              Lieve ipotermia

              35

              34

              33

              Brividi intensi, capacità di lavoro ridotta

              stanchezza

              Armeggiare e inciampare

              Giudizio alterato, disorientamento, apatia

              Consapevole e
              di risposta

              Moderare
              ipotermia

              32

              31

              30

              29

              Rigidità muscolare

              Respiro debole

              Nessun riflesso nervoso, battito cardiaco lento e quasi impercettibile

              progressivo
              incoscienza,
              allucinazioni

              Nubi di coscienza

              Stuporoso

              Grave
              ipotermia

              28

              27

              25

              Aritmie cardiache (atriali
              e/o ventricolare)

              Alunni non reattivi a
              tendine leggero, profondo e
              riflessi superficiali
              assente

              Morte per fibrillazione ventricolare o asistolia

               

               

              Cuore e circolazione

              Il raffreddamento della fronte e della testa provoca un aumento acuto della pressione arteriosa sistolica e, infine, un aumento della frequenza cardiaca. Una reazione simile può essere osservata quando si mettono le mani nude in acqua molto fredda. La reazione è di breve durata e dopo secondi o minuti si raggiungono valori normali o leggermente elevati.

              L'eccessiva perdita di calore corporeo provoca vasocostrizione periferica. In particolare, durante la fase transitoria l'aumentata resistenza periferica determina un aumento della pressione arteriosa sistolica e un aumento della frequenza cardiaca. Il lavoro cardiaco è maggiore di quanto sarebbe per attività simili a temperature normali, un fenomeno sperimentato dolorosamente da persone con angina pectoris.

              Come accennato in precedenza, il raffreddamento più profondo dei tessuti generalmente rallenta i processi fisiologici di cellule e organi. Il raffreddamento indebolisce il processo di innervazione e sopprime le contrazioni cardiache. La forza di contrazione si riduce e, oltre all'aumento della resistenza periferica dei vasi sanguigni, si riduce la gittata cardiaca. Tuttavia, con ipotermia moderata e grave, la funzione cardiovascolare diminuisce in relazione alla riduzione generale del metabolismo.

              Polmoni e vie aeree

              L'inalazione di volumi moderati di aria fredda e secca presenta problemi limitati nelle persone sane. L'aria molto fredda può causare disagio, in particolare con la respirazione nasale. Elevati volumi di ventilazione di aria molto fredda possono anche causare microinfiammazioni della membrana mucosa delle vie aeree superiori.

              Con la progressione dell'ipotermia, la funzione polmonare è depressa contemporaneamente alla riduzione generale del metabolismo corporeo.

              Aspetti funzionali (capacità lavorativa)

              Un requisito fondamentale per il funzionamento in ambienti freddi è la fornitura di una protezione sufficiente contro il raffreddamento. Tuttavia, la protezione stessa può seriamente interferire con le condizioni per la prestazione. L'effetto zoppicante dell'abbigliamento è ben noto. Il copricapo e gli elmetti interferiscono con la parola e la vista e l'uso delle mani compromette la funzione manuale. Mentre la protezione è necessaria per preservare condizioni di lavoro sane e confortevoli, le conseguenze in termini di rendimento ridotto devono essere pienamente riconosciute. Le attività richiedono più tempo per essere completate e richiedono uno sforzo maggiore.

              Gli indumenti protettivi contro il freddo possono facilmente pesare da 3 a 6 kg compresi stivali e copricapo. Questo peso si aggiunge al carico di lavoro, in particolare durante il lavoro ambulatoriale. Inoltre, l'attrito tra gli strati negli indumenti multistrato produce resistenza al movimento. Il peso degli stivali dovrebbe essere mantenuto basso, poiché il peso aggiunto sulle gambe contribuisce relativamente di più al carico di lavoro.

              L'organizzazione del lavoro, il posto di lavoro e le attrezzature dovrebbero essere adattati ai requisiti specifici di un'attività di lavoro a freddo. Deve essere concesso più tempo per le attività e sono necessarie frequenti pause per il recupero e il riscaldamento. Il luogo di lavoro deve consentire spostamenti agevoli, nonostante gli indumenti ingombranti. Analogamente, l'attrezzatura deve essere progettata in modo da poter essere azionata da una mano guantata o isolata nel caso di mani nude.

              Lesioni da freddo

              Lesioni gravi dovute all'aria fredda sono nella maggior parte dei casi prevenibili e si verificano solo sporadicamente nella vita civile. D'altra parte, queste lesioni sono spesso di grande importanza in guerra e nei cataclismi. Tuttavia, molti lavoratori corrono il rischio di subire lesioni da freddo durante le loro attività di routine. Il lavoro all'aperto in climi rigidi (come nelle aree artiche e subartiche, ad esempio pesca, agricoltura, edilizia, esplorazione di gas e petrolio e allevamento di renne) così come il lavoro al chiuso svolto in ambienti freddi (come nelle industrie alimentari o di stoccaggio) possono tutti comportare il pericolo di lesioni da freddo.

              Le lesioni da freddo possono essere sistemiche o localizzate. Le lesioni locali, che molto spesso precedono l'ipotermia sistemica, costituiscono due entità clinicamente diverse: lesioni da freddo da congelamento (FCI) e lesioni da freddo non da congelamento (NFCI).

              Ferite da freddo gelido

              fisiopatologia

              Questo tipo di lesione locale si verifica quando la perdita di calore è sufficiente a consentire un vero congelamento del tessuto. Oltre a un insulto criogenico diretto alle cellule, il danno vascolare con ridotta perfusione e ipossia tissutale stanno contribuendo ai meccanismi patogenetici.

              La vasocostrizione dei vasi cutanei è di grande importanza nell'origine di un congelamento. A causa degli ampi shunt arterovenosi, le strutture periferiche come mani, piedi, naso e orecchie sono superperfuse in un ambiente caldo. Ad esempio, solo circa un decimo del flusso sanguigno nelle mani è necessario per l'ossigenazione dei tessuti. Il resto crea calore, facilitando così la manualità. Anche in assenza di qualsiasi diminuzione della temperatura interna, il raffreddamento locale della pelle occlude questi shunt.

              Al fine di proteggere la vitalità delle parti periferiche delle estremità durante l'esposizione al freddo, si verifica una vasodilatazione intermittente indotta dal freddo (CIVD). Questa vasodilatazione è il risultato dell'apertura delle anastomosi arterovenose e si verifica ogni 5-10 minuti. Il fenomeno è un compromesso nel piano fisiologico umano per conservare il calore e tuttavia preservare in modo intermittente la funzione di mani e piedi. La vasodilatazione è percepita dalla persona come periodi di formicolio. La CIVD diventa meno pronunciata quando la temperatura corporea diminuisce. Le variazioni individuali nel grado di CIVD potrebbero spiegare la diversa suscettibilità alle lesioni locali da freddo. Le popolazioni indigene di un clima freddo presentano una CIVD più pronunciata.

              Contrariamente alla crioconservazione del tessuto vivente, dove la cristallizzazione del ghiaccio avviene sia a livello intra che extracellulare, la FCI clinica, con una velocità di congelamento molto più lenta, produce solo cristalli di ghiaccio extracellulari. Il processo è esotermico, liberando calore, e quindi la temperatura del tessuto rimane al punto di congelamento fino al completamento del congelamento.

              Man mano che i cristalli di ghiaccio extracellulari crescono, le soluzioni extracellulari si condensano, facendo sì che questo spazio diventi un ambiente iperosmolare, che porta alla diffusione passiva dell'acqua dal compartimento intracellulare; quell'acqua a sua volta gela. Questo processo procede fino a quando tutta l'acqua “disponibile” (non altrimenti legata a proteine, zuccheri e altre molecole) è stata cristallizzata. La disidratazione cellulare altera le strutture proteiche, i lipidi di membrana e il pH cellulare, portando a una distruzione incompatibile con la sopravvivenza cellulare. La resistenza alla FCI varia nei diversi tessuti. La pelle è più resistente dei muscoli e dei nervi, ad esempio, il che potrebbe essere il risultato di un minore contenuto di acqua sia intra che intercellulare nell'epidermide.

              Il ruolo dei fattori emoreologici indiretti è stato precedentemente interpretato come simile a quello riscontrato nelle lesioni da freddo non congelanti. Recenti studi sugli animali hanno, tuttavia, dimostrato che il congelamento provoca lesioni nell'intima di arteriole, venule e capillari prima di qualsiasi evidenza di danno ad altri elementi della pelle. Pertanto, è ovvio che anche la parte reologica della patogenesi della FCI è un effetto criobiologico.

              Quando un congelamento viene riscaldato, l'acqua inizia a diffondersi nuovamente alle cellule disidratate, portando a gonfiore intracellulare. Lo scongelamento induce la massima dilatazione vascolare, creando edema e formazione di bolle a causa della lesione delle cellule endoteliali (strato interno della pelle). La rottura delle cellule endoteliali espone la membrana basale, che avvia le aderenze piastriniche e avvia la cascata della coagulazione. Il successivo ristagno di sangue e la trombosi inducono anossia.

              Poiché è la perdita di calore dall'area esposta a determinare il rischio di congelamento, il wind-chill è un fattore importante in questo senso, e questo significa non solo il vento che soffia ma anche qualsiasi spostamento d'aria oltre il corpo. La corsa, lo sci, lo skijoring e la guida su veicoli aperti devono essere considerati in questo contesto. Tuttavia, la carne esposta non si congela fintanto che la temperatura ambiente è superiore al punto di congelamento, anche a velocità del vento elevate.

              L'uso di alcol e prodotti del tabacco, nonché la denutrizione e la stanchezza sono fattori predisponenti alla FCI. Una precedente lesione da freddo aumenta il rischio di successiva FCI, a causa di un'anomala risposta simpatica post-traumatica.

              Il metallo freddo può causare rapidamente un congelamento se afferrato a mani nude. La maggior parte delle persone ne è consapevole, ma spesso non si rende conto del rischio di maneggiare liquidi super raffreddati. La benzina raffreddata a -30ºC congelerà quasi istantaneamente la carne esposta poiché la perdita di calore per evaporazione si combina con la perdita conduttiva. Tale congelamento rapido provoca la cristallizzazione extra e intracellulare con distruzione delle membrane cellulari principalmente su base meccanica. Un tipo simile di FCI si verifica quando il propano liquido viene versato direttamente sulla pelle.

              Quadro clinico

              Le lesioni da freddo gelido sono suddivise in congelamenti superficiali e profondi. La lesione superficiale è limitata alla pelle e ai tessuti sottocutanei immediatamente sottostanti. Nella maggior parte dei casi la lesione è localizzata al naso, ai lobi delle orecchie, alle dita delle mani e dei piedi. Il dolore pungente e pungente è spesso il primo segno. La parte interessata della pelle diventa pallida o bianco cera. È insensibile e si ridurrà alla pressione, poiché i tessuti sottostanti sono vitali e flessibili. Quando la FCI si estende in una ferita profonda, la pelle diventa bianca e marmorea, si sente dura e aderisce quando viene toccata.

              Trattamento

              Un congelamento dovrebbe essere curato immediatamente per evitare che una lesione superficiale si trasformi in una profonda. Prova a portare la vittima in casa; altrimenti proteggilo dal vento con un riparo di compagni, un sacco a vento o altri mezzi simili. L'area congelata dovrebbe essere scongelata mediante trasmissione passiva di calore da una parte più calda del corpo. Metti la mano calda contro il viso e la mano fredda sotto l'ascella o nell'inguine. Poiché l'individuo congelato è sotto stress da freddo con vasocostrizione periferica, un compagno caloroso è un terapeuta molto migliore. Massaggiare e strofinare la parte congelata con neve o marmitta di lana è controindicato. Tale trattamento meccanico aggraverebbe solo la lesione, poiché il tessuto è pieno di cristalli di ghiaccio. Né dovrebbe essere preso in considerazione lo scongelamento davanti a un falò o a un fornello da campo. Tale calore non penetra in profondità e, poiché l'area è parzialmente anestetizzata, il trattamento può persino provocare ustioni.

              I segnali di dolore in un piede congelato scompaiono prima che avvenga il congelamento effettivo, poiché la conduttività nervosa viene abolita a circa +8ºC. Il paradosso è che l'ultima sensazione che si prova è quella di non sentire proprio niente! In condizioni estreme, quando l'evacuazione richiede un viaggio a piedi, lo scongelamento dovrebbe essere evitato. Camminare su piedi congelati non sembra aumentare il rischio di perdita di tessuto, mentre il ricongelamento di un congelamento lo fa al massimo grado.

              Il miglior trattamento per un congelamento è lo scongelamento in acqua calda a 40-42ºC. La procedura di scongelamento dovrebbe continuare a quella temperatura dell'acqua fino al ritorno della sensazione, del colore e della morbidezza dei tessuti. Questa forma di scongelamento spesso finisce in una tonalità non rosa, ma piuttosto bordeaux a causa della stasi venosa.

              In condizioni di campo bisogna essere consapevoli che il trattamento richiede più dello scongelamento locale. L'intero individuo deve essere curato, poiché un congelamento è spesso il primo segno di un'ipotermia strisciante. Indossa più vestiti e dai bevande calde e nutrienti. La vittima è molto spesso apatica e deve essere costretta a collaborare. Esorta la vittima a fare attività muscolare come sbattere le braccia contro i fianchi. Tali manovre aprono shunt arterovenosi periferici alle estremità.

              Un congelamento profondo è presente quando lo scongelamento con trasferimento di calore passivo per 20-30 minuti non ha successo. In tal caso, la vittima dovrebbe essere inviata all'ospedale più vicino. Tuttavia, se tale trasporto può richiedere ore, è preferibile portare la persona nell'alloggio più vicino e scongelare le sue ferite in acqua calda. Dopo il completo scongelamento, il paziente deve essere messo a letto con l'area lesionata sollevata e deve essere organizzato un trasporto tempestivo all'ospedale più vicino.

              Il rapido riscaldamento provoca dolore da moderato a grave e il paziente avrà spesso bisogno di un analgesico. Il danno capillare provoca fuoriuscita di siero con rigonfiamento locale e formazione di bolle durante le prime 6-18 ore. Le vesciche devono essere mantenute intatte per prevenire l'infezione.

              Lesioni da freddo senza congelamento

              fisiopatologia

              L'esposizione prolungata a condizioni di freddo e umidità al di sopra del punto di congelamento combinata con l'immobilizzazione che causa ristagno venoso sono i prerequisiti per NFCI. Disidratazione, cibo inadeguato, stress, malattie o infortuni intercorrenti e affaticamento sono fattori che contribuiscono. La NFCI colpisce quasi esclusivamente gambe e piedi. Lesioni gravi di questo tipo si verificano con grande rarità nella vita civile, ma in tempo di guerra e di catastrofi è stato e sarà sempre un grave problema, il più delle volte causato da una inconsapevolezza della condizione dovuta al lento e indistinto primo manifestarsi dei sintomi.

              NFCI può verificarsi in qualsiasi condizione in cui la temperatura ambientale è inferiore alla temperatura corporea. Come nella FCI, le fibre costrittrici simpatiche, insieme al freddo stesso, inducono vasocostrizione prolungata. L'evento iniziale è di natura reologica e assomiglia a quello osservato nel danno da riperfusione ischemica. Oltre alla durata della bassa temperatura, sembra essere importante la suscettibilità della vittima.

              Il cambiamento patologico dovuto alla lesione ischemica colpisce molti tessuti. I muscoli degenerano, vanno incontro a necrosi, fibrosi e atrofia; le ossa mostrano osteoporosi precoce. Di particolare interesse sono gli effetti sui nervi, poiché il danno ai nervi è responsabile del dolore, della disestesia prolungata e dell'iperidrosi che spesso si riscontrano come conseguenza di queste lesioni.

              Quadro clinico

              In una lesione da freddo non gelido la vittima si rende conto troppo tardi del pericolo minaccioso perché i sintomi iniziali sono così vaghi. I piedi diventano freddi e gonfi. Si sentono pesanti, legnosi e intorpiditi. I piedi si presentano freddi, doloranti, teneri, spesso con piante rugose. La prima fase ischemica dura da ore fino a pochi giorni. È seguita da una fase iperemica da 2 a 6 settimane, durante la quale i piedi sono caldi, con pulsazioni palpitanti e aumento dell'edema. Vesciche e ulcerazioni non sono rare e nei casi più gravi può insorgere la cancrena.

              Trattamento

              Il trattamento è soprattutto di supporto. In cantiere, i piedi devono essere asciugati con cura ma mantenuti freschi. D'altra parte, tutto il corpo dovrebbe essere riscaldato. Dovrebbero essere fornite molte bevande calde. Contrariamente alle lesioni da freddo gelido, NFCI non dovrebbe mai essere riscaldato attivamente. Il trattamento con acqua calda nelle lesioni da freddo locale è consentito solo quando sono presenti cristalli di ghiaccio nel tessuto. L'ulteriore trattamento dovrebbe essere di norma conservativo. Tuttavia, la febbre, i segni di coagulazione intravascolare disseminata e la liquefazione dei tessuti interessati richiedono un intervento chirurgico, che a volte si conclude con un'amputazione.

              È possibile prevenire lesioni da freddo senza congelamento. Il tempo di esposizione dovrebbe essere ridotto al minimo. È importante un'adeguata cura dei piedi con il tempo per asciugare i piedi, così come le strutture per cambiarsi in calze asciutte. Riposare con i piedi sollevati così come somministrare bevande calde quando possibile può sembrare ridicolo ma spesso è di fondamentale importanza.

