MICROCLIMI SEVERI. A cura di: Danilo MONARCA

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1 ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI VITERBO CORSO DI AGGIORNAMENTO 40 h per C.S.P. e C.S.E. AI SENSI DELL ALLEGATO XIV del D.LGS. 81/08 e smi In collaborazione con CEFAS MICROCLIMI SEVERI A cura di: Danilo MONARCA

2 MICROCLIMI SEVERI CALDI A cura di: Danilo MONARCA

3 Predict Heat Strain (modello del carico termico previsto) P.H.S. - model Sviluppato dal Dott. Andrea COLANTONI

4 SOMMARIO Contesto di ricerca - Microclima Ambienti termici Confronto normativo Valutazione ambienti termici Test sull Architettura del software PHS model

5 CONTESTO DI RICERCA - MICROCLIMA AMBITO Sicurezza nei luoghi di lavoro e tutela dei lavoratori Decreto legislativo 81/2008 Norme Europee P redict H eat S train AUTORI Laboratorio di Ergonomia e Sicurezza del Lavoro Dipartimento DAFNE Linee Guida Università UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DELLA TUSCIA OBIETTIVO Realizzazione di un software per la semplificazione della valutazione dell esposizione ad ambenti severo caldi a norma UNI

6 CONTESTO DI RICERCA - MICROCLIMA ESEMPI

7 CONTESTO DI RICERCA - MICROCLIMA ESEMPI

8 AMBIENTI TERMICI Convezionalmente gli ambienti termici vengono distinti Ambienti moderati Individuati dal fatto che impongono un moderato grado di intervento del sistema di termoregolazione umano e che si realizzano facilmente le condizioni di omeotermia del soggetto Ambienti caldi Qualora richiedano un considerevole intervento sul sistema di termoregolazione umano al fine di ridurre il potenziale di accumulo di calore nel corpo e tentare di mantenere l organismo in condizioni di omeotermia Ambienti freddi Caratterizzati da condizioni che richiedono un sensibile intervento del sistema di termoregolazione umano per limitare l eccessiva diminuzione della temperatura corporea INDICI DI FANGER PPD Percentuale di insoddisfatti PPD WBGT UNI EN 27243:1996 Colpo di calore WCI Wind Chill Index (temp. aria e vel. vento) PMV Voto Medio Previsto PMV PHS UNI EN ISO 7933: 2005 Portatile Isolamento termico richiesto IREQ

9 IL WBGT (Wet Bulb Globe Temperature) Ambienti caldi Qualora richiedano un considerevole intervento sul sistema di termoregolazione umano al fine di ridurre il potenziale di accumulo di calore nel corpo e tentare di mantenere l organismo in condizioni di omeotermia WBGT UNI EN 27243:1996 Colpo di calore PHS UNI EN ISO 7933: 2005 Portatile Finalità: tenere sotto controllo lo stress termico eccessivo dei lavoratori operanti in ambiente caldo, assumendo come limite superiore quello che comporta un aumento limitato (1 C) della temperatura corporea.

10 IL WBGT (Wet Bulb Globe Temperature) WBGT = 0,7 Tnw + 0,2 Tg + 0,1 Ta (esterno con esposizione solare) WBGT = 0,7 Tnw + 0,3 Tg (interno ed esterno senza esposizione solare) Tnw = temperatura ( C) misurata da un bulbo ricoperto da mussola inumidita con acqua distillata a temperatura ambiente, non soggetto ad irraggiamento termico, che risente della ventilazione naturale dell ambiente; Tg = temperatura ( C) misurata tramite il globotermometro di Vernon, consistente in un bulbo posto al centro di una sfera di rame verniciata esternamente in nero opaco. La superficie metallica, riscaldata per irraggiamento, trasmette all aria contenuta all interno della sfera una quantità di calore proporzionale all irraggiamento termico, alla temperatura e alla velocità dell aria dell ambiente; Ta = temperatura ( C) dell aria misurata da un bulbo asciutto non soggetto ad irraggiamento termico e sottoposto a ventilazione compresa tra 2 e 4 m/s.

