8. Riesgos Fisicos III Temperaturas Extremas

Fernando Henao Robledo

Colección: Ingeniería y ArquitecturaÁrea: IngenieríaEdición preliminar: Bogotá, D.C., febrero 2007Primera edición: Bogotá, D.C., julio de 2008Reimpresión: Bogotá D.C., septiembre de 2010Reimpresión: Bogotá D.C., 2011Reimpresión: Bogotá D.C., 2012ISBN: 978-958-648-486-2

© Fernando Henao RobledoE-mail: [email protected]

© Ecoe Ediciones E-mail: [email protected] 19 No. 63C-32, Pbx. 2481449, fax. 3461741

Coordinación editorial: Alexander Acosta QuinteroAutoedición: Magda Roc�o BarreroCarátula: Patricia Díaz�� !��"�#$�$

Impreso y hecho en Colombia�

Henao Robledo, Fernando Riesgos físicos III / Fernando Henao Robledo. -- Bogotá : Ecoe Ediciones, 2008. 150 p. ; 24 cm. ISBN 978-958-648-486-2 1. Temperaturas extremas 2. Ventilación industrial I. Tít.613.62 cd 21 ed.A1169642

CEP-Banco de la República-Biblioteca Luis Ángel Arango

E-mail: [email protected]

www.ecoeediciones.com

A mi esposa Luz Mary con todo mi amor y admiración.

Tabla de contenido

Presentación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . XIII

PRIMERA PARTE: TEMPERATURA EXTREMA . . . . . . . . . . 1INTRODUCCIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1TEMPERATURAS EXTREMAS. GENERALIDADES . . . . . . . . . . . 3CALOR. GENERALIDADES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3FRÍO. GENERALIDADES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4FISIOLOGÍA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4Sistema aislante del organismo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9Equilibrio entre la producción y la pérdida de calor . . . . . . . . . . . . . . . 9Mecanismo para reducir la temperatura corporal . . . . . . . . . . . . . . . . . 11GLOSARIO DE TÉRMINOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11CALOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13CONDUCCIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14CONVECCIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15RADIACIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17EVAPORACIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19CARGA TÉRMICA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20CONFORT TÉRMICO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20Temperatura del aire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22Velocidad de movimiento del aire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22Contenido de humedad del aire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23Temperatura radiante de sólidos vecinos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24UNIDADES DE CALOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26PERTURBACIONES DEBIDAS AL CALOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

VIII FERNANDO HENAO ROBLEDO

TENSIÓN TÉRMICA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 ◄ Golpe de calor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 ◄ Síncope por calor (colapso debido al calor) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 ◄ Postración anhidrótica por el calor (deshidratación) . . . . . . . . . . . . 29 ◄ Postración de calor con depleción de sal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 ◄ Calambres por el calor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 ◄ Enfermedades de las glándulas sudoríparas . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 ◄ Fatiga transitoria por el calor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 ◄ Edema por calor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30Otros efectos del calor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30MEDICIÓN DE FACTORES AMBIENTALES . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31Temperatura del aire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31Humedad del aire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32Velocidad del aire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32Calor radiante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32Equipos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37Medidor de temperaturas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37Medidor de humedad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37Medidor de velocidad del aire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37Medidor de calor radiante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37Medidor de estrés térmico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38Principio de operación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39Cálculos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41ÍNDICE DE TEMPERATURA DE GLOBO Y BULBO HÚMEDO (TGBH) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42ÍNDICE DE TENSIÓN TÉRMICA (ITT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44ÍNDICE DE TEMPERATURA EFECTIVA (T efectiva): . . . . . . . . . . . 46DETERMINACIÓN DEL CALOR METABÓLICO: . . . . . . . . . . . . . . 49Estimación del consumo metabólico a través de tablas . . . . . . . . . . . . . 50Consumo metabólico según el tipo de actividad: . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51NIVELES DE REFERENCIA – VALORES LÍMITES PERMISIBLES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53ANÁLISIS DE RESULTADOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55Índice de temperatura de globo y bulbo húmedo . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55Índice de tensión térmica (ITT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55AMBIENTES FRÍOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56HIPOTERMIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

IXTABLA DE CONTENIDO

SENSACIÓN TÉRMICA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57CONTROLES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61Medidas de control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63Controles de ingeniería . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63Sistemas de ventilación general . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63Actuación sobre la fuente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65Actuación sobre el medio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70Actuación sobre el individuo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72Aclimatación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73A. Características cuantitativas: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79B. Características cualitativas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80Dispositivos para impedir la penetración de calor ambiental: . . . . . . . . 80Controles administrativos y prácticas de trabajo . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82Objetivos del diseño . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83Aislamientos térmicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84Principales materiales de aislamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84Silicato de calcio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84Vidrio celular . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85Fibra de vidrio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85Fibras minerales y lana de roca . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85Sílice y perlita expandida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86Plásticos elastómeros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86Espumas plásticas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86Fibras refractarias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87Cementos aislantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87

SEGUNDA PARTE. VENTILACIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90EL AIRE ATMOSFÉRICO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90DEFINICIÓN DE VENTILACIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91VENTILACIÓN GENERAL O POR DILUCIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . . 92CONSIDERACIONES PARA EL DISEÑO DE UN SISTEMA DE VENTILACIÓN NATURAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95CLASIFICACIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96EXTRACCIÓN LOCALIZADA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100Clasificación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100EQUIPOS DE QUE SE COMPONE LA EXTRACCIÓN FORZADA 101(FIGURA 4) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101

X FERNANDO HENAO ROBLEDO

CAMPANA CAPOTA O SISTEMA DE CAPTACIÓN . . . . . . . . . . . . 101CONDUCTOS (DUCTOS) DE AIRE CON SUS ACCESORIOS (CODOS, ENTRADAS Y UNIONES). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111C. SEPARADORES, FILTROS O PURIFICADORES DE AIRE . . . . 1153. CARACTERÍSTICAS DEL AIRE O CORRIENTE DE GAS: . . . . . 118SELECCIÓN DE VENTILADORES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135ENTRADAS DE AIRE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135COMPROBACIÓN DE LA EFICIENCIA DE UN SISTEMA . . . . . . . 136BIBLIOGRAFÍA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139

FIGURAS

PRIMERA PARTE

Figura 1. Mecanismo del sistema de termoregulación . . . . . . . . . . . . 7Figura 2. Temperatura de la cabeza (ºC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8Figura 3. Conducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14Figura 4. Convección. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16Figura 5. Radiación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17Figura 6. Evaporación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19Figura 7. Termómetro de globo de Vernon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33Figura 8. Disposición recomendada de los instrumentos para

mediciones ambientales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34Figura 9. Equipo electrónico para la evaluación de calor . . . . . . . . . . 38Figura 10. Termómetro botsball . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40Figura 11. Carta psicrométrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47Figura 12. Nomograma para cálculos de temperaturas efectivas

en grados centígrados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48Figura 13. Índice de sensación térmica en el cuerpo humano . . . . . . . 60Figura 14. Representación esquemática del balance energético de un

tabique expuesto a los rayos térmicos . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

SEGUNDA PARTE

Figura 1. Ventilación general natural orientación de las entradas y salidas de aire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97

Figura 2. Mala localización del extractor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98Figura 3. Buena localización del extractor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99Figura 4. Campana capota. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102

XITABLA DE CONTENIDO

TABLAS

PRIMERA PARTE

Tabla 1. Valores de temperatura, humedad y velocidad del aire según el tipo de trabajo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

Tabla 2. Factores de corrección al índice tgbh medido . . . . . . . . . . 44Tabla 3. Valor del coeficiente k, según vestido . . . . . . . . . . . . . . . . 46Tabla 4. Métodos para determinar el gasto energético. ISO 8996 50Tabla 5. Clasificación por tipo de actividad. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51Tabla 6. Límites máximos permisibles para trabajadores

aclimatados y no aclimatados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53Tabla 7. Ajuste por ropa de trabajo de los resultados obtenidos

de la evaluación ambiental, con el índice T.G.B.H. . . . . . . 55

Figura 5. Procesos correcto e incorrecto. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106Figura 6. Cabinas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107Figura 7. Campanas portátiles dirigibles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108Figura 8. Capotas de extracción lateral . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109Figura 9. Campanas de extracción por descenso . . . . . . . . . . . . . . . . 109Figura 10. Campanas de techo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110Figura 11. Ramales de succión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115Figura 12. Cámara de sedimentación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120Figura 13. Ciclones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121Figura 14. Filtros de talega . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122Figura 15. Torre lavadora (Scrubber) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124Figura 16. Precipitador electrostático . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126Figura 17. Ventilador tipo de disco o aleta de cubo . . . . . . . . . . . . . . . 128Figura 18. Ventilador tipo aleta estrecha. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128Figura 19. Ventilador tubo axial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129Figura 20. Ventilador vano axiales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129Figura 21. Centrífugo tipo paleta curvada hacia delante . . . . . . . . . . . 130Figura 22. Tipo paleta curvada hacia atrás . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131Figura 23. Aerodinámico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132Figura 24. Centrífugo en la línea de flujo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132Figura 25. Ventilador de techo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133Figura 26. Eyectores de aire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134Figura 27. Ventilador con tubo pitot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137

XII FERNANDO HENAO ROBLEDO

Tabla 8. Velocidad real leída . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58Tabla 9. Límites máximos diarios de tiempo para exposición a

temperaturas bajas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62Tabla 10. Influencia de la estructura y de la calidad de superficie de un techo sobre el coeficiente de absorción del flujo

térmico (α). La temperatura de superficie externa (Tso) y la temperatura de superficie interna (Tsi) . . . . . . . . . . . . 67Tabla 11. Absortividad y reflectividad de algunas superficiesTabla 12. Velocidades de aire máximas tolerables por los

trabajadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72Tabla 13. Tasa de recuperación de la frecuencia cardíaca. . . . . . . . . 76

SEGUNDA PARTE

Tabla 1. Rango de velocidad de captura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104Tabla 2. Rangos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104Tabla 3. Velocidades de transporte en las tuberías que conducen

material en forma de partículas (metros por segundo) 112Tabla 4. Tipos de separadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117

PRESENTACIÓN

Dentro de la clasificación general de factores de riesgo físico, aparece el riesgo de temperaturas extremas que afecta a gran cantidad de trabajadores y a pesar de existir el reglamento técnico colombiano para evaluación y control de sobrecarga térmica en los centros y puestos de trabajo, la gran mayoría de las empresa y trabajadores lo desconocen y por lo tanto no se aplican controles efectivos con el fin de eliminar el riesgo y cuando esto no es posible, se hace muy poco por minimizar sus efectos sobre la población trabajadora sin cuantificar las pérdidas ocasionadas. En este documento se presenta la fundamentación teórica para po-der enfrentar este riesgo de manera técnica y concreta, con los elementos básicos para su control. Además, en la segunda parte se presenta la teoría básica para comprender el tema de ventilación industrial sin pretender crear un manual téc-nico sobre el tema, debiéndose comprender que la ventilación como tal no es un riesgo, sino un sistema para el control de riesgo de ambiente térmico y el mejor sistema actual para el control de riesgo químico.

INTRODUCCIÓN

Contrariamente a lo que ocurre con otros agentes ambientales, el calor no actúa en forma específica sobre algún tejido o función determinada de la persona ex-puesta, sino que en forma compleja, sus variaciones afectan la fisiología total del organismo.

El hombre como ser homeotermo, posee los mecanismos compensatorios ad-ecuados para mantener una constancia relativa de la temperatura interna, aún cunado varíen las condiciones climáticas exteriores que podrían potencialmente modificarla.

El hombre es un animal de temperatura constante; ello implica que la biología humana no tolera variaciones apreciables de temperatura de ciertos órganos críti-cos, cerebro, hígado etc., siendo, por lo tanto, de gran interés estudiar las rela-ciones entre el hombre y las características térmicas del ambiente que podrían modificar la temperatura de esos órganos y poner en peligro la vida e integridad física de la persona expuesta.

Los procesos físicos y químicos que constituyen la vida son muy susceptibles a las variaciones de la temperatura. Pequeños cambios en la temperatura de los tejidos (del orden de 1ºC) tienden a producir desequilibrios funcionales. Cambios mayores pueden alterar de tal modo procesos esenciales, que la vida es puesta en peligro.

El mantenimiento de la constancia de la temperatura, proporciona una ventaja especial al hombre. Sus respuestas, resultantes de la acción de mecanismos re-ceptores, integradores y efectores, son independientes dentro de amplios, límites de las condiciones ambientales, lo cual les permiten fijar libremente su propia actividad.

PRIMERA PARTE

Temperaturas Extremas

2 FERNANDO HENAO ROBLEDO

Se denomina “temperatura del cuerpo” a un valor promedio de la temperatura de la masa subyacente por debajo de la piel, excluidas las extremidades, que repre-senta entre el 70 y el 80% de la masa total.

La temperatura del cuerpo varía cíclicamente durante las horas del día y de acu-erdo con la actividad física. En un momento dado los distintos órganos tienen temperaturas diferentes según su nivel de actividad metabólica y según el régi-men de remoción del calor por la corriente sanguínea.

La “temperatura del cuerpo” resulta del equilibrio dinámico entre la producción de calor y el intercambio calórico con el ambiente por intermedio de las distintas vías posibles. El mantenimiento de un adecuado balance térmico es una necesi-dad fisiológica para el bienestar y la salud.

El sitio más indicado para la medición de la temperatura del cuerpo, en trabajos de investigación, es el canal auditivo, lo más próximo posible al tímpano. Otra medición más frecuente es la temperatura rectal.

La “temperatura superficial” varía dentro de límites relativamente amplios, puesto que la piel actúa como interfase entre el núcleo del cuerpo y el ambiente. En condiciones habituales la temperatura media de la piel es de 3 a 5ºC menor que la del cuerpo. En ambientes fríos puede descender hasta 20ºC.

El organismo humano sólo aprovecha una parte de la energía consumida trans-formándola en trabajo útil; el resto se transforma en calor que es acumulado en el propio cuerpo, que contribuye a aumentar la temperatura, siendo una amenaza para la vida.

El mantener constante la temperatura interna del cuerpo es de gran importancia para la vida del hombre, habiendo desarrollado potentes medios de regulación que le permiten mantener bajo control dicha temperatura, aún en condiciones muy desfavorables.

TEMPERATURAS EXTREMAS. GENERALIDADES

CALOR. GENERALIDADES

La exposición a calor intenso presenta, en comparación con la mayoría de los restantes contaminantes que podemos encontrar en el medio ambiente de trabajo, dos características diferenciales importantes:

La primera de ellas consiste en que es el único contaminante generado por el hombre, al menos parcialmente, por el propio organismo humano; en efecto el cuerpo humano como cualquier otra máquina, sólo aprovecha una parte de la energía consumida transformándola en trabajo útil, el resto de la energía no apro-vechada se transforma en calor que queda acumulado en el propio cuerpo, con-tribuyendo a aumentar su temperatura y convirtiéndose por tanto en una amena-za potencial para la vida. En la mayor parte de las actividades usuales, el trabajo útil realizado es prácticamente despreciable por lo que puede decirse que en la práctica la totalidad de la energía consumida (que proviene de los alimentos) se convierte en calor.

La agresión térmica, pués, no es sólo la consecuencia de un medio ambiente hostil, sino que se origina también en el propio organismo humano debido a la actividad física del mismo; muchas veces esta segunda causa (interna) es más importante que la primera.

La segunda característica peculiar de la exposición al calor, es la gran resistencia frente al mismo que posee el organismo humano si se compara con su pequeña capacidad para enfrentarse a otro punto de vista biológico, ello no tiene nada de extraño; en efecto, si como hemos visto, la constancia de la temperatura in-terna del cuerpo es de gran importancia para la vida, es lógico que el organismo humano haya ido desarrollando potentes medios de regulación que le permiten mantener bajo control dicha temperatura, aún en condiciones muy desfavorables. Ello ha sido posible porque la exposición intensa al calor es una exposición “natu-ral”, a diferencia de lo que ocurre con otras, presentes solamente en el ambiente de trabajo.

Hay dos tipos de exposición al calor, que son el calor seco y el calor húmedo, respectivamente el calor seco es el que se observa en las siderúrgicas, la indus-


tria del vidrio y cerámica. El calor húmedo es el encontrado en lavanderías, tintorerías, textiles y minas. En el calor seco la temperatura del aire y la tempera-tura radiante son altas; en el calor húmedo la humedad relativa es mayor que la humedad; en el calor seco, se puede elevar la temperatura de 65 º C por cortos períodos, en cambio en el calor húmedo las temperaturas superiores a 32 º C son insoportables.

FRÍO. GENERALIDADES

Miles de personas trabajan expuestas a bajas temperaturas en plantas de frío, car-nicerías, fincas en los polos, buceadores y muchas otras actividades realizadas en el ambiente exterior.

El hombre es un ser homeotermo (animales de sangre caliente) y debe mantener su cuerpo caliente. Si está suficientemente protegido en ambientes fríos, puede trabajar eficientemente en climas naturales y en ambientes artificiales.

La temperatura en el interior del organismo es notablemente constante, cambian-do en menos de 0.5ºC día tras día, salvo en caso de enfermedad febril. De hecho, un individuo desnudo puede quedar expuesto a temperaturas bajas, del orden de 12ºC, o relativamente altas, por ejemplo 60ºC, conservando, sin embargo, una temperatura interna casi constante. Resulta, pués, evidente que el mecanismo de regulación de la temperatura corporal es un sistema de control admirable.

Cuando se habla de regulación de la temperatura corporal suele referirse a la interior, llamada temperatura central y no a la de la piel, ni a la de los tejidos inmediatamente subyacentes a ésta. En contraste con la central, la temperatura superficial aumenta y disminuye con la del medio ambiente y es la temperatura importante cuando nos referimos a la capacidad de la piel para perder calor hacia el ambiente circundante.

FISIOLOGÍA

Sólo los grupos superiores del mundo animal, los pájaros, los mamíferos y con ellos el hombre, son homeotermos, es decir, que su temperatura se establece en cierto nivel y permanece casi constante.

5TEMPERATURAS EXTREMAS

El hombre es una criatura de sangre caliente, lo cual significa que, independiente-mente de las condiciones externas, el sistema termorregulador del organismo lo mantiene a una temperatura interna regularmente constante. El cuerpo produce calor metabólico quemando combustible. Disipa el exceso de calor mediante dos métodos básicos: variando el ritmo y la magnitud de la circulación sanguínea y eliminando el agua a través de la piel y de las glándulas sudoríparas.

La temperatura en el interior del organismo es notablemente constante, cambian-do en menos de 0.5ºC día tras día, salvo en casos de enfermedad febril. Resulta, pues, evidente que el mecanismo de regulación de la temperatura corporal es un sistema de control admirable.

En contraste con la temperatura central, la superficial aumenta y disminuye con la del medio ambiente y es la temperatura importante cuando se hace referencia a la capacidad de la piel, para perder calor hacia el ambiente circundante.

No hay una temperatura determinada que pueda considerarse normal. La tem-peratura media suele considerarse que es de 36.8ºC medida en la boca y aproxi-madamente 0.6ºC mayor si es medida en el recto.

El ser humano controla su balance térmico a través del hipotálamo, que actúa como un termostato y que recibe la información acerca de las condiciones de temperatura externas e internas mediante los termorreceptores que se hayan distribuidos por la piel y probablemente, en los músculos, pulmones y médula espinal. Las personas pueden soportar grandes diferencias de temperatura entre el exterior y su organismo, mientras que la temperatura interna del cuerpo varía entre los 36ºC y los 38ºC.

Cuando la temperatura del cuerpo supera los 37ºC, el hipotálamo envía instruc-ciones para “enfriar las cosas”.

El corazón bombea con mayor rapidez y se dilatan una gran cantidad de vasos capilares que se encuentran distribuidos en las capas superiores de la piel. Es aquí donde empieza el enfriamiento. La sangre circula cerca de la superficie del cuerpo y el exceso de calor que lleva ésta se disipa en la atmósfera que está más fría. A la vez, una transpiración imperceptible se difunde por la piel. Se dice que es imperceptible porque no es posible verla ni sentirla, ya que se evapora con demasiada rapidez como para acumularse en la superficie de la piel. Esta transpiración, sin embargo, produce un efecto de enfriamiento.


Estos ajustes son comparativamente leves y en condiciones moderadas, estando el cuerpo en reposo son suficientes como para mantener el cuerpo refrigerado.

Empero, si el hipotálamo continúa recibiendo calor en exceso, los millones de glándulas sudoríparas distribuidas por toda la piel, empiezan a funcionar y ésta a transpirar sensiblemente. La piel puede derramar una enorme cantidad de agua sobre su superficie. Entre las transpiraciones insensibles y sensibles, la piel debe hacerse cargo del 90% de la tarea de disipación del calor del organismo.

Estas tareas se vuelven mucho más difíciles cuando la temperatura del aire se acerca a la temperatura normal del cuerpo.

Por otra parte, la sangre que se ha aproximado a la superficie del cuerpo no puede disipar su calor si la temperatura del aire es tan elevada como la de la san-gre o incluso más elevada. En razón de esto, a pesar de que la sangre continúa circulando cerca de la periferia, la pérdida de agua a través de la piel y de las glándulas sudoríparas se convierte, virtualmente, en el único medio eficaz de mantener una temperatura constante dentro del cuerpo.

Sin embargo, si la humedad del aire es elevada, éste proceso también se hace más difícil. Nada puede hacer el sudor para refrigerar el cuerpo, a menos que la evaporación elimine la humedad de la piel. La humedad elevada retarda la evaporación. En condiciones calurosas y húmedas el ejercicio físico agrava el problema, ya que mientras el sistema termorregulador se está esforzando por ba-jar la temperatura corporal, el organismo está produciendo un calor metabólico extra. Todo esto tiene una influencia enorme sobre la persona que debe trabajar en un ambiente caluroso y sobre su rendimiento en el trabajo. Con tanta sangre que va hacia la periferia del cuerpo, hay menos sangre disponible para los mús-culos activos. Declina la fuerza. La fatiga sobreviene más pronto. También se pueden presentar efectos sicológicos. Los trabajadores que deben realizar traba-jos delicados o en detalle, pueden descubrir que han declinado las habilidades de compresión y retención.

7T

EMPER

ATU

RA

S EXTR

EMA

S

Figura 1. Mecanismo del sistema de termoregulación

Aportes de calor interno

Aportes de calor externo

Pérdidas decalor externo

Modificación delbalance

Transporte de calordel interior a la piel

Sistema de regulación

TermorreceptorMedida del

desequilibrio

Transporte de calorde la piel al ambiente

Hipotálamoelaboración

señal

Actuaciónde los

mecanismoscorrectores

Caudalsanguíneo

Sudoracióntemperatura

piel

Aclimatación


Un ejercicio intenso eleva la temperatura corporal, que por períodos cortos de tiempo, no provoca daños y permite ser más eficiente en las actividades físicas al acelerar el metabolismo. Como toda o casi toda la energía física se convierte en calor, se necesita un ambiente que compense las excesivas ganancias de tem-peratura, por lo que los trabajos físicos intensos necesitan un ambiente fresco, mientras que los trabajos ligeros requieren entornos más cálidos. La eficiencia mecánica de las personas oscila entre 0 y 25%, dependiendo este valor de si el trabajo es estático o dinámico, siendo estos valores extremos para trabajos estáti-cos y para trabajos muy dinámicos respectivamente. La sobrecarga térmica es la condición objetiva (independiente del sujeto) que resulta de la interrelación de los factores micro climáticos (temperatura del aire, velocidad del aire, humedad y temperatura radiante media) y que provoca en el hombre lo que se denomina tensión térmica (conjunto de alteraciones causadas en el organismo por la sobre-carga térmica), que se manifiesta en el sujeto de forma muy variable, pues, de-pende de diversos factores individuales: sexo, edad, condiciones físicas, estado emotivo entre otras. Un sujeto aclimatado al calor soportará mejor la sobrecarga térmica que uno que no lo está.

Un ambiente térmico inadecuado causa reducciones de los rendimientos físico y mental, irritabilidad, incremento de la agresividad, de las distracciones, de los erro-res, incomodidad por sudar, disminución del ritmo cardíaco e incluso la muerte.

Figura 2. Temperatura de la cabeza (ºC)

90

80

70

60

50

40

30

20

10

036.4 36.6 36.8 37.0 37.2 37.4

Producciónde calor

Cal

orí

as p

or

seg

un

do

Pérdida depor evapor


Efecto de la temperatura hipotalámica: 1) Sobre la pérdida de calor corporal por evaporación y 2) Sobre la producción de calor causada primariamente por activi-dad muscular y escalofrío. La figura muestra el nivel extraordinariamente crítico de temperatura en el cual empieza a aumentar la pérdida y se interrumpe el au-mento de producción de calor. (Según Benzinger, Kitzinger y Pratt)

No hay temperatura determinada que pueda considerarse normal, pués las medi-ciones en diversas personas normales han demostrado una amplitud de tempera-turas normales desde aproximadamente 36.1 ºC a más de 37.2 ºC. Medida en el recto, los valores son aproximadamente mayores en medio grado que los de la temperatura bucal. La temperatura media normal suele considerarse de 36.8 ºC medida en la boca.