              Ipotermia

              Ipotermia significa temperatura corporea al di sotto della norma. Tuttavia, da un punto di vista termico il corpo è costituito da due zone: il guscio e il nucleo. Il primo è superficiale e la sua temperatura varia notevolmente a seconda dell'ambiente esterno. Il nucleo è costituito da tessuti più profondi (p. es., cervello, cuore e polmoni e parte superiore dell'addome) e il corpo si sforza di mantenere una temperatura interna di 37 ± 2ºC. Quando la termoregolazione è compromessa e la temperatura interna inizia a diminuire, l'individuo soffre di stress da freddo, ma solo quando la temperatura centrale raggiunge i 35ºC la vittima è considerata in uno stato ipotermico. Tra 35 e 32ºC, l'ipotermia è classificata come lieve; tra 32 e 28ºC è moderato e sotto i 28ºC, severo (Tabella 16).

              Effetti fisiologici dell'abbassamento della temperatura interna

              Quando la temperatura interna inizia a diminuire, un'intensa vasocostrizione reindirizza il sangue dal guscio al nucleo, impedendo così la conduzione del calore dal nucleo alla pelle. Per mantenere la temperatura si inducono i brividi, spesso preceduti da un aumento del tono muscolare. I brividi massimi possono aumentare il tasso metabolico da quattro a sei volte, ma poiché le contrazioni involontarie oscillano, il risultato netto spesso non è più che raddoppiato. La frequenza cardiaca, la pressione sanguigna, la gittata cardiaca e la frequenza respiratoria aumentano. La centralizzazione del volume sanguigno provoca una diuresi osmolica con sodio e cloruro come costituenti principali.

              L'irritabilità atriale nell'ipotermia precoce induce spesso la fibrillazione atriale. A temperature più basse, sono comuni le extrasistoli ventricolari. La morte si verifica a temperature pari o inferiori a 28ºC, il più delle volte a causa della fibrillazione ventricolare; può sopraggiungere anche l'asistolia.

              L'ipotermia deprime il sistema nervoso centrale. La stanchezza e l'apatia sono i primi segni di diminuzione della temperatura interna. Tali effetti compromettono il giudizio, causano comportamenti bizzarri e atassia e terminano con letargia e coma tra 30 e 28ºC.

              La velocità di conduzione nervosa diminuisce con l'abbassamento della temperatura. Disartria, armeggiare e inciampare sono manifestazioni cliniche di questo fenomeno. Il freddo colpisce anche i muscoli e le articolazioni, compromettendo le prestazioni manuali. Rallenta i tempi di reazione e la coordinazione e aumenta la frequenza degli errori. La rigidità muscolare si osserva anche nell'ipotermia lieve. A una temperatura interna inferiore a 30ºC, l'attività fisica è impossibile.

              L'esposizione a un ambiente anormalmente freddo è il prerequisito fondamentale per il verificarsi dell'ipotermia. Estremi di età sono fattori di rischio. Le persone anziane con funzione termoregolatrice compromessa, o le persone la cui massa muscolare e lo strato di grasso isolante sono ridotti, corrono un rischio maggiore di soffrire di ipotermia.

              Classificazione

              Da un punto di vista pratico è utile la seguente suddivisione dell'ipotermia (vedi anche Tabella 16):

                • ipotermia accidentale
                • ipotermia acuta da immersione
                • ipotermia da esaurimento subacuto
                • ipotermia nel trauma
                • ipotermia cronica subclinica.

                         

                        Ipotermia acuta da immersione si verifica quando una persona cade in acqua fredda. L'acqua ha una conducibilità termica circa 25 volte quella dell'aria. Lo stress da freddo diventa così grande che la temperatura interna viene abbassata nonostante la massima produzione di calore del corpo. L'ipotermia inizia prima che la vittima si esaurisca.

                        Ipotermia da esaurimento subacuto può capitare a qualsiasi lavoratore in ambiente freddo così come a sciatori, scalatori e camminatori in montagna. In questa forma di ipotermia, l'attività muscolare mantiene la temperatura corporea finché sono disponibili fonti di energia. Tuttavia, l'ipoglicemia assicura che la vittima sia a rischio. Anche un grado relativamente lieve di esposizione al freddo può essere sufficiente per continuare a raffreddare e causare una situazione pericolosa.

                        Ipotermia con traumi importanti è un segno minaccioso. La persona ferita spesso non è in grado di mantenere la temperatura corporea e la perdita di calore può essere esacerbata dall'infusione di fluidi freddi e dalla rimozione degli indumenti. I pazienti in stato di shock che diventano ipotermici hanno una mortalità molto più elevata rispetto alle vittime normotermiche.

                        Ipotermia cronica subclinica si riscontra spesso nelle persone anziane, spesso in associazione con malnutrizione, abbigliamento inadeguato e mobilità ridotta. L'alcolismo, l'abuso di droghe e le malattie metaboliche croniche così come i disturbi psichiatrici sono cause che contribuiscono a questo tipo di ipotermia.

                        Gestione pre-ospedaliera

                        Il principio fondamentale delle cure primarie di un lavoratore che soffre di ipotermia è prevenire un'ulteriore perdita di calore. Una vittima cosciente dovrebbe essere spostata al chiuso, o almeno in un rifugio. Rimuovere gli indumenti bagnati e cercare di isolare la persona il più possibile. È obbligatorio mantenere la vittima in posizione sdraiata con la testa coperta.

                        I pazienti con ipotermia da immersione acuta richiedono un trattamento molto diverso da quello richiesto da quelli con ipotermia da esaurimento subacuto. La vittima dell'immersione si trova spesso in una situazione più favorevole. La diminuzione della temperatura interna si verifica molto prima che il corpo si esaurisca e la capacità di generazione di calore rimane inalterata. L'equilibrio idrico ed elettrolitico non è squilibrato. Pertanto un tale individuo può essere trattato con una rapida immersione in un bagno. Se non è disponibile una vasca, immergere i piedi e le mani del paziente in acqua tiepida. Il calore locale apre gli shunt arterovenosi, aumenta rapidamente la circolazione sanguigna alle estremità e favorisce il processo di riscaldamento.

                        Nell'ipotermia da esaurimento, invece, la vittima si trova in una situazione molto più grave. Le riserve caloriche sono consumate, l'equilibrio elettrolitico è squilibrato e, soprattutto, la persona è disidratata. La diuresi da freddo inizia subito dopo l'esposizione al freddo; la lotta contro il freddo e il vento esagera la sudorazione, ma questa non si percepisce nell'ambiente freddo e secco; e infine, la vittima non ha sete. Un paziente che soffre di ipotermia da esaurimento non dovrebbe mai essere riscaldato rapidamente sul campo a causa del rischio di indurre uno shock ipovolemico. Di norma è meglio non riscaldare attivamente il paziente sul campo o durante il trasporto in ospedale. Uno stato prolungato di ipotermia non progressiva è di gran lunga migliore degli sforzi entusiastici per riscaldare il paziente in circostanze in cui le complicazioni sopravvenute non possono essere gestite. È obbligatorio maneggiare il paziente con delicatezza per ridurre al minimo il rischio di possibile fibrillazione ventricolare.

                        Anche per il personale medico addestrato è spesso difficile determinare se un individuo ipotermico è vivo o meno. L'apparente collasso cardiovascolare può in realtà essere solo una diminuzione della gittata cardiaca. Spesso è necessaria la palpazione o l'auscultazione per almeno un minuto per rilevare i polsi spontanei.

                        La decisione se somministrare o meno la rianimazione cardiopolmonare (RCP) è difficile sul campo. Se c'è qualche segno di vita, la RCP è controindicata. Le compressioni toraciche eseguite prematuramente possono indurre fibrillazione ventricolare. La RCP dovrebbe, tuttavia, essere iniziata immediatamente dopo un arresto cardiaco testimoniato e quando la situazione consente di eseguire le procedure in modo ragionevole e continuo.

                        Salute e freddo

                        Una persona sana, con abbigliamento e attrezzature adeguate e che lavora in un'organizzazione adeguata al compito, non si trova in una situazione di rischio per la salute, anche se fa molto freddo. È controverso se l'esposizione al freddo a lungo termine mentre si vive in zone a clima freddo comporti rischi per la salute. Per le persone con problemi di salute la situazione è molto diversa e l'esposizione al freddo potrebbe essere un problema. In una determinata situazione l'esposizione al freddo o l'esposizione a fattori correlati al freddo o combinazioni di freddo con altri rischi possono produrre rischi per la salute, specialmente in una situazione di emergenza o incidente. Nelle aree remote, quando la comunicazione con un supervisore è difficile o non esiste, i dipendenti stessi devono poter decidere se una situazione di rischio per la salute è imminente o meno. In queste situazioni devono prendere le precauzioni necessarie per rendere la situazione sicura o interrompere il lavoro.

                        Nelle regioni artiche, il clima e altri fattori possono essere così rigidi che è necessario prendere altre considerazioni.

                        Malattie infettive Le malattie infettive non sono legate al freddo. Le malattie endemiche si verificano nelle regioni artiche e subartiche. La malattia infettiva acuta o cronica in un individuo impone la cessazione dell'esposizione al freddo e al duro lavoro.

                        Il comune raffreddore, senza febbre o sintomi generali, non rende dannoso il lavoro al freddo. Tuttavia, per le persone con malattie complicanti come asma, bronchite o problemi cardiovascolari, la situazione è diversa e si consiglia di lavorare al chiuso in condizioni calde durante la stagione fredda. Questo vale anche in caso di raffreddore con febbre, tosse profonda, dolori muscolari e condizioni generali compromesse.

                        L'asma e la bronchite sono più comuni nelle regioni fredde. L'esposizione all'aria fredda spesso peggiora i sintomi. Il cambio di farmaci a volte riduce i sintomi durante la stagione fredda. Alcuni individui possono anche essere aiutati utilizzando inalatori medicinali.

                        Le persone con malattie asmatiche o cardiovascolari possono rispondere all'inalazione di aria fredda con broncocostrizione e vasospasmo. È stato dimostrato che gli atleti che si allenano per diverse ore ad alta intensità in climi freddi sviluppano sintomi asmatici. Non è ancora chiaro se il raffreddamento esteso del tratto polmonare sia o meno la spiegazione principale. Sono ora sul mercato speciali maschere leggere che forniscono una sorta di funzione di scambiatore di calore, risparmiando così energia e umidità.

                        Un tipo endemico di malattia cronica è il "polmone eschimese", tipico dei cacciatori e cacciatori eschimesi esposti al freddo estremo e al duro lavoro per lunghi periodi. Una progressiva ipertensione polmonare spesso sfocia in un'insufficienza cardiaca destra.

                        Disturbi cardiovascolari. L'esposizione al freddo influisce maggiormente sul sistema cardiovascolare. La noradrenalina rilasciata dalle terminazioni nervose simpatiche aumenta la gittata cardiaca e la frequenza cardiaca. Il dolore toracico dovuto all'angina pectoris spesso peggiora in un ambiente freddo. Il rischio di contrarre un infarto aumenta durante l'esposizione al freddo, specialmente in combinazione con il duro lavoro. Il freddo aumenta la pressione sanguigna con un aumento del rischio di emorragia cerebrale. Gli individui a rischio dovrebbero quindi essere avvertiti e ridurre la loro esposizione al duro lavoro al freddo.

                        L'aumento della mortalità durante la stagione invernale è un'osservazione frequente. Uno dei motivi potrebbe essere il già citato aumento del lavoro cardiaco, che promuove l'aritmia nelle persone sensibili. Un'altra osservazione è che l'ematocrito aumenta durante la stagione fredda, causando un aumento della viscosità del sangue e una maggiore resistenza al flusso. Una spiegazione plausibile è che il freddo può esporre le persone a carichi di lavoro improvvisi e molto pesanti, come pulire la neve, camminare nella neve alta, scivolare e così via.

                        Disturbi metabolici Il diabete mellito si riscontra anche con maggiore frequenza nelle zone più fredde del mondo. Anche un diabete non complicato, soprattutto se trattato con insulina, può rendere impossibile il lavoro all'aperto al freddo in aree più remote. L'arteriosclerosi periferica precoce rende questi individui più sensibili al freddo e aumenta il rischio di congelamento locale.

                        Gli individui con funzionalità tiroidea compromessa possono facilmente sviluppare ipotermia a causa della mancanza dell'ormone termogenico, mentre le persone ipertiroidee tollerano il freddo anche se poco vestite.

                        I pazienti con queste diagnosi dovrebbero ricevere un'attenzione particolare da parte degli operatori sanitari ed essere informati del loro problema.

                        Problemi muscoloscheletrici. Il freddo in sé non dovrebbe causare malattie del sistema muscolo-scheletrico, nemmeno i reumatismi. D'altra parte, il lavoro in condizioni di freddo è spesso molto impegnativo per muscoli, tendini, articolazioni e colonna vertebrale a causa dell'elevato carico spesso coinvolto in questo tipo di lavoro. La temperatura nelle articolazioni diminuisce più velocemente della temperatura dei muscoli. Le articolazioni fredde sono articolazioni rigide, a causa della crescente resistenza al movimento dovuta all'aumento della viscosità del liquido sinoviale. Il freddo diminuisce la potenza e la durata della contrazione muscolare. In combinazione con lavori pesanti o sovraccarico locale, aumenta il rischio di lesioni. Inoltre, gli indumenti protettivi possono compromettere la capacità di controllare il movimento di parti del corpo, contribuendo quindi al rischio.

                        L'artrite alla mano è un problema speciale. Si sospetta che una frequente esposizione al freddo possa causare artrite, ma finora le prove scientifiche sono scarse. Un'artrite esistente della mano riduce la funzione della mano al freddo e provoca dolore e disagio.

                        Criopatie. Le criopatie sono disturbi in cui l'individuo è ipersensibile al freddo. I sintomi variano, compresi quelli che coinvolgono il sistema vascolare, sangue, tessuto connettivo, "allergia" e altri.

                        Alcuni individui soffrono di dita bianche. Macchie bianche sulla pelle, sensazione di freddo, funzione ridotta e dolore sono sintomi quando le dita sono esposte al freddo. I problemi sono più comuni tra le donne, ma si riscontrano soprattutto nei fumatori e nei lavoratori che utilizzano strumenti vibranti o guidano motoslitte. I sintomi possono essere così fastidiosi che il lavoro anche durante una leggera esposizione al freddo è impossibile. Alcuni tipi di farmaci possono anche peggiorare i sintomi.

                        Orticaria da freddo, a causa dei mastociti sensibilizzati, appare come un eritema pruriginoso delle parti della pelle esposte al freddo. Se l'esposizione viene interrotta, i sintomi di solito scompaiono entro un'ora. Raramente la malattia è complicata da sintomi generali e più minacciosi. In tal caso, o se l'orticaria stessa è molto fastidiosa, l'individuo dovrebbe evitare l'esposizione a qualsiasi tipo di raffreddore.

                        Acrocianosi si manifesta con cambiamenti del colore della pelle verso la cianosi dopo l'esposizione al freddo. Altri sintomi potrebbero essere una disfunzione della mano e delle dita nell'area acrocianotica. I sintomi sono molto comuni e spesso possono essere ridotti in modo accettabile da una ridotta esposizione al freddo (p. es., abbigliamento adeguato) o da un ridotto uso di nicotina.

                        Stress psicologico. L'esposizione al freddo, soprattutto in combinazione con fattori legati al freddo e lontananza, stressa l'individuo, non solo fisiologicamente ma anche psicologicamente. Durante il lavoro in condizioni climatiche fredde, in caso di maltempo, su lunghe distanze e magari in situazioni potenzialmente pericolose, lo stress psicologico può disturbare o addirittura deteriorare la funzione psicologica dell'individuo a tal punto che il lavoro non può essere svolto in sicurezza.

                        Fumare e sniffare. Gli effetti malsani a lungo termine del fumo e, in una certa misura, del tabacco da fiuto sono ben noti. La nicotina aumenta la vasocostrizione periferica, riduce la destrezza e aumenta il rischio di lesioni da freddo.

                        Alcool. Bere alcol dà una piacevole sensazione di calore, e generalmente si pensa che l'alcol inibisca la vasocostrizione indotta dal freddo. Tuttavia, studi sperimentali sugli esseri umani durante esposizioni relativamente brevi al freddo hanno dimostrato che l'alcol non interferisce in misura maggiore con l'equilibrio termico. Tuttavia, i brividi diminuiscono e, in combinazione con un intenso esercizio fisico, la perdita di calore diventa evidente. L'alcol è noto per essere una causa dominante di morte nell'ipotermia urbana. Dà una sensazione di spavalderia e influenza il giudizio, portando a ignorare le misure profilattiche.

                        Gravidanza. Durante la gravidanza le donne non sono più sensibili al freddo. Al contrario, possono essere meno sensibili, a causa dell'aumento del metabolismo. I fattori di rischio durante la gravidanza si combinano con i fattori legati al freddo come i rischi di incidenti, la goffaggine dovuta all'abbigliamento, il sollevamento di carichi pesanti, lo scivolamento e le posizioni di lavoro estreme. Il sistema sanitario, la società e il datore di lavoro dovrebbero quindi prestare particolare attenzione alla donna incinta che lavora a freddo.

                        Farmacologia e freddo

                        Gli effetti collaterali negativi dei farmaci durante l'esposizione al freddo potrebbero essere termoregolatori (generali o locali), oppure l'effetto del farmaco può essere alterato. Finché il lavoratore mantiene la normale temperatura corporea, la maggior parte dei farmaci prescritti non interferisce con le prestazioni. Tuttavia, i tranquillanti (p. es., barbiturici, benzodiazepine, fentotiazidi e antidepressivi ciclici) possono disturbare la vigilanza. In una situazione minacciosa i meccanismi di difesa contro l'ipotermia possono essere compromessi e la consapevolezza della situazione pericolosa può essere ridotta.