11 IL WBGT (Wet Bulb Globe Temperature) Secondo l ACGIH i valori limite dell indice WBGT sono valutabili in funzione del carico di lavoro e dell alternanza lavoro/riposo e presuppongono un abbigliamento leggero (0,4 0,5 clo) con normale permeabilità al vapore. lavoro/riposo carico di lavoro * leggero moderato pesante lavoro continuo 30,0 26,7 25,0 75% lavoro 25% riposo 30,6 28,9 25,9 50% lavoro 50% riposo 31,4 29,4 27,9 25% lavoro 75% riposo 32,2 31,1 30,0 VALORI LIMITE * è possibile superare i limiti indicati solo dietro visita medica e accertata sopportazione del lavoro in ambiente caldo.

12 VALUTAZIONE PER GLI AMBIENTI CALDI Valutazione dello stress termico negli ambienti di lavoro, basato sul WBGT Temperatura a bulbo umido (ventilazione naturale) e Globotermometro della centralina microclimatica BABUC UNI EN ISO 7933:2005 Predict Heat Strain INPUT Temperatura dell aria ( C) Temperatura media radiante ( C) Norma UNI EN CENTRALINA Centralina Funzionamento della CENTRALINA Globotermometro t C del bulbo umido Velocità dell aria memorizzate Umidità relativa Portatile ELABORAZIONE E DATI OUTPUT (andamenti nel tempo) Temperatura media della pelle Temperatura del nucleo corporeo Velocità dell aria (m/s) Sudorazione Umidità relatva (%) Dispendio metabolico (Met) Isolamento termico previsto Ico Durata dell attività Acclimatameno Peso ed altezza Postura Interpretazione Durata limite di esposizione Perdita di sudore Temperatura rettale

13 IL MODELLO PHS Predicted Heat Strain È la procedura più precisa per valutare lo stress in ambienti severi caldi È descritta dalla norma ISO Si tratta di uno standard molto complesso sia nella logica che nelle procedure di calcolo degli indici L indice è basato sull equazione del bilancio energetico del corpo umano, e considera il ruolo primario della sudorazione negli ambienti severi caldi (trascurando gli altri termini marginali)

14 IL MODELLO PHS E req M W C res E res C R ds eq Ereq = flusso evaporativo richiesto per disperdere il calore attraverso la sudorazione mantenendo la neutralità termica M = tasso metabolico, stimato in base alla ISO 8996 W = potenza meccanica efficace Cres = dispersione di calore per flusso convettivo nella respirazione Eres = dispersione di calore per flusso evaporativo nella respirazione C = flusso di calore convettivo R = flusso di calore radiativo dseq = immagazzinamento di calore corporeo per l incremento della temperatura del nucleo associato al tasso metabolico - rappresenta la potenza termica associata all incremento di temperatira del nucleo (tcr).

15 IL MODELLO PHS Il P.H.S. consente di valutare le diverse quantità che descrivono la risposta fisiologica del corpo umano su un periodo di tempo. In particolare sono calcolate: Umidità della pelle prevista (Predicted skin wetness) (Wp) (adimensionale) nelle condizioni ambientali specificamente studiate Tasso di perdita totale di acqua (Total water loss rate) durante il minuto (Wm -2 ); Tre temperature caratteristiche del corpo umano: Temperatura media della pelle (mean skin temperature): tsk Temperatura del nucleo (core temperature): tcr Temperatura rettale (rectal temperature): tre

16 IL MODELLO PHS Il Predicted Heat Strain model, anche chiamato modello del carico termico previsto fa riferimento allo standard ISO 7933 Ergonomics of the thermal environment - Analytical determination and interpretation of heat stress using calculation of the predicted heat strain. Il modello usa alcuni parametri ambientali come input: temperatura dell aria (ta), temperatura media radiante (tr) velocità dell aria (va). In più sono considerati alcuni parametri soggettivi concernenti il lavoratore: il dispendio metabolico (Met), l isolamento termico del vestiario (Icl) stimato in base alla ISO 9920, la durata del lavoro, il peso e l altezza del lavoratore, la velocità alla quale è effettuato il lavoro in relazione alla direzione del vento, e l acclimatazione del lavoratore Il modello P.H.S. fornisce così alcuni outputs che consentono di valutare, per le condizioni ambientali e personali, la probabilità di collasso termico per i lavoratori che operano negli ambienti severi caldi.