La temperatura corporal varía con el ejercicio y con la temperatura del medio ambiente, pues los mecanismos reguladores no son 100% eficaces. Cuando el cuerpo por un ejercicio intenso produce exceso de calor, la temperatura rectal puede alcanzar entre 38 y 40 º C. Por otra parte, cuando el cuerpo queda expuesto a un ambiente extremadamente frío, la temperatura rectal muchas veces puede caer hasta valores considerablemente inferiores a 36.5 ºC.

Sistema aislante del organismo

La piel, los tejidos subcutáneos y la grasa de los mismos son un aislante térmico para el organismo. La grasa es especialmente importante, porque su facilidad para conducir es sólo un tercio que la de los demás tejidos. Cuando la sangre de los órganos internos calientes confluye hacia la piel, las propiedades aislantes del cuerpo normal del varón equivalen casi a tres cuartas partes de las cualidades aislantes de las ropas usuales. En las mujeres este aislamiento es incluso mejor. Obviamente, el grado de aislamiento varía de una persona a otra, según la canti-dad de tejido adiposo, ya que la mayor parte del calor del organismo se produce en sus regiones más profundas; el aislamiento debajo de la piel es un medio eficaz para conservar normales las temperaturas internas, aunque permite que la tem-peratura de la piel se aproxime a la del medio ambiente.

Equilibrio entre la producción y la pérdida de calor

En el cuerpo, constantemente se produce calor como producto secundario de las re-acciones metabólicas y se pierde continuamente calor, que pasa al medio ambiente.


Cuando la cantidad del calor producido es exactamente igual a la cantidad de calor perdido, se dice que el individuo se halla en equilibrio calórico. Pero cuan-do deja de existir el equilibrio, es evidente que empieza a subir o bajar tanto el calor que contiene el cuerpo como la temperatura del organismo.

Los principales factores que desempeñan papeles importantes en la producción de calor son: 1) metabolismo basal de todas las células del organismo; 2) aumento del metabolismo por la actividad muscular, incluyendo el caso del temblor; 3) aumento del metabolismo por efecto de la tiroxina sobre las células; 4) aumento del metabolismo por efecto de la noradrenalina y la estimulación simpática; y 5) aumento del metabolismo por mayor temperatura de las células corporales.

Una de las formas en que el organismo percibe frío, es al disminuir los ritmos de descarga de las neuronas sensibles al calor que hay en el área próptica. Sin embargo, cuando la temperatura interna del organismo ha disminuido unas déci-mas o un grado de lo normal, estas neuronas generalmente ya se han inactivado por completo de tal forma que su señal no puede disminuir más. Por lo tanto, la detección del frío en el organismo depende de otros receptores de temperatura; principalmente los receptores de frío de la piel, pero en cierto grado de los que asimismo hay en la médula espinal, el abdomen y quizá otras estructuras inter-nas del organismo.

Es importante decir que la piel tiene receptores para frío y calor sin embargo, los primeros se encuentran en mayor número que los últimos, de hecho, hasta diez veces más en algunas partes del organismo. Por lo tanto, la detección periférica de la temperatura se relaciona principalmente con la detección del enfriamiento y el frío más que con la del calor.

Cuando se enfría la piel de todo el organismo, se despiertan de inmediato reflejos que aumentan la temperatura de diversas formas: 1) proporcionando un estímulo energético para provocar estremecimiento, con el consiguiente aumento del rit-mo de producción de calor en el cuerpo; 2) inhibiendo el proceso de sudoración si está ocurriendo y 3) promoviendo vasoconstricción en la piel para disminuir la pérdida de calor del organismo hacia la piel.


Mecanismo para reducir la temperatura corporal

El sistema termostático utiliza tres mecanismos importantes para reducir el calor corporal cuando la temperatura se eleva considerablemente:

- En casi todas las áreas del organismo se dilatan intensamente los vasos san-guíneos de la piel. Este fenómeno es causado por inhibición de los centros simpáticos localizados en el hipotálamo posterior que causan vasoconstric-ción. La vasodilatación total puede aumentar hasta ocho veces el índice de transferencia de calor a la piel.

- Se estimula energéticamente la sudoración. Este efecto muestra un aumento brusco de la pérdida de calor por evaporación debido a la sudoración cuando la temperatura central del organismo aumenta por arriba del nivel crítico de 37 º C. El aumento de un grado de la temperatura del organismo causa sufi-ciente sudoración para eliminar diez veces el índice basal de producción de calor del organismo.

Se inhibe intensamente la producción de calor por mecanismos como el estreme-cimiento y la termogénesis química.

Mecanismos para aumentar el calor en el organismo cuando la temperatura es muy baja

Cuando hace frío, el mecanismo termostático actúa exactamente en forma opuesta:

- Vasoconstricción de la piel de todo organismo por estimulación de los centros simpáticos del hipotálamo posterior.

- Piloerección, es decir los vellos “se ponen de punta”. Obviamente este efecto no es importante en el ser humano, pero en los animales inferiores la posición vertical del pelo atrapa una capa más gruesa de aire aislante cerca de la piel, de tal forma que disminuye mucho la pérdida de calor al medio ambiente.

- Aumento de la producción de calor por: a) estremecimiento; b) excitación simpática de la producción de calor y c) secreción de tiroxina.

GLOSARIO DE TÉRMINOS

Absortividad: es la fracción de calor que absorbe una superficie de la radiación incidente total.


Aclimatación: aumento de la tolerancia al calor, por adaptaciones fisiológicas, adquirido en el transcurso del trabajo realizado en ambientes calurosos.

Actividad metabólica: cambios de sustancia y transformaciones de energía que tienen lugar en los seres vivos. Suma de todas las reacciones químicas de todas las células, que se mide por la cantidad de calor producido durante dichas reac-ciones.

Barrera: valla que impide el paso del calor.

Calor: forma de energía debida a la agitación térmica de las moléculas que com-ponen un cuerpo, que se manifiesta por la variación de la temperatura, cambios de estado y de volumen de los mismos y que se transmite de unos a otros como consecuencia de una diferencia de temperaturas.

Confort térmico: manifestación subjetiva de satisfacción con el ambiente térmico existente.

Convección: intercambio de calor entre la piel y el aire que la rodea.

Evaporación: intercambio de calor entre la piel y el aire que la rodea debido a la evaporación del sudor.

Estrés térmico: agresiones intensas, por calor, al organismo humano.

Índice de temperatura efectiva: cualquier combinación de temperatura, hume-dad y movimiento del aire que produce la misma sensación de frío o de calor que daría un lugar quieto y saturado a la temperatura indicada.

Índice T.G.B.H.: se refiere a condiciones de calor bajo las cuales casi todos los trabajadores se pueden exponer repetidamente sin esperarse efecto adverso sobre su salud.

Metabolismo basal: metabolismo mínimo necesario para mantener el funciona-miento normal del cuerpo humano.

Radiación: intercambio de calor entre la piel y las superficies que la rodean.


Reflectividad: es la fracción de calor que refleja una superficie de la radiación incidente total.

Temperatura del aire: es la temperatura del aire que rodea al cuerpo humano y representativa de las condiciones del entorno respecto al flujo de calor entre el cuerpo humano y el aire. La temperatura del aire a gran distancia del cuerpo no es necesariamente significativa en la determinación del flujo de calor entre el cuerpo y el ambiente. Asimismo, la temperatura del aire muy cercana al cuerpo humano tampoco será representativa pués estará influenciada por las condicio-nes del contorno del cuerpo humano.

Temperatura de bulbo húmedo: es la temperatura obtenida con un termómetro de mercurio cuyo bulbo está recubierto por una muselina que siempre ha de estar empapada con agua destilada y apantallado de las fuentes de radiación.

Temperatura corporal: es la medida ponderada del valor parcial de la tempera-tura de todos los tejidos del cuerpo humano

Temperatura de globo: es la temperatura de un globo consistente en una esfera de cobre hueca, pintada de negro mate, en cuyo centro se ha colocado un captador de temperatura tal como el bulbo de un termómetro de mercurio, un termopar o una sonda de resistencia.

Temperatura radiante media: es la temperatura uniforme de una esfera de gran diámetro, negra y mate, en la cual los intercambios por radiación con el cuerpo humano son iguales a los intercambios por radiación en el ambiente real.

Velocidad del aire: es la intensidad media de velocidad del aire integrada sobre todas las direcciones.

CALOR

Transferencia de energía de una parte a otra de un cuerpo, o entre diferentes cuer-pos, en virtud de una diferencia de temperatura. El calor es energía en tránsito; siempre fluye de una zona de mayor temperatura a una zona de menor temperatura, con lo que eleva la temperatura de la segunda y reduce la de la primera, siempre que el volumen de los cuerpos se mantenga constante. La energía no fluye desde un objeto de temperatura baja a un objeto de temperatura alta si no se realiza trabajo.


Hasta principios del siglo XIX, el efecto del calor sobre la temperatura de un cuerpo se explicaba postulando la existencia de una sustancia o forma de materia invisible, denominada calórico. Según la teoría del calórico, un cuerpo de tem-peratura alta contiene más calórico que otro de temperatura baja; el primero cede parte del calórico al segundo al ponerse en contacto ambos cuerpos, con lo que aumenta la temperatura de dicho cuerpo y disminuye la suya propia. Aunque la teoría del calórico explicaba algunos fenómenos de la transferencia de calor, las pruebas experimentales presentadas por el físico Británico Benjamín Thompson en 1798 y por el químico Británico Humphry Davy en 1799 sugerían que el calor, igual que el trabajo, corresponde a energía en tránsito (proceso de intercambio de energía). Entre 1840 y 1849, el físico Británico James Prescott Joule, en una serie de experimentos muy precisos, demostró de forma concluyente que el calor es una transferencia de energía y que puede causar los mismos cambios en un cuerpo que el trabajo.

Para realizar un estudio del ambiente térmico es imprescindible analizar el inter-cambio térmico que se efectúa, básicamente, de cuatro maneras entre el hombre y el medio donde realiza sus actividades.

CONDUCCIÓN

Una forma simple de transferencia del mismo, denominada conducción, será la comunicación directa de la energía molecular a través de una sustancia por me-dio de colisiones entre sus moléculas, este tipo de transmisión ocurre intermo-lecularmente, pasando de molécula a molécula, debido al contacto de éstas, de las calientes a las frías.

Figura 3. Conducción


Los metales contienen electrones “libres”, que hacen de ellos buenos conductores de la electricidad; estos electrones contribuyen también poderosamente a la con-ducción del calor, por esto, los metales son magníficos conductores térmicos.

Cuando el calor de propaga sin transporte real de la sustancia que forma el sistema, por medio de intercambios energéticos (choques) entre sus partículas integrantes (átomos, moléculas, electrones), se dice que se ha transmitido por conducción.

La cantidad de calor que fluye a través de un cuerpo por conducción depende del tiempo, del área a través de la cual fluye, del gradiente de temperatura y de la clase de material.

Existen grandes diferencias de conductividad térmica para distintos materiales.Los gases tienen una conductividad muy pequeña. Igualmente, los líquidos son en general malos conductores. En el caso de los sólidos, la conductividad térmica varía de una forma extraordinaria, desde valores bajísimos, como en el caso de las fibras de asbesto, hasta valores muy altos para el caso de los metales. Los materiales fibrosos, como el fieltro o el asbesto, son muy malos conductores (bue-nos aislantes) cuando están secos; si se humedecen, conducen el calor bastante bien. Una de las dificultades para el uso de estos materiales como aisladores es el mantenerlos secos.

CONVECCIÓN

Puesto que el calor es la energía de la actividad molecular, la convección es una for-ma de transmisión de un lugar a otro transportado de un sitio caliente a otro frío por las masas del fluido que se han calentado en el primero. Es el intercambio de calor entre la piel y el aire que lo rodea. El cuerpo pierde calor por convección cuando la temperatura de la piel es superior a la del aire y lo gana cuando es inferior.

La magnitud del calor intercambiado (ganado o perdido), es tanto mayor cuanto más elevada es la velocidad del aire y cuanto más alta es la diferencia entre la temperatura de la piel y del aire.

Cuando el calor se transmite por medio de un movimiento real de la materia que forma el sistema, se dice que hay una propagación de calor por convección. Un ejemplo son: los radiadores de agua caliente y las estufas de aire.


Figura 4. Convección

La transferencia de calor por corrientes de convección en un líquido o en un gas, está asociada con cambios de presión, debidos comúnmente a cambios locales de densidad. Un aumento de temperatura en un fluido va acompañado por un descenso de su densidad. Si aplicamos calor en la base de un recipiente, el fluido, menos denso en esta parte debido al calentamiento, será continuamente desplaza-do por el fluido más denso de la parte superior. Este movimiento que acompaña a la transmisión del calor se denomina convección libre. Ejemplos clásicos de convección son: el movimiento del viento sobre la tierra, la circulación del agua en un sistema de calefacción doméstico. Algunas veces las diferencias de presión se producen mecánicamente mediante una bomba o un ventilador; en tal caso, se dice que la conducción del calor ocurre por convección forzada. En ambos casos, el calor pasa hacia dentro o fuera de la corriente a lo largo del recorrido.

El método de las corrientes de convección es uno de los más eficaces de transferen-cia de calor y debe tenerse en cuenta cuando se diseñe o construya un sistema de aislamiento. Si se dejan en una casa grandes espacios sin paredes, se forman muy fácilmente corrientes de convección, produciéndose pérdidas de calor. Sin em-bargo, si los espacios se rompen en pequeños recintos, no son posibles las corrien-tes de convección y las pérdidas de calor por este método son muy pequeñas. Por esta razón, los materiales aislantes usados en las paredes de refrigeradores o en las de las casas, son porosos: viruta de corcho, corcho prensado, lana de vidrio u otros materiales similares. Estos, no solamente son malos conductores por sí mismos, sino que dejan además pequeños espacios de aire, que son muy malos


conductores y al mismo tiempo, lo suficientemente pequeños para que no se pro-duzcan corrientes de convección.

RADIACIÓN

En la radiación, la energía térmica se transforma en energía radiante, similar en su naturaleza a la luz. En realidad, una parte de esta radiación es luminosa. En esta forma, la energía radiante puede atravesar distancias enormes antes de ser absorbida por un cuerpo y transformada de nuevo en calor. Por ejemplo, la ener-gía radiante procedente del sol se convierte en calor en la superficie de la tierra ocho minutos después de su salida.

Es el tipo de transmisión de calor por medio de ondas electromagnéticas de gran magnitud. La longitud de onda depende mucho de la temperatura del cuerpo y la naturaleza de su superficie. Este fenómeno no necesita medio físico de trans-misión o sea que puede transportarse a través del vacío.

El cuerpo pierde calor por radiación cuando la temperatura de la piel es superior a la temperatura media de las superficies (objetos) que rodean al cuerpo (tem-peratura radiante media) y lo gana en caso contrario.

Figura 5. Radiación

La magnitud del calor intercambiado, es tanto mayor cuanto más elevada es la diferencia entre la temperatura de la piel y la temperatura radiante media y es independiente de la temperatura del aire (e incluso de la presencia de éste).


Además de los procesos descritos convección y conducción, un sistema puede transmitir energía mediante la transmisión de ondas electromagnéticas. Un se-gundo cuerpo puede absorber estas ondas y con ello aumentar su temperatura. Entre los dos cuerpos se registra un cambio de temperatura, se dice que ha ha-bido una propagación del calor por radiación.

La transferencia de calor por radiación no requiere ningún medio material in-termedio en el proceso. La energía se traslada desde la superficie del sol hasta la tierra, donde es absorbida y convertida en energía calorífica. La energía emi-tida por un filamento de lámpara eléctrica, atraviesa el espacio entre filamento y bulbo aunque no tenga ningún gas en su interior. Energía de esta naturaleza la emiten todos los cuerpos. Un cuerpo que absorbe esta energía radiante la con-vierte en calor, como resultado de un aumento de su velocidad molecular.

Todos los cuerpos calientes emiten energía radiante. Una estufa, por ejemplo, emite energía radiante hasta que encuentra cualquier objeto donde, en general, es parcialmente reflejada, parcialmente absorbida y parcialmente transmitida. Sucede lo mismo que con la luz, excepto que no produce sensación en la vista. La energía radiante calorífica difiere de la luz, únicamente en la longitud de onda.

Hay grandes diferencias en la transparencia de las diversas sustancias a la radia-ción calorífica. Algunos materiales tales como el caucho duro, óxido de níquel, vidrios especiales o una disolución de sulfuro de carbono y yodo, opaca a la luz y son casi transparentes a las radiaciones caloríficas. Los vidrios de ventana ordinarios, casi completamente transparentes a la luz, absorben radiaciones calo-ríficas.

El tejado de vidrio de un invernadero es transparente a las radiaciones visibles y al infrarrojo próximo procedente del sol. Esta energía se convierte en calor cuando es absorbida por los objetos que están dentro del invernadero. Estos ob-jetos se calientan e irradian energía, pero, dado que su temperatura no es alta, la radiación calorífica que emiten no es idéntica a la que recibieron. El vidrio no transmite esta energía calorífica y por tanto, la energía irradiada por los cuerpos que están dentro del invernadero no puede salir. Un invernadero actúa, por tanto, como una trampa para energía y dado que las pérdidas por radiación y convec-ción se previenen en alto grado, la temperatura interior puede ser muy superior a la del exterior, siempre que reciba energía solar directa.


EVAPORACIÓN

Intercambio de calor entre la piel y el aire que la rodea mediante la evaporación del sudor.

En condiciones industriales normales, la evaporación es siempre un mecanismo de pérdida de calor del organismo.

La magnitud de la evaporación posible del sudor es mayor cuanto más elevada es la velocidad del aire y más baja la humedad del mismo. Cuando la temperatura del medio es mayor que la de la piel, en lugar de perder calor, el cuerpo lo gana por radiación y conducción procedente del medio vecino.

Figura 6. Evaporación

En los trópicos, el trabajador ha de superar los efectos combinados del calor industrial y del calor climático. El problema se agrava si, como suele ocurrir, la alimentación del trabajador no es la que conviene a esas condiciones excepcio-nales.

La seguridad y la productividad dependen, en distinto grado, de las alteraciones que sufren los sistemas sicomotores, que afectan a la percepción, a la vigilancia, a la capacidad de trabajo y a la motricidad del individuo.

Paredes

Radiación (60%)

Conducción aobjetos (3%)

Evaporación (22%)

Conducción al aire (15%)

Corrientes de aire(convección)

Ondas caloríficas


CARGA TÉRMICA

Las fuentes de calor que constituyen carga térmica son:a) el calor generado en los procesos metabólicos yb) el calor proveniente del ambiente o carga térmica ambiental.

Las reacciones metabólicas son esencialmente exotérmicas.

Los diversos principios alimenticios portadores de energía, proteínas, grasas e hidratos de carbono, que forman los alimentos, están constituidos por moléculas relativamente complejas, que al ser degradadas en el interior de los tejidos origi-nan productos más simples, tales como anhídrido carbónico, agua y úrea, con liberación de calor.

La carga térmica ambiental condiciona el régimen de intercambio de calor entre el individuo y el ambiente y en consecuencia determina, juntamente con el calor metabólico, la facilidad o dificultad con que el cuerpo puede regular su tempera-tura.

Se considera que existe carga térmica, toda vez que deben entrar en funciona-miento los mecanismos fisiológicos destinados a posibilitar la pérdida de calor, como consecuencia de la demanda impuesta sobre el organismo.

CONFORT TÉRMICO

En los trópicos, el trabajador ha de superar los efectos combinados del calor indus-trial y del calor climático. El problema se agrava si, como suele ocurrir, la alimenta-ción del trabajador no es la que conviene a esas condiciones excepcionales.

La seguridad y la productividad dependen, en distinto grado, de las alteraciones que sufren los sistemas sicomotores, que afectan a la percepción, a la vigilancia, a la capacidad de trabajo y a la motricidad del individuo.

El confort en un ambiente dado y desde un punto de vista térmico es una sen-sación subjetiva que sin embargo, tiene efectos fisiológicos medibles. Los facto-res que configuran determinada sensación térmica son:• Calor metabólico (menos gasto energético consiguiente al trabajo).• La temperatura del aire.


• La velocidad de movimiento del aire.• Contenido de humedad del aire.• Temperatura radiante de los sólidos vecinos.

Estos parámetros deben medirse siempre simultáneamente y en el mismo lugar. Los puntos de toma de muestras deben ser representativos de la exposición a que están sometidos los trabajadores.

Cualquiera de estos factores, que sean capaces de combinarse y producir un esfuerzo fisiológico anormal sobre los mecanismos humanos para mantener su balance térmico, constituyen un problema higiénico.

Las variables que determinan el ambiente térmico se pueden agrupar en: a) cli-matología ambiental y b) condiciones de trabajo.

La climatología ambiental de una determinada zona depende de las condiciones geográficas como son: altitud, latitud, y orografía de la región. Como consecuen-cia de los intercambios caloríficos por radiación entre la tierra y el sol, sus posi-ciones relativas, los intercambios de calor y humedad dentro de la atmósfera y los movimientos de las masas de aire, se producen los fenómenos climatológicos que determinan las variables definidas del clima: temperatura del aire, presión baro-métrica, humedad relativa y velocidad del aire. La característica esencial de estos parámetros es su variabilidad constante, tanto horaria como diaria y mensual.

También las variables climáticas afectan al microclima de los locales de tra-bajo, puesto que las variables termohigrométricas industriales, tienden a variar siguiendo los cambios de clima.

El microclima industrial se ve fundamentalmente influenciado por las caracterís-ticas térmicas y de humedad del proceso laboral, pudiendo crearse unas condi-ciones climáticas muy diferentes a las ambientales, lo que origina problemas de interrelación pués el individuo estará sometido a dos climas muy diferentes dentro y fuera del trabajo, que le supondrán un sobreesfuerzo de adaptación.

El edificio es el entorno que separa el clima ambiental del microclima industrial. Sus características constructivas determinan, en un grado importante, la mayor o menor dependencia de las condiciones termohigrométricas del puesto de trabajo con la climatología exterior.


Temperatura del aire

A medida que la temperatura del aire aumenta, la carga impuesta sobre el hom-bre es mayor.

■ Muy alta

Efectos: el cuerpo no puede disipar el calor del aire circundante.

Consecuencia: aumento de la temperatura del cuerpo y de la frecuencia cardíaca. Reducción de la eficiencia; más errores cometidos, somnolencia.

Corrección: aumentar ventilación.

■ Muy baja

Efectos: el cuerpo pierde demasiado calor, cediéndolo al aire circundante.

Consecuencias: endurecimiento de los músculos. Disminución de la capacidad de concentración.

Corrección: calentar el aire.

Condiciones óptimas

Trabajo de oficina liviano 18-24 ºC

Trabajo fabril liviano 17-22 ºC

Trabajo fabril normal 15-21 ºC

Trabajo fabril pesado 12-18 ºC

Velocidad de movimiento del aire

A medida que aumenta la velocidad de movimiento del aire, aumenta la trans-misión de calor por convección, pero también aumenta la tasa de evaporación del


sudor. Si el movimiento del aire es de la fuente caliente al cuerpo, éste gana calor por convección. Si el movimiento es del cuerpo a la fuente aquél tendría mayor capacidad de evaporación. Esta capacidad se aumenta a medida que el aire se hace más frío (por debajo de 35ºC).

■ Muy alta

Efectos: enfriamiento localizado en la piel.

Consecuencias: dolores musculares.

Corrección: buscar y eliminar las causas.

■ Muy baja

Efectos: la evaporación de la transpiración es reducida y por lo tanto lo es la di-sipación de calor del cuerpo.

Consecuencias: piel pegajosa, quejas acerca del aire viciado.

Corrección: instalar ventiladores: Inyectar aire.


Oficinas de montaje = 0.1 m/seg.

Trabajo de pié o caminando = 0.1 a 0.2 m/seg.

Contenido de humedad del aire

A medida que aumenta la humedad del aire, el hombre desarrollará un mayor esfuerzo para evaporar el sudor de la superficie de la piel.

■ Muy alta

Efectos: la evaporación de la transpiración se impide.


Consecuencia: disminución de la resistencia a las altas temperaturas.

Corrección: mejorar la ventilación.

■ Muy baja

Efectos: evaporación excesiva.

Consecuencia: sequedad en las mucosas (nariz y boca).

Corrección: aumentar artificialmente la humedad.


Humedad relativa entre 20 y 70 %.

Temperatura radiante de sólidos vecinos

A medida que aumenta la temperatura de los sólidos vecinos y aumenta su capa-cidad de irradiar calor, aumenta la carga de calor impuesta sobre el hombre.

■ Muy alta

Efecto: el cuerpo absorbe demasiado calor desde la fuente.