                        I beta-bloccanti inducono vasocostrizione periferica e diminuiscono la tolleranza al freddo. Se un individuo ha bisogno di farmaci ed è esposto al freddo nella sua situazione lavorativa, occorre prestare attenzione agli effetti collaterali negativi di questi farmaci.

                        D'altra parte, nessun farmaco o qualsiasi altra cosa bevuta, mangiata o somministrata in altro modo al corpo ha dimostrato di essere in grado di aumentare la normale produzione di calore, ad esempio in una situazione di emergenza quando l'ipotermia o una lesione da freddo minacciano.

                        Programma di controllo sanitario

                        I rischi per la salute connessi allo stress da freddo, ai fattori legati al freddo e agli incidenti o ai traumi sono noti solo in misura limitata. C'è una grande variazione individuale nelle capacità e nello stato di salute, e questo richiede un'attenta considerazione. Come accennato in precedenza, malattie speciali, farmaci e alcuni altri fattori possono rendere una persona più suscettibile agli effetti dell'esposizione al freddo. Un programma di controllo sanitario dovrebbe far parte della procedura di assunzione, nonché un'attività ripetuta per il personale. La tabella 6 specifica i fattori da controllare nei diversi tipi di lavorazione a freddo.

                        Tabella 6. Componenti raccomandati dei programmi di controllo sanitario per il personale esposto a stress da freddo e fattori correlati al freddo

                        Fattore

                        Lavoro all'aperto

                        Lavoro in cella frigorifera

                        Lavoro artico e subartico

                        Malattie infettive

                        **

                        **

                        ***

                        Malattia cardiovascolare

                        ***

                        **

                        ***

                        Malattie metaboliche

                        **

                        *

                        ***

                        Problemi muscoloscheletrici

                        ***

                        *

                        ***

                        Criopatie

                        **

                        **

                        **

                        Stress psicologico

                        ***

                        **

                        ***

                        Fumare e sniffare

                        **

                        **

                        **

                        alcol

                        ***

                        **

                        ***

                        Gravidanza

                        **

                        **

                        ***

                        Medicazioni

                        **

                        *

                        ***

                        *= controllo di routine, **= fattore importante da considerare, ***= fattore molto importante da considerare.

                         

                        Prevenzione dello stress da freddo

                        Adattamento umano

                        Con esposizioni ripetute a condizioni di freddo, le persone percepiscono meno disagio e imparano ad adattarsi e ad affrontare le condizioni in modo individuale e più efficiente rispetto all'inizio dell'esposizione. Questa assuefazione riduce parte dell'effetto di eccitazione e distrazione e migliora il giudizio e la precauzione.

                        Comportamento

                        La strategia più evidente e naturale per la prevenzione e il controllo dello stress da freddo è quella della precauzione e del comportamento intenzionale. Le risposte fisiologiche non sono molto potenti nel prevenire le perdite di calore. Gli esseri umani sono, quindi, estremamente dipendenti da misure esterne come l'abbigliamento, il riparo e la fornitura di calore esterna. Il continuo miglioramento e perfezionamento dell'abbigliamento e dell'attrezzatura fornisce una base per esposizioni al freddo efficaci e sicure. Tuttavia, è essenziale che i prodotti siano adeguatamente testati in conformità con gli standard internazionali.

                        Le misure per la prevenzione e il controllo dell'esposizione al freddo sono spesso responsabilità del datore di lavoro o del supervisore. Tuttavia, l'efficacia delle misure di protezione dipende in misura significativa dalla conoscenza, dall'esperienza, dalla motivazione e dalla capacità del singolo lavoratore di apportare gli adeguamenti necessari alle proprie esigenze, esigenze e preferenze. Pertanto, l'istruzione, l'informazione e la formazione sono elementi importanti nei programmi di controllo sanitario.

                        Acclimazione

                        Esistono prove di diversi tipi di acclimatazione all'esposizione al freddo a lungo termine. Una migliore circolazione delle mani e delle dita consente il mantenimento di una temperatura tissutale più elevata e produce una vasodilatazione più forte indotta dal freddo (vedere Figura 18). Le prestazioni manuali vengono mantenute meglio dopo ripetute esposizioni al freddo della mano.

                        Il raffreddamento ripetuto di tutto il corpo sembra aumentare la vasocostrizione periferica, aumentando così l'isolamento del tessuto superficiale. Le donne coreane che si immergono nelle perle hanno mostrato un marcato aumento dell'isolamento della pelle durante la stagione invernale. Recenti indagini hanno rivelato che l'introduzione e l'uso di mute umide riduce lo stress da freddo così tanto che l'isolamento dei tessuti non cambia.

                        Sono stati proposti tre tipi di possibili adattamenti:

                          • aumento dell'isolamento dei tessuti (come accennato in precedenza)
                          • reazione ipotermica (abbassamento controllato della temperatura interna)
                          • reazione metabolica (aumento del metabolismo).

                               

                              Gli adattamenti più pronunciati dovrebbero essere trovati con i nativi nelle regioni fredde. Tuttavia, la tecnologia moderna e le abitudini di vita hanno ridotto i tipi più estremi di esposizione al freddo. Abbigliamento, rifugi riscaldati e comportamenti consapevoli consentono alla maggior parte delle persone di mantenere un clima quasi tropicale sulla superficie della pelle (microclima), riducendo così lo stress da freddo. Gli stimoli all'adattamento fisiologico diventano più deboli.

                              Probabilmente i gruppi più esposti al freddo oggi appartengono a spedizioni polari e operazioni industriali nelle regioni artiche e subartiche. Ci sono diverse indicazioni che qualsiasi eventuale adattamento riscontrato con una forte esposizione al freddo (aria o acqua fredda) sia di tipo isolante. In altre parole, è possibile mantenere temperature interne più elevate con una perdita di calore ridotta o invariata.

                              Dieta e bilancio idrico

                              In molti casi il lavoro a freddo è associato ad attività che richiedono energia. Inoltre, la protezione dal freddo richiede indumenti e attrezzature del peso di diversi chilogrammi. L'effetto zoppicante dell'abbigliamento aumenta lo sforzo muscolare. Pertanto, determinate attività lavorative richiedono più energia (e più tempo) in condizioni di freddo. L'apporto calorico attraverso il cibo deve compensare questo. Un aumento della percentuale di calorie fornite dai grassi dovrebbe essere raccomandato ai lavoratori all'aperto.

                              I pasti forniti durante le operazioni a freddo devono fornire energia sufficiente. È necessario includere una quantità sufficiente di carboidrati per garantire livelli di zucchero nel sangue stabili e sicuri per i lavoratori impegnati in un duro lavoro. Recentemente sono stati lanciati sul mercato prodotti alimentari con la pretesa di stimolare e aumentare la produzione di calore corporeo al freddo. Normalmente, tali prodotti sono costituiti solo da carboidrati e finora non sono riusciti nei test a fornire prestazioni migliori rispetto a prodotti simili (cioccolato) o migliori di quanto previsto dal loro contenuto energetico.

                              La perdita d'acqua può essere significativa durante l'esposizione al freddo. In primo luogo, il raffreddamento dei tessuti provoca una ridistribuzione del volume sanguigno, inducendo la "diuresi fredda". I compiti e l'abbigliamento devono consentirlo, poiché può svilupparsi rapidamente e richiede un'esecuzione urgente. L'aria quasi secca a condizioni sotto zero permette un'evaporazione continua dalla pelle e dalle vie respiratorie che non è facilmente percepibile. La sudorazione contribuisce alla perdita d'acqua e dovrebbe essere attentamente controllata e preferibilmente evitata, a causa del suo effetto dannoso sull'isolamento quando viene assorbita dagli indumenti. L'acqua non è sempre prontamente disponibile in condizioni sottozero. All'aperto deve essere fornito o prodotto dallo scioglimento della neve o del ghiaccio. Poiché c'è una depressione della sete è obbligatorio che i lavoratori nell'acqua fredda bevano frequentemente per eliminare il graduale sviluppo della disidratazione. Il deficit idrico può portare a una ridotta capacità lavorativa e a un aumento del rischio di lesioni da freddo.

                              Condizionamento dei lavoratori per il lavoro al freddo

                              Le misure di gran lunga più efficaci e appropriate per adattare gli esseri umani al lavoro a freddo sono il condizionamento: istruzione, formazione e pratica. Come accennato in precedenza, gran parte del successo degli adattamenti all'esposizione al freddo dipende dall'azione comportamentale. L'esperienza e la conoscenza sono elementi importanti di questo processo comportamentale.

                              Le persone impegnate nel lavoro a freddo dovrebbero ricevere un'introduzione di base ai problemi specifici del freddo. Devono ricevere informazioni sulle reazioni fisiologiche e soggettive, sugli aspetti sanitari, sul rischio di incidenti e sulle misure di protezione, compresi l'abbigliamento e il pronto soccorso. Dovrebbero essere gradualmente addestrati per i compiti richiesti. Solo dopo un determinato periodo di tempo (giorni o settimane) dovrebbero lavorare per ore intere in condizioni estreme. La tabella 7 fornisce raccomandazioni sui contenuti dei programmi di condizionamento per vari tipi di lavoro a freddo.

                              Tabella 7. Componenti dei programmi di condizionamento per i lavoratori esposti al freddo

                              elemento

                              Lavoro all'aperto

                              Lavoro in cella frigorifera

                              Lavoro artico e subartico

                              Controllo sanitario

                              ***

                              **

                              ***

                              Introduzione di base

                              ***

                              **

                              ***

                              Prevenzione degli incidenti

                              ***

                              **

                              ***

                              Primo soccorso di base

                              ***

                              ***

                              ***

                              Pronto soccorso esteso

                              **

                              *

                              ***

                              Misure protettive

                              ***

                              **

                              ***

                              Addestramento di sopravvivenza

                              vedi testo

                              *

                              ***

                              *= livello di routine,  **= fattore importante da considerare,  ***= fattore molto importante da considerare.

                               

                              Introduzione di base significa educazione e informazione sui problemi specifici del raffreddore. La registrazione e l'analisi degli incidenti/lesioni è la base migliore per le misure preventive. La formazione in pronto soccorso dovrebbe essere impartita come corso base per tutto il personale e gruppi specifici dovrebbero seguire un corso esteso. Le misure protettive sono componenti naturali di un programma di condizionamento e sono trattate nella sezione seguente. L'addestramento alla sopravvivenza è importante per le aree artiche e subartiche e anche per il lavoro all'aperto in altre aree remote.

                              Controllo tecnico

                              Principi generali

                              A causa dei molti fattori complessi che influenzano il bilancio termico umano e delle notevoli variazioni individuali, è difficile definire temperature critiche per il lavoro sostenuto. Le temperature indicate nella figura 6 devono essere considerate come livelli di azione per il miglioramento delle condizioni mediante varie misure. A temperature inferiori a quelle indicate nella figura 6, le esposizioni dovrebbero essere controllate e valutate. Le tecniche per la valutazione dello stress da freddo e le raccomandazioni per esposizioni limitate nel tempo sono trattate altrove in questo capitolo. Si presume che sia disponibile la migliore protezione per mani, piedi e corpo (indumenti). Con una protezione inadeguata, il raffreddamento sarà previsto a temperature notevolmente più elevate.

                              Figura 6. Temperature stimate alle quali possono svilupparsi determinati squilibri termici del corpo.*

                              HEA090T8

                              Le tabelle 8 e 9 elencano diverse misure preventive e protettive che possono essere applicate alla maggior parte dei tipi di lavoro a freddo. Molto sforzo viene risparmiato con un'attenta pianificazione e lungimiranza. Gli esempi forniti sono raccomandazioni. Va sottolineato che l'adeguamento finale dell'abbigliamento, delle attrezzature e del comportamento sul lavoro deve essere lasciato all'individuo. Solo con un'attenta e intelligente integrazione dei comportamenti con le esigenze delle reali condizioni ambientali si può creare un'esposizione sicura ed efficiente.

                              Tabella 8. Strategie e misure durante le varie fasi di lavoro per la prevenzione e l'attenuazione dello stress da freddo

                              Fase/fattore

                              Cosa fare

                              Fase di pianificazione

                              Pianifica il lavoro per una stagione più calda (per il lavoro all'aperto).

                              Verificare se il lavoro può essere svolto all'interno (per lavori all'aperto).

                              Concedi più tempo per attività con lavori a freddo e indumenti protettivi.

                              Analizzare l'idoneità di strumenti e attrezzature per il lavoro.

                              Organizzare il lavoro in adeguati regimi lavoro-riposo, tenendo conto del compito, del carico e del livello di protezione.

                              Fornire uno spazio riscaldato o un riparo riscaldato per il recupero.

                              Fornire formazione per compiti di lavoro complessi in condizioni normali.

                              Controllare le cartelle cliniche del personale.

                              Accertare l'adeguata conoscenza e competenza del personale.

                              Fornire informazioni su rischi, problemi, sintomi e azioni preventive.

                              Separare le merci e la linea dei lavoratori e mantenere diverse zone di temperatura.

                              Prestare attenzione alla bassa velocità, alla bassa umidità e al basso livello di rumorosità dell'aria-
                              impianto di condizionamento.

                              Fornire personale extra per ridurre l'esposizione.

                              Selezionare indumenti protettivi adeguati e altri dispositivi di protezione.

                              Prima del turno di lavoro

                              Verificare le condizioni climatiche all'inizio del lavoro.

                              Programmare adeguati regimi di lavoro-riposo.

                              Consentire il controllo individuale dell'intensità del lavoro e dell'abbigliamento.

                              Scegli un abbigliamento adeguato e altre attrezzature personali.

                              Controlla il tempo e le previsioni (all'aperto).

                              Preparare orari e postazioni di controllo (all'aperto).

                              Organizzare il sistema di comunicazione (all'aperto).

                              Durante il turno di lavoro

                              Prevedere periodi di pausa e riposo in ricovero riscaldato.

                              Prevedere pause frequenti per bevande calde e cibo.

                              Attenzione alla flessibilità in termini di intensità e durata del lavoro.

                              Provvedere alla sostituzione dei capi di abbigliamento (calze, guanti, ecc.).

                              Proteggere dalla perdita di calore su superfici fredde.

                              Ridurre al minimo la velocità dell'aria nelle zone di lavoro.

                              Mantenere il posto di lavoro libero da acqua, ghiaccio e neve.

                              Isolare il terreno per posti di lavoro fissi in piedi.

                              Fornire l'accesso a indumenti extra per il calore.

                              Monitorare le reazioni soggettive (sistema di amici) (all'aperto).

                              Riferire regolarmente al caposquadra o alla base (all'aperto).

                              Prevedere un tempo di recupero sufficiente dopo esposizioni severe (all'aperto).

                              Proteggere dagli effetti del vento e dalle precipitazioni (all'aperto).

                              Monitorare le condizioni climatiche e anticipare i cambiamenti meteorologici (all'aperto).

                              Fonte: Modificato da Holmér 1994.

                               

                              Tabella 9. Strategie e misure relative a fattori e attrezzature specifici

                              Comportamento

                              Concedi il tempo per aggiustare i vestiti.

                              Prevenire gli effetti della sudorazione e del raffreddamento apportando modifiche all'abbigliamento in tempo utile prima di modificare il ritmo di lavoro e/o l'esposizione.

                              Regola la velocità di lavoro (mantieni la sudorazione minima).

                              Evitare rapidi cambiamenti nell'intensità del lavoro.

                              Consentire un'adeguata assunzione di liquidi caldi e pasti caldi.

                              Concedi il tempo per tornare nelle aree protette (rifugio, stanza calda) (all'aperto).

                              Evitare che gli indumenti si bagnino con acqua o neve.

                              Consentire un recupero sufficiente in un'area protetta (all'aperto).

                              Rapporto sullo stato di avanzamento dei lavori al caposquadra o alla base (all'aperto).

                              Segnalare le principali deviazioni dal piano e dal programma (all'aperto).

                              Abbigliamento

                              Seleziona l'abbigliamento con cui hai precedenti esperienze.

                              Con i vestiti nuovi, seleziona capi testati.

                              Selezionare il livello di isolamento in base al clima e all'attività previsti.

                              Cura per la flessibilità nel sistema di abbigliamento per consentire una grande regolazione dell'isolamento.

                              L'abbigliamento deve essere facile da indossare e da togliere.

                              Ridurre l'attrito interno tra gli strati mediante una corretta selezione dei tessuti.

                              Seleziona la dimensione degli strati esterni per fare spazio agli strati interni.

                              Utilizzare un sistema multistrato: —strato interno per il controllo del microclima —strato intermedio per il controllo dell'isolamento —strato esterno per la protezione dell'ambiente.

                              Lo strato interno non deve essere assorbente dall'acqua, se la sudorazione non può essere sufficientemente controllata.

                              Lo strato interno può essere assorbente, se si prevede che la sudorazione sia assente o bassa.

                              Lo strato interno può essere costituito da tessuti a doppia funzione, nel senso che la fibra a contatto con la pelle non è assorbente e le fibre adiacenti allo strato intermedio assorbono acqua o umidità.

                              Lo strato intermedio dovrebbe fornire soppalco per consentire strati d'aria stagnanti.

                              Lo strato intermedio dovrebbe essere stabile e resistente.

                              Lo strato intermedio può essere protetto da strati barriera al vapore.

                              Gli indumenti dovrebbero fornire una sufficiente sovrapposizione nella zona della vita e della schiena.

                              Lo strato esterno deve essere selezionato in base ai requisiti di protezione aggiuntivi, come vento, acqua, olio, fuoco, strappo o abrasione.

                              Il design dell'indumento esterno deve consentire un controllo facile ed esteso delle aperture su collo, maniche, polsi, ecc., per regolare la ventilazione dello spazio interno.