17 IL MODELLO PHS I principali parametri intermedi importanti per la valutazione sono: C res = 0,072 c p * V * (t ex t a /A DU ) (flusso di calore per convenzione respiratoria) E res = 0,072 C e * V* (W ex W a /A DU ) (flusso di calore per evaporazione respiratoria) C = h cdyn * f cl * (t sk t a ) (flusso di calore da convenzione alla superficie della pelle) R = h r * f cl * (t sk t r ) (flusso di calore tramite radiazione alla superficie della pelle) t sk = 0,7165 t sk, i-1 + 0,2835 t sk, eq (temperatura della superficie del vestiario) ADu is Du Bois body surface area and represents the body surface. The unity of measurement are m2 per ADu, m per height and kg per weight (see enclosed nomenclature). I parametri finali utili per la determinazione del carico termico previsto sono: Rectal Temperature tre ( C): represents the internal temperature of the worker and has an allowed maximum value of 38 C; Dmax maximum water loss (g): establishes the maximum water loss compatible with the maintenance of the normal physiological parameters of the individual related to the work carried out; Dmax50 (g) maximum water loss to protect a mean subject; Dmax95 (g) maximum water loss to protect 95% of the working population; Dlimloss50 (minutes): is the maximum allowable exposure time for water loss, mean subject; Dlimloss95 (minutes): is the maximum allowable exposure time for water loss, 95% of the working population; Dlim tre (minutes): represents the maximum allowable exposure time for heat storage. The calculation of P.H.S. is very difficult, due to the multiple parameters to determine; in order to facilitate the analytical calculation some software was developed using a programming language called Visual Basic 6.0.

18 Caratteristiche del soggetto ARCHITETTURA DEL SOFTWARE PHS MODEL UNI EN ISO 7933:2005 Realizzazione del software in linguaggio di programmazione Visual Basic VISUAL BASIC Portatile weight = 75: ' body mass kilograms height = 1.8: ' body height meters Adu =.202 * weight ^.425 * height ^.725 spheat = * weight / Adu SWp = 0 SWtot = 0: Tre = 36.8: Tcr = 36.8: Tsk = 34.1: Tcreq = 36.8: TskTcrwg =.3 Dlimtre = 0: Dlimloss50 = 0: Dlimloss95 = 0 Dmax50 =.075 * weight * 1000 Dmax95 =.05 * weight * 1000 EXPONENTIAL AVERAGING CONSTANTS ConstTeq = EXP(-1 / 10) ' Skin Temperature: time constant: 3 minutes ConstTsk = EXP(-1 / 3) ' Sweat rate: time constant: 10 minutes ConstSW = EXP(-1 / 10) Duration = 480: 'the duration of the work sequence in minutes FOR time = 1 TO Duration ' INITIALISATION MIN PER MIN Tsk0 = Tsk: Tre0 = Tre: Tcr0 = Tcr: Tcreq0 = Tcreq: TskTcrwg0 = TskTcrwg ' INPUT OF THE PRIMARY PARAMETERS Ta = 40: 'air temperature degrees celsius Tr = 40: 'mean radiant temperature Pa = 2.5: 'partial water vapour pressure kilopascals Va =.3: 'air velocity metres per second Met = 150: 'metabolic rate Watts per square meter Work = 0: 'effective mechanical power Icl =.5: 'static thermal insulation clo imst =.38: 'static moisture permeability index dimensionless Ap =.54: 'fraction of the body surface covered 'by the reflective clothing dimensionless Fr =.97: 'emissivity of the reflective clothing dimensionless '(by default: Fr=0.97) 'Ardu dimensionless CARATTERISTICHE AMBIENTALI defspeed = 0: 'code =1 if walking speed entered, 0 otherwise Walksp = 0: 'walking speed metres per second defdir = 0: 'code =1 if walking direction entered, 0 otherwis THETA = 0: 'angle between walking direction and wind direction accl = 100: 'code =100 if acclimatised subject, 0 otherwise ' Effective radiating area of the body IF posture = 1 THEN Ardu =.7 IF posture = 2 THEN Ardu =.77 IF posture = 3 THEN Ardu =.67 CARATTERISTICHE DELL ATTIVITA E ABBIGLIAMENTO

19 Visual basic PROGETTO PHS MODEL Installazione software Utilizzo Applicazioni pratiche Installazione Rilevamento dati Inserimento dati ed elaborazione Portatile

20 PROGETTO PHS MODEL Utilizzo

21 PROGETTO PHS MODEL

22 PROGETTO PHS MODEL

23 PROGETTO PHS MODEL

24 PROGETTO PHS MODEL

25 PROGETTO PHS MODEL

26 ALCUNI ESEMPI SALA MUNGITURA PER BOVINE DA LATTE (Perugia) Condizioni ambientali [a] in inverno e primavera e valori di PMV e PPD calcolati (Cecchini et al. 2005).