Consecuencias: aumento de la temperatura del cuerpo y de la frecuencia cardía-ca. Reducción de la eficiencia; más errores cometidos, somnolencia.

Corrección: interceptar la radiación. Reducir la temperatura del aire.

■ Muy baja

Efectos: el cuerpo pierde demasiado calor, por ejemplo, hacia paredes frías o ventanas.


Consecuencias: endurecimiento de los músculos. Disminución de la capacidad de concentración.

Corrección: aumentar la temperatura del aire.


En general, temperatura radiante igual o ligeramente superior a la temperatura del aire óptima.

Tabla 1. Valores óptimos de temperatura, humedad y velocidad del aire según el tipo de trabajo

Cuando la temperatura del aire y de las paredes circundantes del ambiente son inferiores a las de la piel, el cuerpo pierde calor por convección y radiación. En el caso opuesto se gana calor. Cuando el calor pasa del ambiente al cuerpo por convección y radiación, la cantidad recibida más el calor metabólico debe ser eliminada por evaporación.

Si las condiciones térmicas del ambiente permiten la eliminación del calor metabólico por convección y radiación, no se produce sudoración sensible y la piel permanece relativamente seca. Cuando la temperatura ambiental se eleva, se inicia la sudoración; la aparición de ésta se halla ligada a la temperatura de la

Tipo de trabajoefectuado

Temperaturaóptima (ºC)

Grado de humedad Velocidad del aire(m/seg.)

Trabajo intelectualo trabajo físico ligeroen posición sentado 18 a 24 40% a 70% 0.1

Trabajo medio enposición de pie 17 a 22 40% a 70% 0.1 a 0.2

Trabajo duro 15 a 21 30% a 65% 0.4 a 0.5

Trabajo muy duro 12 a 18 20% a 60% 1.0 a 1.5

Según método LEST


superficie del cuerpo (que a su vez depende del ambiente) y el régimen del me-tabolismo. Cuanto mayor es la actividad física, menor es la temperatura de la piel requerida para el comienzo de la sudoración.

Mientras la temperatura del aire es inferior a la de la piel, el movimiento del aire facilita la pérdida de calor por convección y evaporación, pero cuando excede la de la piel, si bien el movimiento del aire facilita la pérdida por evaporación aumenta al mismo tiempo el calor ganado por conducción-convección. Para cada caso en que la temperatura del aire excede a la de la piel, existe un movimiento de aire óptimo; velocidades menores producen acumulación de sudor, velocidades mayores, al producirse una ganancia de calor por convección superior al incre-mento de la pérdida por evaporación, imponen una carga adicional y demandan un aumento de sudor compensatorio.

UNIDADES DE CALOR

Fisiológicamente se define el estado calórico como cuerpos calientes y cuerpos fríos.

Si el objeto está caliente al contacto con el cuerpo humano produce una sensación de alta temperatura y si está frío al contacto con el cuerpo humano, producirá así mismo una sensación de temperatura baja. Sintetizando, una sustancia se en-contrará fría o caliente cuando se esté por encima o por debajo de la temperatura corporal 37 ºC aproximadamente.

Desde el punto de vista físico, estos dos conceptos tienden a confundirse debido a que cualquier sustancia siempre tiene una cantidad de calor definida.

Podríamos entonces afirmar que un cuerpo se encuentra frío cuando se compara con otro que está más caliente, pero esto no implica que el primero esté libre de calor. Debido a esta razón, no existe una medida de la cantidad de frío sino úni-camente de calor.

Las unidades de calor más comunes son:- Caloría- Kilocaloría- B.T.U.


Caloría: es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de un gramo de agua de 14 a 15 ºC.

Kilocaloría: cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de un kilo-gramo de agua de 14 a 15 ºC o sea Kilocaloría = 1.000 calorías.

B.T.U. (Unidad Térmica Británica): es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de una libra de agua de 58 a 59 ºF.

Conversiones:- 1 Kilocaloría = 1.000 calorías- 1 Caloría = 0.000.97 B.T.U.- 1 B.T.U. = 252 Calorías

PERTURBACIONES DEBIDAS AL CALOR

Se entiende por sobrecarga térmica, la cantidad de calor que el organismo puede intercambiar con el ambiente y que ha de disiparse para mantener constante la temperatura interna. Es la carga de calor neta a la que están expuestos los tra-bajadores por la contribución combinada de calor metabólico y de los factores ambientales externos como temperatura del aire, humedad, calor radiante, velo-cidad de movimiento del aire y el efecto de la vestimenta.

Una sobrecarga térmica baja o moderada puede afectar el bienestar, el rendimiento o la seguridad sin causar daño a la salud. En la medida en que la sobrecarga se aproxi-me a los límites de tolerancia, se incrementa el riesgo de trastornos por calor.

Al trabajar en un ambiente a elevada temperatura, se requiere un mayor esfuerzo para mantener la temperatura del cuerpo a su nivel normal. Si el organismo fra-casa en su esfuerzo, la temperatura del cuerpo sube y el equilibrio puede resta-blecerse a un nivel superior. El trabajo en estas condiciones se realiza con inco-modidad y dificultad creciente.

TENSIÓN TÉRMICA

Es el conjunto de modificaciones fisiológicas o alteraciones patológicas con-siguientes a la sobrecarga térmica, por ejemplo, aumento de la frecuencia del


pulso y de la temperatura corporal, sudoración etc.. Corresponde a los posibles efectos en el organismo, causados por la sobrecarga térmica.

◄ Golpe de calor

Los límites de calor extremo que pueden resistirse, dependen casi totalmente de si dicho calor es seco o húmedo. Si el aire está completamente seco y hay sufi-cientes corrientes aéreas de convección para facilitar la rápida evaporación del cuerpo, una persona puede resistir durante varias horas una temperatura aérea de 65ºC sin efectos perjudiciales manifiestos. Por otra parte, si el aire está humede-cido al 100% y la evaporación es imposible, o si el cuerpo se halla en el agua, la temperatura corporal empieza a elevarse siempre que la temperatura del medio aumente aproximadamente por encima de 34.5ºC.

Cuando la temperatura corporal aumenta más allá de un nivel crítico, entre 41.1 y 42.2ºC, es posible que la persona tenga un golpe de calor.

Si el sistema termorregulador se ve afectado por una sobrecarga térmica excesiva, la temperatura profunda aumenta continuamente, se menoscaba la función cere-bral y se produce una perturbación de los mecanismos de disipación del calor, en particular la cesación de la sudoración. A veces se producen síntomas tales como, colapso, convulsiones, delirio, alucinaciones y coma sin aviso previo.

Puede ocurrir cuando se realizan tareas físicas pesadas en condiciones de ex-tremo calor, cuando no hay aclimatación y cuando existen ciertas enfermedades (diabetes mellitus, enfermedades cardiovasculares y cutáneas) o particularidades constitucionales (obesidad, secreción de sudor menoscabada). Cuando la fuente de calor es el sol, la condición suele llamarse insolación.

Primeros auxilios: obtener atención médica y disminuir rápidamente la tempera-tura profunda mediante enfriamiento inmediato, lo cual puede lograrse mediante enfriamiento de la piel con baño de esponja.

◄ Síncope por calor (colapso debido al calor)

Es el resultado de la tensión excesiva del sistema circulatorio con síntomas tales como: mareos, palidez, piel sudorosa y dolor de cabeza.


Primeros auxilios: descansar en posición supina (boca arriba) en un lugar fresco, con el cuerpo extendido con el fin de aumentar la superficie corporal de evapo-ración. El enfriamiento no debe ser demasiado rápido, obtener atención médica.

◄ Postración anhidrótica por el calor (deshidratación)

Si el agua eliminada mediante la sudoración no es reemplazada con el insumo de líquidos, el contenido de agua del cuerpo disminuirá. Una pérdida de líquidos superior al 1.5 % del peso corporal dará como resultado una disminución en la tolerancia al calor manifestada en frecuencias de pulso más altas y temperaturas corporales también más elevadas, pudiéndose disminuir la capacidad mental, lo que ocasiona una mala estimación de los peligros, decisiones erróneas, pérdida de habilidad y mayor tiempo de reacción.

◄ Postración de calor con depleción de sal

Se produce si el insumo de sal es insuficiente para reemplazar las pérdidas de cloruro de sodio causadas por la sudoración.

Los síntomas característicos son, fatiga, mareos, anorexia, náuseas, vómitos y calambres musculares. Los dolores de cabeza y la constipación o la diarrea son bastante comunes y el síncope no es raro.

◄ Calambres por el calor

En particular los músculos abdominales, los muslos y los músculos sobre los que la demanda física han sido más intensos. Se producen en trabajadores no acli-matados que sudan intensamente y beben al mismo tiempo grandes cantidades de líquidos sin sal.

Primeros auxilios: La víctima debe descansar en un lugar fresco y beber un vaso de solución salina al 1% (suero fisiológico). Los casos más graves requieren atención médica.


◄ Enfermedades de las glándulas sudoríparas

En situaciones particulares los conductos de las glándulas sudoríparas pueden obstruirse y/o las glándulas sudoríparas de ciertas zonas del cuerpo pueden dejar de producir sudor. Esta condición se encuentra con frecuencia asociada con una erupción cutánea llamada miliaria.

Dado que la sudoración disminuye, los trabajadores se hacen menos tolerantes al calor, el trabajador debe recibir tratamiento dermatológico y cambiado de oficio a tareas donde no se requiera sudoración para mantener el equilibrio térmico.

◄ Fatiga transitoria por el calor

Es también conocida como fatiga tropical, desconociéndose su etiología.

◄ Edema por calor

Consiste en la hinchazón de las extremidades, en particular los pies y los tobillos. Es importante mantener un equilibrio adecuado de la sal y el agua para prevenir esta condición; si se logra la aclimatación, el edema se resuelve por sí solo.

Otros efectos del calor

a) Aumento de la susceptibilidad a otras enfermedades

Aunque se ha observado que el calor puede influir en los efectos tóxicos de algunos productos químicos se necesitan más estudios al respecto.

Puede también producirse un aumento en la absorción por vía cutánea en ambientes calurosos, así como una mayor susceptibilidad a las dermatosis, principalmente debido al menoscabo en la protección cutánea natural causada por la sudoración excesiva.

b) Deterioro de la capacidad de rendimiento

En situaciones de alta sobrecarga térmica hay una tendencia natural a dis-minuir el ritmo de trabajo reduciendo así la carga de trabajo y la demanda


impuesta al sistema cardiovascular. Estudios experimentales sobre el desem-peño en tareas calificadas sugieren que el deterioro de la producción guarda más relación con la temperatura corporal profunda que con el calor ambiental.

c) Cataratas

Son un proceso degenerativo del cristalino del ojo que se desarrolla en la vejez en muchas personas y que interfiere con la visión. Se ha observado que los trabajadores cuyo trabajo exige que miren con frecuencia materiales in-candescentes desarrollan cataratas con más frecuencia.

Esto se debe a la intensa radiación infrarroja, emanada de las fuentes, que se absorbe en el cristalino.

d) Efectos a largo plazo en la salud

No es fácil distinguir entre los procesos degenerativos normales del envejeci-miento y los daños crónicos a la salud producidos por la tensión sostenida, por lo tanto se hace necesario realizar estudios médicos sobre este tema para llegar a conclusiones satisfactorias.

MEDICIÓN DE FACTORES AMBIENTALES

Temperatura del aire

Se puede expresar en grados centígrados o Celsius (ºC) y medirse mediante ter-mómetros de vidrio con líquido, pares termoeléctricos, termistores y termóme-tros de resistencia. Los termómetros de mercurio son los que más se usan. Cuan-do hay fuentes de radiación infrarroja, el bulbo o elemento sensor del medidor de temperatura debe estar debidamente protegido con algún material reflector de la radiación.

Se debe tener en cuenta que el tiempo de medición debe ser mayor que el re-querido para la estabilización del equipo, el rango de medición del termómetro debe ser adecuado al ambiente a evaluar, el equipo se debe ubicar en un sitio que refleje las condiciones del puesto de trabajo.


Humedad del aire

Se entiende la humedad como la cantidad de vapor de agua en un espacio dado y es importante evaluarla, debido a su efecto en el intercambio térmico hombre-ambiente. En ambientes secos hay mayor evaporación del sudor y es posible ex-pulsar más rápido, mayores cantidades de calor del organismo humano. Se mide en forma directa con un girómetro o indirectamente con sicrómetro.

Velocidad del aire

El movimiento del aire afecta el intercambio de calor convectivo y evaporativo entre el cuerpo humano y el ambiente. Todos los instrumentos para medir velo-cidad del aire o viento se llaman anemómetros (velómetro y termoanemómetro). Solo se consideran los instrumentos para medir la velocidad del aire que puedan utilizarse para evaluar las condiciones térmicas.

Termoanemómetro: este instrumento mide la velocidad del aire por medio del poder refrigerante del aire en movimiento. El termoanemómetro Alnor se basa en el principio de que la resistencia de un hilo metálico varía con la tempera-tura. Cuando el hilo calentado se enfría de algún modo, su resistencia varía. Si el alambre se monta como parte de un puente de Wheaststone, la variación de la resistencia puede medirse eléctricamente. El Alnor tiene una sonda que es un par termoeléctrico calentado cuya tasa de enfriamiento puede relacionarse con el movimiento del aire (direccional o no).

La velocidad del aire determina la rapidez con que el par termoeléctrico pierde calor, lo que afecta la electricidad que produce. La electricidad medida en un dial apropiado permite determinar directamente la velocidad del aire.

Calor radiante

La temperatura radiante ambiental promedio, no se mide sino que se calcula. Los datos para este cálculo son, la temperatura de bulbo seco, la temperatura radiante y la velocidad del aire.

Los instrumentos usados para medir el flujo de calor radiante se llaman radió-metros. Los sensores de calor radiante consisten en una esfera de cobre delgado con un diámetro de 4.2 centímetros y color negro mate con un factor de mis-


cibilidad de 0.95 y un termómetro interno que refleja la temperatura de globo (Termómetro de globo de Vernon – recomendado por la NIOSH) y termómetro de bulbo seco.

Figura 7. Termómetro de globo de Vernon

El termómetro de globo mide el intercambio de calor con el ambiente por ra-diación, convección y conducción y se estabiliza cuando se iguala el valor de radiación con la suma de convección y conducción.

Cuando se alcanza el equilibrio térmico, lo que tarda por lo general unos 25 minutos, se mide en el termómetro la temperatura de globo.

Termómetro de bulbo húmedo para “condiciones naturales”

Este instrumento consiste de un termómetro de vidrio con mercurio cuyo bul-bo está envuelto en una manga de tela muy absorbente. Mientras funciona el instrumento la manga debe permanecer humedecida, manteniendo para ello su extremo libre sumergido en agua destilada. La manga debe ser de algodón. Debe cubrir el bulbo y una porción del vástago aproximadamente igual al largo del bulbo; el extremo libre debe ser lo suficientemente largo como para quedar sumergido en el agua destilada mantenida en un recipiente colocado en la parte inferior. El termómetro se expone al movimiento natural del aire. A diferencia del “termómetro de bulbo húmedo” no hay movimiento artificial del aire sobre el bulbo, el que además, no está protegido del calor radiante. En la figura adjunta se muestra una disposición adecuada de los instrumentos utilizados para evaluar condiciones ambientales.

ConvecciónRadiación

Termómetro deglobo


Figura 8. Disposición recomendada de los instrumentos para mediciones ambientales

Termométro de bulbo húmedopara condiciones naturales

Termométro de bulbo seco(Utilizado únicamente al aire libre y al sol)

Termométro de globo

Esfera de cobre de 6''(Plantilla de negro mate)

Manga dealgodón

Frasco de 125 ml(con agua destilada)


En Colombia existe el reglamento técnico colombiano para evaluación y control de sobrecarga térmica en los centros y puestos de trabajo, el cual es intercalado a lo largo de este tema.

El objetivo de esta norma es la de estandarizar criterios, métodos y técnicas para la identificación, evaluación y evoluciones con métodos generales de control de exposición ocupacional a altas temperaturas en sitios de trabajo, donde se pueden presentar condiciones que afecten la salud o la eficiencia de los trabajadores y prevenir los efectos adversos relacionados con sobrecarga térmica.

Dicha norma se aplica a todos los centros de trabajo y a todos los trabajadores expuestos a altas temperaturas, sean de origen ambiental u ocupacional.

REQUISITOS Y PROCEDIMIENTOS

* Visita inicial para determinar:

- Actividad económica, materias primas, productos, tipo de edificación y mate-riales constructivos.

- Condiciones de exposición por condición ambiental o efectos personales.- Acciones para mejorar situaciones.- Fuentes potenciales de calor.- Experiencias de trabajadores y problemas por altas temperaturas.- Conocimiento del evaluador con el mayor detalle posible de las actividades de

la empresa, actividades de los trabajadores (sitios de trabajo, jornada laboral, alimentación, aclimatación, sitios de descanso).

- Establecer los sitios de medición y ubicar en un plano las fuentes de radiación puntuales, como hornos, calderas y estufas.

La información debe recolectarse y registrarse en un formato

a. De datos generales de la empresa.b. Descripción del proceso de trabajo. c. Descripción de los puestos de trabajo. d. Número de trabajadores por área de trabajo.e. Tiempo de exposición por jornada de trabajo en horas.


* Número de puntos y de muestras por punto

Después de realizar la visita inicial, es necesario desarrollar la estrategia de muestreo para los oficios de las áreas de exposición a calor, de la siguiente manera:

- Para oficios iguales, similares o grupos homogéneos se selecciona el número de puntos siguiendo un procedimiento estadístico (raíz cuadrada del universo).

- Si los oficios son diferentes se estudia cada uno de ellos.- Si la exposición no es continua, debe ser evaluada en cada área y para cada

nivel de calor. - El número de muestras por punto dependerá de las condiciones de ejecución

del oficio (fijo o con desplazamientos por otras zonas) y de las condiciones del proceso (continuo o intermitente o por ciclos).

Entonces el número de muestras por punto dependerá de las combinaciones po-sibles así:

- Exposición continua en el oficio (sin desplazamientos), donde no hay varia-ción en la temperatura del proceso y el operario permanece en el oficio du-rante la jornada de trabajo, mínimo se realizan 4 mediciones de 15 minutos cada una, es decir una hora continua ( 60 minutos), evaluadas en dos momen-tos diferentes de la jornada laboral; cuando en los oficios evaluados inciden las condiciones ambientales externas, es preferible evaluar entre las 10:00 am y 3:00 pm en caso contrario (cuando las condiciones ambientales externas no inciden en el proceso), los dos momentos de una hora se pueden seleccionar en cualquier hora de evaluación, la jornada.

- Exposición continua en el oficio con desplazamiento a otras áreas o sitios de trabajo que presentan exposiciones a calor: se debe realizar las evaluaciones en cada área con el procedimiento anteriormente explicado, 4 mediciones de 15 minutos en una hora, mínimo una hora en cada área.

- Exposición variable en el oficio debido a cambios de temperatura en el pro-ceso: deberá medirse para cada nivel de calor al cual el trabajador se encuen-tra expuesto, con la misma metodología.

Con la anterior metodología se podrá posteriormente realizar el análisis y deter-minar un apropiado régimen de trabajo descanso


Para cada punto (Oficio) se debe evaluar: Tbs, Tbh, Tg, humedad relativa, veloci-dad del aire, movimientos y esfuerzos durante la jornada laboral.

Equipos

Tipos y características de los equipos

Medidor de temperaturas

Todos los equipos para medir calor se llaman termómetros, los termómetros se clasifican de acuerdo con las características y propiedades del elemento sensor. Los tipos principales son: liquido en vidrio, bimetálico, de resistencia y termocu-plas. Se debe tener en cuenta que el tiempo de medición debe ser mayor que el requerido para la estabilización del equipo, el rango de medición del termómetro debe ser adecuado al ambiente a evaluar, el equipo se debe ubicar en un sitio que refleje las condiciones del puesto de trabajo.

Medidor de humedad

Se entiende la humedad como la cantidad de vapor de agua en un espacio dado y es importante evaluarla, debido a su efecto en el intercambio térmico hombre – ambiente. En ambientes secos hay mayor evaporación del sudor y es posible ex-pulsar más rápido, mayores cantidades de calor del organismo humano. Se mide en forma directa con un girómetro o indirectamente con sicrómetro.

Medidor de velocidad del aire

El movimiento del aire afecta el intercambio de calor convectivo y evaporativo entre el cuerpo humano y el ambiente. Todos los instrumentos para medir veloci-dad del aire o viento se llaman anemómetros (velómetro y termoanemómetro)

Medidor de calor radiante

Los instrumentos usados para medir el flujo de calor radiante se llaman radió-metros. Los sensores de calor radiante consisten en una esfera de cobre delgado con un diámetro de 4.2 centímetros y color negro mate con un factor de mis-


cibilidad de 0.95, y un termómetro interno que refleja la temperatura de globo (Termómetro de globo de Vernon – recomendado por la NIOSH) y termómetro de bulbo seco. La temperatura radiante se puede estimar con base en la tempera-tura del aire y la temperatura de globo, así:

El termómetro de globo mide el intercambio de calor con el ambiente por ra-diación, convección, y conducción y se estabiliza cuando se iguala el valor de radiación con la suma de convección y conducción.

Medidor de estrés térmico

Se pueden usar equipos manuales o electrónicos.

Equipo manual: consiste en tres termómetros, de bulbo seco, bulbo húmedo y globo, montados en un soporte metálico, a diferentes alturas y posiciones sobre el soporte y que permite hacer la lectura de los termómetros directamente.Equipo electrónico: consiste en un equipo integrador que tiene tres sensores de bulbo seco, bulbo húmedo y globo por cada módulo. Actualmente se utiliza un equipo con tres módulos montados en un trípode, que permite ubicar el módulo uno a la altura de la parte media del cuerpo del trabajador, el módulo dos a la altura de la frente, y el módulo tres a la altura del tobillo. El equipo de estrés calórico se encarga de integrar los tres valores y nos entrega adicionalmente el TGBH, que permite medir velocidad del aire y humedad.

Figura 9. Equipo electrónico para la evaluación de calor

°C


En el mercado nacional se puede adquirir un equipo para la medición de calor llamado “Termómetro Botsball”, que formalmente es llamado el termómetro de globo húmedo y combina la temperatura del aire, humedad, velocidad de movi-miento del aire y radiación térmica en un sencillo aparato de medida, graduado a las respuestas humanas de manera significativa. Consiste en una esfera hueca de cobre de 6.03 cm (2 3/8”) de diámetro que está pintada de negro y cubierta con doble capa de hilo. La cobertura de hilo está continuamente mojada por el agua que sale del depósito tubular de aluminio unido al globo.

El tallo del termómetro en forma de dial, pasa a través de un tubo plástico a lo largo de la línea central del depósito tubular de agua y en el interior del globo.

Principio de operación

Cuando es colocado en un área caliente, el globo es calentado por el aire circun-dante y por el calor radiado de superficies calientes, también es enfriado por la evaporación de acuerdo con la velocidad de movimiento del aire y la humedad. El globo húmedo alcanza una temperatura de equilibrio cuando los efectos de calentamiento y enfriamiento llegan a un balance. La temperatura Botsball in-dicada por el dial da una medida física directa del ambiente térmico.

Cualquier cambio en la temperatura del aire, humedad, velocidad de movimiento del aire o radiación térmica, lleva que la temperatura del Botsball cuando se incrementa el disconfort o estrés humano. Contrariamente, cualquier cambio en estas condiciones que hagan descender la temperatura Botsball, aliviará el dis-confort o estrés. Después de cinco minutos el termómetro Botsball alcanza un equilibrio que da una medida física directa del ambiente térmico.

Se ha encontrado muy buena correlación con los índices utilizados para determi-naciones de calor en diferentes ambientes.

Dos de los índices más comúnmente utilizados para el estrés por calor, son el de temperatura efectiva (ET) y el TGBH (bulbo húmedo- temperatura de globo).

Las relaciones de estos índices con el Botsball, con base en estudios realiza-dos en lugares de trabajo de acuerdo con la NIOSH, se expresan mediante las siguientes ecuaciones:


ET: 1.25 B – 17.4 (ºF)ET: 1.25 B - 5.2 (ºC)

TGBH: 0.0118 B ² - 0.560 B + 54.9 (ºF)TGBH: 0.0212 B ² + 0.192 B + 9.5 (ºC)

Figura 10. Termómetro botsball

Agujero para llenado de agua

Tapa

Soporte

Tubo plástico

Esfera decobre

Coberturade hilo

Tubo dealuminio

Cinta de sellado

Depósitotermómettro


Medidas de campo: se deben llevar a cabo las mediciones de Tbs, Tbh, Tg, hu-medad relativa, consignando los resultados en formato.

Es necesario apantallar el termómetro de bulbo seco con el fin de protegerlo de la radiación del sol y demás superficies radiantes, pero sin restringir el movimiento del aire alrededor de él.