                              Cerniere e altri elementi di fissaggio devono funzionare anche in condizioni di neve e vento.

                              I pulsanti dovrebbero essere evitati.

                              L'abbigliamento deve consentire il funzionamento anche con dita fredde e impacciate.

                              Il design deve consentire posture piegate senza compressione degli strati e perdita di isolamento.

                              Evita costrizioni inutili.

                              Portare coperte extra antivento (NOTA! La "coperta da astronauta" alluminizzata non protegge più del previsto dall'essere antivento. Un grande sacco della spazzatura in polietilene ha lo stesso effetto).

                              Istruzione Formazione

                              Fornire educazione e informazioni sui problemi speciali del freddo.

                              Fornire informazioni e formazione in materia di primo soccorso e trattamento delle lesioni da freddo.

                              Prova macchinari, strumenti e attrezzature in condizioni di freddo controllato.

                              Seleziona i prodotti testati, se disponibili.

                              Allena operazioni complesse in condizioni di freddo controllato.

                              Informare sugli infortuni e sulla prevenzione degli infortuni.

                              Maniglie

                              I guanti forniscono il miglior isolamento generale.

                              I guanti dovrebbero consentire di indossare guanti sottili sotto.

                              Esposizioni prolungate che richiedono un lavoro manuale fine, devono essere intercettate da frequenti pause di riscaldamento.

                              I riscaldatori tascabili o altre fonti di calore esterne possono impedire o ritardare il raffreddamento delle mani.

                              La manica degli indumenti deve accogliere facilmente parti di guanti o muffole, sotto o sopra.

                              L'indumento esterno deve consentire una facile conservazione o fissaggio degli indumenti a mano quando vengono tolti.

                              Calzature

                              Gli stivali devono fornire un elevato isolamento al suolo (suola).

                              La suola deve essere fatta di un materiale flessibile e avere un motivo antiscivolo.

                              Seleziona la taglia dello stivale in modo che possa ospitare diversi strati di calze e una soletta.

                              La ventilazione della maggior parte delle calzature è scarsa, quindi l'umidità dovrebbe essere controllata sostituendo frequentemente calze e solette.

                              Controllo dell'umidità mediante barriera al vapore tra lo strato interno ed esterno.

                              Lascia che gli stivali si asciughino completamente tra un turno e l'altro.

                              Le gambe degli indumenti devono accogliere facilmente parti di stivali, sotto o sopra.

                              Copricapo

                              Il copricapo flessibile costituisce un importante strumento per il controllo del calore e delle perdite di calore di tutto il corpo.

                              Il copricapo dovrebbe essere antivento.

                              Il design dovrebbe consentire una protezione sufficiente delle orecchie e del collo.

                              Il design deve accogliere altri tipi di dispositivi di protezione (ad esempio, cuffie antirumore, occhiali di sicurezza).

                              Faccia

                              La maschera facciale deve essere antivento e isolante.

                              Nessun dettaglio metallico deve entrare in contatto con la pelle.

                              È possibile ottenere un riscaldamento e un'umidificazione significativi dell'aria inspirata mediante speciali maschere respiratorie o boccagli.

                              Utilizzare occhiali protettivi all'aperto, specialmente in caso di nevischio e neve.

                              Utilizzare una protezione per gli occhi contro le radiazioni ultraviolette e l'abbagliamento.

                              Strumenti dell'attrezzatura

                              Selezionare strumenti e attrezzature destinati e testati per condizioni di freddo.

                              Scegli un design che consenta il funzionamento con le mani guantate.

                              Preriscaldare strumenti e attrezzature.

                              Conservare strumenti e attrezzature in uno spazio riscaldato.

                              Isolare i manici di strumenti e attrezzature.

                              Macchinario

                              Selezionare macchinari destinati al funzionamento in ambienti freddi.

                              Immagazzinare i macchinari in uno spazio protetto.

                              Preriscaldare i macchinari prima dell'uso.

                              Isolare maniglie e comandi.

                              Progettare maniglie e comandi per il funzionamento con mani guantate.

                              Preparati per una facile riparazione e manutenzione in condizioni avverse.

                              Sul posto di lavoro

                              Mantenere la velocità dell'aria più bassa possibile.

                              Utilizzare schermi frangivento o indumenti antivento.

                              Fornire isolamento al suolo durante lavori prolungati in piedi, in ginocchio o sdraiati.

                              Fornire riscaldamento ausiliario con lavori leggeri e stazionari.

                              Fonte: Modificato da Holmér 1994.

                               

                              Alcune raccomandazioni sulle condizioni climatiche in cui dovrebbero essere prese determinate misure sono state fornite dalla Conferenza americana degli igienisti industriali governativi (ACGIH 1992). I requisiti fondamentali sono che:

                                • i lavoratori siano dotati di indumenti protettivi sufficienti e adeguati
                                • precauzioni speciali dovrebbero essere prese per i lavoratori anziani o per i lavoratori con problemi circolatori.

                                  Di seguito sono presentate ulteriori raccomandazioni relative alla protezione delle mani, alla progettazione del posto di lavoro e alle pratiche di lavoro.

                                  protezione della mano

                                  Le operazioni fini a mani nude al di sotto dei 16ºC richiedono una predisposizione per il riscaldamento delle mani. I manici metallici di utensili e barre devono essere coperti da materiali isolanti a temperature inferiori a –1ºC. I guanti anticontatto devono essere indossati quando le superfici a -7ºC o inferiori sono a portata di mano. A -17ºC devono essere utilizzati guanti isolanti. I liquidi evaporativi a temperature inferiori a 4 °C devono essere maneggiati in modo da evitare schizzi sulla pelle nuda o su aree della pelle scarsamente protette.

                                  Pratiche di lavoro

                                  Al di sotto della temperatura fredda equivalente di -12ºC, i lavoratori devono essere sotto costante supervisione (sistema di amici). Si applicano molte delle misure indicate nella tabella 18. Con l'abbassamento delle temperature è sempre più importante che i lavoratori siano istruiti sulle procedure di sicurezza e salute.

                                  Progettazione del posto di lavoro

                                  I luoghi di lavoro devono essere protetti dal vento e le velocità dell'aria devono essere mantenute al di sotto di 1 m/s. Se necessario, è necessario utilizzare indumenti protettivi contro il vento. La protezione degli occhi deve essere fornita per condizioni esterne speciali con sole e terreno innevato. Lo screening medico è raccomandato per le persone che lavorano abitualmente a temperature inferiori a -18ºC. Le raccomandazioni relative al monitoraggio sul posto di lavoro includono quanto segue:

                                    • Una termometria adeguata dovrebbe essere predisposta quando la temperatura è inferiore a 16ºC.
                                    • La velocità del vento all'interno deve essere monitorata almeno ogni 4 ore.
                                    • Il lavoro all'aperto richiede la misurazione della velocità del vento e della temperatura dell'aria al di sotto di –1ºC.
                                    • La temperatura fredda equivalente deve essere determinata per combinazioni di vento e temperatura dell'aria.

                                           

                                          La maggior parte delle raccomandazioni nelle tabelle 8 e 9 sono pragmatiche e dirette.

                                          L'abbigliamento è la misura più importante per il controllo individuale. L'approccio multistrato consente soluzioni più flessibili rispetto ai singoli capi che incorporano la funzione di più strati. Alla fine, tuttavia, le esigenze specifiche del lavoratore dovrebbero essere la determinante ultima di quale sarebbe il sistema più funzionale. L'abbigliamento protegge dal raffreddamento. D'altra parte vestirsi troppo al freddo è un problema comune, riportato anche dalle esposizioni estreme delle spedizioni artiche. L'abbigliamento eccessivo può provocare rapidamente grandi quantità di sudore, che si accumulano negli strati di abbigliamento. Durante i periodi di bassa attività, l'asciugatura di indumenti umidi aumenta la perdita di calore corporeo. L'ovvia misura preventiva consiste nel controllare e ridurre la sudorazione mediante un'adeguata selezione di indumenti e adattamenti precoci ai cambiamenti del ritmo di lavoro e delle condizioni climatiche. Non esiste un tessuto per abbigliamento in grado di assorbire grandi quantità di sudore e conservare anche un buon comfort e proprietà isolanti. La lana rimane alta e apparentemente asciutta nonostante l'assorbimento di un po' d'acqua (riacquista umidità), ma grandi quantità di sudore si condenseranno e causeranno problemi simili a quelli di altri tessuti. L'umidità produce una certa liberazione di calore e può contribuire alla conservazione del calore. Tuttavia, quando l'indumento di lana si asciuga sul corpo, il processo si inverte come discusso sopra e la persona si raffredda inevitabilmente.

                                          La moderna tecnologia delle fibre ha prodotto molti nuovi materiali e tessuti per la produzione di abbigliamento. Sono ora disponibili capi che uniscono impermeabilità a una buona permeabilità al vapore acqueo, oppure un elevato isolamento con pesi e spessori ridotti. È essenziale, tuttavia, selezionare capi con proprietà e funzionalità testate e garantite. Sono disponibili molti prodotti che cercano di imitare i prodotti originali più costosi. Alcuni di essi rappresentano una qualità così scadente che potrebbero persino essere pericolosi da usare.

                                          La protezione dal freddo è determinata principalmente dal valore di isolamento termico dell'insieme di abbigliamento completo (valore clo). Tuttavia, proprietà come la permeabilità all'aria, la permeabilità al vapore e l'impermeabilità in particolare dello strato esterno sono essenziali per la protezione dal freddo. Sono disponibili standard internazionali e metodi di prova per misurare e classificare queste proprietà. Allo stesso modo, gli indumenti e le calzature possono essere testati per le loro proprietà di protezione dal freddo utilizzando standard internazionali come gli standard europei EN 511 e EN 344 (CEN 1992, 1993).

                                          Lavoro a freddo all'aperto

                                          I problemi specifici del lavoro a freddo all'aperto sono l'aggregato di fattori climatici che possono provocare stress da freddo. La combinazione di vento e bassa temperatura dell'aria aumenta notevolmente il potere di raffreddamento dell'ambiente, che deve essere considerato in termini di organizzazione del lavoro, schermatura del posto di lavoro e abbigliamento. Le precipitazioni, sia nell'aria sotto forma di neve o pioggia, sia al suolo, richiedono aggiustamenti. La variazione delle condizioni meteorologiche richiede ai lavoratori di pianificare, portare e utilizzare indumenti e attrezzature aggiuntivi.

                                          Gran parte del problema nel lavoro all'aperto riguarda le variazioni talvolta notevoli di attività e clima durante un turno di lavoro. Non è disponibile alcun sistema di abbigliamento in grado di accogliere variazioni così ampie. Di conseguenza, l'abbigliamento deve essere cambiato e aggiustato frequentemente. In caso contrario, potrebbe verificarsi un raffreddamento dovuto a una protezione insufficiente o sudorazione e surriscaldamento causati da troppi indumenti. In quest'ultimo caso, la maggior parte del sudore si condensa o viene assorbita dagli indumenti. Durante i periodi di riposo e di scarsa attività, gli indumenti bagnati rappresentano un potenziale pericolo, poiché asciugandosi assorbono il calore corporeo.

                                          Le misure protettive per il lavoro all'aperto includono appropriati regimi di lavoro-riposo con pause di riposo prese in rifugi o cabine riscaldate. Le attività di lavoro stazionarie possono essere protette dal vento e dalle precipitazioni con tende con o senza riscaldamento aggiuntivo. Per determinate attività lavorative è possibile utilizzare il riscaldamento puntuale tramite riscaldatori a infrarossi oa gas. La prefabbricazione di parti o componenti può essere effettuata all'interno. In condizioni sotto zero, le condizioni sul posto di lavoro, incluso il tempo, dovrebbero essere monitorate regolarmente. Devono esistere regole chiare riguardo alle procedure da applicare quando le condizioni peggiorano. I livelli di temperatura, eventualmente corretti per il vento (wind chill index), dovrebbero essere concordati e collegati a un programma di azione.

                                          Lavori di celle frigorifere

                                          Gli alimenti congelati richiedono la conservazione e il trasporto a basse temperature ambiente (–20ºC). Il lavoro nelle celle frigorifere si trova nella maggior parte del mondo. Questo tipo di esposizione artificiale al freddo è caratterizzata da un clima costante e controllato. I lavoratori possono svolgere un lavoro continuo o, più comunemente, un lavoro intermittente, spostandosi tra climi freddi e temperati o caldi al di fuori del magazzino.

                                          Finché il lavoro richiede uno sforzo fisico, l'equilibrio termico può essere raggiunto selezionando indumenti protettivi adeguati. I problemi speciali di mani e piedi spesso richiedono pause regolari ogni 1.5 o 2 ore. La pausa deve essere sufficientemente lunga da consentire il riscaldamento (20 minuti).

                                          La manipolazione manuale dei prodotti congelati richiede guanti protettivi con sufficiente isolamento (in particolare del palmo della mano). I requisiti e i metodi di prova per i guanti di protezione dal freddo sono riportati nella norma europea EN 511, descritta più dettagliatamente nell'articolo "Indici e standard di freddo" in questo capitolo. I riscaldatori locali (p. es., radiatore a infrarossi), collocati nei luoghi di lavoro con lavoro stazionario, migliorano l'equilibrio termico.

                                          Gran parte del lavoro nelle celle frigorifere viene svolto con i carrelli elevatori. La maggior parte di questi veicoli è aperta. La guida crea una velocità relativa del vento, che in combinazione con la bassa temperatura aumenta il raffreddamento del corpo. Inoltre, il lavoro stesso è piuttosto leggero e la produzione di calore metabolico associata è bassa. Di conseguenza, l'isolamento dell'abbigliamento richiesto è piuttosto elevato (circa 4 clo) e non può essere soddisfatto con la maggior parte dei tipi di tute in uso. Il guidatore ha freddo, a partire dai piedi e dalle mani, e l'esposizione deve essere limitata nel tempo. A seconda degli indumenti protettivi disponibili, dovrebbero essere organizzati programmi di lavoro appropriati in termini di lavoro al freddo e lavoro o riposo in ambienti normali. Una semplice misura per migliorare l'equilibrio termico consiste nell'installare un sedile riscaldato nel camion. Ciò può prolungare il tempo di lavoro al freddo e impedire il raffreddamento locale del sedile e dello schienale. Soluzioni più sofisticate e costose includono l'uso di cabine riscaldate.

                                          Problemi particolari sorgono nei paesi caldi, dove il lavoratore della cella frigorifera, di solito il camionista, è esposto in modo intermittente al freddo (–30ºC) e al caldo (30ºC). Brevi esposizioni (da 1 a 5 minuti) a ciascuna condizione rendono difficile l'adozione di un abbigliamento adeguato: potrebbe essere troppo caldo per il periodo all'aperto e troppo freddo per il lavoro in celle frigorifere. Le cabine dei camion possono essere una soluzione, una volta risolto il problema della condensa sui finestrini. Devono essere elaborati regimi di lavoro-riposo adeguati e basati sulle mansioni lavorative e sulla protezione disponibile.

                                          I luoghi di lavoro freschi, che si trovano ad esempio nell'industria alimentare fresca, comprendono condizioni climatiche con temperature dell'aria da +2 a +16ºC, a seconda del tipo. Le condizioni sono talvolta caratterizzate da elevata umidità relativa, che induce la condensazione dell'acqua in punti freddi e pavimenti umidi o ricoperti d'acqua. In tali luoghi di lavoro aumenta il rischio di scivolamento. I problemi possono essere risolti con una buona igiene del posto di lavoro e routine di pulizia, che contribuiscono a ridurre l'umidità relativa.

                                          La velocità dell'aria locale delle postazioni di lavoro è spesso troppo elevata, con conseguenti lamentele di correnti d'aria. Spesso i problemi possono essere risolti modificando o regolando gli ingressi per l'aria fredda o riorganizzando le postazioni di lavoro. Gli accumuli di merci congelate o fredde vicino alle postazioni di lavoro possono contribuire alla sensazione di correnti d'aria a causa dell'aumento dello scambio termico per irraggiamento. L'abbigliamento deve essere selezionato sulla base di una valutazione dei requisiti. Dovrebbe essere utilizzato il metodo IREQ. Inoltre, gli indumenti devono essere progettati per proteggere da correnti d'aria, umidità e acqua locali. Speciali requisiti igienici per la manipolazione degli alimenti impongono alcune restrizioni sul design e sul tipo di abbigliamento (ad esempio, lo strato esterno). Un sistema di abbigliamento appropriato deve integrare biancheria intima, strati intermedi isolanti e lo strato esterno per formare un sistema protettivo funzionale e sufficiente. Il copricapo è spesso richiesto a causa di esigenze igieniche. Tuttavia, il copricapo esistente per questo scopo è spesso un berretto di carta, che non offre alcuna protezione dal freddo. Analogamente, le calzature sono spesso costituite da zoccoli o scarpe leggere, con scarse proprietà isolanti. La selezione di copricapo e calzature più adatti dovrebbe preservare meglio il calore di queste parti del corpo e contribuire a un migliore equilibrio termico generale.

                                          Un problema particolare in molti luoghi di lavoro interessanti è la conservazione della destrezza manuale. Le mani e le dita si raffreddano rapidamente quando l'attività muscolare è bassa o moderata. I guanti migliorano la protezione ma compromettono la destrezza. Occorre trovare un delicato equilibrio tra le due esigenze. Tagliare la carne richiede spesso un guanto di metallo. Un guanto in tessuto sottile indossato sotto può ridurre l'effetto di raffreddamento e migliorare il comfort. I guanti sottili possono essere sufficienti per molti scopi. Ulteriori misure per prevenire il raffreddamento delle mani includono la fornitura di manici isolati di strumenti e attrezzature o il riscaldamento localizzato utilizzando, ad esempio, radiatori a infrarossi. I guanti riscaldati elettricamente sono sul mercato, ma spesso soffrono di scarsa ergonomia e riscaldamento o capacità della batteria insufficienti.