27 ALCUNI ESEMPI SALA MUNGITURA PER BOVINE DA LATTE (Perugia) Andamento indice WBGT (primavera) (Cecchini et al. 2005)

28 ALCUNI ESEMPI SALA MUNGITURA PER BOVINE DA LATTE (Perugia) Andamento indice WBGT (primavera) (Cecchini et al. 2005)

29 ALCUNI ESEMPI OLEIFICI (Italia centrale e meridionale) (Monarca et al. 2003) Azienda Postaz. Valori Oleif. A (Bitonto BA) Oleif. B (Ostuni BA) Olivaio Zona frangitura Olivaio Zona frangitura T a [ C] T g [ C] V a [ms -1 ] RH [%] PMV PPD [%] To [ C] med 7,69 8,71 0,29 75,63-0,70 15,4 8,24 max 8,29 9,38 1,22 80,16-0,60 18,1 8,48 min 7,49 8,36 0,00 69,63-0,79 12,5 7,99 med 16,31 15,68 0,08 75,81 0,35 7,61 16,03 max 16,54 16,12 0,20 79,53 0,39 8,10 16,24 min 16,01 13,40 0,00 72,54 0,23 6,10 15,12 med 6,51 8,64 0,51 89,46-1,03 27,5 7,90 max 7,08 9,65 1,37 100,0-0,88 34,7 8,53 min 5,94 7,57 0,04 84,20-1,19 21,2 7,14 med 17,14 16,92 0,09 66,96 0,63 13,4 17,04 max 17,72 17,18 0,40 73,14 0,66 14,1 17,26 min 15,86 16,81 0,00 63,96 0,62 12,9 16,89

30 ALCUNI ESEMPI OLEIFICI (Italia centrale e meridionale) (Monarca et al. 2003) Azienda Postaz. Valori Oleif. C (Montefia scone VT) Oleif. D (Vetralla VT) Olivaio Zona frangitura Olivaio Zona frangitura T a [ C] T g [ C] V a [ms -1 ] RH [%] PMV PPD [%] To [ C] med 9,87 10,45 0,08 56,09-2,02 77,2 10,26 min 10,10 10,67 0,25 57,71-1,92 86,2 10,43 max 9,53 10,03 0,00 54,38-2,24 72,8 9,92 med 15,11 16,65 0,17 50,83 0,62 13,1 15,94 min 16,92 17,68 0,51 58,43 0,76 17,0 17,02 max 13,32 14,04 0,00 45,84 0,44 9,01 14,40 med 8,34 9,85 0,30 59,57-2,55 94,1 9,49 min 8,66 11,09 0,91 61,84-2,25 96,8 10,50 max 8,02 9,46 0,03 58,29-2,71 86,7 9,18 med 11,76 11,50 0,03 59,77-0,40 8,28 11,64 min 12,30 11,80 0,16 63,49-0,35 9,56 11,89 max 11,24 10,71 0,00 55,45-0,47 7,60 11,13

31 ALCUNI ESEMPI OLEIFICI (Italia centrale e meridionale) (Monarca et al. 2003) Azienda Postaz. Valori Oleif. E (Viterbo) Olivaio Zona frangitura T a [ C] T g [ C] V a [ms -1 ] RH [%] PMV PPD [%] To [ C] med 6,35 9,85 0,30 59,57-2,50 94,2 9,49 min 6,20 11,09 0,91 61,84-2,23 96,8 10,50 max 6,45 9,46 0,03 58,29-2,71 86,5 9,18 med 16,29 16,91 0,09 52,92 0,21 6,00 16,62 min 17,22 17,41 0,40 57,24 0,28 6,67 17,16 max 15,29 14,72 0,00 48,41 0,04 5,04 15,48