Cálculos

Para establecer la exposición ocupacional a sobrecarga térmica, se aplica el ín-dice de temperatura de globo y bulbo húmedo (T.G.B.H.) y para definir los cri-terios de diseño de sistemas de control, se utiliza el índice de tensión térmica (ITT), de acuerdo con lo establecido en el parágrafo del artículo 64 de la resolu-ción 2400 de 1979 emanada del Ministerio de la Protección Social.

La sobrecarga térmica es el resultado de factores ambientales y físicos que deter-minan el calor total que soporta el cuerpo. Los datos requeridos son: Tempera-tura del aire, presión de vapor de agua, calor radiante y movimiento del aire. El intercambio calórico se mide en Kilocalorías/hora o en Watts (1 Watt = 0.8626 Kcal/h).

La ecuación de balance térmico es la base para entender el intercambio térmico entre el ambiente y el cuerpo humano. Obviando el intercambio de calor por con-ducción y el intercambio de calor por la respiración, por ser generalmente poco significativos, la ecuación de balance térmico se expresa:

M ± R ± C - E = S

Donde: M = Ganancia de calor por el metabolismo. R = La ganancia o pérdida de calor por radiación. C = La ganancia o pérdida de calor por convección. E = La pérdida de calor por evaporación del sudor. S = Almacenamiento o pérdida de calor en el organismo.

Partiendo de las posibilidades reales del organismo y del ambiente, la ecuación del balance térmico puede expresar las cuatro situaciones siguientes:

M ± R ± C = 0


Lo que significa que existe un balance entre los diferentes intercambios térmicos. En este caso el sujeto no necesita evaporar sudor para lograr el equilibrio con el medio, por lo que las condiciones se denominan de confort o de bienestar térmico u óptimo.

En caso de que el sujeto requiera sudar y lograr el balance entre los diversos factores de intercambio térmico, porque no son suficientes los intercambios por radiación y por convección, la ecuación adopta la siguiente forma:

M ± R ± C - E = 0

En este caso el cuerpo se encuentra bajo condiciones climáticas permisibles. Hay balance térmico, pero existe tensión térmica, pues el sujeto para que el calor acumulado no se incremente en su cuerpo, tiene que apelar a la evaporación del sudor, y así lograr el equilibrio térmico.

Sin embargo, los mecanismos termorreguladores no siempre son capaces de im-pedir que la ganancia de calor sobrepase la pérdida. En esta tercera situación resulta imposible el balance térmico y el organismo comienza a incrementar su temperatura por almacenamiento de calor. Por eso la ecuación adoptaría la forma:

M ± R ± C - E > 0

que expresa las condiciones críticas por calor a que el sujeto está sometido.

Una cuarta situación sería la que obliga al hombre a perder calor por encima de sus posibilidades, provocando un desbalance por frío, por lo que la tempera-tura del cuerpo descendería mientras las condiciones se mantengan. Esta cuarta forma sería:

M ± R ± C - E < 0

ÍNDICE DE TEMPERATURA DE GLOBO Y BULBO HÚMEDO (TGBH)

Se basa en la hipótesis de que una situación no es peligrosa si no se rebasa un cierto valor de la temperatura interna del organismo; puesto que ésta no es una variable directamente medible, el método se apoya en una serie de correlaciones


experimentales entre el binomio agresividad ambiental – nivel de actividad y el valor de la temperatura interna. El Questemp 15 es un equipo electrónico moni-tor de estrés térmico de área, compacto y portátil, que calcula el índice TGBH. Este índice es un método aceptado para la determinación del nivel de estrés té-rmico impuesto en un individuo en un medio ambiente dado. El Questemp 15 mide tres parámetros: temperatura de bulbo seco o ambiente, temperatura de bulbo húmedo natural y la temperatura de globo

La agresividad ambiental se cuantifica a través del índice de Temperatura de Globo y Bulbo Húmedo (TGBH) aplicando la siguiente fórmula según se pre-sente o no la influencia de la carga solar:

Los datos tomados cuatro veces por hora de medición se ponderan de acuerdo al tiempo de medición, según:

Para ambientes exteriores o interiores, sin exposición a radiación solar, se calcula según:

TGBH = 0.7 x Tbh + 0.3 Tg

Para ambientes exteriores con exposición solar:

TGABH = 0.7 x Tbh + 0.2 Tg + 0.1 Tbs

Donde: Tbs = Temperatura de bulbo seco Tbh = Temperatura de bulbo húmedo Tg = Temperatura de globo

Es necesario realizar las correcciones necesarias teniendo en cuenta las carac-terísticas del puesto de trabajo y de la persona, con base en el grado de aclima-tación, la relación entre la velocidad del aire y la temperatura corporal, efecto de la vestimenta sobre la exposición a calor, la obesidad y el sexo, recomendadas por ISO y que aparecen en la tabla.

( ) ( ) ( )

++

×++×+×=

n

nnomedio ttt

tTGBHtTGBHtTGBHTGBH.......

............

21

2211Pr


Tabla 2. Factores de corrección al índice tgbh medido

ÍNDICE DE TENSIÓN TÉRMICA (ITT)

Fue desarrollado por Belding y Hatch en 1965, especialmente para actividades en climas cálidos, lo cual aplica en países tropicales, entre ellos Colombia. Este índice se utiliza para conocer de manera particular la cantidad de energía que se presenta como calor convectivo, radiante y de evaporación en los diferentes puestos de trabajo en estudio y como inciden cada uno de ellos en las condicio-nes de estrés por calor. También permite saber cuál o cuáles de estos calores requieren de intervención con el fin de disminuir las condiciones de exposición a este factor de riesgo. Por las anteriores razones, este índice se utiliza para definir los criterios de diseño de los sistemas de control en los ambientes de trabajo con exposición a calor.

Este índice expresa la relación entre la evaporación de calor requerida, para mantener el cuerpo en equilibrio térmico (Ereq) y la máxima capacidad evapo-rativa para unas condiciones climáticas determinadas (Emax). Se expresa en porcentaje según la siguiente ecuación:

Factor Valor a ajustar

Persona no aclimatada o físicamente no apta + 2

Aumento de la velocidad del aire Va ≥ 1.5 m/s y T≤ 35°C - 2

- 2

+ 2

+ 4

VestimentaPantalón corto y torso desnudoChaqueta impermeableGabardina impermeable Traje completo

+ 5

Obesidad o persona mayor + 1 o + 2

Mujeres + 1


EreqITT = ----------------- X 100

Emax

El índice asume individuos de 35 años de edad, 70 Kg. de peso corporal, 1.70 m de talla, 1.8 m2 de superficie corporal, vestido con pantalón corto y zapatos de gimnasia, temperatura de la superficie de la piel 35 ºC y no almacena calor al interior de su cuerpo.

Cálculo de la evaporación requerida:

Ereq = M+ R+ C

R = kR x (Trm – Ts)

C = Kc x V0.6 (Ta – Ts)

Donde:M = Metabolismo total en Kilocalorías /horaR = Energía radiante en Kilocalorías /horaC = Energía intercambiada en Kilocalorías/ horaKr = Coeficiente de calor radiante, de acuerdo a ropa de trabajo Trm = Temperatura radiante media (ºC) Ts = Temperatura de la piel (35 ºC)Kc = Coeficiente de calor convectivo V = velocidad del aire (m/ seg)Ta = Temperatura seca del aire (ºC)

( ) ( )[ ]25.0

5.04

48.2100

100

−∗∗+

= agrm TTVTgT

( )[ ]sac TTVKC −x= 6.0


Cálculo de evaporación máximaEmax = Ke x V0.6 (Pws – Pwa)

Donde:Ke = Coeficiente de evaporación máxima Pws = Presión de vapor a la temperatura de la piel (42 mm de Hg)Pwa = Presión de vapor en el aire (mm Hg) este valor es determinado de la

carta psicrométrica

Tabla 3. Valor del coeficiente k, según vestido

CoeficienteSemidesnudo

(1)Ropa ligera

(2)Ropa de trabajo

(3)

Kc 1 0.7 0.6

Kr 11 7.9 6.6

Ke 2 1.4 1.2

Nota: (1) Semidesnudo: hombre con pantalón corto y torso desnudo(2) Ropa ligera: hombre con camisa y pantalón liviano(3) Ropa de trabajo: hombre con uniforme de trabajo

ÍNDICE DE TEMPERATURA EFECTIVA (T efectiva):

Índice propuesto en 1923 por American Society of Heating and Ventilating (ASHVE), inicialmente como un criterio para evaluar confort, reúne todas las condiciones climáticas que actúan sobre la persona y se basa en la respuesta que presentan grupos de personas expuestas a diferentes condiciones de humedad, temperatura y velocidad del aire. Conociendo la temperatura de bulbo seco y bulbo húmedo, se define el valor T efectiva, en un diagrama psicrométrico modi-ficado y en un diagrama de temperatura efectiva que tiene en cuenta la velocidad del aire, la vestimenta de las personas y estudios estadísticos del grado de con-fort de las personas, se lee la condición ambiental necesaria para garantizar un ambiente confortable de los trabajadores.

Con la ayuda del nomograma presentado más adelante se calculan las temperatu-ras efectivas en grados centígrados.


Figura 11. Carta psicrométrica

48F

ERN

AN

DO H

ENA

O RO

BLEDO

Figura 12. Nomograma para cálculos de temperaturas efectivas en grados centígrados

Velocidad del aire en piés

por minuto

0

700 500 400 300

200

100

0 3

5

20

10

10

15

15

30

20

20

2a

25

27.0

3030

30

35

45

50400

3026

20

40 50

Temperatura del bulbo seco ºC

Temperatura efectiva

escala básica

Temperatura del bulbo húmedo ºC


DETERMINACIÓN DEL CALOR METABÓLICO

El cálculo del metabolismo constituye la variable más importante dentro de las mediciones de campo, debido a que todos los demás elementos de las fórmulas de cálculo se miden directamente con los equipos y se puede garantizar su fidelidad, con unos equipos bien calibrados y cumpliendo el protocolo de evaluación; sin embargo evaluando el metabolismo de las personas, se pueden cometer errores mayores a un 15 % en los resultados de la evaluación, (dependiendo de la meto-dología que se utilice). Por lo tanto, a continuación se hace énfasis en la meto-dología de evaluación del metabolismo, que consiste en la transformación de la energía química de los alimentos en energía mecánica y en calor, mide el gasto energético muscular. Este gasto energético se expresa normalmente en unidades de energía y potencia: kilocalorías (Kcal), joules (J), y watios (w). La equivalen-cia entre las mismas es la siguiente:

1 Kcal = 4,184 kJ 1 M = 0,239 kcal 1 Kcal/h = 1, 161 w 1 w = 0,861 Kcal/h 1 Kcal/h = 0,644 w/m2

1 w / m2 = 1,553 Kcal / hora (para una superficie corporal estándar de 1,8 m2).

Existen varios métodos para determinar el gasto energético, que se basan en la consulta de tablas o en la medida de algún parámetro fisiológico. En la tabla 3, se indican los que recoge la ISO 8996, clasificados en niveles según su precisión y dificultad.


Tabla 4. Métodos para determinar el gasto energético. ISO 8996

Estimación del consumo metabólico a través de tablas

La estimación del consumo metabólico a través de tablas, implica aceptar unos valores estandarizados para distintos tipos de actividad, esfuerzo, movimiento y suponer, tanto como la población se ajusta a la que sirvió de base para la confec-ción de las tablas, como las acciones generadoras de un gasto energético son las mismas que las expresadas en las tablas. Estos dos factores constituyen las des-

NIVEL MÉTODO PRECISIÓNESTUDIO DEL PUESTO DE

TRABAJO

a. Clasificación enfunción del tipo de actividad

No necesarioI.

b. Clasificación enfunción de las profesiones.

Informaciones imprecisas con riesgo de errores muy importantes.

Información sobre elequipamiento técnico y la organización

a. Estimación del metabolismo a partirde los componentes de la actividad.

Riesgo elevado deerrores

Estudio necesario de los tiempos

b. Utilización de tablasde estimación poractividad tipo.

II.

c. Utilización de lafrecuencia cardíacaen condicionesdeterminadas.

Precisión: ± 15% No necesario

III. Medida. Riesgo de errores en los límites deprecisión de lamedida y delestudio de los tiemposPrecisión: 15%

Estudio necesario de los tiempos


viaciones más importantes respecto de la realidad y motivan a que los métodos de estimación del consumo metabólico mediante tablas ofrezcan menor precisión que los basados en mediciones de parámetros fisiológicos. A cambio son mucho más fáciles de aplicar y en general son más utilizados.

Consumo metabólico según el tipo de actividad:

Mediante este sistema se puede clasificar de forma rápida el consumo metabólico en reposo, ligero, moderado, pesado o muy pesado, en función del tipo de activi-dad desarrollada. El término numérico que se obtiene representa sólo el valor medio, dentro de un intervalo posible demasiado amplio. Dentro de un punto de vista cuantitativo el método permite establecer con cierta rapidez el nivel aproxi-mado de metabolismo. Por su simplicidad es un método bastante utilizado.

En la tabla se presenta la mencionada clasificación por tipos de actividad:

Tabla 5. Clasificación por tipo de actividad

Clase W/m2

Reposo 65Metabolismo ligero 100Metabolismo moderado 165Metabolismo elevado 230Metabolismo muy elevado 290

Fuente: Reglamento técnico para exposición a sobrecarga térmica.

En la norma técnica se presenta una interpretación de cada clase de actividad según la tabla anterior. Además en dicha norma se presentan diferentes tablas que deben ser consultadas para realizar estudios de ambientes térmicos.

Las tablas allí presentadas son: metabolismo basal en función de la edad y sexo; metabolismo para la postura corporal excluyendo el metabolismo basal; metabo-lismo para distintas actividades; metabolismo del desplazamiento.

Variación del gasto energético con el tiempo o carga metabólica promedio: cuan-do las condiciones del trabajo varían durante la jornada laboral, los valores de consumo energético deben ponderarse en el tiempo.


Esto exige el cronometraje del puesto de trabajo, de forma que se conozca la duración de cada tarea, actividad, etc. Cuando estos datos son conocidos, el con-sumo metabólico medio de una serie de trabajos consecutivos viene dado por la expresión:

Σ Mi x ti M = ---------------------------- siendo T = Σ ti

T

Donde: M = Consumo metabólico medio durante el período de tiempo T Mi = Consumo metabólico durante el período de tiempo ti.

La A.C.G.I.H (American Conference of Governmental Industrial Hygienists) Conferencia Americana de Higienistas Industriales Gubernamentales, ha estable-cido un límite máximo permisible referido a condiciones de estrés calórico bajo los cuales se espera que casi todos los trabajadores sanos, bien hidratados y no medicados, con ropa adecuada (camisa y pantalón largos) puedan repetidamente exponerse sin efectos adversos para la salud y sin exceder la temperatura interna de 38 º C (37 º C de temperatura oral): En consecuencia bajo ninguna condición se permitirá laborar a una persona cuya temperatura interna alcance 38 º C.

Después de haber calculado el índice T.G.B.H. a partir de las variables ambien-tales y de haber definido el trabajo con la carga metabólica (trabajo ligero, mode-rado o pesado), se procede a compararlo con los límites máximos permisibles y luego del análisis se procede a implementar las medidas de control pertinentes para disminuir la presencia del factor de riesgo.

En la resolución 02400 de Mayo 29 de 1979 TÍTULO III Capítulo 1 Artículo 64 parágrafo se establece: “para realizar la evaluación del ambiente térmico se tendrá en cuenta el Índice T.G.B.H. calculado con temperatura…..” y en el Capí-tulo VIII Artículo 154 donde se habla de las concentraciones máximas permis-ibles”…. de acuerdo con la tabla establecida por la Conferencia Americana de Higienistas Industriales Gubernamentales….”


NIVELES DE REFERENCIA – VALORES LÍMITES PERMISIBLES

Los valores límites presentados corresponden a los niveles propuestos para tra-bajadores aclimatados y no aclimatados por la “American Conference of Gover-mental Industrial Hygienists” (A.C.G.I.H), en su versión 2002 y 2003.

Para el establecimiento de estos límites se ha utilizado el índice de temperaturas de globo y de bulbo húmedo, TGBH (WBGT, iniciales en inglés) que ofrecen una técnica útil, simple y apropiada como indicador de primer orden para evaluar los factores ambientales que contribuyen a la sobrecarga térmica.

Tabla 6. Límites máximos permisibles para trabajadores aclimatados y no aclimatados

Tipo detrabajo Aclimatado No aclimatado

Liviano Modera-do Pesado Muy

pesado Liviano Modera-do Pesado Muy

pesado

100%trabajo

29.5 27.5 26.0 - 27.5 25.0 22.5 -

75 % trabajo 25 % des

30.5 28.5 27.5 - 29.0 26.5 24.5 -

50 % trabajo 50% des

31.5 29.5 28.5 27.5 30.0 28.0 26.5 25.0

25%trabajo 75 % des

32.5 31.0 30.0 29.5 31.0 29.0 28.0 26.5

Fuente: Reglamento técnico Colombiano para evaluación y control de sobrecarga térmica

Notas:

• Para definir el tipo de trabajo se recurre a las tablas presentadas con anteriori-dad.

• Los valores TGBH están expresados en grados Celsius y representan los va-lores cercanos al límite superior de la categoría de la tasa metabólica.


• Si los ambientes de trabajo y descanso son diferentes, deberá calcularse y usarse la exposición promedio horaria (TWA). El TWA deberá usarse cuando varían las condiciones de trabajo con las horas.

• Los regímenes de trabajo-descanso presentados, están basados en ocho (8) horas de trabajo por día y cinco (5) días de trabajo a la semana, cuando los días de trabajo son mayores debe de consultarse los documentos base de la aplicación de los TLV en la ACGIH.

• Cuando el trabajo es muy pesado debido a los daños fisiológicos asociados con el calor, no se puede laborar jornadas continuas ni hasta para el 25% de descanso por cada hora. En estos casos se recomienda el uso de monitoreo fisiológico.

• El índice TGBH es una aproximación que no cubre todas las interacciones entre una persona y su ambiente y no incluye condiciones especiales como calor a partir de fuentes de radiofrecuencia o microondas. Como es solamente un indicador integrado de las condiciones ambientales debe ser ajustado por la contribución del calor metabólico derivado de la carga de trabajo y por el estado de aclimatación así como por la ropa de trabajo usada.

• Para ajuste por ropa de trabajo de los resultados obtenidos de la evaluación ambiental con el índice TGBH, antes de compararlos con los valores límites permisibles se debe adicionar las cifras en ºC, tomados del manual de la AC-GIH año 2002-2003

Fue establecido para que la temperatura interna corporal no superara los 38 ºC y no descendiera de los 36 ºC.


Fuente: Reglamento técnico para exposición a sobrecarga térmica

(*) No usar estos valores para trajes cerrados, ropas impermeables o resistentes al movimiento de aire o vapor a través de la tela.

ANÁLISIS DE RESULTADOS

Índice de temperatura de globo y bulbo húmedo

Después de haber calculado el Índice TGBH a partir de las mediciones de las variables ambientales y realizadas las correcciones pertinentes, y de haber definido el tipo de trabajo con la carga metabólica (trabajo ligero, moderado, pesado o muy pesado), se procede a compararlo con los valores de referencia, valores límites permisibles.

De acuerdo con la anterior comparación se define el régimen trabajo-descanso para cada hora de la jornada laboral. Si el régimen de trabajo-descanso no es continuo, se procede a implementar las medidas de control pertinentes para dis-minuir la presencia del factor de riesgo.

Índice de tensión térmica (ITT)

Este índice propuesto por Belding y Hatch en 1955, es un método de análisis del balance térmico, en el que intervienen todas las variables físicas que regulan el intercambio de calor entre la persona y el ambiente.

Tipo de ropa Agregar al TGBH (*)(ºC)

Ropa ligera (de verano) 0

Overol de tela + 3.5

Overoles y ropa (doscapas)

+ 5.0

Tabla 7. Ajuste por ropa de trabajo de los resultados obtenidos de la evaluación ambiental, con el índice T.G.B.H


La importancia de este índice es que permite conocer los componentes de calor convectivo, radiante y su combinación, para establecer el tipo de sistemas de control se requieren para mejorar la condición de exposición a calor así:

Si el componente de calor convectivo es grande, es necesario pensar en sistemas de mejoramiento de la temperatura del aire en el lugar de trabajo, es decir siste-mas de ventilación y enfriamiento del aire. Si el componente de calor radiante es grande, se requiere controlar las fuentes generadoras de radiación de calor, mediante encerramiento de equipos, pantallas u otros. Si la humedad del aire es muy alta, lo que implica mayor dificultad para transpirar el calor presente en el organismo, se requiere deshumidificar el aire en el lugar de trabajo.

Si tanto el calor radiante como el convectivo y la humedad del aire, presentan valores altos, se deben combinar los sistemas de control para garantizar el ais-lamiento de fuentes radiantes y la temperatura y contenido del agua del aire circulante. Los datos más importantes desde el punto de vista de ingeniería son: radiación, convección, humedad y velocidad del aire.

El tiempo máximo de exposición permitido para trabajar en ambientes donde se supere el 100% del índice de tensión térmica, se puede calcular según la fórmula propuesta por McKarns y Brief:

3900 Texp = --------------------------Ereq - Emax

Donde Texp = Tiempo máximo de exposición permitido en minutos.Nota: sólo aplicable para ambientes de trabajo donde se supere el ITT.

AMBIENTES FRÍOS

Muchos miles de personas están expuestas a bajas temperaturas durante su tra-bajo en plantas congeladoras, frigoríficos, instalaciones para almacenamiento frío, trabajos de campo en áreas de clima frío, cría de ganado, explotación de bosques y otras actividades que se realizan al aire libre. Como el hombre es de sangre caliente, debe mantener su temperatura corporal; por tanto, si está prote-gido en forma adecuada puede trabajar en forma eficiente en climas naturales o artificiales muy fríos.


HIPOTERMIA

La hipotermia se produce cuando la pérdida de calor del cuerpo es más rápida que su producción. Ante esta situación, lo primero que ocurre es una constric-ción de los vasos sanguíneos de la piel, en un intento para conservar el calor interno vital. Las manos y los pies son los primeros afectados y si el cuerpo continúa perdiendo calor comienzan a producirse temblores involuntarios. Esta es la forma que posee el organismo para intentar producir más calor y es, en general, el primer signo real de hipotermia. Una mayor pérdida de calor produce dificultad para hablar, pérdida de memoria y de la destreza manual, colapso y finalmente la muerte.

La temperatura de las manos y pies puede disminuir hasta 23-28 grados centígra-dos por debajo de la temperatura normal del cuerpo sin producir daño perma-nente. Una caída relativamente pequeña de la temperatura profunda del cuerpo (alrededor de 1.5 ºC) produce escalofríos y a medida que continúa descendiendo, el cerebro se vuelve menos eficiente y la víctima presenta signos de confusión y desorientación.

La sensación corporal de frío es un factor relativo. El termómetro puede marcar una temperatura superior a 4.4 ºC y la posibilidad de hipotermia parecer remota, pero se han producido muchos casos a temperaturas muy por encima del punto de congelación. El enfriamiento del cuerpo depende de muchos factores, no sólo de la temperatura del aire. La humedad de la piel y de la ropa puede eliminar calor del cuerpo cientos de veces más rápidamente que cuando la piel está seca.

SENSACIÓN TÉRMICA

Probablemente la pérdida de calor por convección es el factor más importante y engañoso respecto a la pérdida de calor corporal. Cuando no hay movimiento del aire y la temperatura es de - 1ºC, el cuerpo sentirá frío, pero a la misma tempera-tura y con un viento de 40 Km / hr sentirá un frío intenso. Lo que sucede es que el viento elimina la delgada capa de aire que actúa como aislante entre la piel y la temperatura del ambiente.

Se ha intentado encontrar índices que permitan evaluar el frío del ambiente. Probablemente el índice de sensación térmica sea el más conocido y usado de los índices para el estrés por frío.

58F

ERN

AN

DO H

ENA

O RO

BLEDO

Tabla 8. Velocidad real leída

Calmo

8

16

24

32

40

48

56

64

Velocidad delviento en km/h

Superiora 64 km/h

(poco efectoadicional)

Peligro escaso(para una persona adecua-

damente vestida)Aumento de peligro Gran peligro

(peligro de congelación de las zonas expuestas)

Temperatura real leída en el termómetro ºC

El cuerpo humano siente frío como resultado de la temperatura del aire y la velocidad del viento. El enfriamiento de las zonas expuestas aumenta rápidamente con la velocidad del viento. El congelamiento puede ocurrir a temperaturas relativamente moderadas si el viento interfiere con la aislación del cuerpo. Por ejemplo, cuando la temperatura real del aire con viento es de 4 ºC y la velocidad de éste 48 km esta percibirá una temperatura equivalente a -11 ºC del aire inmóvil.