                                          Esposizione all'acqua fredda

                                          Durante l'immersione del corpo in acqua il potenziale di grandi perdite di calore in breve tempo è grande e presenta un pericolo evidente. La conducibilità termica dell'acqua è oltre 25 volte superiore a quella dell'aria e in molte situazioni di esposizione la capacità dell'acqua circostante di assorbire calore è effettivamente infinita.

                                          La temperatura dell'acqua termoneutrale è di circa 32-33°C, e a temperature più basse il corpo risponde con vasocostrizione fredda e brividi. Lunghe esposizioni in acqua a temperature comprese tra 25 e 30ºC provocano il raffreddamento del corpo e lo sviluppo progressivo di ipotermia. Naturalmente questa risposta si fa più forte e più grave con l'abbassarsi della temperatura dell'acqua.

                                          L'esposizione all'acqua fredda è comune negli incidenti in mare e in concomitanza con sport acquatici di vario genere. Tuttavia, anche nelle attività lavorative, i lavoratori corrono il rischio di ipotermia da immersione (ad es. immersioni, pesca, navigazione e altre operazioni offshore).

                                          Le vittime di naufragi potrebbero dover entrare in acque fredde. La loro protezione varia da pezzi di abbigliamento sottile a tute da immersione. I giubbotti di salvataggio sono attrezzature obbligatorie a bordo delle navi. Dovrebbero essere dotati di un collare per ridurre la perdita di calore dalla testa delle vittime incoscienti. L'equipaggiamento della nave, l'efficienza delle procedure di emergenza e il comportamento dell'equipaggio e dei passeggeri sono determinanti importanti per il successo dell'operazione e le conseguenti condizioni di esposizione.

                                          I subacquei entrano regolarmente in acque fredde. La temperatura della maggior parte delle acque con immersioni commerciali, in particolare a una certa profondità, è bassa, spesso inferiore a 10ºC. Qualsiasi esposizione prolungata in acque così fredde richiede mute da sub isolate termicamente.

                                          Perdita di calore. Lo scambio di calore nell'acqua può essere visto semplicemente come un flusso di calore lungo due gradienti di temperatura: uno interno, dal nucleo alla pelle, e uno esterno, dalla superficie della pelle all'acqua circostante. La perdita di calore superficiale del corpo può essere descritta semplicemente da:

                                          Cw = hc·(Tsk-Tw) ·AD

                                          where Cw Europe è tasso di dispersione termica convettiva (W), hc è il coefficiente di scambio termico convettivo (W/°Cm2), Tsk è la temperatura media della pelle (°C), Tw è la temperatura dell'acqua (°C) e AD è la superficie corporea. Le piccole componenti di perdita di calore dalla respirazione e da parti non immerse (es. testa) possono essere trascurate (vedi sotto la sezione sull'immersione).

                                          Il valore di hc è compreso tra 100 e 600 W/°Cm2. Il valore più basso si applica all'acqua ferma. La turbolenza, sia essa causata da movimenti di nuoto o acqua corrente, raddoppia o triplica il coefficiente di convezione. È facilmente comprensibile che il corpo non protetto può subire una notevole perdita di calore nell'acqua fredda, che alla fine supera quello che può essere prodotto anche con un intenso esercizio fisico. Infatti, una persona (vestita o svestita) che cade in acqua fredda nella maggior parte dei casi risparmia più calore stando ferma nell'acqua che nuotando.

                                          La perdita di calore nell'acqua può essere notevolmente ridotta indossando speciali tute protettive.

                                          Diving. Le operazioni di immersione a diverse centinaia di metri sotto il livello del mare devono proteggere il sub dagli effetti della pressione (un ATA o 0.1 MPa/10 m) e del freddo. Respirare aria fredda (o una miscela di gas freddo di elio e ossigeno) drena i tessuti polmonari dal calore corporeo. Questa perdita di calore diretta dal nucleo del corpo è grande ad alte pressioni e può facilmente raggiungere valori superiori alla produzione di calore metabolico a riposo del corpo. È scarsamente percepito dall'organismo umano. Temperature interne pericolosamente basse possono svilupparsi senza una risposta di brividi se la superficie corporea è calda. Il moderno lavoro offshore richiede che il subacqueo riceva calore extra alla tuta e al respiratore, per compensare le grandi perdite di calore convettivo. Nelle immersioni in acque profonde, la zona di comfort è ristretta e più calda rispetto al livello del mare: da 30 a 32ºC a 20 a 30 ATA (da 2 a 3 MPa) e in aumento da 32 a 34ºC fino a 50 ATA (5 MPa).

                                          Fattori fisiologici: L'immersione fredda provoca un forte impulso respiratorio acuto. Le risposte iniziali includono un "gasp inspiratorio", iperventilazione, tachicardia, vasocostrizione periferica e ipertensione. Un'apnea inspiratoria per diversi secondi è seguita da un aumento della ventilazione. La risposta è quasi impossibile da controllare volontariamente. Quindi, una persona può facilmente inalare acqua se il mare è agitato e il corpo viene sommerso. I primi secondi di esposizione all'acqua molto fredda, di conseguenza, sono pericolosi e può verificarsi un annegamento improvviso. L'immersione lenta e un'adeguata protezione del corpo riducono la reazione e consentono un migliore controllo della respirazione. La reazione svanisce gradualmente e la respirazione normale viene solitamente raggiunta entro pochi minuti.

                                          Il rapido tasso di perdita di calore sulla superficie della pelle sottolinea l'importanza dei meccanismi interni (fisiologici o costituzionali) per ridurre il flusso di calore dal nucleo alla pelle. La vasocostrizione riduce il flusso sanguigno alle estremità e preserva il calore centrale. L'esercizio aumenta il flusso sanguigno alle estremità e, in combinazione con l'aumento della convezione esterna, può infatti accelerare la perdita di calore nonostante l'elevata produzione di calore.

                                          Dopo 5-10 minuti in acqua molto fredda, la temperatura delle estremità scende rapidamente. La funzione neuromuscolare si deteriora e la capacità di coordinare e controllare le prestazioni muscolari si degrada. Le prestazioni di nuoto possono essere gravemente ridotte e mettere rapidamente a rischio la persona in acque aperte.

                                          La dimensione del corpo è un altro fattore importante. Una persona alta ha una superficie corporea maggiore e perde più calore di una persona piccola in determinate condizioni ambientali. Tuttavia, la massa corporea relativamente più grande compensa questo in due modi. La velocità di produzione metabolica del calore aumenta in relazione alla superficie più ampia e il contenuto di calore a una data temperatura corporea è maggiore. Quest'ultimo fattore comprende un buffer più ampio per le perdite di calore e un tasso più lento di diminuzione della temperatura interna. I bambini corrono un rischio maggiore rispetto agli adulti.

                                          Il fattore di gran lunga più importante è il contenuto di grasso corporeo, in particolare lo spessore del grasso sottocutaneo. Il tessuto adiposo è più isolante di altri tessuti ed è bypassato da gran parte della circolazione periferica. Una volta che si è verificata la vasocostrizione, lo strato di grasso sottocutaneo funge da strato aggiuntivo. L'effetto isolante è quasi linearmente correlato allo spessore dello strato. Di conseguenza, le donne in generale hanno più grasso cutaneo degli uomini e perdono meno calore nelle stesse condizioni. Allo stesso modo, le persone grasse stanno meglio delle persone magre.

                                          Protezione personale. Come accennato in precedenza, la permanenza prolungata in acque fredde e temperate richiede un ulteriore isolamento esterno sotto forma di mute da sub, tute da immersione o attrezzatura simile. La muta in neoprene espanso fornisce isolamento grazie allo spessore del materiale (celle di schiuma chiuse) e alla "perdita" relativamente controllata di acqua nel microclima cutaneo. Quest'ultimo fenomeno provoca il riscaldamento di quest'acqua e l'instaurazione di una temperatura cutanea più elevata. Le mute sono disponibili in vari spessori, fornendo più o meno isolamento. Una muta si comprime in profondità e perde così gran parte del suo isolamento.

                                          La muta stagna è diventata standard a temperature inferiori a 10ºC. Consente il mantenimento di una temperatura cutanea più elevata, a seconda della quantità di isolamento aggiuntivo indossato sotto la tuta. È un requisito fondamentale che la tuta non perda, poiché piccole quantità di acqua (da 0.5 a 1 l) riducono notevolmente il potere isolante. Sebbene anche la muta stagna si comprima in profondità, l'aria secca viene aggiunta automaticamente o manualmente dalla bombola per compensare il volume ridotto. Pertanto, è possibile mantenere uno strato d'aria microclimatica di un certo spessore, fornendo un buon isolamento.

                                          Come accennato in precedenza, le immersioni in acque profonde richiedono un riscaldamento ausiliario. Il gas respiratorio viene preriscaldato e la muta viene riscaldata dal flusso di acqua calda dalla superficie o dalla campana subacquea. Le tecniche di riscaldamento più recenti si basano su biancheria intima riscaldata elettricamente o tubuli a circuito chiuso riempiti di fluido caldo.

                                          Le mani sono particolarmente sensibili al raffreddamento e possono richiedere una protezione aggiuntiva sotto forma di guanti isolanti o riscaldati.

                                          Esposizioni sicure. Il rapido sviluppo dell'ipotermia e l'imminente pericolo di morte per esposizione all'acqua fredda richiedono una sorta di previsione delle condizioni di esposizione sicure e non sicure.

                                          La figura 7 illustra i tempi di sopravvivenza previsti per le tipiche condizioni offshore del Mare del Nord. Il criterio applicato è un calo della temperatura interna a 34ºC per il decimo percentile della popolazione. Si presume che questo livello sia associato a una persona cosciente e gestibile. Il corretto utilizzo, uso e funzionamento di una muta stagna raddoppia il tempo di sopravvivenza previsto. La curva inferiore si riferisce alla persona non protetta immersa in indumenti normali. Poiché gli indumenti vengono completamente inzuppati d'acqua, l'isolamento effettivo è molto ridotto, con conseguenti tempi di sopravvivenza brevi (modificato da Wissler 1988).

                                          Figura 7. Tempi di sopravvivenza previsti per i tipici scenari offshore del Mare del Nord.

                                          HEA090F5

                                          Lavora nelle regioni artiche e subartiche

                                          Le regioni artiche e subartiche del mondo comportano problemi aggiuntivi rispetto a quelli del normale lavoro a freddo. La stagione fredda coincide con l'oscurità. I giorni con la luce del sole sono brevi. Queste regioni coprono aree vaste, disabitate o scarsamente popolate, come il Canada settentrionale, la Siberia e la Scandinavia settentrionale. Inoltre la natura è dura. Il trasporto avviene su grandi distanze e richiede molto tempo. La combinazione di freddo, oscurità e lontananza richiede una considerazione speciale in termini di organizzazione del lavoro, preparazione e attrezzature. In particolare, deve essere fornita la formazione alla sopravvivenza e al primo soccorso e devono essere fornite e rese facilmente disponibili sul posto di lavoro le attrezzature adeguate.

                                          Per la popolazione attiva nelle regioni artiche ci sono molti pericoli per la salute, come menzionato altrove. I rischi di incidenti e lesioni sono elevati, l'abuso di droghe è comune, i modelli culturali producono problemi, così come il confronto tra la cultura locale/indigena e le moderne esigenze industriali occidentali. La guida in motoslitta è un esempio di esposizione a rischi multipli nelle tipiche condizioni artiche (vedi sotto). Si ritiene che lo stress da freddo sia uno dei fattori di rischio che produce frequenze più elevate di alcune malattie. L'isolamento geografico è un altro fattore che produce diversi tipi di difetti genetici in alcune aree native. Anche le malattie endemiche, ad esempio alcune malattie infettive, hanno un'importanza locale o regionale. I coloni e i lavoratori ospiti corrono anche un rischio maggiore per diversi tipi di reazioni di stress psicologico secondarie al nuovo ambiente, lontananza, condizioni climatiche difficili, isolamento e consapevolezza.

                                          Devono essere prese in considerazione misure specifiche per questo tipo di lavoro. Il lavoro deve essere svolto in gruppi di tre, in modo che in caso di emergenza una persona possa andare a cercare aiuto mentre un'altra è rimasta ad occuparsi della vittima, ad esempio, di un incidente. La variazione stagionale della luce diurna e del clima deve essere considerata e le attività lavorative devono essere pianificate di conseguenza. I lavoratori devono essere controllati per problemi di salute. Se necessario, devono essere disponibili attrezzature extra per situazioni di emergenza o di sopravvivenza. Veicoli come automobili, camion o motoslitte devono trasportare attrezzature speciali per le riparazioni e le situazioni di emergenza.

                                          Un problema di lavoro specifico in queste regioni è la motoslitta. Dagli anni Sessanta la motoslitta si è evoluta da veicolo primitivo e poco tecnologico a veicolo veloce e tecnicamente molto sviluppato. È più frequentemente utilizzato per attività ricreative, ma anche per lavoro (dal 10 al 20%). Le professioni tipiche che utilizzano la motoslitta sono la polizia, il personale militare, i pastori di renne, i boscaioli, gli agricoltori, l'industria turistica, i cacciatori e le squadre di ricerca e soccorso.

                                          L'esposizione alle vibrazioni di una motoslitta comporta un rischio molto maggiore di lesioni indotte dalle vibrazioni per il conducente. Il conducente ei passeggeri sono esposti a gas di scarico non purificati. Il rumore prodotto dal motore può provocare la perdita dell'udito. A causa dell'elevata velocità, delle irregolarità del terreno e della scarsa protezione del conducente e dei passeggeri, il rischio di incidenti è elevato.

                                          Il sistema muscolo-scheletrico è esposto a vibrazioni e posizioni di lavoro e carichi estremi, soprattutto durante la guida su terreni accidentati o in pendenza. Se rimani bloccato, maneggiare il motore pesante induce sudorazione e spesso problemi muscoloscheletrici (es. lombalgia).

                                          Le lesioni da freddo sono comuni tra i lavoratori delle motoslitte. La velocità del veicolo aggrava l'esposizione al freddo. Le tipiche parti del corpo lese sono soprattutto il viso (potrebbe in casi estremi includere la cornea), le orecchie, le mani e i piedi.

                                          Le motoslitte vengono solitamente utilizzate in aree remote dove il clima, il terreno e altre condizioni contribuiscono ai rischi.

                                          Il casco da motoslitta deve essere sviluppato per la situazione di lavoro sulla motoslitta con attenzione ai rischi di esposizione specifici prodotti dal veicolo stesso, dalle condizioni del terreno e dal clima. L'abbigliamento deve essere caldo, antivento e flessibile. I transitori di attività sperimentati durante la guida in motoslitta sono difficili da accogliere in un unico sistema di abbigliamento e richiedono una considerazione speciale.

                                          Anche il traffico di motoslitte in aree remote presenta un problema di comunicazione. L'organizzazione del lavoro e le attrezzature dovrebbero garantire una comunicazione sicura con la base operativa. È necessario trasportare attrezzature extra per gestire le situazioni di emergenza e consentire la protezione per un tempo sufficientemente lungo da consentire il funzionamento della squadra di soccorso. Tale attrezzatura comprende, ad esempio, sacca antivento, indumenti extra, attrezzatura di pronto soccorso, pala da neve, kit di riparazione e attrezzatura da cucina.

                                           

                                          Di ritorno

                                          La prevenzione degli effetti fisiopatologici dell'esposizione al freddo deve essere considerata da due punti di vista: il primo riguarda gli effetti fisiopatologici osservati durante l'esposizione generale al freddo (cioè l'intero organismo), il secondo riguarda quelli osservati durante l'esposizione locale al freddo freddo, che colpisce principalmente le estremità (mani e piedi). Le misure preventive in questo contesto mirano a ridurre l'incidenza dei due principali tipi di stress da freddo: l'ipotermia accidentale e il congelamento delle estremità. È richiesto un duplice approccio: metodi fisiologici (ad esempio, alimentazione e idratazione adeguate, sviluppo di meccanismi di adattamento) e misure farmacologiche e tecnologiche (ad esempio, riparo, abbigliamento). In definitiva tutti questi metodi mirano ad aumentare la tolleranza al freddo sia a livello generale che locale. Inoltre, è essenziale che i lavoratori esposti al freddo dispongano delle informazioni e della comprensione di tali lesioni necessarie per garantire un'efficace prevenzione.

                                          Metodi fisiologici per prevenire lesioni da freddo

                                          L'esposizione al freddo nell'essere umano a riposo è accompagnata da vasocostrizione periferica, che limita la dispersione cutanea di calore, e da produzione metabolica di calore (essenzialmente attraverso l'attività del brivido), che implica la necessità di assumere cibo. Il dispendio energetico richiesto da ogni attività fisica al freddo è aumentato a causa della difficoltà di camminare sulla neve o sul ghiaccio e la frequente necessità di far fronte a attrezzature pesanti. Inoltre, la perdita di acqua può essere considerevole a causa della sudorazione associata a questa attività fisica. Se questa perdita d'acqua non viene compensata, può verificarsi disidratazione, aumentando la suscettibilità al congelamento. La disidratazione è spesso aggravata non solo dalla restrizione volontaria dell'assunzione di acqua a causa della difficoltà di assumere liquidi adeguati (l'acqua disponibile può essere ghiacciata, o può essere necessario sciogliere la neve) ma anche dalla tendenza ad evitare una minzione adeguatamente frequente (minzione). , che richiede di lasciare il rifugio. Il fabbisogno di acqua al freddo è difficile da stimare perché dipende dal carico di lavoro dell'individuo e dall'isolamento degli indumenti. Ma in ogni caso l'assunzione di liquidi deve essere abbondante e sotto forma di bevande calde (da 5 a 6 l al giorno in caso di attività fisica). L'osservazione del colore dell'urina, che deve rimanere limpida, fornisce una buona indicazione dell'andamento dell'assunzione di liquidi.