32 ALCUNI ESEMPI CASEIFICI (Viterbo) (Monarca et al. 2003) Azienda Postazione Valori T a [ C] Caseificio Produzione Ricotta Cella ricotta Salamoia Cella Magazzino T g [ C] V a [ms -1 ] RH [%] PMV PPD [%] To [ C] med 16,46 16,71 0,06 84,05 0,12 5,57 16,58 min 17,30 17,37 0,43 89,23 0,20 5,87 17,10 max 14,30 13,32 0,00 76,34-0,20 5,04 14,58 med 17,51 18,79 0,18 96,54 0,35 7,60 18,29 min 18,40 19,38 0,47 100,0 0,41 8,55 18,79 max 16,88 17,68 0,01 91,83 0,24 6,19 17,42 med 2,57 3,41 0,04 99,78-1,84 69,0 2,94 min 3,45 6,89 0,34 100,0-1,68 80,0 4,20 max 0,88 2,17 0,00 97,57-2,08 60,9 1,85 med 13,36 14,70 0,31 85,63 0,22 6,04 14,15 min 13,62 14,91 0,47 86,95 0,25 6,35 14,41 max 12,86 14,53 0,10 84,27 0,18 5,71 13,85 med 7,65 7,62 0,03 92,85-1,28 39,2 7,63 min 7,95 7,95 0,29 94,57-1,23 43,2 7,92 max 7,34 7,38 0,00 92,03-1,36 36,5 7,39 med 12,87 13,52 0,22 85,87-0,49 9,94 13,28 min 13,28 13,81 0,37 87,93-0,42 10,6 13,53 max 12,71 13,36 0,02 83,26-0,52 8,62 13,12

33 C ALCUNI ESEMPI SERRA (Viterbo) (Monarca et al. 2004) 70,00 60,00 50,00 40,00 30,00 WBGT limite per acclimatati Ta Tg Tg Ta WBGT 20,00 10,00 0, FEB MAR APR MAG GIU LUG Ore WBGT limite per non acclimatati

34 C ALCUNI ESEMPI SERRA (Viterbo) (Monarca et al. 2004) WBGT limite per acclimatati Ta Tnw Tg WBGT AM AM AM AM AM AM AM AM AM AM AM AM AM AM AM AM AM PM PM PM Ore PM PM PM PM PM PM PM PM PM PM PM PM PM PM WBGT limite per non acclimatati 27 maggio

35 C ALCUNI ESEMPI SERRA (Viterbo) (Monarca et al. 2004) WBGT limite per acclimatati Ta Tnw Tg WBGT AM AM AM AM AM PM PM PM PM PM PM PM PM PM PM PM PM PM PM Ore PM PM PM PM PM PM PM PM PM PM PM PM PM PM PM WBGT limite per non acclimatati 28 maggio

36 ALCUNI ESEMPI LAVORAZIONE ORTOFRUTTA (Monarca et al. 2002) Azienda Postaz. Valori T a T g V a RH PMV PPD To C C ms -1 % % C A Aprilia (LT) B Terracina (LT) inscatolamento calibrazione corridoio celle lavorazione esterno med 11,90 12,60 0,07 76,22-1,19 34,68 12,25 max 12,56 13,55 0,47 94,98-1,04 39,47 12,88 min 11,46 12,33 0,00 73,19-1,28 27,69 11,98 med 11,94 11,80 0,15 75,92-1,34 42,31 11,86 max 12,26 12,49 0,85 79,62-1,20 59,14 12,32 min 10,52 8,63 0,01 68,55-1,65 35,38 10,00 med 1,97 3,55 0,11 97,44-2,57 94,48 3,04 max 2,28 6,77 0,50 100,00-2,34 97,12 5,13 min 1,71 2,66 0,00 93,11-2,73 89,40 2,43 med 11,10 11,69 0,40 99,21-0,75 17,08 11,45 max 11,92 12,26 2,33 100,00-0,58 23,63 12,07 min 10,63 11,31 0,02 96,90-0,94 12,08 11,08 med 11,66 11,74 0,29 87,46-0,97 24,88 11,71 max 11,77 11,88 0,79 89,58-0,90 27,05 11,80 min 11,46 11,39 0,01 85,87-1,02 21,98 11,52 aprile