10 4 _1 _7 _12 _23 _29 _34 _4019

10

9

4

2

0

_1

_2

_3

_3,5

4

3

_2

_6

_8

_9

_11

_12

_12

_1

_3

_9

_13

_16

_18

_19

_20

_21

_7

_9

_16

_21

_23

_26

_28

_29

_29

_12

_14

_23

_28

_32

_34

_36

_37

_38

_19

_20

_29

_38

_39

_42

_44

_45

_48

_23

_26

_36

_42

_47

_50

_53

_55

_56

_29

_32

_43

_50

_55

_59

_61

_63

_65

_34

_38

_50

_58

_68

_67

_70

_72

_73

_40

_43

_57

_65

_70

_75

_78

_80

_82


Todos los índices de estrés por frío, como los de estrés calórico tienen limitacio-nes, pero en condiciones adecuadas proporcionan una información útil.

El factor de la sensación térmica es el efecto refrescante de cualquier combi-nación de temperatura y velocidad del viento o movimiento del aire. El índice de sensación térmica (tabla anterior) debe ser consultado por todo aquél que en-frente una exposición a bajas temperaturas y viento. Debe destacarse que las “temperaturas” de sensación térmica no tienen otro valor que el expresado, el efecto sobre el cuerpo. Aunque la temperatura de sensación térmica puede ser inferior a la del punto de congelación del agua, ésta no congelará a menos que la temperatura del aire esté también por debajo del punto de congelación.

El índice de sensación térmica no considera que parte del cuerpo está expuesta a frío, el nivel de actividad y sus efectos sobre la producción de calor corporal y la cantidad de ropa usada. Esta figura también señala la importancia de mantener la cabeza, cuello y manos cubiertos para conservar el calor en un ambiente frío.

La piel es la barrera natural del cuerpo para el calor y el frío, por lo que sus propiedades son muy importantes y la temperatura de la piel es un factor de peso en el control térmico corporal.


Figura 13. Índice de sensación térmica en el cuerpo humano

CabezaVelocidad de sudoración alta

(7-11 G/H insensible)

EspaldaVelocidad de sudoración baja(1-2 G/H insensible)Temperatura de la piel alta

Cuello Velocidad de sudoración alta

(4-5 G/H insesible)

BrazoVelocidad de sudoración baja


AntebrazoVelocidad de sudoración baja


NalgasVelocidad de sudoración baja


MuslosVelocidad de sudoración baja


PechoVelocidad de sudoración baja(1-2 G/H insensible)Temperatura de la piel alta

AxilaMuy variable con el individuoel ámbito de insensibilidadde la velocidad desudoración varía de 0 a 7 G/H

AbdomenVelocidad de sudoración baja(1-2 G/H insensible)temperatura de la piel alta

PantorrillasÁrera de baja velocidadde sudoración(1-2 G/H insensible)

PieÁrea de altavelocidad de sudoración(4-7 G/H insensible)la planta del pie tiene la velocidad más alta


CONTROLES

La capa de aire muerto que es encuentra entre el cuerpo y la ropa y el aire externo es esencial. La ropa se usa para mantener el calor del cuerpo y en general, ningún tipo de ropa es adecuada para todas las condiciones climáticas. Las telas de tipo denim de trama abierta, no sólo permiten la penetración del agua, sino también que el viento elimine el calor del cuerpo que debería quedar atrapado entre éste y la ropa. El plumón de pato o de ganso es adecuado para detener el viento, pero es prácticamente inútil cuando está mojado. El plástico transparente o las telas de nylon de trama apretada son una buena protección contra el viento y la lluvia, pero ofrecen una protección escasa contra el frío.

Muchas capas de ropa relativamente livianas con una capa externa de material impermeable al viento, mantienen mucho mejor la temperatura del cuerpo que una vestimenta gruesa puesta sobre la ropa que se usa para vivir en interiores. Cuanto mayor sea la cantidad de celdas de aire en estas capas de ropa, mayor será la eficiencia aislante contra la pérdida de calor. Debe permitirse que la ropa per-mita eliminar parcialmente la transpiración. Como la piel húmeda se congelará más rápidamente que la piel seca, es conveniente hacer uso de todos los medios factibles para mantener la piel lo más seca posible, empleando abrigos contra el viento y evitando la exposición de la piel a los efectos directos del mismo. Los problemas que se crean al usar muchas capas de ropas especiales es que quien las usa se vuelve muy torpe en la realización de varias tareas de rutina. También debe tenerse en cuenta, si se debe trabajar en espacios reducidos, que se aumen-tan las dimensiones del cuerpo.

Si en la piel expuesta se empiezan a percibir una sensación de punzadas u hor-migueo, debe frotársela para estimular la circulación. Sin embargo, el área ex-puesta está insensible, se recomienda no frotarla, esto sólo agravará la lesión y se deben calentar las partes afectadas con agua caliente (40 a 45º C) o por otro medio adecuado.

Existen respiradores de tipo térmico para quienes deben respirar aire muy frío. A temperaturas inferiores a – 45 ºC, el tejido pulmonar puede comenzar a conge-larse a menos que el aire sea calentado antes de su inhalación.

En la tabla siguiente se dan los límites de tiempo recomendados para trabajar en distintos ámbitos de temperatura baja. Como el metal conduce el calor fuera del cuerpo en forma bastante rápida, se debe tener mucho cuidado con el contacto


de la piel con objetos metálicos como herramientas y de ser posible usar herra-mientas que tengan mangos no metálicos.

Tabla 9. Límites máximos diarios de tiempo para exposición a temperaturas bajas

TemperaturaºC Exposición máxima diaria

0 a - 18 Sin límites siempre que la persona esté vestida adecuadamente

-18 a -34 Tiempo total de trabajo: 4 horas, alternando 1 hora dentro y 1 horafuera del área a baja temperatura

-34 a -57 Dos períodos de 30 minutos cada uno, con intervalos de por lomenos 4 horas. Tiempo total de trabajo a baja temperatura permitido: 1 hora (tener en cuenta que existe cierta diferencia individual: un informe recomienda períodos de 15 minutos y nomás de cuatro períodos por jornadas de 8 horas; otro limita a períodos de una hora de cada cuatro con un factor de enfriamiento bajo, por ejemplo sin viento; un tercero dice que la operación continua durante tres horas a – 53 ha sido probada sin que se produjeran efectos nocivos).

- 57 a -73 Tiempo máximo permisible de trabajo: 5 minutos durante un día de8 horas de trabajo. Para estas temperaturas extremas serecomienda el uso de cascos herméticos que cubran totalmente la cabeza, equipados con un tubo respirador que pase por debajo dela ropa hasta la pierna para calentar el aire.

Fuente: NSC Data Sheet 465

Los trabajadores de la construcción que trabajan a la intemperie, así como los montañistas, caminantes y trabajadores del campo son víctimas potenciales de hipotermia si no toman las debidas precauciones para evitar la exposición y can-sancio producidos por las bajas temperaturas (no necesariamente temperaturas de congelación), el viento y la lluvia. Cuando un vehículo se queda parado durante una tormenta, es preferible permanecer dentro del mismo. El motor puede pro-ducir calor, mientras el mismo vehículo sirve de protección contra las condicio-nes atmosféricas, pero deben tomarse precauciones para evitar la acumulación de monóxido de carbono dentro del vehículo cerrado. Para obtener calor adicional, puede emplearse el relleno de los asientos colocándolo entre las ropas. Si se viaja por áreas donde las tormentas son frecuente, debe llevarse equipo de emergencia para enfrentar cualquier condición desfavorable. La supervivencia depende de


una clara comprensión de la situación. Las reglas para supervivir son las mismas cualquiera sea la emergencia: pensar con claridad, estar preparado en forma ade-cuada y estar pendiente del estado del tiempo son las mejores defensas contra la hipotermia.

En la Norma se establecen las entidades de vigilancia y control, no hay deroga-torias sobre normas anteriores pués esta sólo amplía y ratifica las establecidas en la Resolución 2400 de 1979, Título III, capítulo I, la vigencia de esta norma rige a partir de la fecha de su publicación. Establece además el régimen sancionatorio, con su respectiva gradualidad.

Medidas de control

Después de definir y estudiar las condiciones óptimas y mínimas para un tra-bajo, conviene revisar, por una parte, los medios técnicos de que se dispone para conseguir las condiciones buscadas, y por otra parte las distintas soluciones dis-ponibles en casos especiales.

La protección técnica contra el calor puede tener cuatro objetivos:

• Reducir los aportes térmicos exteriores de influencia desfavorable en el ambien-te térmico interior.

• Reducir los aportes térmicos que provienen de fuentes de calor inherentes al proceso de fabricación desarrollado en el interior de las fábricas.

• Reducir al mínimo posible los aportes térmicos, exteriores e interiores, las condiciones del aire ambiente se optimizarán mediante un estudio adecuado de acondicionamiento del aire.

• Cuando sea imposible conseguir un ambiente térmico tolerable, deben utili-zarse medios de protección con el fin de reducir el metabolismo energético, limitar el tiempo de exposición o crear un microclima adecuado al trabajador.

Controles de ingeniería

Sistemas de ventilación general

Se usan para diluir el aire caliente en aire frío que se toma del exterior de la empresa, el sistema trabaja mejor en climas fríos que calientes; se pueden usar sistemas de aire central que manejan grandes áreas o edificios completos y siste-


mas portátiles o de ventilación exhaustiva local que pueden ser más eficientes y prácticos en áreas pequeñas.

Sistemas de enfriamiento y/o tratamiento del aire

Reducen la temperatura del aire removiendo el calor y en algunos casos hume-deciendo el aire.

Intercambiadores de calor

Hacen pasar el aire caliente sobre agua fría, este sistema es más eficiente en cli-mas fríos y secos, donde se puede humedecer el aire. Equipos de aire acondicionado

Los equipos tipo ventana o humidificadores portátiles, son efectivos pero costo-sos y sirven para oficinas o áreas muy pequeñas.

Aumentar la velocidad de flujo del aire en el sitio de trabajo, usando ventiladores de alta velocidad, sólo es efectivo realmente el método mientras la temperatura del aire sea menor que la del aire, permitiendo la evaporación del sudor a nivel de la piel del trabajador, facilitando el intercambio de calor con el medio. Si la temperatura del aire es mayor a 35 ºC, la mayor velocidad del aire hace el sitio de trabajo mas caliente y solo mejora la condición ambiental si el aire es seco. Si la humedad relativa del aire es el 100%, el aumento en la velocidad del aire, aumenta el calor del sitio y se dificulta el intercambio de calor por evaporación con el medio.

Encerramiento de fuentes de calor y superficies calientes

Para evitar el aporte de temperatura por intercambio con el aire del sitio, barreras de material aislante reflectivo y/o absortivo,

Los colores brillantes reflejan el calor y algunos materiales como el asbesto lo aislan (absorben), evitando la exposición de las personas.


Actuación sobre la fuente

Protección contra los aportes externos de calor:

Ante todo, se trata de impedir que el calor solar perturbe el clima interior de los edificios industriales. El calor solar penetra en los edificios a través de los tabiques de vidrio o a través de los tabiques opacos.

Tabiques opacos:

En la figura se esquematiza lo que ocurre cuando los rayos solares inciden sobre un tabique opaco. Una parte del flujo incidente es reflejado. El tabique absorbe otra parte.

Las cantidades absorbidas o reflejadas del flujo incidente son función del coefi-ciente de reflexión del tabique en consideración. La parte absorbida calienta el tabique.

Tso

Tsi

Temperaturaexterna To Temperatura

interna Ti

El calor absorbido es trasmitidopor conducción al interior

Flujo de calor cedido alexterior por conviccióny radiación

Flujo de calor al interiorpor convicción y radiación

Figura 14- Representación esquemática del balance energético de un tabique expuesto a los rayos térmicos.

Fuente: J.I. Yellot


Este calor absorbido tiene dos salidas:

1. Una parte es cedida inmediatamente al exterior, mediante intercambios de calor por convección. mientras más elevada sea la velocidad exterior del aire, mayor será esta parte.

2. Otra parte del calor absorbido es conducida hacia la cara interior y cedida al ambiente interior por convección, con retraso más o menos largo, dependien-do de la masa calórica y de la conductividad del tabique.

Se puede hacer protección eficaz actuando simultáneamente sobre tres caracterís-ticas del tabique:

• Aumento del coeficiente de reflexión con el fin de reducir el flujo de calor ab-sorbido, lo que reduce la temperatura de superficie exterior.

• Aumento del coeficiente de intercambio de calor externo, con el fin de facilitar la evacuación hacia el exterior de la mayor parte del calor absorbido.

• Aumento de la resistencia térmica del tabique, con el fin de mantener lo más baja posible la temperatura interna del tabique.

En la tabla 10, p.67 se pueden observar los efectos respectivos de los distintos medios de acción.

El efecto de la resistencia térmica de los tabiques puede ser puesto en evidencia comparando los tipos de los techos. La temperatura de la cara interna del techo pasa de 68ºC en un techo metálico a 31ºC en un techo de asfalto. Esta transmisión de calor puede ser igualmente reducida mediante la construcción de un doble techo separado por una cámara de aire.

El aumento de la reflectividad del tabique puede obtenerse mediante un revocado de cal, lo mismo que puede obtenerse mediante la utilización de varios materiales de recubrimiento (pintura de aluminio, chapas de cobre, pintura plástica).


Tabla 10. Influencia de la estructura y de la calidad de superficie de un techo sobre el coeficiente de absorción del flujo térmico (α).

La temperatura de superficie externa (Tso) y la temperatura de superficie interna (Tsi).

Materiales

Superficie

A Techo metálico

B 5 cms Madera

C 10 cms cemento

Pintura roja

α = 0.74Tso = 73 ºCTsi = 68 ºC

Alquitrán y grava α = 0.85Tso = 88 ºCTsi = 38 ºC

Asfalto α = 0.92Tso = 95 ºCTsi = 31ºC

Blancoα = 0.30Tso = 53 ºCTsi = 41 ºC

α = 0.30Tso = 57 ºCTsi = 28 ºC

α = 0.30Tso = 58 ºCTsi = 26 ºC

Blanco sintético α = 0.50Ts0 = 58 ºCTsi = 26 ºC

Chapa de cobre α = 0.50Tso = 58 ºCTsi = 26 ºC

Pintura de aluminio

α = 0.20Tso = 55 ºCTsi = 26 ºC

Fuente: J.I. Yellot.


Tabiques de vidrio

El problema es parecido al de los tabiques opacos, siendo necesario considerar el flujo de calor incidente y por lo tanto, considerar el problema de orientación del tabique de vidrio.

Siempre es posible reducir considerablemente el flujo del calor incidente median-te la colocación de persianas, las cuales preferentemente deben ser exteriores porque con esta ubicación retienen hasta el 80% del flujo incidente. Las persianas interiores ven reducida su eficacia, pues no retienen más que aproximadamente el 40% del flujo incidente.

Protección contra las fuentes de calor interiores

Las fuentes de calor interiores son de dos órdenes:

Convectivas.Radiantes.

Fuentes de calor convectivas

Cuando la emanación del calor se produce por convección, se forma una columna de aire caliente por encima de la fuente de calor, que conviene hacer escapar del edificio, para lo cual se debe recurrir a la instalación de campanas de aspiración por encima de las fuentes de calor.

Fuentes de calor radiante

La protección más sencilla contra las radiaciones térmicas es la pantalla. Las pantallas son más eficaces cuanto más importantes sean los coeficientes de re-flexión de sus caras.

En las fábricas es muy difícil mantener las pantallas brillantes y por lo tanto, con un coeficiente de reflexión elevado. Por ello, a veces es preferible, utilizar una doble pantalla oxidada separada por unos cuantos centímetros de aire.


Cuando el procedimiento de fabricación requiera una vigilancia visual, puede resultar conveniente la utilización de pantallas transparentes. Éstas deberán estar constituidas de rejillas de latón, con mallas pequeñas o de ventanillas antirradia-ción.

La ubicación correcta de la pantalla es muy importante. En la tabla siguiente se indica la absortividad y reflectividad de algunas superficies.

Tabla 11. Absortividad y reflectividad de algunas superficies.

Material (superficie) Absortividad Reflectividad

Aluminio pulido.

Aluminio opaco.

Acero galvanizado

Pintura de aluminio

Lámina de hierro (lisa)

Lámina de acero oxidada

Ladrillo.

Hormigón – piedra

Vidrio * (ordinario)

Superficies negras (no metálicas)

0.02 – 0.05

0.10 – 0.20

0.20 – 0.30

0.40 – 0.60

0.55 – 0.60

0.75 – 0.80

0.85 – 0.95

0.85 – 0.95

0.90 – 0.95

0.90 – 0.98

0.98 – 0.95

0.90 – 0.80

0.80 – 0.70

0.60 – 0.40

0.45 – 0.40

0.25 – 0.20

0.15 – 0.05

0.15 – 0.05

0.10 – 0.05

0.10 – 0.02

Fuente: J.I Yellot


• Hay una película especial que se aplica sobre la superficie del vidrio que tiene una alta reflectividad para los rayos infrarrojos (aunque es transparente) y que se recomienda para situaciones que requieran visibilidad a través de la pan-talla.

Absortividad de una superficie es la fracción que absorbe de la radiación inci-dente total.

El contacto directo entre la pantalla y la fuente de calor debe ser cero o sólo un mínimo, pues de otra manera el material protector se calentará por conducción convirtiéndose a su vez en una fuente de calor. Una persona nunca debe interpo-nerse entre la fuente de calor y la pantalla.

Actuación sobre el medio

Sistemas de ventilación general

Se usan para diluir el aire caliente en aire frío que se toma del exterior de la empresa, el sistema trabaja mejor en climas fríos que calientes; se pueden usar sistemas de aire central que manejan grandes áreas o edificios completos o siste-mas portátiles o de ventilación exhaustiva local que pueden ser más eficientes y prácticos en áreas pequeñas.

Sistemas de enfriamiento y/o tratamiento del aire

Reduce la temperatura del aire removiendo el calor y en algunos casos hume-deciendo el aire.

Intercambiadores de calor

Hacen pasar el aire caliente sobre agua fría, este sistema es más eficiente en cli-mas fríos y secos, donde se puede humedecer el aire.

Equipos de aire acondicionado

Los equipos tipo ventana o humidificadores portátiles, son efectivos pero costo-sos y sirven para oficinas o áreas muy pequeñas.


Aumentar la velocidad de flujo de aire en el sitio de trabajo

La velocidad del aire es el parámetro físico del ambiente térmico más fácil de regular localmente; la ventilación localizada puede realizarse con aire captado en el sitio o con aire previamente enfriado.

La utilización de aire del sitio o sea la utilización de un ventilador, plantea algu-nos problemas. Si la temperatura del aire es inferior a 35 0C, todo aumento de la velocidad del aire tiene como consecuencia aumento de la pérdidas de calor por convección. Cuando la temperatura del aire es superior a 35 0 C, todo aumento de la velocidad del aire aumenta el aporte de calor por convección; pero además facilita los cambios de calor por evaporación.

Existe una velocidad óptima del aire, a los cuales los efectos benéficos sobre los intercambios de calor por evaporación son más importantes que los efectos perjudiciales sobre los intercambios de calor por convección. Sin embargo, la velocidad del aire no puede aumentar indefinidamente sin tener efectos desa-gradables.

Usando ventiladores de alta velocidad, sólo es efectivo realmente el método mientras la temperatura del aire sea menor que la del ambiente, permitiendo la evaporación del sudor a nivel de la piel del trabajador, facilitando el intercambio de calor con el medio. Si la temperatura del aire es mayor a 35 ºC, la mayor ve-locidad del aire hace el sitio de trabajo más caliente y sólo mejora la condición ambiental si el aire es seco. Si la humedad relativa del aire es el 100%, el aumento en la velocidad del aire, aumenta el calor del sitio y se dificulta el intercambio de calor por evaporación con el medio.


Tabla 12. Velocidades de aire máximas tolerable por los trabajadores.

Condiciones Velocidad m/seg.

Exposición continua en un local con aire acondicionado.

Exposición continua en un puesto de trabajo fijo con ventilación general o localizada.

Sentado.

De pie.

Exposición intermitente en ventilación localizada o puntos de ventilación a los que el trabajador pueda presentarse.

Sujeción térmica ligera y actividad.

Sujeción térmica moderada y actividad.

Sujeción térmica elevada y actividad.

0.25 – 0.40

0.40 – 0.60

0.50 – 1.00

5.00 – 10.00

10.00 – 15.00

15.00 – 20.00

Fuente: J.H. Clarke

Encerramiento de fuentes de calor y superficies calientes.

Para evitar el aporte de temperatura por intercambio con el aire del sitio.

Barreras de material aislante reflectivo y/o absortivo.

Los colores brillantes reflejan el calor y algunos materiales como el asbesto lo aislan (absorben), evitando la exposición de las personas.

Actuación sobre el individuo

Reducción de la producción de calor metabólico

Puede obtenerse mediante una mecanización suficiente. Esta medida, cuyo fin es reducir la actividad física, puede ser útil en algunas ocasiones. La introduc-ción del control remoto puede mejorar más la medida de control permitiendo una


mayor distancia entre el trabajador y la operación calurosa o que el trabajador permanezca en un lugar con aire acondicionado.

Limitación de la duración de la exposición

Los períodos de reposo deben tomarse fuera de las condiciones térmicas nor-males de trabajo. La constante de tiempo de recuperación depende de las condi-ciones termohigrométricas del entorno de recuperación.

Creación de un microclima en el puesto de trabajo

Cuando las posibilidades ofrecidas por la ventilación local no son las adecuadas, se puede recurrir a las cabinas climatizadas (para trabajos sedentarios) o a ropas especiales (trabajos itinerantes). Se pueden construir cabinas de doble tabique cuyo intervalo entre los dos tabiques sea enfriado con aire refrigerado por hume-decimiento. Esto es sólo factible, cuando se trata de zonas relativamente peque-ñas, pudiendo ser una solución para lugares tales como salas de paneles operacio-nales, cabinas de operadores de grúas, etc.

Debe ponerse a disposición de los que trabajan en áreas calurosas, zonas de des-canso adecuadas y frescas. Debe haber también instalaciones sanitarias adecua-das, con posibilidades de ducharse y cambiarse de ropa después del trabajo.

La limitación de la exposición al calor puede, por si misma, prevenir o reducir los efectos nocivos; algunas exposiciones que podrían ser adversas para la salud en una jornada completa, pueden causar sólo una sobrecarga fácilmente reversible si su duración es suficientemente breve; la planificación adecuada del número y la duración de las exposiciones desempeña una función importante como medida preventiva. Los períodos de descanso deben tomarse en zonas de descanso fres-cas. La cesación del trabajo, por sí sola, no sería suficiente para aliviar la tensión si el trabajador permaneciere en el ambiente caluroso.

Aclimatación

La aclimatación es un mecanismo de adaptación fisiológica. Esencialmente du-rante la primera exposición al calor, una persona no aclimatada muestra una alta temperatura rectal, una elevada frecuencia en el pulso y una tasa de sudoración baja; experimenta incomodidad e incluso malestar, que bajo ciertas condiciones


pueden ser tan graves que debe evitarse continuar la exposición. La aclimatación da como resultado una reducción de la incomodidad y el malestar. La tempera-tura rectal y el pulso disminuyen en tanto que aumenta la producción de sudor. Además, la sudoración empieza ya a una temperatura interna y cutánea inferior y el contenido de sal del sudor se reduce.

Este proceso se debe desarrollar con los trabajadores nuevos, temporales y quienes reingresan o vienen de períodos largos de vacaciones y puede durar de seis (6) a doce (12) días dependiendo del esquema que aplique la empresa. La importancia de esta actividad radica en la disminución de la demanda cardiovascular, mayor eficiencia en la evaporación del calor por sudoración y mayor capacidad del or-ganismo para mantener la temperatura normal durante la jornada laboral.

El período de aclimatación consiste en trabajar sólo el 50% de la jornada laboral durante el primer día de exposición a la condición de calor, e ir aumentando el 10% cada día o cada dos días, hasta llegar al 100% de la jornada laboral el día sexto o el día decimosegundo.

Para velocidades de aire mayores a 1.5 m/seg. y temperatura de aire menor de 350C, el cuerpo humano mejora su capacidad de enfriamiento.

Los trajes impermeables interfieren la evaporación del calor y a menor cantidad de ropa mayor facilidad de regulación térmica.

Las personas obesas o mayores de 50 años, tienen mayor riesgo de trabajar en pues-tos de calor, debido a la deficiencia en los sistemas pulmonar y cardiovascular.

Las mujeres tienen mayor dificultad de sudoración y menor capacidad aeróbica.

Después de hacer la corrección a los valores medidos, se comparan con los va-lores de referencia, valores límites permisibles y se determina si hay o no riesgo térmico en el puesto de trabajo y bajo condiciones específicas de la evaluación.