                                          Per quanto riguarda l'apporto calorico, si può presumere che sia necessario un aumento dal 25 al 50% in un clima freddo, rispetto a climi temperati o caldi. Una formula permette di calcolare l'apporto calorico (in kcal) essenziale per l'equilibrio energetico al freddo per persona e per giorno: kcal/persona al giorno = 4,151–28.62Ta, Dove Ta è la temperatura ambiente in °C (1 kcal = 4.18 joule). Così, per a Ta di –20ºC, un fabbisogno di circa 4,723 kcal (2.0 x 104 J) deve essere anticipato. L'assunzione di cibo non sembra dover essere modificata qualitativamente per evitare disturbi digestivi di tipo diarroico. Ad esempio, la razione per il freddo (RCW) dell'esercito degli Stati Uniti è composta da 4,568 kcal (1.9 x 104 J), in forma disidratata, per giorno e per persona, ed è così suddiviso qualitativamente: 58% di carboidrati, 11% di proteine ​​e 31% di grassi (Edwards, Roberts e Mutter 1992). Gli alimenti disidratati hanno il vantaggio di essere leggeri e facili da preparare, ma devono essere reidratati prima del consumo.

                                          Per quanto possibile, i pasti devono essere consumati caldi e suddivisi in colazione e pranzo in quantità normali. Un'integrazione è fornita da minestre calde, biscotti secchi e barrette di cereali sgranocchiate durante la giornata, e aumentando l'apporto calorico a cena. Quest'ultimo accorgimento aumenta la termogenesi indotta dalla dieta e aiuta il soggetto ad addormentarsi. Il consumo di alcol è estremamente sconsigliato in un clima freddo perché l'alcol induce vasodilatazione cutanea (fonte di perdita di calore) e aumenta la diuresi (fonte di perdita di acqua), modificando la sensibilità della pelle e compromettendo il giudizio (che sono fattori fondamentali coinvolti nel riconoscere i primi segni di lesioni da freddo). Anche il consumo eccessivo di bevande contenenti caffeina è dannoso perché questa sostanza ha un effetto vasocostrittore periferico (aumento del rischio di congelamento) e un effetto diuretico.

                                          Oltre a un'alimentazione adeguata, lo sviluppo di meccanismi di adattamento sia generali che locali può ridurre l'incidenza delle lesioni da freddo e migliorare le prestazioni psicologiche e fisiche riducendo lo stress causato da un ambiente freddo. Tuttavia, è necessario definire i concetti di adattamento, acclimatamento ed assuefazione a freddo, i tre termini variando nelle loro implicazioni secondo l'uso di diversi teorici.

                                          Secondo Eagan (1963), il termine adattamento al freddo è un termine generico. Raggruppa sotto il concetto di adattamento i concetti di adattamento genetico, acclimatazione e assuefazione. L'adattamento genetico si riferisce a cambiamenti fisiologici trasmessi geneticamente che favoriscono la sopravvivenza in un ambiente ostile. Bligh e Johnson (1973) distinguono tra adattamento genetico e adattamento fenotipico, definendo il concetto di adattamento come “cambiamenti che riducono lo sforzo fisiologico prodotto da una componente stressante dell'ambiente totale”.

                                          Acclimazione può essere definita come compensazione funzionale stabilita su un periodo da diversi giorni a diverse settimane in risposta a fattori complessi dell'ambiente circostante come le variazioni climatiche in un ambiente naturale, o a un fattore unico nell'ambiente circostante, come in laboratorio (l '"acclimatazione artificiale" o "acclimatazione" di quegli scrittori) (Eagan 1963).

                                          assuefazione è il risultato di un cambiamento nelle risposte fisiologiche risultante da una diminuzione delle risposte del sistema nervoso centrale a determinati stimoli (Eagan 1963). Questa assuefazione può essere specifica o generale. L'abituazione specifica è il processo coinvolto quando una certa parte del corpo si abitua a uno stimolo ripetuto, mentre l'abituazione generale è quella mediante la quale l'intero corpo si abitua a uno stimolo ripetuto. L'adattamento locale o generale al freddo è generalmente acquisito attraverso l'assuefazione.

                                          Sia in laboratorio che in ambiente naturale sono stati osservati diversi tipi di adattamento generale al freddo. Hammel (1963) ha stabilito una classificazione di questi diversi tipi di adattamento. Il tipo di adattamento metabolico si manifesta con il mantenimento della temperatura interna unito ad una maggiore produzione di calore metabolico, come negli Alacaluf della Terra del Fuoco o negli Indiani dell'Artico. L'adattamento di tipo isolante si manifesta anche con il mantenimento della temperatura interna ma con una diminuzione della temperatura media cutanea (aborigeni della costa tropicale dell'Australia). L'adattamento di tipo ipotermico si manifesta con un abbassamento più o meno considerevole della temperatura interna (tribù del deserto del Kalahari, indiani Quechua del Perù). Infine, c'è un adattamento di tipo misto isolante e ipotermico (aborigeni dell'Australia centrale, lapponi, subacquei coreani Amas).

                                          In realtà questa classificazione è di carattere meramente qualitativo e non tiene conto di tutte le componenti del bilancio termico. Abbiamo quindi recentemente proposto una classificazione non solo qualitativa ma anche quantitativa (vedi Tabella 1). La sola modifica della temperatura corporea non indica necessariamente l'esistenza di un adattamento generale al freddo. In effetti, un cambiamento nel ritardo nell'inizio dei brividi è una buona indicazione della sensibilità del sistema di termoregolazione. Anche Bittel (1987) ha proposto la riduzione del debito termico come indicatore di adattamento al freddo. Inoltre, questo autore ha dimostrato l'importanza dell'apporto calorico nello sviluppo dei meccanismi adattativi. Abbiamo confermato questa osservazione nel nostro laboratorio: soggetti acclimatati al freddo in laboratorio a 1 °C per 1 mese in modo discontinuo hanno sviluppato un adattamento di tipo ipotermico (Savourey et al. 1994, 1996). L'ipotermia è direttamente correlata alla riduzione della percentuale di massa grassa del corpo. Il livello di attitudine fisica aerobica (VO2max) non sembra essere coinvolta nello sviluppo di questo tipo di adattamento al freddo (Bittel et al. 1988; Savourey, Vallerand e Bittel 1992). L'adattamento di tipo ipotermico sembra essere il più vantaggioso perché mantiene le riserve energetiche ritardando l'insorgenza dei brividi ma senza che l'ipotermia sia pericolosa (Bittel et al. 1989). Recenti lavori in laboratorio hanno dimostrato che è possibile indurre questo tipo di adattamento sottoponendo le persone ad immersione intermittente localizzata degli arti inferiori in acqua ghiacciata. Inoltre, questo tipo di acclimatazione ha sviluppato una “sindrome da triiodotironina polare” descritta da Reed e collaboratori nel 1990 in soggetti che avevano trascorso lunghi periodi nella regione polare. Questa complessa sindrome rimane imperfettamente compresa ed è evidenziata principalmente da una diminuzione del pool di triiodotironina totale sia quando l'ambiente è termicamente neutro sia durante l'esposizione acuta al freddo. La relazione tra questa sindrome e l'adattamento di tipo ipotermico è però ancora da definire (Savourey et al. 1996).

                                          Tabella 1. Meccanismi generali di adattamento al freddo studiati durante un normale test del freddo effettuato prima e dopo un periodo di acclimatazione.

                                          Misura

                                          Uso della misura come indicatore
                                          di adattamento

                                          Cambiare in
                                          indicatore

                                          Tipo di adattamento

                                          Rettale
                                          temperatura tre(° C)

                                          Differenza tra tre al termine della prova a freddo e tre a neutralità termica dopo l'acclimatazione

                                          + o =
                                          -

                                          normotermico
                                          ipotermico


                                          Temperatura media della pelle tsk(° C)


                                          ~tsk°C dopo/‾tsk°C prima,
                                          where `tsk è il livello di
                                          al termine della prova a freddo


                                          <1
                                          =1
                                          >1


                                          isolante
                                          isoisolante
                                          ipoisolante


                                          Significare
                                          metabolismo ‾M (W/m2)


                                          Rapporto di ‾M dopo l'acclimatazione
                                          a ‾M prima dell'acclimatazione


                                          <1
                                          =
                                          >1


                                          metabolica
                                          isometabolico
                                          ipometabolico

                                           

                                          L'adattamento locale delle estremità è ben documentato (LeBlanc 1975). È stato studiato sia in tribù indigene o gruppi professionali naturalmente esposti al freddo alle estremità (Eschimesi, Lapponi, pescatori dell'isola di Gaspé, intagliatori di pesci inglesi, portalettere in Quebec) sia in soggetti adattati artificialmente in laboratorio. Tutti questi studi hanno dimostrato che questo adattamento è evidenziato da temperature cutanee più elevate, meno dolore e vasodilatazione paradossale precoce che si verifica a temperature cutanee più elevate, consentendo così la prevenzione del congelamento. Questi cambiamenti sono fondamentalmente legati ad un aumento del flusso sanguigno cutaneo periferico e non a una produzione locale di calore a livello muscolare, come abbiamo recentemente dimostrato (Savourey, Vallerand e Bittel 1992). L'immersione delle estremità più volte al giorno in acqua fredda (5ºC) per diverse settimane è sufficiente per indurre l'instaurarsi di questi meccanismi di adattamento locali. D'altra parte, ci sono pochi dati scientifici sulla persistenza di questi diversi tipi di adattamento.

                                          Metodi farmacologici per prevenire lesioni da freddo

                                          L'uso di farmaci per migliorare la tolleranza al freddo è stato oggetto di numerosi studi. La tolleranza generale al freddo può essere aumentata favorendo la termogenesi con i farmaci. Infatti, è stato dimostrato nei soggetti umani che l'attività del brivido è accompagnata in particolare da un aumento dell'ossidazione dei carboidrati, combinato con un aumento del consumo di glicogeno muscolare (Martineau e Jacob 1988). I composti metilxantinici esercitano i loro effetti stimolando il sistema simpatico, esattamente come il freddo, aumentando così l'ossidazione dei carboidrati. Tuttavia, Wang, Man e Bel Castro (1987) hanno dimostrato che la teofillina era inefficace nel prevenire l'abbassamento della temperatura corporea in soggetti umani a riposo al freddo. D'altra parte, la combinazione di caffeina con efedrina consente un miglior mantenimento della temperatura corporea nelle stesse condizioni (Vallerand, Jacob e Kavanagh 1989), mentre l'ingestione di caffeina da sola non modifica né la temperatura corporea né la risposta metabolica (Kenneth et al. 1990). La prevenzione farmacologica degli effetti del freddo a livello generale è ancora oggetto di ricerca. A livello locale sono stati condotti pochi studi sulla prevenzione farmacologica del congelamento. Utilizzando un modello animale per il congelamento, è stato testato un certo numero di farmaci. Antiaggreganti piastrinici, corticoidi e anche varie altre sostanze avevano un effetto protettivo purché somministrati prima del periodo di riscaldamento. A nostra conoscenza, nessuno studio è stato condotto sugli esseri umani su questo argomento.

                                          Metodi tecnici per prevenire le lesioni da freddo

                                          Questi metodi sono un elemento fondamentale nella prevenzione delle lesioni da freddo e senza il loro uso gli esseri umani non sarebbero in grado di vivere in zone climatiche fredde. La costruzione di rifugi, l'utilizzo di una fonte di calore e anche l'uso di indumenti permettono di vivere in regioni molto fredde creando un microclima ambientale favorevole. Tuttavia, i vantaggi forniti dalla civiltà a volte non sono disponibili (nel caso di spedizioni civili e militari, naufraghi, feriti, vagabondi, vittime di valanghe, ecc.). Questi gruppi sono quindi particolarmente soggetti a lesioni da freddo.

                                          Precauzioni per il lavoro al freddo

                                          Il problema del condizionamento per il lavoro al freddo riguarda soprattutto le persone non abituate a lavorare al freddo e/o che provengono da zone climatiche temperate. Le informazioni sugli infortuni che possono essere causati dal freddo sono di fondamentale importanza, ma è necessario acquisire informazioni anche su un certo numero di comportamenti. Ogni lavoratore in una zona fredda deve avere familiarità con i primi segni di lesioni, in particolare lesioni locali (colore della pelle, dolore). Il comportamento nei confronti dell'abbigliamento è fondamentale: diversi strati di abbigliamento consentono a chi lo indossa di adattare l'isolamento dato dall'abbigliamento ai livelli attuali di dispendio energetico e stress esterno. Gli indumenti bagnati (pioggia, sudore) devono essere asciugati. Ogni attenzione va prestata alla protezione delle mani e dei piedi (niente bende strette, attenzione a un'adeguata copertura, cambio tempestivo delle calze - diciamo due o tre volte al giorno - a causa della sudorazione). Evitare il contatto diretto con tutti gli oggetti metallici freddi (rischio di congelamento immediato). L'abbigliamento deve essere garantito contro il freddo e testato prima di qualsiasi esposizione al freddo. Vanno ricordate le regole di alimentazione (con attenzione all'apporto calorico e al fabbisogno di idratazione). L'abuso di alcol, caffeina e nicotina deve essere vietato. Le attrezzature accessorie (riparo, tende, sacchi a pelo) devono essere verificate. La condensa nelle tende e nei sacchi a pelo deve essere rimossa per evitare la formazione di ghiaccio. I lavoratori non devono soffiare nei guanti per riscaldarli o anche questo provocherà la formazione di ghiaccio. Infine, dovrebbero essere formulate raccomandazioni per migliorare la forma fisica. Infatti, un buon livello di fitness aerobico consente una maggiore termogenesi in condizioni di freddo intenso (Bittel et al. 1988) ma assicura anche una migliore resistenza fisica, un fattore favorevole a causa della perdita extra di energia dall'attività fisica al freddo.

                                          Le persone di mezza età devono essere tenute sotto attenta sorveglianza perché sono più suscettibili alle lesioni da freddo rispetto alle persone più giovani a causa della loro risposta vascolare più limitata. L'eccessiva stanchezza e un'occupazione sedentaria aumentano il rischio di lesioni. Le persone con determinate condizioni mediche (orticaria da freddo, sindrome di Raynaud, angina pectoris, precedente congelamento) devono evitare l'esposizione al freddo intenso. Alcuni consigli aggiuntivi possono essere utili: proteggere la pelle esposta dalle radiazioni solari, proteggere le labbra con apposite creme e proteggere gli occhi con occhiali da sole dalle radiazioni ultraviolette.

                                          Quando si verifica un problema, i lavoratori in una zona fredda devono mantenere la calma, non devono separarsi dal gruppo e devono mantenere il calore corporeo scavando buche e rannicchiandosi insieme. Particolare attenzione deve essere prestata alla fornitura di cibo e mezzi per chiamare i soccorsi (radio, razzi di soccorso, specchi di segnalazione, ecc.). Dove c'è il rischio di immersione in acque fredde, devono essere fornite scialuppe di salvataggio e attrezzature che siano a tenuta stagna e diano un buon isolamento termico. In caso di naufragio senza scialuppa di salvataggio, l'individuo deve cercare di limitare al massimo la perdita di calore aggrappandosi a materiali galleggianti, rannicchiandosi e nuotando con moderazione con il petto fuori dall'acqua se possibile, perché la convezione creata dal nuoto aumenta notevolmente perdita di calore. Bere acqua di mare è dannoso a causa del suo alto livello di sale.

                                          Modifica dei compiti al freddo

                                          In una zona fredda, le mansioni lavorative vengono notevolmente modificate. Il peso degli indumenti, il trasporto di carichi (tende, viveri, ecc.) e la necessità di attraversare terreni impervi aumentano il dispendio energetico dell'attività fisica. Inoltre, il movimento, la coordinazione e la destrezza manuale sono ostacolate dall'abbigliamento. Il campo visivo è spesso ridotto dall'uso di occhiali da sole. Inoltre, la percezione dello sfondo è alterata e ridotta a 6 m quando la temperatura dell'aria secca è inferiore a –18ºC o quando c'è vento. La visibilità può essere nulla in caso di nevicata o nebbia. La presenza dei guanti rende difficili alcuni compiti che richiedono un buon lavoro. A causa della condensa, gli strumenti sono spesso ricoperti di ghiaccio e afferrarli a mani nude comporta un certo rischio di congelamento. La struttura fisica dell'abbigliamento viene alterata in condizioni di freddo estremo e il ghiaccio che può formarsi a causa del congelamento combinato con la condensa spesso blocca le chiusure lampo. Infine, i carburanti devono essere protetti dal gelo mediante l'uso di antigelo.

                                          Pertanto, per l'esecuzione ottimale dei compiti in un clima freddo, devono essere presenti diversi strati di abbigliamento; adeguata protezione delle estremità; misure contro la condensa negli indumenti, sugli attrezzi e nelle tende; e riscaldamento regolare in un rifugio riscaldato. Le mansioni lavorative devono essere intraprese come una sequenza di compiti semplici, se possibile svolti da due gruppi di lavoro, uno che lavora mentre l'altro si riscalda. Va evitata l'inattività al freddo, così come il lavoro solitario, lontano dai percorsi frequentati. Una persona competente può essere designata come responsabile della protezione e della prevenzione degli infortuni.