37 ALCUNI ESEMPI LAVORAZIONE ORTOFRUTTA (Monarca et al. 2002) Azienda Postaz. Valori T a T g V a RH PMV PPD To C C ms -1 % % C C Terracina (LT) D Terracina (LT) E Montalto di Castro (VT) aprile lavorazione med 11,41 11,98 0,13 92,73-0,59 12,51 11,68 max 11,99 12,68 0,55 95,99-0,49 15,14 12,26 min 10,82 11,54 0,00 89,28-0,69 9,98 11,23 esterno med 12,66 11,74 0,59 87,46-0,99 25,00 11,74 max 13,77 11,88 0,99 89,58-0,90 27,10 11,82 min 11,46 11,39 0,01 85,87-1,04 21,98 11,52 Interno preparazione pancali med 7,29 8,61 0,26 99,40-1,50 51,43 8,01 max 9,16 11,43 1,02 100,00-1,10 66,03 10,06 min 5,60 7,08 0,00 96,34-1,78 30,40 6,72 Tettoia esterna med 11,66 11,74 0,29 87,46-0,97 24,88 11,71 max 11,77 11,88 0,79 89,58-0,90 27,05 11,80 min 11,46 11,39 0,01 85,87-1,02 21,98 11,52 Magazzino med 20,84 21,43 0,20 70,88 0,77 17,71 21,14 max 21,32 24,81 0,55 79,15 1,04 27,76 22,47 min 20,45 20,98 0,01 66,71 0,71 15,49 20,86 Raccolta in campo med 20,41 31,40 2,55 78,56 2,55 31,40 78,56 max 21,17 32,27 3,66 84,95 3,66 32,27 84,95 min 19,61 29,53 1,25 75,20 1,25 29,53 75,20

38 ALCUNI ESEMPI CANTINE (Orte) (Monarca et al. 2002) Azienda Postaz. Valori T a T g V a RH PMV PPD To C C ms -1 % % C Cantina A Cantina B imbottigliamento celle di refrigerazione vino esterno imbottigliamento med 27,57 28,12 0,14 66,68 1,76 64,9 27,87 max 28,24 28,88 0,7 69,81 1,81 67,7 28,14 min 26,79 27,86 0,01 63,9 1,71 62,0 27,56 med 23,39 23,84 0,10 78,14 1,32 41,4 23,60 max 23,67 25,12 0,25 79,90 1,44 47,3 24,14 min 23,03 23,45 0,01 76,10 1,28 39,1 23,38 med 29,94 41,22 1,37 56,27 max 30,52 46,32 2,46 58,31 min 29,45 29,72 0,38 54,97 med 26,57 26,66 0,10 70,17 1,54 53,2 26,63 max 27,36 28,81 1,70 77,80 1,64 58,3 27,02 min 25,38 26,18 0,01 64,05 1,38 44,5 26,21 luglio

39 ALCUNI ESEMPI RACCOLTA ORTOFRUTTA (Lazio) (Cecchini et al. 2008) Input data for the evaluation of predicted thermal load according the ISO 7933:2004 Worker* Personal sizes weigh t [kg] heigh t [m] A Du [m 2 ] Accli m. [%] State of work [standing sitting kneeling] I cl [clo] Met [W/m 2 ] A 58 1,70 1, standing 0,5 150 B 80 1,75 1, standing 0,5 150 Phase of work Pepper (capsicum) harvest Pepper (capsicum) harvest C 62 1,69 1, standing 0,5 150 Egg plant harvest D 63 1,75 1, standing 0,5 150 Egg plant harvest E 78 1,80 1, standing 0,5 150 Tomato harvest * all workers are allowed to drink while working (DRINK= yes)

40 ALCUNI ESEMPI RACCOLTA ORTOFRUTTA (Lazio) (Cecchini et al. 2008) Output values referred to harvest steps in the field Workers Values referred to the 480th minute A B C D E Mean skin temperature t sk [ C] 35 34,9 34,23 34,23 34,25 Respiratory convective heat flow C res [W/m 2 ] 0,96 0,96 0,96 0,96 0,96 Respiratory evaporative heat flow E res [W/m 2 ] 6,62 6,62 6,62 6,62 6,62 Clothing surface temperature t cl [ C] 35,45 34,43 34,06 34,06 34,06 Convective heat flow C [W/m 2 K] 56,82 56,53 51,81 51,81 51,81 Radiative heat flow R [W/m 2 K] - 46,16-46,29-48,37-48,37-48,36 Rectal temperature t re [ C] 37,6 37,5 37,6 37,6 37,5 Maximum water loss D max [g] 2946,3 3461, ,0 3118,4 3429,7 D limloss50 [g] D limloss95 [g] D limloss t re [min]

41 CORSO RESPONSABILI DEI SERVIZI DI PREVENZIONE E PROTEZIONE ai sensi del D.Lgs. 81/2008 e dell Accordo tra Stato e Regioni 26 gennaio 2006 MICROCLIMI SEVERI FREDDI A cura di: Massimo Cecchini