La OSHA, Administración americana de salud ocupacional y seguridad 1986, propone dos esquemas para el proceso de aclimatación, dependiendo si el traba-jador es la primera vez que se expone a puestos de calor: 20% de la jornada el primer día e incrementos de 20% cada día, hasta completar el 100%. Si ya tiene experiencia en este tipo de trabajo: 50% el primer día, 60% el segundo día, 80% el tercer día y 100% el cuarto día.


Hidratación

Los trabajadores deben de estar informados de la importancia de ingerir agua po-table u otras bebidas hidratantes (que no contengan alcohol), durante la jornada laboral y la empresa debe disponer fuentes de agua cerca al lugar de trabajo o suministrar los líquidos correspondientes. Se debe tomar un vaso de agua cada 20 minutos aproximadamente y con relación al contenido de sales de las bebidas hidratantes, que son requeridas por el organismo, se considera que las contienen los otros alimentos consumidos.

Se recomienda la adición de sal cuando la pérdida por sudoración asciende a más de cuatro o cinco litros por turno.

Por cada cien (100) litros de agua se debe añadir:

250 gramos de cloruro de sodio. 7 gramos de cloruro de calcio. 100 gramos de ácido cítrico. 32 gramos de cloruro de potasio.1000 gramos de azúcar. 50 gramos de vinagre.

La mezcla no debe contener más de dos (2) gramos por litro de CO2.

Es fundamental la cooperación de los trabajadores para un programa preventivo en industrias calurosas. Su enseñanza y motivación, en lo que respecta a prácti-cas laborales adecuadas y medidas de control, merecen cuidadosa atención.

Control médico

En todo momento, se debe tener en cuenta una adecuada supervisión médica. Los exámenes de pre-empleo y periódicos son normas que deben seguirse. No deben permitirse exposiciones excesivas al calor de personas con deficiencias circulatorias u otras de origen fisiológico, tales como infecciones de vías respira-torias y malestares del sistema digestivo.

El examen médico de pre-empleo, prestando particular atención a los sistemas cardiovascular, renal, endocrino y respiratorio, así como a la piel, es muy im-portante para la colocación de los trabajadores en tareas calurosas. Además de


la condición física, este examen debe tener en cuenta la edad, sexo y también factores sicológicos.

Los exámenes médicos periódicos son muy importantes para comprobar como responde el trabajador a la tarea calurosa.

Programas de monitoreo de los trabajadores

Se debe hacer seguimiento detallado a los trabajadores que laboran en puestos con cargas metabólicas superiores a 500 Kcal/hora y a personas que deban usar ropa impermeable en sitios con temperatura por encima de 210C.

El monitoreo se puede hacer con dosímetros de calor, midiendo la demanda cardíaca, la temperatura oral, la sudoración y la pérdida de peso durante la jor-nada laboral.

Si al finalizar el trabajo se superan 110 pulsaciones por minuto, se debe dis-minuir la jornada laboral (rebajar el período de trabajo y mantener el tiempo de descanso).

Usar la tasa de recuperación de la frecuencia cardíaca, midiendo las pulsaciones 30 segundos después de terminar la tarea y 2.5 minutos después y aplicando la siguiente tabla de interpretación:

Tabla 13. Tasa de recuperación de la frecuencia cardíaca.

Recuperación de lafrecuenciacardíaca

Pulsaciones 2.5 minutos después

Pulsaciones 30segundos después

Recuperaciónsatisfactoria < 90

Puede requerir estudioposterior 90 10

No hay recuperación (alto riesgo) 90 <10

Fuente: Reglamento técnico para exposición a sobrecarga térmica


• Chequear la temperatura oral al terminar la jornada, pero antes de que el tra-bajador ingiera agua; si la temperatura es mayor de 36.7 ºC, se debe disminuir el tiempo laborado.

• Si hay una disminución del peso corporal superior al 1.5% del peso al iniciar la jornada laboral, se debe incrementar el consumo de líquido.

Protección personal

Cuando no es posible resolver el problema de trabajos con calor, en la fuente o en el medio, ha de recurrirse a la protección personal.

La exposición de los trabajadores durante un determinado tiempo a la acción del calor, incide en las características que deben cumplir los vestidos, con el fin de determinar el grado de protección frente a estos riesgos y que son necesarios conocer.

Es necesario recordar que durante la realización de un trabajo, el organismo so-porta una carga térmica que es la suma del calor producido por el propio organis-mo y el procedente del medio ambiente.

El metabolismo corporal produce un calor que depende de los siguientes facto-res:

• Altura y peso de la persona.• Vestido utilizado.• Movimientos que realiza.• Posturas adoptadas.• Trabajo desarrollado.

El calor procedente del medio ambiente depende de:

• Temperatura del aire.• Velocidad de movimiento del aire.• Humedad relativa.• Fuentes radiantes.

De una manera general, el vestido de protección contra el calor debe ser mal con-ductor del calor, es decir debe contener algo de material reflejante.


Una primera forma de protección es la de procurar evitar la carga del calor, tanto la convectiva como la radiante. En este caso se recurre a un vestido que tiende a aislar al trabajador del ambiente caluroso, intercalando entre ambos (trabajador-ambiente) un material cuya conductividad térmica sea baja.

Este material puede ser de lana o de material sintético. Cuando estas prendas en-vuelven completamente al trabajador, el calor del organismo no puede ser elimi-nado, limitando su efectividad a una cuarta parte.

El caso extremo es el de prendas de protección contra el fuego que deben ser eficaces durante algunos segundos contra temperaturas que sobrepasan el límite de inflamabilidad del tejido.

Cuando la radiación viene de una sola dirección puede bastar la utilización de un delantal aluminizado.

El calor absorbido por el vestido de protección contra el calor no se transmite necesariamente al organismo. Esto depende del modo en que se produzca la ab-sorción. Un vestido amplio que deja pasar el aire y que constituye cámaras ais-lantes, debe ser preferido a un vestido ajustado.

Es necesario resaltar que la protección debida al vestido reflector es compen-sada, en parte, por la impermeabilidad del mismo, que captura la evaporación del sudor, particularmente en atmósferas húmedas. Algunos vestidos de protección sirven no sólo para proteger el cuerpo, aislándolo, sino también para combatir la sobrecarga térmica, refrigerándolo. Uno de los componentes de vestidos exterio-res es el cuero. Hay muchos modelos de vestidos de protección contra el calor exterior. Las ventajas de estos vestidos están en la relativa facilidad con que se visten y desvisten los usuarios y la de tener un precio bajo. No obstante los in-convenientes son numerosos: son voluminosos, son incómodos y dificultan los movimientos.

Características térmicas de los vestidos de protección

Estos deben reducir la carga térmica soportada por el hombre en algunas condi-ciones de trabajo, debiendo cumplir los siguientes requerimientos:

• Deben ser antiinflamables.


• Deben oponerse a la penetración del calor radiante y al transmitido por con-vección.

• Ha de eliminarse el calor que penetra a través del vestido y el producido por el organismo.

Inflamabilidad de los vestidos

Este aspecto tan importante vendrá reflejado por las características propias del vestido y puede servir como base para una clasificación de los tejidos.

A. Características cuantitativas:

Estas características permiten clasificar en diferentes grados a los tejidos utiliza-dos puesto que su resultado se expresa numéricamente.

La superficie de tejido destruida por combustión sirve para clasificar a los tejidos, siendo la combinación del tiempo de inflamación y la velocidad superficial media de combustión la que presenta un método concreto para distinguir el comporta-miento de un tejido.

1. Superficie de tejido destruida por combustión: según la superficie destrui-da de una probeta rectangular de tejido, con unas dimensiones determinadas, en una cámara de ensayos, se pueden catalogar los tejidos en diferentes gra-dos de inflamabilidad.

2. Tiempo de inflamación: esta característica está relacionada inversamente con la superficie de tejido destruido.

Se considera como tiempo de inflamación la duración mínima de la aplicación de una llama con características específicas que provoca la combustión total de un tejido.

3. Velocidad superficial media de combustión: es el cociente entre la super-ficie de la muestra destruida y el tiempo de la presencia de llama hasta la completa extinción de ésta.


B. Características cualitativas

Son el resultado de muchas observaciones efectuadas al realizar los ensayos de tipo cuantitativo. Algunas no son medibles, aunque se pueden expresar como buenas, regulares o malas, no debiendo utilizarse tejidos que estén clasificados en el grado más desfavorable.

No dependen intrínsecamente de la inflamabilidad del tejido, sino de la forma en que se lleva a cabo y de la aparición de signos externos derivados de la com-posición y estructura del tejido.

1. Fusión del tejido: su presencia puede aumentar los riesgos de quemaduras.

2. Retracción del tejido: al producirse retracción hay un aumento de la canti-dad de superficie que está en contacto entre la piel y el vestido, por lo tanto aumentará el riesgo de quemadura.

3. Existencia de puntos incandescentes: al extinguirse la llama si quedan pun-tos incandescentes, disminuye la facilidad para su extinción total.

4. Presencia de humo y gases: en lugares cerrados con atmósferas reducidas, es un impedimento la utilización de tejidos cuya combustión presente humo y gases con gran opacidad o toxicidad.

Dispositivos para impedir la penetración de calor ambiental:

Los sistemas que poseen estas características deben estar fundamentados en es-tos tres principios físicos diferentes:

a) reflexión del calor radiante:

Lo cual puede lograrse en el tejido mediante la metalización del tejido o re-vestimiento del vestido por una delgada lámina de aluminio pulido.

Los vestidos con estas características son de precio elevado, exigiendo un man-tenimiento cuidadoso para conservar sus propiedades reflectantes debido al de-terioro de éstas por el polvo, oxidación, etc. Los mejores vestidos reflectantes reflejan el 90% del calor radiante, por lo que al menos el 10% es absorbido por el


vestido. Esto indica que es necesario un aislamiento entre la superficie exterior del vestido y la piel.

Las propiedades ópticas del tejido son un factor influyente en la transmisión del calor por radiación, para cada tejido hay un color determinado cuyo poder reflec-tante es superior al resto de los colores.

b) Disminución de la conductividad térmica a través del vestido:

Todo vestido de protección contra calor debe tener un bajo coeficiente global de transmisión de calor; su conductividad térmica se puede disminuir mediante un aislamiento, que puede ser estático y dinámico.

El aislamiento estático está formado por materiales que crean una barrera calo-rífuga, de tal forma que la cara interna del vestido esté como máximo a 44 ºC (umbral del dolor térmico en caso de contacto con la piel). Los materiales utiliza-dos deben ser flexibles y conservar sus condiciones aislantes cuando exista sudor y haya aplastamiento.

El aislamiento dinámico se realiza por una corriente de aire fresco dirigido, del interior al exterior del vestido.

c) Eliminación del calor recibido por la superficie del vestido mediante la evapo-ración del agua:

Este proceso reproduce el fenómeno fisiológico de evaporación del sudor.

Vestidos interiores ventilados:

Existen vestidos interiores ventilados que tienden a llevar aire fresco directa-mente a la superficie de la piel.

El aire de ventilación es llevado por un tubo de 25 mm de diámetro interno y almacenado en una bolsa para su distribución.

Un buen vestido ventilado debe tener las siguientes características:

• Evitar el almacenamiento de calor.• Mantener un estado de confort.


• La inyección de aire fresco debe ser tal, que se distribuya uniformemente entre las diversas regiones cutáneas.

Vestuario con circulación de líquido:

Este es menos utilizado.

Sirve para protegerse del frío o del calor según la temperatura del líquido que circule. El agua es el fluido más corriente.

Controles administrativos y prácticas de trabajo

El entrenamiento es la clave para mejorar, un buen programa de entrenamiento para riesgo térmico debe incluir:

• Conocimiento de los riesgos por exposición al calor.• Reconocer los factores de predisposición, signos y síntomas de patologías por

calor.• Capacitación en primeros auxilios específica para atender urgencias por calor.• Responsabilidad por exposición innecesaria.• Peligro de usar drogas, incluidas algunas terapéuticas y / o alcohol en ambi-

entes calientes.• Importancia de usar elementos de protección personal.• Programa de rescate y su importancia.

Los trabajos en ambientes más calientes, como reparación de equipos y manteni-miento se deben programar en las horas de menor calor o durante la noche.

Debe tenerse cuidado en el diseño de un sistema de aislamiento comercial, espe-cificar el espesor, el material y el terminado necesarios para lograr el propósito de la aplicación.

Las construcciones comerciales están diseñadas para acomodarse, bien sea para el confort humano o para almacenamiento de materiales. Generalmente, estos propósitos se logran a través de un apropiado diseño de calefacción/ventilación/enfriamiento y del sistema de plomería.


El objetivo del diseño del aislamiento es aumentar la eficiencia de estos sistemas, reducir el consumo de energía y ayudar a prevenir daños por condensación. El control de ruido es normalmente un subproducto del diseño del sistema de ais-lamiento.

Objetivos del diseño

El diseñador del sistema de aislamiento debe conocer los objetivos de la insta-lación y la cantidad y el tipo de equipo proyectado para lograr esos objetivos.

En muchos casos tales como la generación de vapor, un apropiado aislamiento puede reducir el tamaño o el número de generadores necesarios.

En el caso de almacenamiento de frutas o vegetales o refrigeración de carnes, mantener la temperatura y controlar la condensación son los objetivos que reem-plazan el diseño de espesor económico. La apariencia y los factores de higiene también pueden afectar la selección de terminados en áreas expuestas y/o áreas donde los alimentos son preparados y almacenados.

El control de condensación sobre ductos, enfriadores, drenajes de cubiertas y tuberías frías, es una función básica del aislamiento en construcciones comercia-les. En este caso, el objetivo del diseño será seleccionar materiales y métodos de aplicación con los cuales se logre el mejor sello posible como barrera de vapor, y calcular el espesor de aislamiento necesario para prevenir la condensación sobre sistemas fríos.

El aislamiento seleccionado para protección de personal y/o protección contra incendio debe ser capaz de resistir altas temperaturas sin contribuir a un posible peligro de incendio. El escape de un generador diesel puede alcanzar temperaturas de 454,4 a 538 ºC (850 a 1000 ºF), debe ser suficientemente aislado para reducir la temperatura superficial en el área expuesta a personal o materiales inflamables por debajo de 60ºC (140 ºF). Los ductos de escape de cocinas propensos a salpicaduras de grasas inflamables deben tener el mismo criterio de diseño.

El diseño del aislamiento para equipos calientes es algo más que una simple in-serción de datos teóricos de conductividad térmica a fórmulas para la transferen-cia de calor. El requisito decisivo es el uso del conocimiento práctico obtenido por la experiencia mediante la experimentación y la producción.


Aislamientos térmicos

Son aquellos materiales o combinación de materiales que retardan la transmisión de calor, cumpliendo una o más de las siguientes funciones:

Conservación de energía reduciendo las pérdidas o ganancias de calor.Control de la temperatura superficial para protección y confort personal.Estabilidad y control de procesos.Control de la condensación sobre superficies frías.Control de congelación en líneas de agua helada.Aumentar la eficiencia de operación de sistemas de calefacción/enfriamiento, va-por, potencia y procesos en instalaciones comerciales e industriales.Protección de equipos a agentes externos (corrosivos o químicos).Protección al fuego.Control de sonido.

Principales materiales de aislamiento

Hay muchos factores que intervienen en la selección del mejor aislamiento para una aplicación específica: en primer lugar hay necesidad de analizar las caracterís-ticas generales de cada uno de ellas y otras veces hay necesidad de consultarlas directamente con los fabricantes. Se enumeran a continuación los aislamientos más frecuentemente utilizados en instalaciones comerciales e industriales.

Silicato de calcio

El silicato de calcio es un aislamiento granular formado con silicato hidratado de calcio y sílice sin asbesto, reforzado con fibras orgánicas e inorgánicas y moldea-do en formas rígidas. Dado que en su fabricación no se utilizan materiales de origen orgánico, el aislante es incombustible y mantiene su integridad física a temperaturas muy altas. Su rango de servicio térmico cubre desde 100° C hasta aproximadamente 816 ºC.


Vidrio celular

También es rígido y totalmente inorgánico. Está formado por millones de células de vidrio selladas. Es un material aislante muy especial porque son celdas cerra-das por completo y no absorbe líquidos ni vapores. Por esta razón, no se debe aceptar que se fabrique de recortes pegados. Tiene una conductividad térmica mucho más alta que la mayoría de los aislamientos pero se utiliza frecuentemente en lugares con baja temperatura ambiente y en instalaciones sepultadas donde el problema es la humedad. Su rango de servicio térmico es generalmente entre 212 ºC y 482 ºC. Uno de los puntos débiles es su elevado costo frente a la mayoría de los aislamientos.

Fibra de vidrio

El aislamiento de fibra de vidrio se forma a partir del vidrio fundido, fabricado con materiales totalmente inorgánicos y se aglutinan con resinas orgánicas. De-pendiendo del tipo de fabricación, se pueden obtener fibras continuas del tipo textil que se emplean como refuerzo del plástico, o también fibras largas dis-continuas con la que se fabrica la lana de vidrio para los aislamientos térmicos en forma de mantas flexibles, láminas semi rígidas y formas premoldeadas para tuberías y superficies cilíndricas. Su rango de servicio térmico está entre 40 ºC y 538 ºC. Su única limitación es para aplicaciones a altas temperaturas. Requiere acabado metálico exterior.

Fibras minerales y lana de roca

Estos aislamientos fibrosos se fabrican a partir de roca o escoria de hornos fun-dida. Tiene un rango entre 38 ºC y 648 ºC mayor que la fibra de vidrio pero utiliza aglutinantes orgánicos similares para darles integridad estructural. No son para soportar carga y contienen cantidades variables de residuos sólidos de material vítreo que no se ha convertido en fibra, afectando su factor de conductividad térmica (factor K Ç). La principal desventaja de los materiales de lana mineral son sus fibras tan cortas y pesadas (densidad alta), las cuales permiten que las vibraciones y el maltrato físico ocasionen desmoronamiento del aislamiento, exigiendo el uso de mallas metálicas para mantener su integridad. Requiere un acabado metálico exterior.


Sílice y perlita expandida

La perlita es un material de ocurrencia natural y el aislamiento se fabrica de rocas volcánicas silíceas hidratadas, que por calentamiento, se vaporiza el agua bruscamente, expandiendo el material y formando una estructura de diminutas celdas de aire adentro de un producto vitrificado. Requiere un acabado metálico exterior. Los productos son frágiles y soportan cargas. Son menos eficientes tér-micamente que los materiales de silicato de calcio, no es combustible y opera en el rango intermedio de las temperaturas altas.

Plásticos elastómeros

Las resinas espumadas con plásticos elastoméricos y polietilenos producen un material celular flexible, disponible en formas premoldeadas y láminas planas. Esos productos son flexibles y de celdas cerradas, lo cual otorga baja permeabi-lidad de vapor y agua, permitiendo instalaciones sin barrera adicional en condi-ciones moderadas de trabajo. Su rango de servicio térmico está entre -101 ºC y 99 ºC. Son aislamientos muy eficientes a bajas temperaturas porque no requieren chaquetas externas. Su principal limitación está en la resistencia al fuego.

Espumas plásticas

Dentro de la categoría de espumas aislantes se encuentran varios materiales uti-lizados principalmente en instalaciones para servicio en frío y plomería. Poliure-tano: Los plásticos de poliuretano e isocianurato espumados tienen la conductivi-dad térmica más baja porque las celdas están llenas con agentes insufladores de flurocarbonos, que son más pesados y tienen una conductancia menor que el aire. De todas maneras se requiere sellado en la superficie exterior para evitar que el aire y el vapor de agua retornen al interior de las celdas y pierda su especial fac-tor de conductividad. Se dispone de aislamientos preformados y pueden ser fun-didos en el sitio de aplicación. Se han tenido problemas con los uretanos respecto a su estabilidad con el tiempo y la resistencia al fuego. Por eso se han creado los isocianuratos para resolver en parte el problema. Su rango de servicio térmico está entre - 184 ºC y 80 ºC. Su principal limitación por el momento se encuentra en los componentes flurocarbonados incluidos en su estructura que actualmente están en vía de prohibición total por afectar la capa de ozono.


Poliestireno expandido (icopor, porón, Anime): Polímero orgánico de celda abier-ta. Están limitados en su gama de temperaturas. Por eso es utilizado principal-mente en instalaciones para servicio en frío. Su gran limitación está en su baja capacidad para resistir la degradación estructural con el tiempo y su poca resis-tencia al fuego.

Fibras refractarias

Los aislamientos de fibras refractarias están constituidos principalmente por fibras minerales o cerámicas las cuales incluyen alúmina y sílice unidas con agentes aglutinantes para temperaturas extremadamente altas. Los materiales se fabrican en láminas rígidas planas o formas rígidas premoldeadas. Tienen una excelente resistencia al choque térmico a altas temperaturas y su límite máximo de temperatura puede llegar a los 1649 ºC.

Cementos aislantes

Los cementos aislantes y superficies son una mezcla de fibras aislantes, agluti-nantes, agua, y cemento. Son masillas plásticas útiles para aplicar sobre superfi-cies irregulares como acabado exterior que absorbe las dilataciones y contrac-ciones térmicas. El valor aislante del acabado es relativo pero puede ser aplicado a superficies con temperaturas altas. Cada fabricante de cemento aislante pro-porciona las diferentes propiedades, características adhesivas y los valores de resistencia a la contracción.

INTRODUCCIÓN

En la práctica de la higiene industrial, uno de los procedimientos más confiables para el control de los agentes que contaminan el aire, es la ventilación o sea la renovación del aire en el ambiente de trabajo.

La ventilación es un método común para reducir la exposición de las personas a los contaminantes químicos que se generan en el lugar de trabajo o a la acumu-lación de gases, vapores o polvos inflamables y/o explosivos. La ventilación es una buena solución cuando las modificaciones en los procesos u otros métodos de control no son efectivos.

En el presente resumen, no se pretende otra cosa que hacer una introducción en la nomenclatura más comúnmente utilizada en esta compleja rama tecnológica. Además, se ponen de manifiesto las fallas más frecuentes que se comenten en este tipo de instalaciones y que en consecuencia se deben evitar.

Para acciones más complejas como el diseño, cálculo e instalación de sistemas de ventilación es importante remitirse a criterios establecidos en los manuales técnicos existentes como el editado por la A.C.G.I.H. “Industrial Ventilation”

SEGUNDA PARTE

Ventilación

EL AIRE ATMOSFÉRICO

El globo terrestre, en su conjunto, está envuelto en un manto gaseoso que recibe el nombre genérico de atmósfera. En ella pueden distinguirse tres capas: tropós-fera, estratósfera e ionósfera, que sumadas forman la atmósfera con una altura de 160 km. Para aplicaciones industriales el aire se toma de la capa más cercana a nosotros: la tropósfera con una altura de 10 km.

El aire que nos rodea es un gas incoloro, insípido e inodoro. Es una mezcla de gases y no una composición química, pudiendo sus componentes separarse por enfriamiento hasta -196 oC. A esta temperatura, varios de sus componentes se separan por destilación fraccionada.

La composición del aire permanece relativamente constante al menos hasta unos 20 km de altura. De los componentes que forman el aire, sólo el oxígeno y el nitrógeno son necesarios para la vida. El primero es esencial en el proceso metabólico, por el que nuestro cuerpo transforma los hidratos de carbono, las proteínas y las grasas contenidas en los alimentos, en calor y energía; el segundo no tiene funciones metabólicas, pero sirve como diluyente inerte y mantiene el henchimiento de ciertas cavidades de nuestro cuerpo, tales como los alvéolos pulmonares, el oído medio y las cavidades de los senos.

El aire como todos los gases, es capaz de reducir su volumen cuando le oprime una fuerza exterior. Igualmente al introducirse en un recipiente se expande repar-tiéndose por igual en el interior del mismo. También es común a todos los gases su reducida viscosidad que comporta gran facilidad para fluir por las conduc-ciones.

Además, el aire por lo que se refiere a ventilación, contiene vapor de agua, olores, humo, anhídrido carbónico producido en la respiración y combustión y polvillo formado por corpúsculos minerales y orgánicos que transportan gran variedad de bacterias y otros microorganismos junto con sus gérmenes, eliminando este aire viciado mediante su renovación y su ventilación.


DEFINICIÓN DE VENTILACIÓN

Es el proceso de hacer circular aire limpio a través de un espacio, con el objeto de eliminar o disminuir la concentración de sustancias nocivas, o el de ajustar la temperatura y humedad de un ambiente.

Ventilar es cambiar, renovar, extraer el aire interior de un recinto y sustituirlo por aire nuevo del exterior con el fin de evitar su enrarecimiento, eliminando el calor, polvo, olores y cuanto elemento perjudicial o impurezas contenga el aire ambiental encerrado dentro del local. De no llevarse a cabo esta renovación, la respiración de los seres vivos que ocupan el local se haría dificultosa y molesta, siendo un obstáculo para las normales actividades que se desarrollan. La cantidad de aire necesaria para efectuar una ventilación puede depender entre otros factores de:

- Dimensiones y características del local.- Actividad a que está destinado.- Calor a disipar o carga térmica. - Granulometría de los sólidos a transportar.

