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:
- l'esistenza di fattori come la disidratazione o la mancanza di acclimatazione
- la mancanza di adeguata valutazione dei pericoli del caldo, sia da parte dell'autorità di vigilanza che da parte degli individui a rischio
- 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.
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)
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|
|
|
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 (
|
|
per |
7.0 |
11.7
|
|
(4) Perdita per evaporazione richiesta (
|
|
|
|
|
|
(5) Indice di stress da calore (HSI) |
|
|
|
|
|
(6) Tempo di esposizione consentito (AET) |
|
|
|
|
)
(limite massimo di 390 
)
)
dove: M = potenza metabolica; 
= temperatura dell'aria; 
= temperatura radiante; 
= tensione di vapore parziale; v = velocità dell'aria
Le 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)
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Criteri |
Soggetti non acclimatati |
Soggetti acclimatati |
|||
|
Avvertenza |
Pericolo |
Avvertenza |
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).
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 che a 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
Le 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).
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
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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)
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Tasso metabolico M (Wm-2 ) |
Valore di riferimento di WBGT |
|||
|
Persona abituata a |
Persona non acclimatata |
|||
|
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
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A. Controlli ingegneristici |
Esempio |
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1. Ridurre la fonte di calore |
Allontanarsi dai lavoratori o ridurre la temperatura. Non sempre praticabile. |
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2. Controllo del calore convettivo |
Modificare la temperatura dell'aria e i movimenti dell'aria. I dispositivi di raffreddamento spot possono essere utili. |
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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. |
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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. |
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B. Pratiche di lavoro e di igiene |
Esempio |
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1. Limitare il tempo di esposizione e/o |
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. |
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2. Ridurre il carico di calore metabolico |
Meccanizzazione. Lavoro di riprogettazione. Ridurre il tempo di lavoro. Aumentare la forza lavoro. |
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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. |
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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. |
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5. Screening per l'intolleranza al calore |
Storia di precedenti malattie da calore. Fisicamente inadatto. |
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C. Programma di allerta calore |
Esempio |
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1. In primavera stabilire un'allerta per il caldo |
Organizzare un corso di formazione. Promemoria ai preposti per il controllo delle fontanelle, ecc. Verifica delle strutture, delle pratiche, della prontezza, ecc. |
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2. Dichiarare l'allerta calore in previsione |
Rinvia le attività non urgenti. Aumenta i lavoratori, aumenta il riposo. Ricorda ai lavoratori di bere. Migliorare le pratiche di lavoro. |
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D. Raffreddamento del corpo ausiliario e indumenti protettivi |
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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. |
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E. Degrado delle prestazioni |
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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). |
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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)
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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 |
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|
|
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
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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
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Fase di lavoro |
Valori previsti |
Durata |
Ragione per |
||
|
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.