                                          In conclusione, sembra che una buona conoscenza delle lesioni da freddo, una conoscenza dell'ambiente circostante, una buona preparazione (idoneità fisica, alimentazione, induzione di meccanismi adattativi), un abbigliamento adeguato e un'adeguata distribuzione dei compiti possano prevenire le lesioni da freddo. In caso di lesioni, il peggio può essere evitato mediante un'assistenza rapida e un trattamento immediato.

                                          Indumenti protettivi: indumenti impermeabili

                                          L'uso di indumenti impermeabili ha lo scopo di proteggere dalle conseguenze di un'immersione accidentale e riguarda quindi non solo tutti i lavoratori suscettibili di tali incidenti (marinai, piloti di volo) ma anche coloro che lavorano in acque fredde (subacquei professionisti). Tabella 2, estratta dal Atlante oceanografico dell'Oceano Nordamericano, mostra che anche nel Mediterraneo occidentale la temperatura dell'acqua raramente supera i 15ºC. In condizioni di immersione, il tempo di sopravvivenza di un individuo vestito con salvagente ma senza dispositivi anti-immersione è stato stimato in 1.5 ore nel Baltico e 6 ore nel Mediterraneo a gennaio, mentre ad agosto è di 12 ore nel Baltico e è limitata solo dall'esaurimento nel Mediterraneo. Indossare dispositivi di protezione è quindi una necessità per i lavoratori in mare, in particolare quelli che rischiano di essere immersi senza assistenza immediata.

                                          Tabella 2. Media mensile e annuale del numero di giorni in cui la temperatura dell'acqua è inferiore a 15 °C.

                                          Mese

                                          Baltico occidentale

                                          Golfo tedesco

                                          Oceano Atlantico
                                          (fuori Brest)

                                          Mediterraneo occidentale

                                          Gennaio

                                          31

                                          31

                                          31

                                          31

                                          Febbraio

                                          28

                                          28

                                          28

                                          28

                                          Marzo

                                          31

                                          31

                                          31

                                          31

                                          Aprile

                                          30

                                          30

                                          30

                                          da 26 a 30

                                          Maggio

                                          31

                                          31

                                          31

                                          8

                                          Giugno

                                          25

                                          25

                                          25

                                          a volte

                                          Luglio

                                          4

                                          6

                                          a volte

                                          a volte

                                          Agosto

                                          4

                                          a volte

                                          a volte

                                          0

                                          Settembre

                                          19

                                          3

                                          a volte

                                          a volte

                                          Ottobre

                                          31

                                          22

                                          20

                                          2

                                          Novembre

                                          30

                                          30

                                          30

                                          30

                                          Dicembre

                                          31

                                          31

                                          31

                                          31

                                          Totale

                                          295

                                          268

                                          257

                                          187

                                           

                                          Le difficoltà di produzione di tali apparecchiature sono complesse, poiché è necessario tenere conto di molteplici requisiti, spesso contrastanti. Questi vincoli includono: (1) il fatto che la protezione termica deve essere efficace sia in aria che in acqua senza impedire l'evaporazione del sudore (2) la necessità di mantenere il soggetto sulla superficie dell'acqua e (3) i compiti da svolgere fuori. L'attrezzatura deve inoltre essere progettata in funzione del rischio connesso. Ciò richiede l'esatta definizione dei bisogni previsti: ambiente termico (temperatura dell'acqua, dell'aria, del vento), tempo prima dell'arrivo dei soccorsi e presenza o assenza di una scialuppa di salvataggio, per esempio. Le caratteristiche isolanti dell'indumento dipendono dai materiali utilizzati, dalle forme del corpo, dalla comprimibilità del tessuto protettivo (che determina lo spessore dello strato d'aria imprigionato nell'indumento a causa della pressione esercitata dall'acqua), e l'umidità che può essere presente negli indumenti. La presenza di umidità in questo tipo di abbigliamento dipende principalmente dalla sua tenuta stagna. La valutazione di tali apparecchiature deve tenere conto dell'efficacia della protezione termica fornita non solo in acqua ma anche in aria fredda, e comportare stime sia del tempo di sopravvivenza probabile in termini di temperatura dell'acqua e dell'aria, sia dello stress termico previsto e del possibile impedimento meccanico dell'abbigliamento (Boutelier 1979). Infine, prove di tenuta stagna effettuate su un soggetto in movimento consentiranno di rilevare eventuali carenze in tal senso. In definitiva, le apparecchiature anti-immersione devono soddisfare tre requisiti:

                                          • Deve fornire un'efficace protezione termica sia in acqua che in aria.
                                          • Deve essere comodo.
                                          • Non deve essere né troppo restrittivo né troppo pesante.

                                           

                                          Per soddisfare queste esigenze sono stati adottati due principi: o utilizzare un materiale che non sia impermeabile ma mantenga le sue proprietà isolanti in acqua (come nel caso della cosiddetta “wet suiting”) oppure garantire la totale tenuta stagna con materiali che sono inoltre isolanti (adatti “asciutti”). Attualmente, il principio dell'indumento bagnato viene applicato sempre meno, soprattutto nell'aviazione. Nell'ultimo decennio, l'Organizzazione marittima internazionale ha raccomandato l'uso di una tuta anti-immersione o di sopravvivenza che soddisfi i criteri della Convenzione internazionale per la salvaguardia della vita umana in mare (SOLAS) adottata nel 1974. Tali criteri riguardano in particolare l'isolamento, minima infiltrazione d'acqua nella muta, taglia della muta, ergonomia, compatibilità con ausili per il galleggiamento e procedure di collaudo. Tuttavia, l'applicazione di questi criteri pone un certo numero di problemi (in particolare, quelli relativi alla definizione dei test da applicare).

                                          Nonostante siano note da moltissimo tempo, poiché gli eschimesi utilizzavano pelli di foca o intestini di foca cuciti insieme, le tute anti-immersione sono difficili da perfezionare ei criteri di standardizzazione saranno probabilmente rivisti negli anni futuri.

                                           

                                          Di ritorno

                                          Martedì, 22 marzo 2011 20: 34

                                          Indici e standard freddi

                                          Lo stress da freddo è definito come un carico termico sul corpo in cui sono previste perdite di calore maggiori del normale e sono necessarie azioni termoregolatrici compensative per mantenere il corpo termicamente neutro. Le normali perdite di calore, quindi, si riferiscono a ciò che le persone sperimentano normalmente durante le condizioni di vita al chiuso (temperatura dell'aria da 20 a 25ºC).

                                          Contrariamente alle condizioni di caldo, l'abbigliamento e l'attività sono fattori positivi, nel senso che più indumenti riducono la perdita di calore e più attività significano una maggiore produzione interna di calore e un maggiore potenziale per bilanciare la perdita di calore. Di conseguenza, i metodi di valutazione si concentrano sulla determinazione della protezione richiesta (abbigliamento) a determinati livelli di attività, livelli di attività richiesti per una data protezione o valori di "temperatura" per date combinazioni dei due (Burton e Edholm 1955; Holmér 1988; Parsons 1993).

                                          È importante riconoscere, tuttavia, che ci sono limiti alla quantità di indumenti che possono essere indossati e al livello di attività che può essere sostenuto per periodi di tempo prolungati. Gli indumenti protettivi dal freddo tendono ad essere ingombranti e zoppicanti. È necessario più spazio per il movimento e i movimenti. Il livello di attività può essere determinato dal ritmo del lavoro ma dovrebbe, preferibilmente, essere controllato dall'individuo. Per ogni individuo esiste un certo tasso massimo di produzione di energia, dipendente dalla capacità di lavoro fisico, che può essere sostenuto per periodi di tempo prolungati. Pertanto, un'elevata capacità di lavoro fisico può essere vantaggiosa per esposizioni prolungate ed estreme.

                                          Questo articolo si occupa di metodi per la valutazione e il controllo dello stress da freddo. I problemi relativi agli aspetti organizzativi, psicologici, medici ed ergonomici sono trattati altrove.

                                          Lavoro a freddo

                                          Il lavoro a freddo comprende una varietà di condizioni in condizioni naturali e artificiali. L'esposizione al freddo più estrema è associata alle missioni nello spazio. Tuttavia, le condizioni di lavoro a freddo sulla superficie terrestre coprono un intervallo di temperatura superiore a 100ºC (tabella 1). Naturalmente, l'entità e la gravità dello stress da freddo dovrebbero aumentare con l'abbassamento della temperatura ambiente.

                                          Tabella 1. Temperature dell'aria di vari ambienti lavorativi freddi

                                          –120ºC

                                          Camera climatica per crioterapia umana

                                          –90ºC

                                          Temperatura più bassa alla base polare sud Vostock

                                          –55ºC

                                          Cella frigorifera per carne di pesce e produzione di prodotti congelati ed essiccati

                                          –40ºC

                                          Temperatura “normale” alla base polare

                                          –28ºC

                                          Cella frigorifera per prodotti surgelati

                                          da +2 a +12ºC

                                          Stoccaggio, preparazione e trasporto di prodotti alimentari freschi

                                          da –50 a –20 ºC

                                          Temperatura media di gennaio del nord del Canada e della Siberia

                                          da –20 a –10 ºC

                                          Temperatura media di gennaio del Canada meridionale, della Scandinavia settentrionale, della Russia centrale

                                          da –10 a 0 ºC

                                          Temperatura media di gennaio del nord degli Stati Uniti, della Scandinavia meridionale, dell'Europa centrale, di parti del Medio ed Estremo Oriente, del Giappone centrale e settentrionale

                                          Fonte: Modificato da Holmér 1993.

                                          È chiaro da 1 tabella che grandi popolazioni di lavoratori all'aperto in molti paesi sperimentano uno stress da freddo più o meno grave. Inoltre il lavoro nelle celle frigorifere avviene in tutte le parti del mondo. I sondaggi nei paesi scandinavi rivelano che circa il 10% della popolazione totale dei lavoratori considera il freddo come un importante fattore di fastidio sul posto di lavoro.

                                          Tipi di stress da freddo

                                          Si possono definire i seguenti tipi di stress da freddo:

                                            • raffreddamento di tutto il corpo
                                            • raffreddamento locale, compreso il raffreddamento delle estremità, il raffreddamento cutaneo convettivo (wind chill), il raffreddamento cutaneo conduttivo (raffreddamento da contatto) e il raffreddamento delle vie respiratorie.

                                               

                                              Molto probabilmente, molti se non tutti potrebbero essere presenti contemporaneamente.

                                              La valutazione dello stress da freddo comporta l'accertamento di un rischio di uno o più degli effetti citati. Tipicamente, la tabella 2 può essere utilizzata come prima classificazione approssimativa. In generale lo stress da freddo aumenta quanto più basso è il livello di attività fisica e minore è la protezione disponibile.

                                              Tabella 2. Classificazione schematica del lavoro a freddo

                                              Temperatura

                                              Tipo di lavoro

                                              Tipo di stress da freddo

                                              da 10 a 20ºC

                                              Sedentario, lavoro leggero, lavoro manuale fine

                                              Raffreddamento di tutto il corpo, raffreddamento delle estremità

                                              da 0 a 10ºC

                                              Sedentario e stazionario, lavoro leggero

                                              Raffreddamento di tutto il corpo, raffreddamento delle estremità

                                              da –10 a 0 ºC

                                              Lavoro fisico leggero, manipolazione di strumenti e materiali

                                              Raffreddamento di tutto il corpo, raffreddamento delle estremità, raffreddamento del contatto

                                              da –20 a –10 ºC

                                              Attività moderata, manipolazione di metalli e fluidi (benzina ecc.), condizioni ventose

                                              Raffreddamento di tutto il corpo, raffreddamento delle estremità, raffreddamento per contatto, raffreddamento convettivo

                                              Al di sotto di –20 ºC

                                              Tutti i tipi di lavoro

                                              Tutti i tipi di stress da freddo

                                               

                                              Le informazioni fornite nella tabella devono essere interpretate come un segnale all'azione. In altre parole, il particolare tipo di stress da freddo dovrebbe essere valutato e controllato, se necessario. A temperature moderate prevalgono i problemi associati al disagio e alle perdite di funzionalità dovute al raffreddamento locale. A temperature più basse il rischio imminente di una lesione da freddo come conseguenza degli altri effetti è il fattore importante. Per molti degli effetti non esistono ancora relazioni discrete tra il livello di stress e l'effetto. Non è da escludere che un particolare problema di freddo possa persistere anche al di fuori dell'intervallo di temperature indicato dalla tabella.

                                              Metodi di valutazione

                                              I metodi per la valutazione dello stress da freddo sono presentati nella relazione tecnica ISO 11079 (ISO TR 11079, 1993). Altre norme riguardanti la determinazione della produzione metabolica di calore (ISO 8996, 1988), la stima delle caratteristiche termiche degli indumenti (ISO 9920, 1993) e le misurazioni fisiologiche (ISO DIS 9886, 1989c) forniscono informazioni complementari utili per la valutazione dello stress da freddo.

                                              La Figura 1 delinea le relazioni tra i fattori climatici, l'effetto di raffreddamento previsto e il metodo raccomandato per la valutazione. Ulteriori dettagli sui metodi e sulla raccolta dei dati sono forniti di seguito.

                                              Figura 1. Valutazione dello stress da freddo in relazione ai fattori climatici e agli effetti del raffreddamento.

                                              HEA110F1

                                              Raffreddamento di tutto il corpo

                                              Il rischio di raffreddamento di tutto il corpo è determinato analizzando le condizioni per l'equilibrio termico corporeo. Il livello di isolamento dell'abbigliamento richiesto per il bilancio termico a livelli definiti di sollecitazione fisiologica, viene calcolato con un'equazione matematica del bilancio termico. Il valore di isolamento richiesto calcolato, IREQ, può essere considerato come un indice di stress da freddo. Il valore indica un livello di protezione (espresso in clo). Più alto è il valore, maggiore è il rischio di squilibrio termico corporeo. I due livelli di tensione corrispondono a un livello basso (sensazione neutra o di “comfort”) e ad un livello alto (sensazione da leggermente freddo a freddo).

                                              L'utilizzo di IREQ comprende tre fasi di valutazione:

                                                • determinazione dell'IREQ per determinate condizioni di esposizione
                                                • confronto dell'IREQ con il livello di protezione fornito dall'abbigliamento
                                                • determinazione del tempo di esposizione se il livello di protezione è di valore inferiore all'IREQ

                                                     

                                                    La Figura 2 mostra i valori IREQ per un basso sforzo fisiologico (sensazione termica neutra). I valori sono forniti per diversi livelli di attività.

                                                    Figura 2. Valori IREQ necessari per mantenere una tensione fisiologica di basso livello (sensazione termica neutra) al variare della temperatura.

                                                    HEA110F2

                                                    I metodi per stimare i livelli di attività sono descritti nella norma ISO 7243 (tabella 3).

                                                    Tabella 3. Classificazione dei livelli del tasso metabolico

                                                    Classe

                                                    Intervallo del tasso metabolico, M

                                                    Valore da utilizzare per il calcolo del tasso metabolico medio

                                                    Esempi

                                                     

                                                    Relativo a
                                                    un'unità di superficie cutanea (W/m2)

                                                    Per una superficie media della pelle
                                                    di 1.8 m2
                                                    (W)




                                                    (W / m2)




                                                    (W)

                                                     

                                                    0
                                                    Riposo

                                                    M≤65

                                                    M≥117

                                                    65

                                                    117

                                                    Riposo

                                                    1
                                                    Basso
                                                    tasso metabolico

                                                    65M≤130

                                                    117M≤234

                                                    100

                                                    180

                                                    Stare seduti a proprio agio: lavori manuali leggeri (scrivere, battere a macchina, disegnare, cucire, tenere i libri); lavoro con le mani e le braccia (piccoli utensili da banco, ispezione, assemblaggio o cernita di materiale leggero); lavoro con le braccia e le gambe (guida del veicolo in condizioni normali, azionamento dell'interruttore a pedale o dei pedali).

                                                    In piedi: trapano (piccole parti); fresatrice (piccole parti); bobina di avvolgimento; piccolo avvolgimento dell'indotto; lavorazioni con utensili a bassa potenza; camminata casuale (velocità fino a 3.5 km/h).

                                                    2
                                                    Moderare
                                                    tasso metabolico

                                                    130M≤200

                                                    234M≤360

                                                    165

                                                    297

                                                    Lavoro sostenuto di mani e braccia (martellare i chiodi, riempire); lavoro delle braccia e delle gambe (funzionamento fuoristrada di autocarri, trattori o macchine edili); lavori di braccia e tronco (lavori con martello pneumatico, montaggio trattore, intonacatura, movimentazione intermittente di materiale di medio peso, sarchiatura, zappatura, raccolta di frutta o verdura); spingere o trainare carri leggeri o carriole; camminare a una velocità di 3.5 km/h; forgiatura.

                                                    3
                                                    Alta
                                                    tasso metabolico

                                                    200M≤260

                                                    360M≤468

                                                    230

                                                    414

                                                    Lavoro intenso con le braccia e il tronco: trasporto di materiale pesante; spalare; mazza lavoro; segare, spianare o scalpellare legno duro; falciatura a mano; scavando; camminando a una velocità compresa tra 5.5 e 7 km/h.

                                                    Spingere o tirare carretti a mano o carriole con carichi pesanti; getti di scheggiatura; posa di blocchi di cemento.

                                                    4
                                                    Molto alto
                                                    tasso metabolico

                                                    M> 260

                                                    M> 468

                                                    290

                                                    522

                                                    Attività molto intensa a ritmo da veloce a massimo; lavorare con un'ascia; spalare o scavare intensamente; salire scale, rampe o scalette; camminare velocemente a piccoli passi, correre, camminare ad una velocità superiore a 7 km/h.