Se ha de advertir que la ventilación en absoluto modifica las cualidades del aire respecto a su temperatura, humedad y demás aspectos que son estudiados en el aire acondicionado, centrándose en el movimiento del aire y su consiguiente desplazamiento y traslación.

Los objetivos que se persiguen en la ventilación industrial, son principalmente:

- Calentamiento o enfriamiento del ambiente.- Eliminación de un contaminante (extracción).- Dilución de la concentración de un contaminante.- Suministro de aire de reposición.

Con base en lo anterior se pueden clasificar los métodos de ventilación en:


NATURAL

GENERAL

VENTILACIÓN

Descarga libre LOCALIZADA

FORZADA

A través de ductos

VENTILACIÓN GENERAL O POR DILUCIÓN

En este tipo de ventilación se trata de remover todo el aire ambiental de un es-pacio.

Únicamente sirve para evitar que se produzcan acumulaciones de contaminantes que no fueron captados por los equipos de extracción localizada o que se des-prendieron como consecuencia de operaciones esporádicas no controladas.

Ventilación general o por dilución son términos similares, utilizándose la venti-lación general cuando se pretende, mediante renovación de aire, controlar el calor y la humedad, mientras que si se pretenden controlar las condiciones higiénicas, se le denomina ventilación por dilución.

La dilución del contaminante en el ambiente de trabajo y posterior eliminación por ventilación general debe ser sustituido, siempre que el proceso lo permita, por un sistema de captación localizada.

Los requisitos que se deben tener en cuenta para la ventilación por dilución son:

- La cantidad del contaminante no debe ser elevada.- La toxicidad del contaminante debe ser baja (TLV mayor o igual a 100 ppm)- Liberación suficientemente uniforme del agente.


- Los trabajadores deben estar relativamente lejos del punto de origen de los agente nocivos o la emisión es tan baja, que no se sobrepasan los niveles per-misibles.

Este tipo de ventilación se utiliza para el control de:

- Vapores orgánicos y sustancias de baja toxicidad que puedan afectar la salud.

- Humedad y temperatura y en general confort del ambiente.- Prevención de incendios y explosiones.- Muy raramente se emplea en el caso de polvos y humo, por su toxicidad gene-

ralmente alta.- Ambientes con presencia de calor convectivo.

Se obtendrán mejores resultados, si se observan dos principios fundamentales:

a) Proporcionar una tasa volumétrica de aire adecuada.b) Distribuir el aire uniformemente en la sala de trabajo.

En cuanto a los caudales de aire, se pueden encontrar las siguientes recomenda-ciones (las que pueden ser utilizadas completamente) como resumen de determi-naciones experimentales:

a) Número de cambios de aire por unidad de tiempo, según el tipo de ocupación del área de interés:

TIPO DE OCUPACIÓN CAMBIOS / HORADe – a

Auditorios (sitios con techos altos) 4 - 30Hornos de panadería 10 - 60Sala de calderas 4 - 60Fundiciones ferrosas 4 - 30Fundiciones no ferrosas 6 - 60Hospitales en general 2 - 15Cocinas comerciales 10 - 60 Laboratorios químicos 6 - 30Lavanderías 10 -120Salas para cambio de ropas 2 - 15


Corredores, salas de espera 1 - 10Oficinas en general 2 - 30Restaurantes, cafeterías 4 - 30 Almacenes (comercio) 6 - 20Baños (sanitarios) 10 - 30Salas para fumar 10 - 60Bodegas de almacenamiento 1 - 6

b) Volumen por unidad de tiempo, con base en las necesidades por persona:

TIPO DE ESPACIO U OCUPACIÓN Metros cúbicos/ min/ personaAuditorios, almacenes, teatros. 0.283 a 0.416Barberías, salones de belleza. 0.283 a 0.425Cafeterías, oficinas, cuartes de hospital. 0.425 a 0.566Oficinas privadas, bares (sitios concurridos dondese fume bastante). 0.283 a 0.850Sala de conferencias (sitios concurridos donde se fuma bastante). 0.850 a 1.60

c) Cantidad basada en el área del local:

TIPO DE LOCAL, EDIFICACIÓN Metros cúbicos/m2/ min O PROCESOIndustrias en general que no tengan desprendimientos de agentes nocivos,ni irritantes, ni inflamables. 0.305Garajes (con ventilación mecánica). 0.305Gimnasios. 0.457Baños sanitarios. 0.914 Cuartos para cargar baterías. 0.610Comedores. 0.457Cocinas espaciosas. 0.610Cabinas para soldadura de arco. 15.240Cuartos para limpieza abrasiva. 30.480


En lo referente al patrón de flujo, se deben tener en cuenta las siguientes conside-raciones:

- Deben existir facilidades para el ingreso de aire.- Las aperturas de salida de aire deben encontrarse lo más próximas posibles a

los puntos de producción del agente.- Las entradas y salidas del aire se deben ubicar de manera que el aire se dis-

tribuya por todo el local de trabajo y sobre todo que haya barrido la zona de generación del contaminante.

- Se debe evitar la ubicación de operarios entre la zona de generación del agente y el sitio de salida del aire.

- Se debe evitar el reingreso del aire extraído.- Las descargas del aire contaminado no deben afectar al vecindario.

Si el contaminante es liberado al aire por debajo de la cara del operario, es in-dicado proporcionar una corriente de aire que se dirija hacia abajo. El suministro y/o la extracción deben colocarse en tal forma que el trabajador permanezca en el lado del aire limpio tanto como sea posible.

CONSIDERACIONES PARA EL DISEÑO DE UN SISTEMA DE VENTI-LACIÓN NATURAL

Con el objeto de obtener la máxima ventaja del efecto de chimenea (diferencia de densidades), el aire de suministro debe entrar por las aberturas situadas cerca o a nivel del piso del espacio que se va a ventilar y dejar las aberturas de salida altas en al pared y/o a través de ventiladores de gravedad en el techo.

Se localizan las aberturas de entrada de aire en el lado del edificio que queda directamente enfrente al viento dominante.

Se localizan las salidas de aire donde los movimientos del viento dominante crea áreas de baja presión, por ejemplo, en el lado directamente opuesto a la direc-ción del viento dominante. Las salidas pueden colocarse en un techo en forma de ventiladores de gravedad individuales, monitores continuos, o ventiladores de cumbrera.

- Las aberturas de entrada no deben estar obstruídas por edificios, árboles, car-teleras, canceles, interiores, etc.


Se obtiene mayor flujo por unidad de área de abertura total utilizando abertu-ras de entrada y salida de áreas aproximadamente iguales.Los circuitos cortos entre aberturas en dos lados a un alto nivel pueden aclarar el aire a ese nivel sin producir una ventilación apreciable en el nivel inferior ocupado.La distancia vertical entre las entradas y las salidas deben ser tan grande como sea posible, con el objeto de desarrollar el mayor beneficio de la venti-lación por la diferencia de temperatura.En estructuras de pisos múltiples, las aberturas en la zona neutral de presión son menos eficaces para la ventilación.

En general, la ventilación natural para espacios es inadecuada en los siguientes casos:

- Oficinas que tienen un área de ventana abierta que es menor al 5% del área del piso.

- Oficinas con más de 7.30 metros de profundidad y que no tienen ventilación cruzada.

- Oficinas con ventilación cruzada pero que ocupan un espacio que dista más de 10.70 metros de una ventana o entrada de aire.

- Cuartos de sanitarios que tienen un área de ventanas que es menor de 0.8 m² o menos de 0.02 m² por cada 0.3 m de altura o 5% del área del piso.

- Áreas de cafetería o ensamble que tienen un área de ventana que es menor al 6% del área del piso.

CLASIFICACIÓN

Atendiendo a los medios utilizados, la ventilación general se puede clasificar en los siguientes tipos:

a) Natural: es la que se obtiene al abrir puertas y ventanas, en el recinto. El máximo movimiento de aire se logra cuando las aberturas tienen orientación contrapuesta (ver figura 1)

b) Forzada: es la que se obtiene con la ayuda de equipos succionadores. Estos pueden ser de dos tipos:


1. Aerostáticos: especies de chimeneas de formas diversas, que se instalan en las partes superiores de las cubiertas de las naves y aprovechando el paso del viento a través de unas aletas crean una succión en la nave donde están co-nectadas.

Figura 1. Ventilación general natural orientación de las entradas y salidas de aire

Mala Regular

Buena

Óptima


Figura 2. Mala localización del extractor


Figura 3. Buena localización del extractor


2. Mecánicos: son los extractores helicoidales de flujo axial, que se colocan en ventanas, huecos de pared, techos.

Estos extractores consisten en una hélice que están movidas con la ayuda de un motor eléctrico.

Presentan característica de un bajo consumo de energía y el movimiento de ele-vados caudales.

En la mayoría de los lugares, al instalar los equipos de ventilación general, se producen fallas que atentan contra el sentido común. La más frecuente es instalar el extractor al lado de una ventana abierta, creando con ello recirculación del aire sobre un punto. El aire del local no se mueve. Otra es instalar el extractor frente a una ventana o puerta. El ambiente del local se renovará muy poco.

EXTRACCIÓN LOCALIZADA

Es la captación del contaminante en un punto lo más cercano posible al foco de emisión.

La extracción localizada es el método que deberá escogerse para captar el con-taminante en el foco de emisión, evitando que se esparza por el ambiente.

Sus principales ventajas, respecto a la ventilación general son:- Eliminación eficiente del contaminante.- Caudal de aire a mover, relativamente pequeño.

Sus desventajas, respecto a la ventilación general, son:- Costo elevado de instalación.- Alto consumo de energía.

Clasificación

Atendiendo a los medios utilizados, la extracción localizada, se puede clasificar en:


a) Natural: es la que se obtiene con la variación de la temperatura entre la parte inferior y superior de una chimenea.

b) Forzada: es la que se obtiene con la ayuda de equipos extractores.

EQUIPOS DE QUE SE COMPONE LA EXTRACCIÓN FORZADA(FIGURA 4)

a) Campanas, capotas o sistema de captaciónb) El conjunto de ductos de conducción de aire, con sus accesorios (codos, entra-

das, uniones)c) Separadores, filtros o purificadores de aire.d) Ventilador y motor.e) La chimenea, que debe tener una altura mínima de acuerdo con la legislación

existente.

CAMPANA CAPOTA O SISTEMA DE CAPTACIÓN

El nombre general utilizado para los sistemas de captación es el de campanas. “Su principal función es captar los diferentes contaminantes generados en los procesos industriales”. Dado que la mayoría de los contaminantes carecen de inercia, su movimiento está relacionado con el proceso mismo.

Una campana puede pensarse como un magneto o imán, es decir, como si tuviera una fuerza de atracción para cada molécula de aire en la vecindad, disminuyén-dose su capacidad de atracción a medida que las moléculas se apartan de ella.

Son las bocas terminales del sistema de extracción. Su diseño es de trascendental importancia para conseguir la mayor eficiencia en la extracción con el menor consumo de energía.

Las campanas de aspiración probablemente son las partes más importantes del sistema, sirven para recoger y encerrar el contaminante o para producir un movi-miento adecuado del aire en el punto de origen del contaminante de una magni-tud conveniente y que actúa en la dirección apropiada para capturar los contami-nantes que se escapan y conducirlos al sistema exhaustivo. Es necesario tener un conocimiento completo de las leyes del flujo de aire en las aberturas de aspi-ración y de la forma en que los diversos contaminantes actúan, para el diseño de

102F

ERN

AN

DO H

ENA

O RO

BLEDOFigura 4. Campana capota


una campana eficiente. Una campana es eficiente cuando recoge efectivamente al contaminante con una remoción mínima de aire y es de diseño apropiado cuando además de eficiente, no perturba los procesos.

Mientras que el diseño de una campana está condicionado a muchas considera-ciones, deben tenerse presente las siguientes reglas específicas:

1. La fuente de contaminación debe quedar aislada en la mejor forma posible.2. Las campanas de aspiración se colocarán en la dirección del movimiento del

contaminante o del aire contaminado.3. Cuando la fuente de contaminación no se encuentra aislada, las campanas de

aspiración deben colocarse lo más cerca posible a ella.4. Las campanas de aspiración que deben quedar ubicadas a cierta distancia de

la fuente de contaminación, tendrán una abertura grande.

En el diseño de una campana se tienen en cuenta las propiedades físicas del contaminante a captar: densidad, temperatura, velocidad y dirección de las ema-naciones, tipo de operación, aislamiento de otras operaciones, eficiencia de cap-tación que se desea.

Es necesario eliminar las posibles corrientes laterales de aire que harían nece-saria una enorme velocidad de captación, como por ejemplo, las corrientes pro-ducidas por la maquinaria, el operador, transporte de materiales, etc.

La velocidad mínima del aire, en cualquier punto del plano de entrada de la campana se denomina VELOCIDAD DE CAPTURA y es aquella necesaria para evitar que el agente que se va a controlar, se escape del encerramiento y cause problemas en el ambiente laboral.

La tasa volumétrica requerida vendrá dada por la ecuación:

Q = V x A

En donde:Q = Tasa volumétrica de aire (caudal) en metros cúbicos por segundo.V = Velocidad de captura, en metros por segundo A = Área abierta o de ingreso del aire, en metros cuadrados.


Si bien es necesario adoptar un valor mínimo para la velocidad de captura, no es conveniente aumentarla excesivamente, especialmente cuando se trata de ranu-ras, porque incrementarán mucho las pérdidas de presión o resistencia. Las pér-didas de presión aumentan con el cuadrado del aumento de velocidad.

Tabla 1. Rango de velocidad de captura

Se adoptan valores en la zona inferior o superior de cada intervalo según los siguientes criterios:

Tabla 2. Rangos

Condiciones dedispersión del contaminante

Ejemplos Velocidad de capturam/seg

Agente desprendido a muy baja velocidad en

aire casi en reposo

Evaporación deestanques, con

detergentes, plateado0.254 a 0.508

Agente desprendido con baja velocidad,

movimiento moderadodel aire

Cabina de atomizado.Transferencia detransportador a velocidad baja,

soldadura

0.508 a 1.016

Generación activa delagente y rápido

movimiento del aire

Pintura atomizada encabinas de escasa

profundidad 1.016 a 2.54

Agente desprendido con alta velocidad inicial y rápido movimiento del aire del ambiente de

trabajo

Esmerilado, chorroabrasivo, mezclado en

volteo 2.54 a 10.16

Inferior Superior

1. Pocas corrientes de aire en el local 1. Corrientes turbulentas en el local

2. Contaminantes de baja toxicidad 2. Contaminantes de alta toxicidad

3. Operaciones intermitentes 3. Operaciones continuas

4. Campanas grandes y caudaleselevados

4. Campanas de pequeño tamaño


En ocasiones se habla de velocidad de control, que es la velocidad de la corriente de aire que impide que éste se escape de la zona encerrada por la campana.

VELOCIDAD DE ENTRADA: es la velocidad con que entra el aire en la cam-pana y da idea de la uniformidad de flujo y captación. Si entra a través de rendijas se le denominará velocidad de ranura. La velocidad en el pleno es la velocidad en el interior de la campana. La ranura tiene como función conseguir una buena distribución del aire. Una buena velocidad en la ranura o rendija, suele ser 10 m/seg tomándose como velocidad en el pleno la de 5 m/seg.

La velocidad de captura se fija según las condiciones de emisión del contami-nante tales como temperatura del proceso, punto de ebullición, clase de riesgo, velocidad y dirección con que se emite el contaminante, forma que se le va a dar a la campana y especialmente basándose en la experiencia anterior de procesos similares.

Es muy importante recordar que los procesos industriales que se controlan por medio de una campana de aspiración nunca deben estar ubicados cerca de puer-tas y ventanas. Tampoco debe olvidarse que la cantidad de aire que se extrae de un cuarto por medio de un sistema de ventilación exhaustiva debe reemplazarse por una cantidad similar de aire puro. Muchas veces se descuida este punto, lo que da lugar a una presión negativa en el cuarto que impide el funcionamiento satisfactorio del sistema de ventilación.

Básicamente, el aire se aproxima desde todas las direcciones hacia la fuente de succión. Si la abertura de la campana fuera puntual, se formaría un contorno de flujo alrededor del punto de forma esférica. En la práctica, las aberturas de toma en la campana no son puntuales, sino que presentan un área finita de forma cilín-drica, rectangular o cuadrada. El conocimiento del campo formado alrededor de la toma es necesario para poder calcular el flujo de aire que se necesita extraer en un caso dado.

Existen diferentes tipos de captación de los contaminantes, de acuerdo a las características de las sustancias, las corrientes de aire presentes, el espacio dis-ponible y los procesos que se realizan.

Para que la captación sea efectiva, se necesita un buen encerramiento de la fuente de contaminación con el fin de proporcionar volúmenes mínimos de aire a ex-traer y para evitar que haya escapes al ambiente de trabajo, ya que después de


los contaminantes mezclándose con el aire del ambiente es imposible y/o anti-económica su captación, porque habría que mover grandes cantidades de aire.

Figura 5. Procesos correcto e incorrecto

CorrectoIncorrecto

Correcto Incorrecto


Por lo tanto, a mayor encerramiento, mayor eficiencia y economía. En muchos procesos se puede aplicar un encerramiento total, pero en otros se requieren es-pacios abiertos para la operación. En algunos casos, esto se obtiene por medio de compuertas que se abren en los momentos necesarios, por ejemplo, para cargar las materias primas o descargar los productos. Otras veces se necesitan espacios abiertos permanentemente.

Por esto, para un buen diseño de un sistema de captación, se requiere suficiente conocimiento del proceso u operación que se quiere proteger. Muchos sistemas de ventilación exhaustiva fallan por un encerramiento inadecuado de la fuente del contaminante.

Existen cinco tipos de campanas a saber:

a) Cabinas: envuelven totalmente al contaminante, dejando al operador fuera. Es el sistema óptimo. Se utiliza principalmente en procesos de pintura a pis-tola, chorreado con arena, metalización. Mantienen en un mínimo los dis-turbios ocasionados por corrientes de aire extrañas. La parte libre permite el acceso del operador o las piezas al proceso.

Figura 6. Cabinas


b) Campanas portátiles dirigibles: tienen forma troncocónicas o tronco pi-ramidales. Son idóneas para focos de emisión de tamaño reducido. Sus aplica-ciones principales son: soldadura de arco, soldadura autógena, mecanización de piezas.

Figura 7. Campanas portátiles dirigibles

c) Capotas de extracción lateral: este tipo de campana, se suele utilizar cuando el contaminante es emitido desde una superficie plana. Algunas aplicaciones típicas son: instalaciones de descargue, recubrimientos electrolíticos, pintura por inmersión.


Figura 8. Capotas de extracción lateral

d) Campanas de extracción por descenso: consiste en una mesa perforada a la que por la parte inferior se realiza la extracción. Es idónea en aquellos casos donde el contaminante tiene una densidad superior a la del aire. Su aplicación más generalizada se encuentra en procesos de soldadura, pintura, secado de disolventes, afilados y pulidos.

Figura 9. Campanas de extracción por descenso


e) Campanas de techo: es el tipo de captación más antiguo y de ahí el nombre de campanas a todas las terminaciones de sistemas de extracción. Se colocan sobre el foco contaminante. Son particularmente satisfactorias si el aire con-taminado está más caliente que el aire ambiental y por lo tanto tiende a subir. Sin embargo, no deben usarse si los trabajadores deben inclinarse sobre la fuente de contaminación porque el aire contaminado pasa a través de la zona de respiración del trabajador.

Figura 10. Campanas de techo

Cuando se vayan a usar campanas suspendidas se deben tener en cuenta los siguientes criterios:

-El volumen de aire que sale de la campana debe exceder el volumen de aire que llega a la cara de la campana.

- Colóquese la campana suspendida tan cerca de la fuente como sea posible.- La inclinación de los lados de la campana debe ser de 45º.


- El área de la sección transversal de la cara de la campana debe ser alrededor de 125 % del área de la sección transversal de la pluma de aire caliente.

- Una campana existente que sea demasiado grande puede ser corregida pro-porcionándole pestañas a lo largo de los bordes internos de la campana. Esto reduce el área y aumenta la velocidad.

- Evite campanas suspendidas si el trabajador debe laborar sobre la fuente, ya que estaría en la corriente de aire que asciende. Se prefiere extracción lateral.

- Las campanas suspendidas son de poco uso, ya que son susceptibles a las cor-rientes de aire cruzadas, las cuales disminuyen su eficiencia.

CONDUCTOS (DUCTOS) DE AIRE CON SUS ACCESORIOS (CODOS, ENTRADAS Y UNIONES)

La función de los ductos en un sistema de ventilación exhaustiva localizada, es dotar de un canal para transportar aire contaminado desde la campana hasta el punto de descarga; en la selección del conducto se tendrá en cuenta:

- Que la velocidad del fluido no sea menos de una mínima denominada veloci-dad de transporte.

- Que el conducto y los accesorios ofrezcan la menor resistencia al flujo de aire o sea las mínimas pérdidas por fricción.

Estos conductos o tuberías conectan las campanas de aspiración con el colector y el equipo aspirador y transportan el aire contaminado desde las campanas hasta el colector. Por lo general, los conductos que llevan aire se construyen con lámi-nas de acero que pueden ser inoxidables o galvanizadas, pintadas o sin pintar. Para el transporte de algunos gases corrosivos o polvos abrasivos, los conductos se deben proteger con sustancias especiales.

El tamaño de los ramales y de la línea principal que forma el sistema de conduc-ción del aire contaminado, depende de la cantidad de aire que debe moverse para capturar el contaminante de manera efectiva y de la velocidad necesaria para transportarlo.

El agente nocivo junto con el aire succionado se conduce bajo presión negativa a través de una tubería con sus accesorios. En la selección del conducto (dimensio-nes y otras características físicas) se debe tener en cuenta:


a) Que la velocidad no sea menor de un mínimo denominado VELOCIDAD DE TRANSPORTE y que es aquélla suficientemente alta como para evitar la sedimentación o la acumulación de los materiales que se mueven a través de la tubería y la velocidad máxima debe ser inferior a la que causa excesiva vibración y provoca mucho ruido en los conductos.

Tabla 3. Velocidades de transporte en las tuberías que conducen material en forma de partículas (Metros por segundo)

MATERIAL TRANSPORTADO DESDE HASTA

Polvillo de madera (producido en pulimento) 7.62 10.16

Aserrín liviano (seco) 10.16 15.24

Aserrín pesado (húmedo o de madera verde) 15.24 20.32

Virutas de madera (Livianas y secas) 10.16 15.24

Virutas de madera (pesadas, húmedas) 15.24 20.32

Polvo procedente de molienda y de pulimento 15.24 20.32

Polvo de fundición, pulimento y desmoldado 17.78 22.86

Polvo de limpieza abrasiva con arena 17.78 20.32

Pelusilla de limpieza abrasiva con arena 17.78 20.32

MATERIAL TRANSPORTADO DESDE HASTA

Pelusilla seca procedente de brillado 12.70 15.24

Viruta de metales 20.32 25.40

Polvo de plomo 20.32 25.40

Algodón (pelusilla) 12.70 15.24

Lana 15.24 20.32

Pelusilla de cabuya o cáñamo (liviana) 14.23 15.24

Fibra de cabuya o cáñamo (residuos) 15.75 17.27

Granos 12.70 20.32

Polvos de granos (cereales) 10.16 15.24

Granos de café 15.24 17.78

Polvo de caucho 10.16 12.70

Polvo de moldeo 15.24 17.78

Polvo de granito, pulimento 15.24 20.32


b) El conducto y los accesorios deben ofrecer la menor resistencia al flujo de aire, por lo tanto se emplearán paredes lisas y se evitarán las configuraciones que sean origen de turbulencia, las cuales aumentan la resistencia.

El mínimo diseño debe ser tal que los valores teóricos y/o experimentales prote-jan a la vez algunos inconvenientes que se puedan causar como:

- El taponamiento o encerramiento de uno o más brazos del sistema, lo cual reduce el volumen total de succión y además reduce la velocidad en algunas secciones del sistema de ductos.

- El daño de ductos, por ejemplo, la presencia de dientes (salientes), que incre-menta la resistencia al movimiento del fluido y disminuye el volumen y la velocidad, desbalanceando el sistema.

- El escape en los ductos que puede incrementar el flujo y la velocidad después de la abertura (o grieta), pero se reduce antes de ella y en otros tramos del sistema.

- La corrosión o erosión del ventilador o aún la pérdida de eficiencia del venti-lador, lo cual podrá reducir el flujo y la velocidad.

En los casos de disponer de varios ramales de succión, se hace necesario balan-cear las resistencias de los flujos previstos para cada ramal. Si no hubiera este balanceo en los ramales de alta resistencia, se obtendrían caudales muy bajos y en los de baja resistencia caudales excesivos, diferentes a los establecidos inicial-mente.

Debe proveerse ventanillas de limpieza, especialmente en aquellos puntos donde existe mayor probabilidad que el polvo se acumule como sucede en las curvas, uniones y al pié de los ductos verticales.