42 MICROCLIMI SEVERI FREDDI Sono frequenti le occasioni per l uomo di lavorare in ambienti freddi termicamente severi, con temperature al di sotto dei 12 C (es.: lavori all aperto durante l inverno, lavori in alcune industrie alimentari) L esposizione agli ambienti freddi può provocare discomfort, difficoltà respiratorie, dolore per ipotermia e incidenti legati all intorpidimento muscolare. La normativa di riferimento per gli ambienti severi freddi è la ISO/TR 11079, che prevede l utilizzo dell indice I REQ (da I simbolo della resistenza termica dell abbigliamento e REQ di required ): resistenza termica dell abbigliamento che, nell ambiente in esame, sarebbe capace di mantenere indefinitamente il corpo umano in condizioni di regime stazionario (corrispondenti ad S=0 nell equazione di bilancio termico). I REQ viene generalmente calcolato nelle due condizioni estreme: inizio di attivazione del sistema comportamentale; neutralità termica.

43 MICROCLIMI SEVERI FREDDI I due valori dell indice I REQ così individuati sono rispettivamente: I REQmin isolamento termico minimo per mantenere il corpo in equilibrio termico ad una temperatura media corporea più bassa del normale I REQneu isolamento termico per mantenere il corpo in condizioni di equilibrio e di neutralità termica (condizione prossima al benessere) Il valore di I REQmin è sempre minore di I REQneu Il calcolo dell I REQ si rifà all equazione di benessere termico, imponendo S=0 e I cl =I REQ, esplicitando i termini dell equazione in funzione delle grandezze che li determinano. Nell equazione, oltre ai parametri precedentemente indicati, si considerano anche le seguenti grandezze: t sk = temperatura cutanea media w = frazione di area cutanea bagnata da sudore che sono legate alla produzione di calore all interno del corpo umano per unità di superficie del corpo, secondo le relazioni: t sk = 35,7 0,032 H/A DU [ C] w = 0,42 A DU [(H/A) 50] [kcal/h]

44 MICROCLIMI SEVERI FREDDI La grandezza H/A DU dipende dal metabolismo energetico per unità di superficie del corpo M/A DU e dall efficienza meccanica secondo la relazione: H/A DU = (M/A DU ) (1 h) Le variabili t sk e w assumono determinati valori per il calcolo di I REQmin e I REQneu (Tabella) t sk ( C) w IREQ min 30 0,06 IREQ neu M 0,25 35,7-0,0285 A Du Valori di t sk e w per il calcolo dell I REQ 10,45 10 v v t a 1,16 33

45 MICROCLIMI SEVERI FREDDI Il ricorso a questo indice presenta dei limiti che influenzano la resistenza termica, quali i movimenti del corpo, le posture, la permeabilità dei tessuti all aria e l aderenza degli stessi al corpo. Inoltre il metodo fornisce una valutazione del raffreddamento globale dell individuo e non è in grado di determinare i rischi provocati dal raffreddamento localizzato di singole parti del corpo, come mani, piedi e testa. Al riguardo la ISO/TR prevede l utilizzo dell indice WCI (Wind Chill Index), che rappresenta il flusso termico che si disperde nell ambiente da un cilindro di plastica di 0,057 m di diametro, tenuto con la superficie esterna a 33 C e che vuole simulare le dispersioni che si hanno da parti scoperte del corpo umano: 10,45 10 v v WCI 1,16 33 t a [W/m 2 ] - v = velocità relativa dell aria [m/s] - t a = temperatura dell aria [ C]

46 MICROCLIMI SEVERI FREDDI Il metodo è stato oggetto di critica, in quanto il cilindro ha caratteristiche di curvatura e rugosità diverse da quelle delle parti del corpo umano che si vogliono simulare, inoltre non viene tenuto in considerazione il carico radiante e quello solare, né il calore perso per evaporazione e neanche il fatto che la parte del corpo, oggetto di simulazione, potrebbe trovarsi a valori di temperatura diversi da 33 C. Infine lo studio della funzione che scaturisce dalla formula precedente, presenta un punto di massimo in corrispondenza di v a = 25 m/s, per poi diminuire. Per quest ultimo motivo il metodo può essere utilizzato per velocità fino a 25 m/s, non essendo realistico che per velocità maggiori si abbia un minore flusso termico disperso nell ambiente.