                                                    Fonte: ISO 7243 1989a

                                                    Una volta determinato l'IREQ per determinate condizioni, il valore viene confrontato con il livello di protezione offerto dall'abbigliamento. Il livello di protezione di un completo di abbigliamento è determinato dal suo valore di isolamento risultante ("clo-value"). Questa proprietà è misurata secondo il progetto di norma europea prEN-342 (1992). Può anche essere derivato dai valori di isolamento di base forniti nelle tabelle (ISO 9920).

                                                    La Tabella 4. fornisce esempi di valori di isolamento di base per insiemi tipici. I valori devono essere corretti per la presunta riduzione causata dal movimento del corpo e dalla ventilazione. In genere, non viene effettuata alcuna correzione per il livello a riposo. I valori sono ridotti del 10% per lavori leggeri e del 20% per livelli di attività più elevati.

                                                    Tabella 4. Esempi di valori di isolamento di base (Icl) di abbigliamento*

                                                    Completo di abbigliamento

                                                    Icl (m2 ºC/W)

                                                    Icl (clo)

                                                    Slip, camicia a maniche corte, pantaloni attillati, calze al polpaccio, scarpe

                                                    0.08

                                                    0.5

                                                    Mutande, camicia, aderente, pantaloni, calzini, scarpe

                                                    0.10

                                                    0.6

                                                    Mutande, tuta, calzini, scarpe

                                                    0.11

                                                    0.7

                                                    Mutande, camicia, tuta, calzini, scarpe

                                                    0.13

                                                    0.8

                                                    Mutande, camicia, pantaloni, camice, calzini, scarpe

                                                    0.14

                                                    0.9

                                                    Slip, canottiera, mutande, camicia, tute, calze al polpaccio, scarpe

                                                    0.16

                                                    1.0

                                                    Mutande, canottiera, camicia, pantaloni, giacca, gilet, calzini, scarpe

                                                    0.17

                                                    1.1

                                                    Mutande, camicia, pantaloni, giacca, tuta, calzini, scarpe

                                                    0.19

                                                    1.3

                                                    Canottiera, mutande, pantaloni isolanti, giacca isolante, calzini, scarpe

                                                    0.22

                                                    1.4

                                                    Slip, t-shirt, camicia, pantaloni attillati, tute isolanti, calze al polpaccio, scarpe

                                                    0.23

                                                    1.5

                                                    Mutande, canottiera, camicia, pantaloni, giacca, soprabito, cappello, guanti, calzini, scarpe

                                                    0.25

                                                    1.6

                                                    Mutande, canottiera, camicia, pantaloni, giacca, sopragiacca, soprapantaloni, calzini, scarpe

                                                    0.29

                                                    1.9

                                                    Mutande, canottiera, camicia, pantaloni, giacca, sopragiacca, soprapantaloni, calzini, scarpe, cappello, guanti

                                                    0.31

                                                    2.0

                                                    Canotta, mutande, pantaloni imbottiti, giacca imbottita, soprapantaloni, soprabito, calzini, scarpe

                                                    0.34

                                                    2.2

                                                    Canottiera, mutande, pantaloni imbottiti, giacca imbottita, soprapantaloni, calze, scarpe, cappello, guanti

                                                    0.40

                                                    2.6

                                                    Canotta, mutande, pantaloni imbottiti, giacca imbottita, soprapantaloni e parka con fodera, calzini, scarpe, cappello, guanti

                                                    0.40-0.52

                                                    2.6-3.4

                                                    Sistemi di abbigliamento artico

                                                    0.46-0.70

                                                    3-4.5

                                                    Sacchi a pelo

                                                    0.46-1.1

                                                    3-8

                                                    *Il livello di protezione nominale si applica solo alle condizioni statiche, senza vento (riposo). I valori devono essere ridotti con l'aumento del livello di attività.

                                                    Fonte: Modificato da ISO/TR-11079 1993.

                                                    Il livello di protezione offerto dai migliori sistemi di abbigliamento disponibili corrisponde a 3-4 clo. Quando il sistema di abbigliamento disponibile non fornisce un isolamento sufficiente, viene calcolato un limite di tempo per le condizioni effettive. Questo limite di tempo dipende dalla differenza tra l'isolamento dell'abbigliamento richiesto e quello dell'abbigliamento disponibile. Poiché non si ottiene più una protezione completa contro il raffreddamento, il limite di tempo è calcolato sulla base di una riduzione anticipata del contenuto di calore corporeo. Allo stesso modo si può calcolare un tempo di recupero per restituire la stessa quantità di calore.

                                                    La Figura 3 mostra esempi di limiti di tempo per lavori leggeri e moderati con due livelli di isolamento degli indumenti. I termini per altre combinazioni possono essere stimati per interpolazione. La figura 4 può essere utilizzata come linea guida per la valutazione del tempo di esposizione, quando sono disponibili i migliori indumenti di protezione dal freddo.

                                                    Figura 3. Limiti di tempo per lavori leggeri e moderati con due livelli di isolamento degli indumenti.

                                                    HEA110F3

                                                    Figura 4. Valori IREQ ponderati nel tempo per l'esposizione intermittente e continua al freddo.

                                                    HEA110F4

                                                    Le esposizioni intermittenti comprendono tipicamente periodi di lavoro interrotti da pause di riscaldamento o da periodi di lavoro in un ambiente più caldo. Nella maggior parte delle condizioni, avviene una sostituzione minima o nulla degli indumenti (principalmente per motivi pratici). L'IREQ può quindi essere determinato per l'esposizione combinata come media ponderata nel tempo. Il periodo di calcolo della media non deve superare una o due ore. I valori IREQ ponderati nel tempo per alcuni tipi di esposizione intermittente sono riportati nella figura 4.

                                                    I valori ei termini dell'IREQ dovrebbero essere indicativi e non normativi. Si riferiscono alla persona media. La variazione individuale in termini di caratteristiche, requisiti e preferenze è ampia. Gran parte di questa variazione deve essere gestita selezionando completi di abbigliamento con grande flessibilità in termini, ad esempio, di regolazione del livello di protezione.

                                                     

                                                    Raffreddamento delle estremità

                                                    Le estremità, in particolare le dita delle mani e dei piedi, sono suscettibili al raffreddamento. A meno che non sia possibile mantenere un sufficiente apporto di calore da parte del sangue caldo, la temperatura dei tessuti diminuisce progressivamente. Il flusso sanguigno alle estremità è determinato da esigenze energetiche (necessarie per l'attività muscolare) e termoregolatrici. Quando l'equilibrio termico di tutto il corpo è messo alla prova, la vasocostrizione periferica aiuta a ridurre le perdite di calore del nucleo a scapito dei tessuti periferici. Con un'attività elevata è disponibile più calore e il flusso sanguigno alle estremità può essere mantenuto più facilmente.

                                                    La protezione offerta da mani e calzature in termini di riduzione delle perdite di calore è limitata. Quando l'apporto di calore alle estremità è basso (p. es., durante il riposo o una scarsa attività), l'isolamento necessario per mantenere mani e piedi caldi è molto elevato (van Dilla, Day e Siple 1949). La protezione offerta da guanti e muffole fornisce solo un ritardo della velocità di raffreddamento e, di conseguenza, tempi più lunghi per raggiungere una temperatura critica. Con livelli di attività più elevati, una migliore protezione consente mani e piedi caldi a temperature ambiente inferiori.

                                                    Non è disponibile alcun metodo standard per la valutazione del raffreddamento delle estremità. Tuttavia, ISO TR 11079 raccomanda 24ºC e 15ºC come temperature critiche per le mani rispettivamente per livelli di stress basso e alto. La temperatura della punta delle dita può facilmente essere da 5 a 10 °C inferiore alla temperatura media della pelle della mano o semplicemente alla temperatura del dorso della mano.

                                                    Le informazioni fornite nella figura 5 sono utili per determinare i tempi di esposizione accettabili e la protezione richiesta. Le due curve si riferiscono a condizioni con e senza vasocostrizione (alto e basso livello di attività). Inoltre, si presume che l'isolamento delle dita sia elevato (due clo) e che venga utilizzato un abbigliamento adeguato.

                                                    Figura 5. Protezione delle dita.

                                                    HEA110F5

                                                    Un insieme simile di curve dovrebbe applicarsi alle dita dei piedi. Tuttavia, potrebbe essere disponibile più clo per la protezione dei piedi, con conseguenti tempi di esposizione più lunghi. Tuttavia, dalle figure 3 e 5 risulta che il raffreddamento delle estremità molto probabilmente è più critico per il tempo di esposizione rispetto al raffreddamento di tutto il corpo.

                                                     

                                                     

                                                     

                                                     

                                                     

                                                     

                                                    La protezione fornita dagli indumenti viene valutata utilizzando i metodi descritti nella norma europea EN-511 (1993). L'isolamento termico dell'intero capo viene misurato con un modello di mano riscaldata elettricamente. Viene utilizzata una velocità del vento di 4 m/s per simulare condizioni di usura realistiche. Le prestazioni sono fornite in quattro classi (tabella 5).

                                                    Tabella 5. Classificazione della resistenza termica (IO) al raffreddamento convettivo di indumenti a mano

                                                    Classe

                                                    I (m2 ºC/W)

                                                    1

                                                    0.10 ≤ I 0.15

                                                    2

                                                    0.15 ≤ I 0.22

                                                    3

                                                    0.22 ≤ I 0.30

                                                    4

                                                    I ≤ 0.30

                                                    Fonte: Basato su EN 511 (1993).

                                                    Contatto Freddo

                                                    Il contatto tra mani nude e superfici fredde può ridurre rapidamente la temperatura della pelle e causare lesioni da congelamento. Possono sorgere problemi con temperature superficiali fino a 15ºC. In particolare, le superfici metalliche forniscono eccellenti proprietà conduttive e possono raffreddare rapidamente le aree di contatto con la pelle.

                                                    Al momento non esiste un metodo standard per la valutazione generale del raffreddamento a contatto. Si possono dare le seguenti raccomandazioni (ACGIH 1990; Chen, Nilsson e Holmér 1994; Enander 1987):

                                                      • Il contatto prolungato con superfici metalliche a temperatura inferiore a 15ºC può compromettere la destrezza.
                                                      • Il contatto prolungato con superfici metalliche al di sotto dei 7ºC può indurre intorpidimento.
                                                      • Il contatto prolungato con superfici metalliche al di sotto di 0ºC può indurre congelamento o congelamento.
                                                      • Un breve contatto con superfici metalliche al di sotto di -7ºC può indurre congelamento o congelamento.
                                                      • Deve essere evitato qualsiasi contatto con liquidi a temperatura inferiore allo zero.

                                                               

                                                              Altri materiali presentano una sequenza di pericoli simile, ma le temperature sono inferiori con materiale meno conduttivo (plastica, legno, schiuma).

                                                              La protezione contro il raffreddamento da contatto fornita dagli indumenti a mano può essere determinata utilizzando la norma europea EN 511. Vengono fornite quattro classi di prestazione (tabella 6).

                                                              Tabella 6. Classificazione della resistenza termica da contatto degli indumenti (IO)

                                                              Classe

                                                              I (m2 ºC/W)

                                                              1

                                                              0.025 ≤ I 0.05

                                                              2

                                                              0.05 ≤ I 0.10

                                                              3

                                                              0.10 ≤ I 0.15

                                                              4

                                                              I ≤ 0.15

                                                              Fonte: Basato su EN 511 (1993).

                                                              Raffreddamento convettivo della pelle

                                                              Il Wind Chill Index (WCI) rappresenta un metodo semplice ed empirico per la valutazione del raffreddamento della pelle non protetta (viso) (ISO TR 11079). Il metodo prevede la perdita di calore dei tessuti sulla base della temperatura dell'aria e della velocità del vento.

                                                              Le risposte associate a diversi valori di WCI sono indicate nella tabella 7.

                                                              Tabella 7. Wind Chill Index (WCI), temperatura di raffreddamento equivalente (Teq ) e il tempo di congelamento della carne esposta

                                                              WCI (W/m2)

                                                              Teq (ºC)

                                                              Entourage

                                                              1,200

                                                              -14

                                                              Molto freddo

                                                              1,400

                                                              -22

                                                              Freddo pungente

                                                              1,600

                                                              -30

                                                              La carne esposta si congela

                                                              1,800

                                                              -38

                                                              entro 1 ora

                                                              2,000

                                                              -45

                                                              La carne esposta si congela

                                                              2,200

                                                              -53

                                                              entro 1 minuto

                                                              2,400

                                                              -61

                                                              La carne esposta si congela

                                                              2,600

                                                              -69

                                                              entro 30 secondi

                                                               

                                                              Un'interpretazione frequentemente utilizzata di WCI è la temperatura di raffreddamento equivalente. Questa temperatura in condizioni di calma (1.8 m/s) rappresenta lo stesso valore WCI della combinazione effettiva di temperatura e vento. La tabella 8 fornisce le temperature di raffreddamento equivalenti per le combinazioni di temperatura dell'aria e velocità del vento. La tabella si applica a persone attive e ben vestite. Un rischio è presente quando la temperatura equivalente scende al di sotto di -30ºC e la pelle può congelarsi entro 1 o 2 minuti al di sotto di -60ºC.

                                                              Tabella 8. Potenza di raffreddamento del vento sulla carne esposta espressa come temperatura di raffreddamento equivalente in condizioni di quasi calma (velocità del vento 1.8 m/s)

                                                              Velocità del vento (m / s)

                                                              Lettura effettiva del termometro (ºC)

                                                               

                                                              0

                                                              -5

                                                              -10

                                                              -15

                                                              -20

                                                              -25

                                                              -30

                                                              -35

                                                              -40

                                                              -45

                                                              -50

                                                               

                                                              Temperatura di raffreddamento equivalente (ºC)

                                                              1.8

                                                              0

                                                              -5

                                                              -10

                                                              -15

                                                              -20

                                                              -25

                                                              -30

                                                              -35

                                                              -40

                                                              -45

                                                              -50

                                                              2

                                                              -1

                                                              -6

                                                              -11

                                                              -16

                                                              -21

                                                              -27

                                                              -32

                                                              -37

                                                              -42

                                                              -47

                                                              -52

                                                              3

                                                              -4

                                                              -10

                                                              -15

                                                              -21

                                                              -27

                                                              -32

                                                              -38

                                                              -44

                                                              -49

                                                              -55

                                                              -60

                                                              5

                                                              -9

                                                              -15

                                                              -21

                                                              -28

                                                              -34

                                                              -40

                                                              -47

                                                              -53

                                                              -59

                                                              -66

                                                              -72

                                                              8

                                                              -13

                                                              -20

                                                              -27

                                                              -34

                                                              -41

                                                              -48

                                                              -55

                                                              -62

                                                              -69

                                                              -76

                                                              -83

                                                              11

                                                              -16

                                                              -23

                                                              -31

                                                              -38

                                                              -46

                                                              -53

                                                              -60

                                                              -68

                                                              -75

                                                              -83

                                                              -90

                                                              15

                                                              -18

                                                              -26

                                                              -34

                                                              -42

                                                              -49

                                                              -57

                                                              -65

                                                              -73

                                                              -80

                                                              -88

                                                              -96

                                                              20

                                                              -20

                                                              -28

                                                              -36

                                                              -44

                                                              -52

                                                              -60

                                                              -68

                                                              -76

                                                              -84

                                                              -92

                                                              -100

                                                              I valori sottolineati rappresentano un rischio di congelamento o congelamento.

                                                              Raffreddamento delle vie respiratorie

                                                              L'inalazione di aria fredda e secca può causare problemi alle persone sensibili a una temperatura compresa tra +10 e 15ºC. Le persone sane che svolgono lavori da leggeri a moderati non richiedono alcuna protezione particolare delle vie respiratorie fino a -30ºC. I lavori molto pesanti durante esposizioni prolungate (ad es. gare di resistenza atletica) non dovrebbero aver luogo a temperature inferiori a –20ºC.

                                                              Raccomandazioni simili si applicano al raffreddamento dell'occhio. In pratica, il grande disagio e la compromissione della vista associati al raffreddamento degli occhi normalmente richiedono l'uso di occhiali o altre protezioni molto prima che l'esposizione diventi pericolosa.

                                                              Misure

                                                              A seconda del tipo di rischio previsto, sono necessarie diverse serie di misurazioni (figura 6). Le procedure per la raccolta dei dati e l'accuratezza delle misurazioni dipendono dallo scopo delle misurazioni. Devono essere ottenute informazioni pertinenti circa la variazione nel tempo dei parametri climatici, nonché del livello di attività e/o dell'abbigliamento. Dovrebbero essere adottate semplici procedure di ponderazione temporale (ISO 7726).

                                                              Figura 6. La relazione tra il rischio di stress da freddo previsto e le procedure di misurazione richieste.

                                                              HEA110F6

                                                              Misure preventive per alleviare lo stress da freddo

                                                              Azioni e misure per il controllo e la riduzione dello stress da freddo implicano una serie di considerazioni durante le fasi di pianificazione e preparazione dei turni di lavoro, nonché durante il lavoro, che sono trattate altrove in questo capitolo e in questo Enciclopedia.

                                                               

                                                              Di ritorno

                                                              " DISCLAIMER: L'ILO non si assume alcuna responsabilità per i contenuti presentati su questo portale Web presentati in una lingua diversa dall'inglese, che è la lingua utilizzata per la produzione iniziale e la revisione tra pari del contenuto originale. Alcune statistiche non sono state aggiornate da allora la produzione della 4a edizione dell'Enciclopedia (1998)."

                                                              Contenuti

                                                              Riferimenti di calore e freddo

                                                              ACGIH (Conferenza americana degli igienisti industriali governativi). 1990. Valori limite di soglia e indici di esposizione biologica per il periodo 1989-1990. New York: ACGIH.

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