Los dos factores básicos que determinan el tamaño de los ductos son:

1. El área en cualquier sección no debe exceder Q/V, en donde “Q” es el volumen de aire que fluye por la sección y “V” la velocidad mínima de aire requerida para la conducción neumática del elemento transportado.

2. La pérdida de presión producida por la cantidad requerida de aire que fluye en cualquier brazo, debe ser igual a aquélla creada en esa parte del sistema cuando en él existe un flujo apropiado.



Figura 11. Ramales de succión

Las velocidades deben ser adecuadas para remover o reentrar el polvo que se ha asentado durante una operación impropia del sistema de ventilación.

Las pérdidas de presión estática se presentan por fricción en codos, entradas de ramales, orificios, expansiones, contracciones, entrada del ventilador, chimenea y otras pérdidas por fricción o turbulencia del sistema.

SEPARADORES, FILTROS O PURIFICADORES DE AIRE

Cuando se ha captado el aire contaminado en los procesos y operaciones dentro de los lugares de trabajo, se debe conducir este aire contaminado a equipos que hagan una limpieza de él, con el fin de que pueda ser descargado en la atmósfera sin crear un riesgo para la comunidad.

La selección de un equipo para la limpieza de aire es en sí una ciencia compleja. Por esta razón, es importante que cuando se vaya a hacer este tipo de selección se tengan en cuenta consultores, fabricantes y distribuidores de equipos, así como también entidades que ya los hayan utilizado y tengan experiencia sobre ellos. Además, se debe solicitar un certificado de garantía e instalar el equipo ya es-cogido con la condición de comprarlo si realiza el trabajo esperado.

Para realizar esta selección se deben tener en cuenta varias consideraciones como: costo inicial, costo de mantenimiento, costo de operación, efectividad de retención de contaminantes, espacio necesario para su instalación, facilidad de consecución de repuestos y asesoría que la firma constructora y/o distribuidora pueda proporcionar.


Los principales factores que influyen en la selección de un equipo son:

- Características físico-químicas del contaminante, como tamaño de partícu-las, corrosión, contenido de humedad, viscosidad, combustibilidad y explo-sividad.

- Concentración del contaminante en la corriente de aire que lo transporta.- Temperatura de la corriente de aire.- Grado de colección requerido.- Energía requerida, considerando la disponibilidad de ella en la región y su

costo.- Facilidad de disposición de los desechos líquidos o sólidos obtenidos.- Las demás características que la legislación existente exige.

La selección del equipo debe tener en cuenta los objetivos que se persiguen con la instalación, como el control de la contaminación del aire para alcanzar normas de calidad del mismo, la recuperación de materiales valiosos, la recirculación del aire, la conservación de la salud de los trabajadores o el control de molestias a la comunidad.

Los equipos para limpieza de aire remueven los contaminantes del aire o corrien-te de gas. Se encuentran disponibles en una amplia gama de diseños que satis-facen variaciones en los requerimientos de limpieza del aire. El grado de re-moción requerida, cantidad y características del contaminante a remover y las condiciones del aire o corriente de gas, deben tenerse en cuenta en la selección del equipo purificador. Además el control de incendios y explosiones deben ser tenidas en cuenta en toda selección.

Los equipos para limpieza de aire se dividen en dos grupos básicos: filtros de aire y colectores de polvo. Los filtros de aire se diseñan para remover concentraciones de polvo del orden encontrado en el aire exterior y son empleados en ventilación, aire acondicionado y sistemas de calefacción, cuando la carga de polvo rara vez excede de un gramo por mil pies cúbicos de aire, a condiciones normales las con-centraciones de polvo son del orden de 0.05 gr/1000 pies cúbicos de aire.

Los colectores de polvo son usualmente diseñados para cargas muchísimo más altas producidas por procesos industriales.


Tabla 4. Tipos de separadores

TIPO APLICACIONES

Cámaras de sedimentación Materias sólidas en suspensión

Ciclones Materias sólidas en suspensión

Precipitadores electrostáticos Materias sólidas en suspensión

Filtros Sólidos y líquidos

Torres de lavado (scrubbers) Sólidos, líquidos y gases

Torres de absorción Gases y líquidos

Torres catalíticas Gases y líquidos

La consulta con el fabricante del equipo es el procedimiento recomendado para la selección del equipo adecuado.

Los factores que influyen en la selección de un equipo son:

- Concentración y tamaño de las partículas del contaminante.- Grado y nivel de captación requerido.- Características del aire o corriente de gas.- Características del contaminante.- Requerimientos de energía.- Métodos de eliminación de desechos.

1. CONCENTRACIÓN Y TAMAÑO DE LAS PARTÍCULAS DELCONTAMINANTE

Es necesario tener en cuenta estos factores, puesto que un sistema puede ser eficiente para una concentración determinada y tamaño específico de las partículas ineficiente para una o varias características diferentes.

2. GRADO Y NIVEL DE CAPTACIÓN REQUERIDO

El grado de captación requerido depende de si el aire va a ser recirculado o si va a ser lanzado al exterior.


Cuando va a ser descargado al exterior, el grado de captación depende de: la localización de la planta, comparación de las cualidades del material remo-vido con diferentes tipos de colectores, naturaleza del contaminante (factor potencial de riesgo para la salud, molestia pública o posibilidad de daño a la propiedad y los requerimientos gubernamentales).

La tasa de emisión de masa tiene también influencia en la selección del equipo.

Una recomendación de seguridad en la selección del equipo es: seleccionar el colector que permita la liberación de la menor cantidad posible de con-taminante, que dé un costo inicial y de mantenimiento razonables y que se encuentre dentro de las regulaciones existentes para la polución del aire:

• CARACTERÍSTICAS DEL AIRE O CORRIENTE DE GAS:

La condensación del vapor de agua, puede causar embalaje y taponamiento del aire o sedimentación en los colectores secos.

Los corrosivos químicos pueden atacar telas o metales en los colectores secos y cuando se mezclan con el agua en colectores húmedos pueden causar grandes daños.

• CARACTERÍSTICAS DEL CONTAMINANTE:

La composición química puede atacar los elementos del colector o causar corrosión en los colectores húmedos.

Materiales de ciertas características tales como el polvo desprendido duran-te el pulido, se puede adherir a los elementos del colector causando tapona-miento. Materiales abrasivos pueden causar desgaste en partes metálicas. El tamaño de las partículas, forma y densidad pueden dañar ciertos colectores.

• REQUERIMIENTOS DE ENERGÍA:

El costo y disponibilidad de energía hace esencial un análisis cuidadoso de los requerimientos de energía para cada colector.


• MÉTODOS DE ELIMINACIÓN DE DESECHOS:

El método para remover y eliminar los materiales colectados puede variar con el material, proceso de planta, cantidad generada y diseño del colector. Los colectores secos pueden ser descargados continuamente o en forma intermi-tente a través de compuertas, válvulas y esclusas a contenedores o transporta-dores. Los materiales secos pueden crear un problema secundario de polvo por una disposición final inadecuada del material removido.

La elección idónea del equipo depurador, puede redundar en beneficio de la economía de la empresa al permitir la recuperación de productos que en otro caso serían desechados (recuperación de finos, disolvente, metales, etc).

Es necesario instalar el colector antes del extractor con el fin de evitar el de-terioro de este último.

A continuación se dan algunas características de equipos para controlar la con-taminación atmosférica y cuya elección y diseño requieren de conocimientos especializados.

a) Cámara de sedimentación:

Es un dispositivo suficientemente grande que permite reducir la velocidad de las partículas y sedimentarlas. Esta cámara se aconseja, más que todo, para sedi-mentar partículas con diámetros mayores a 50 micras.

El tiempo de detención del contaminante en la cámara, debe ser lo suficiente-mente largo para permitir que las partículas sedimenten, la velocidad del gas en la cámara debe ser menor de 3.0 m/seg. Debe procurarse que la distribución del gas a la entrada y salida de la cámara sean uniformes.


Figura 12. Cámara de sedimentación

b) Ciclones:

Es un colector con partes no móviles, que convierte una corriente gaseosa a una trayectoria en forma de espiral o vértice, confinado dentro de la estructura. La fuerza centrífuga hará que las partículas se depositen en la pared del ciclón y luego se sedimenten en una tolva colocada en la parte inferior del ciclón. En un ciclón se pueden identificar tres elementos básicos:

1. Entrada del gas contaminado.2. Salida del gas limpio. 3. Tolva recolectora de polvo removido.


Figura 13. Ciclones

Los ciclones pueden separar partículas de diámetros menores de 10 micras. En general la eficiencia del ciclón aumenta con el tamaño de partícula, densidad, velocidad de entrada, longitud del cono y relación entre el diámetro del cuerpo del ciclón y el diámetro de salida.

c) Filtros de talega (Talegas):

Las talegas o filtros de tela son tal vez, el método de retención de sólidos más antiguos que se conoce. Un filtro de tela retiene las partículas sólidas, cuando la corriente gaseosa que las contiene pasa a través de ella.

Los filtros de tela son capaces de remover partículas de diámetro hasta de 0.5 mi-cras. Las eficiencias alcanzadas por los filtros de telas son superiores al 99%. Los filtros de tela están compuestos por varias talegas que pueden ser de forma tubu-lar o planas y se encuentran suspendidas en una especie de caseta o armadura.


Cada caneca puede almacenar cientos o miles de talegas. Las partículas retenidas pueden ser removidas de la superficie de la tela por medios mecánicos o neumáti-cos.

Figura 14. Filtros de talega

Las velocidades de filtración son generalmente muy bajas, variando entre 0.3 y 9.0 metros por minuto.

La caída de presión es mayor cuando se están recogiendo partículas pequeñas, a medida que aumenta la velocidad de filtración aumenta la resistencia.

Cuando la caída de presión es lo suficientemente grande se hace necesaria la limpieza, la cual puede hacerse intermitentemente por medios mecánicos o neumáticos. La frecuencia de limpieza depende del tipo de tela utilizada, de la eficiencia de filtración y del sistema de limpieza del filtro.

La altura del sistema de talegas debe ser tal que facilite la evacuación de los sólidos removidos.


En los filtros de tela se tienen las siguientes ventajas:- Alta eficiencia en la remoción de partículas.- Caída de presión y consumo de energía moderado.- Recuperación de partículas en estado seco, las cuales pueden ser reutilizadas.

Desventajas:- Costo de mantenimiento elevado.- Limitaciones en el uso cuando hay altas temperaturas.- No pueden ser utilizadas cuando hay condensación de vapores.

d) Torres lavadoras (Scrubbers):

Es un equipo que puede remover partículas o gases por impacto o intercepción con un líquido lavador, una torre lavadora puede remover partículas entre 0.2 y 10 micras. El principal mecanismo utilizado para remover polvo, es aumentar el tamaño de las partículas para que éstas sean removidas fácilmente. El mecanis-mo secundario consiste en atrapar las partículas de polvo en una película líquida para que sean arrastradas y removidas por la corriente líquida.

Una de las ventajas de la torre lavadora es poder remover partículas y gases si-multáneamente. También en lugar de agua, se pueden utilizar soluciones ácidas o alcalinas para neutralizar los gases.


Figura 15. Torre lavadora (Scrubber)

Una de las desventajas es la remoción de las partículas del líquido lavador en el efluente. Esta separación debe hacerse por sedimentación, centrifugación, etc, para no convertir un problema de contaminación atmosférica en uno de contami-nación de aguas.

Los parámetros que afectan el diseño de una torre lavadora son:

- Flujo de gas.- Temperatura.- Contenido de humedad del gas.- Tamaño de las partículas en la corriente gaseosa.- Tipo de partículas y concentración.- Propiedades del gas.


- Flujo del líquido lavador.- Caída de presión.- Eficiencia de remoción.

El material de construcción de una torre lavadora debe ser muy resistente a la CORROSIÓN y la ABRASIÓN.

La disposición de lodos, provenientes de una torre lavadora es una de las consi-deraciones más importantes en el diseño de éstas. Generalmente se utilizan lagu-nas de sedimentación en donde las partículas sedimentadas deben ser removidas del fondo y luego llevadas a un relleno sanitario.

Ventajas:• Eficiencias de colección altas para rangos muy amplios de partículas.• Mantenimiento simple por lo sencilla de la operación.• Se pueden remover gases corrosivos.

Desventajas:• Caídas altas de presión.• Se produce aglomeración o encostramiento en el interior del equipo.• Se presenta erosión y corrosión.• La disposición de lodos es complicada.

e) Precipitador electrostático:

Se utiliza para captar material sólido en suspensión. Son de alta eficiencia, pero el costo también es elevado.


Figura 16. Precipitador electrostático

f) Ventilador y motor:

Un ventilador es una máquina volumétrica que traslada fluido de una parte a otra, venciendo determinada presión. En otras palabras, los ventiladores hacen dos cosas: suministran la presión estática necesaria y mueven el aire.

En un sistema de extracción localizada, el ventilador es el elemento encargado de comunicar al aire la energía necesaria para arrastrarlo hasta el punto de cap-tación y hacerlo circular por los ductos y elementos de limpieza antes de devolver-lo de nuevo a la atmósfera.


Un ventilador crea una presión estática positiva sobre el lado de la descarga de las aspas que impulsa el aire hacia delante (hacia la chimenea) y una presión estática negativa sobre el lado de la succión contrario de las aspas que aspira el aire (hacia la campana). Los fabricantes y distribuidores de ventiladores son buenas fuentes de información y pueden proporcionar el ventilador necesario, pero se requiere saber qué es lo que se necesita (condiciones de operación).

Los ventiladores son componentes esenciales del sistema. Succionan el fluido portador del agente contaminador a través de la campana, de la tubería y sus ac-cesorios y del colector, luego lo lanza por el conducto de salida hasta la atmósfera general (externa al sitio de trabajo). Con el objeto de prevenir el efecto corrosivo, de abrasión, sobre las paletas, se deben colocar siempre después del separador.

Los ventiladores se clasifican principalmente por la forma como los gases atra-viesan el rotor y por la disposición de la curvatura de las paletas.

A continuación se describen los principales tipos de ventiladores con sus ventajas y desventajas. Par su cálculo, selección e instalación se requieren conocimientos técnicos adecuados.

a) De flujo axial:

Son los que crean un flujo de aire en la dirección del eje de rotación. Están cons-tituidos por unas aletas o hélices cuyo eje está unido al rotor de un motor.

1. Ventiladores de hélice:

Son usados para mover grandes cantidades de aire con bajas presiones estáticas y son comúnmente utilizados en ventilación general o ventilación por dilución.

a) Tipo de disco o aleta de cubo: Usados para mover aire limpio donde no se presente resistencia de ducto.


Figura 17. Ventilador tipo de disco o aleta de cubo

b) Tipo aleta estrecha o propulsora: usado para mover aire donde se requieren bajas presiones estáticas. Comúnmente utilizado para extracción en cabinas de pintura a pistola.

Figura 18. Ventilador tipo aleta estrecha

c) Tipo tubo axial (Ventilador de ducto): es el mismo descrito en b), excepto que se fabrica con una sección corta de tubo recto. Es recomendable para mover aire que contiene vapores que pueden condensarse, pigmentos y otros mate-riales que se pueden adherir a las aletas del ventilador.


Figura 19. Ventilador tubo axial

2. Vano axiales:

Proporcionan economía en potencia y espacio respecto a las de tipo hélice y pue-den desarrollar más altas presiones, solamente se usan con aire limpio. Tienen rotores en forma de hélice y una carcaza en forma de tubo, tienen además paletas fijas directoras de flujo situadas en el lado de descarga o de recibo del caudal.

Figura 20. Ventilador vano axiales


b) Centrífugos:

Están formados por un impulsor que gira dentro de una cubierta en forma de voluta. El aire sale proyectado en dirección perpendicular a la de captación.

1. Tipo paletas curvadas hacia delante:

El rotor de este ventilador tiene aspecto de jaula de ardilla, las paletas son so-portadas por una placa de acero sólida en un lado y por un anillo en el otro. Son aletas cortas y abundantes con su borde de salida inclinado en la dirección de rotación y del flujo. Este ventilador tiene pocos requerimientos de espacio y es silencioso. Es utilizado para presiones estáticas bajas o moderadas, como las en-contradas en calefacción y aire acondicionado. No es recomendado para polvos o vapores que se puedan adherir a las paletas curvadas, causando desbalanceo que dificulta la limpieza.

Figura 21. Centrífugo tipo paleta curvada hacia delante


2. Tipo de paletas rectas o radiales:

Es muy utilizado en sistema de transporte de contaminantes pulverulentos debi-do a su robustez, amplio camino de flujo y menor posibilidad de acumulación de depósitos. Su eficiencia es baja y la potencia tiende a aumentar con el caudal en forma rápida. Tiene un rango medio de velocidad y un factor medio de sonido.

3. Tipo de paletas curvadas hacia atrás:

Presenta como ventaja su potencia que tiene un valor máximo, su eficiencia es alta y trabaja silenciosamente. Las paletas tienen una inclinación contraria a la dirección de rotación en el punto de entrega de caudal.

Figura 22. Tipo paleta curvada hacia atrás


c) Tipos especiales de ventiladores:

1. Aerodinámicos: Centrífugos con paletas curvadas hacia delante: tienen varia-ción en sus características de un fabricante a otro, dependiendo de la forma de las aletas. Sin embargo, cuando las paletas están adecuadamente diseñadas, el ventilador es silencioso, tiene gran eficiencia y funciona sin pulsaciones a través de todo el período.

Figura 23. Aerodinámico

2. Centrífugo en la línea de flujo:

Es un ventilador con las paletas curvadas hacia atrás con una caja especial que permite su instalación en el ducto. El requerimiento de espacio es similar al la de el ventilador vano axial.

Figura 24. Centrífugo en la línea de flujo


3. Extractores, ventiladores de techo:

Pueden ser o de flujo axial o de tipo centrífugo. Los centrífugos descargan alre-dedor de la periferia del ventilador, hacia fuera.

Figura 25. Ventilador de techo

4. Combinación de ventilador y colector de polvo:

Hay gran variedad de este tipo de combinaciones en el mercado y para su selec-ción y uso deben ser consultados los fabricantes.

d) Eyectores de aire

En ciertos tipos de instalación no es deseable que el aire contaminado pase a través del ventilador, materiales corrosivos, inflamables, calientes o pegajosos puedan afectar el ventilador. Los eyectores pueden usarse para manejar estos materiales. También, en ciertos sistemas de transporte neumático, con el fin de prevenir abrasión del ventilador, se usan eyectores.

Los eyectores generalmente tienen baja eficiencia (5 al 12 %). Se usan en siste-mas de baja presión (1” a 1 ½” SP agua), sin embargo, comercialmente se pueden adquirir eyectores para presiones estáticas mucho mayores y con diseños espe-ciales.


Figura 26. Eyectores de aire


SELECCIÓN DE VENTILADORES

Información necesaria:

1. Volumen requerido.2. Presión estática del ventilador.3. Tipo de material manipulado a través del ventilador.

a. Material fibroso, carga pesada de polvo a través del ventilador, elegir tipo de paletas radiales.

b. Servicio ordinario, escoger centrífugo o de flujo axial apropiado a los re-querimientos de presión.

4. Materiales explosivos o inflamables, es necesario utilizar sistemas antichis-pas.

5. Limitaciones de espacio.6. Ruido, es necesario evitar la introducción de un nuevo riesgo.7. Temperatura de operación.8. Eficiencia. Seleccionar el tamaño de ventilador que maneje el volumen y pre-

sión requeridos con la mínima potencia.

ENTRADAS DE AIRE

Cualquier sistema removerá el aire considerado y causará algún grado de presión negativa dentro de la edificación. Será necesario proporcionar entradas de aire para reemplazar el que se está extrayendo mecánicamente. Las entradas de aire cumplirán los siguientes requisitos:

a) Se localizarán en sitios que aseguren un suministro de aire limpio, no con-taminado.

b) El número de entradas y su tamaño (área transversal) deben ser adecuadas para asegurar una tasa volumétrica correcta, sin que se produzcan resisten-cias excesivas.

c) Su localización será la conveniente a fin de lograr una buena distribución de aire fresco (que llegue a todos los sitios donde se requiera renovación).

Al emplear un sistema de ventilación mecánica se tendrán en cuenta ciertas pre-cauciones:


- Se evitará la presencia de fuertes corrientes laterales de aire porque interfie-ren con la captura de agentes nocivos.

- Nunca se instalarán las campanas de succión cerca de puertas, ventanas o cualquier otra abertura donde se originen altas velocidades del aire.

- Debe implantarse un programa de mantenimiento preventivo para que no se presenten fallas inesperadas.

- El material recogido por los colectores deberá retirarse de manera frecuente.

COMPROBACIÓN DE LA EFICIENCIA DE UN SISTEMA

Una vez instalado el sistema de ventilación que se ha diseñado, se deberán efec-tuar mediciones para comprobar que está funcionando como es debido. Si se trata de un sistema ya existente, también se requieren las mediciones con el fin de verificar el grado de exactitud en el funcionamiento.

Es preciso medir:

• La velocidad exactamente a la entrada de la campana de succión (velocidad de captura) y

• La velocidad dentro de la tubería de conducción (velocidad de transporte).

Para medir la velocidad en la campana de captación, se hace uso de un anemó-metro: termoanemómetro, anemómetro de paletas, velómetro.

La velocidad dentro de la tubería se obtiene mediante el empleo de un tubo pitot estándar u otro instrumento equivalente.


Figura 27. Ventilador con tubo pitot

BIBLIOGRAFÍA

-A.C.G.I.H. Industrial Ventilation, Michigan, 1980.

-BERNAL, Jorge Ricardo. Uso de los sistemas de ventilación para controlar la exposición a los agentes de contaminación del aire, Mimeografiado. Bogotá, D.C., 1980.

- CARNICER R. Enrique. Ventilación industrial. Editorial Paraninfo S.A., se-gunda edición, Madrid, 1994.

-CIAS. Fundamentos de higiene industrial. Englewood N. J. 1977.

-CIAS. Manual de prevención de accidentes para operaciones industriales. Edi-torial Mapfre, capítulo 37. Madrid, 1977.

-ERGONOMÍA 2. Confort y estrés térmico. Alfaomega Editores, 3a Ed. México, D.F., 2001.

-GUYTON A.C. Tratado de fisiología médica la edición. Edición Interameri-cana, México, D.F., capítulo 72, 1988.

-HIGH TEC. Manual de instrucciones para el modelo Questemp 15. Bogotá, D.C., 1999.

-INSTITUTO DE SEGUROS SOCIALES. Fernando Henao Robledo et al, Am-biente térmico, Litografía Cafetera Ltda., Manizales, diciembre 1990.

- INSTITUTO DE SEGUROS SOCIALES. Evaluación y control de ventilación industrial, Coolorísimo. Bogotá, D.C., 2002.

-INSTITUTO NACIONAL DE SEGURIDAD E HIGIENE EN EL TRABAJO. Contaminantes físicos, ambiente térmico N º 9 mimeografiado.


- MANGUSIO, Jorge E. Fundamentos de higiene y seguridad en el trabajo. Nue-va Librería, Primera edición, Buenos Aires, 1994.

-MAÑAS, Justo. Ventilación industrial, Curso de salud ocupacional. ISS Sec-cional Atlántico, 1985.

-MEJÍA VELÁSQUEZ, Roberto Jairo. Higiene IV temperaturas extremas. Uni-versidad del Quindío, Armenia, 1995.

-MINISTERIO DEL TRABAJO Y ASUNTOS SOCIALES, INSTITUTO NA-CIONAL DE SEGURIDAD E HIGIENE EN EL TRABAJO, España, Nota téc-nica de prevención 18, estrés térmico. Madrid, 1995.

-MINISTERIO DE PROTECCIÓN SOCIAL, Reglamento técnico colombiano para la evaluación y control de sobrecarga térmica en los centros y puestos de trabajo, Bogotá, D.C., 2002.

-MONDELO, Pedro R. & Alter, Ergonomía 1, Fundamentos, Alfaomega Edi-tores, 3a Edición, México, D.F., 2000.

-NIOSH, The Industrial Environment, its Evaluation and Control, capítulo 38, Washington D.C. 1973

-OMS. Evaluación de la sobrecarga térmica en el ambiente de trabajo, Ginebra, 1977.

-OSPINA, Alejandro, Ventilación, Mimeografiado, 1982.

-PATTY F.A. Industrial Hygiene and toxicology I. Chapter XXI; 2a edition Inter-science Publications, New York, 1958.

-SALAZAR, Álvaro. Equipos para el control de la contaminación atmosférica, Universidad de Antioquia, Mimeografiado, Medellín, 1981.

-VILALTA, Albesa. Nociones de ventilación, Servicio social de higiene y segu-ridad del trabajo, Barcelona, 1975.

- WOODS. Guía práctica de la ventilación. Editorial Blume, Barcelona, 1970.

Documents

8. Riesgos Fisicos III Temperaturas Extremas