Fundamentos de la Higiene Industrial: Conceptos Clave y Evaluación del Estrés Térmico

Conceptos Fundamentales de la Carga y Tensión Térmica

Carga Térmica: Es la sumatoria de factores físicos y variables ambientales que actúan sobre el organismo.

Tensión Térmica: Es la reacción fisiológica del organismo causada por una carga térmica. Ejemplos de tensión térmica incluyen el calambre térmico y la insolación.

Unidades de Medida del Calor

Las principales unidades utilizadas para medir la energía térmica son:

• Caloría (cal): Cantidad de energía requerida para aumentar en 1 °Celsius la masa de un gramo de agua.

• Kilocaloría (kcal): Cantidad de energía necesaria para aumentar en 1 °Celsius la masa de un kilogramo o un litro de agua.

• BTU (Unidad Térmica Británica): Es la cantidad de calor requerida para aumentar en 1 °Fahrenheit la masa de una libra de agua.

Equivalencias

• 1 BTU equivale a 252 cal.
• 1 BTU equivale a 0.252 kcal.
• 1 kcal equivale a 3.96 BTU.

Mecanismos de Transmisión del Calor

El calor se transmite a través de tres mecanismos principales:

• Conducción: Se produce en todos los cuerpos a través de vibraciones moleculares.

• Convección: Ocurre en gases y líquidos, implicando la transferencia de materia.

• Radiación: Transferencia de energía mediante ondas electromagnéticas en el espacio.

Tipos de Calor y Fórmulas

Calor Sensible

Es el calor necesario para calentar un kilogramo de agua entre 0 °C y 100 °C. También representa la cantidad de calor que el individuo gana o pierde debido a la temperatura del aire.

La fórmula del calor sensible es:

$$Q = m \times C_p \times \Delta t$$

• Q: Calor sensible (cantidad de calor).

• m: Masa de agua.

• C_p: Calor específico del agua.

• Δt: Diferencia de temperatura.

Calor Latente

Es la cantidad de calor necesaria para transformar agua de 100 °C a vapor de 100 °C. Además, es la cantidad de calor que el individuo pierde a través de la transpiración o gana a través de la condensación.

Medición de la Temperatura y Variables Ambientales

Escalas Termométricas

Son las escalas utilizadas para medir la temperatura:

• Centígrado (Celsius): Rango de 0 °C a 100 °C.

• Fahrenheit: Rango de 32 °F a 212 °F.

Temperatura del Aire

Se mide a través de diferentes parámetros:

• Temperatura Seca (T_s): Mide la temperatura del aire. El bulbo del termómetro está expuesto al aire. (T_s ≥ T_h)

• Temperatura Húmeda (T_h): Mide la temperatura de la humedad del aire. Su bulbo está cubierto por un paño de algodón empapado en agua.

• Temperatura del Globo (T_g): Mide la temperatura del calor radiante. Su bulbo está cubierto por una esfera de cobre. (T_g ≥ T_s)

Velocidad del Aire e Instrumentos de Medición

La velocidad del aire se mide en unidades como m/s, km/h o pie/min.

Instrumentos para Medir la Velocidad del Aire

• Anemómetro: Posee aspas que giran con el viento.

• Termoanemómetro: Conformado por resistencias eléctricas.

• Velómetro: Mide la diferencia de la presión dinámica del aire entre dos puntos, la cual es proporcional a la velocidad al cuadrado.

Humedad y Punto de Rocío

Humedad Absoluta del Aire: Cantidad de vapor de agua contenida en una masa de aire seco.

$$W = \frac{m_w}{m_a}$$

• m_w: Masa de vapor de agua.

• m_a: Masa de aire seco.

Temperatura de Rocío: Temperatura que alcanza una masa de aire húmeda cuando se enfría hasta el punto en que el aire comienza a formar gotitas de agua (condensación).

Evaluación del Estrés Térmico

Índice de Estrés Térmico (IST)

El IST evalúa la exposición al calor y al frío mediante la siguiente relación:

$$IST = \frac{E_{req}}{E_{max}}$$

• Energía Requerida (E_req): Energía que el individuo necesita ganar o perder para mantener su temperatura corporal.

• Energía Máxima (E_max): Energía máxima capaz de ganar o perder el organismo.

Determinación de la Energía Requerida

La energía requerida es función de:

$$E_{req} = F(m, C, R)$$

• m: Gasto metabólico total.

• C: Ganancia o pérdida por convección.

• R: Ganancia o pérdida por radiación.

Determinación del Gasto Metabólico (m)

El gasto metabólico total se calcula como la suma del metabolismo basal y el metabolismo de actividad:

$$m = M_{basal} + M_{actividad}$$

M Basal

Energía mínima para ejecutar funciones básicas. Depende del sexo, edad, talla y peso.

• Hombres: 70 a 90 kcal/hora.
• Mujeres: 60 a 80 kcal/hora.

M Actividad

Cantidad de energía que requiere el organismo para ejecutar las diferentes actividades físicas.

Regulación y Control de Ambientes Térmicos

Exposición al Calor y al Frío (DS 594, Art. 99)

La exposición al frío se evalúa considerando la temperatura y la velocidad del aire. La temperatura corporal normal es de 36 °C, siendo 35 °C el mínimo permitido. 10 °C se considera la temperatura crítica, agravada por la lluvia y el tiempo de exposición. La temperatura y velocidad del aire determinan la sensación térmica.

Mecanismos Termorreguladores

Respuesta al Calor

• Sudoración.
• Aumento de la respiración.
• Aumento del ritmo cardiaco.
• Vasodilatación.

Respuesta al Frío

• Escalofrío y contracción muscular.
• Disminución del ritmo cardiaco.
• Vasoconstricción.

Control de Ambientes Térmicos Cálidos

• Aire acondicionado (climatización).
• Ventilación (natural o forzada).
• Control de la humedad.
• Pantallas reflectantes del calor.
• Automatización de tareas pesadas.
• Delimitación del tiempo de exposición.
• Uso de equipo de protección personal.

Control de Ambientes Fríos

• Aire acondicionado (climatización).
• Control de la velocidad del aire.
• Uso de calor radiante.
• Limitación del tiempo de exposición.
• Uso de ropa adecuada.

Fuentes de Exposición y Variables Condicionantes

Fuentes de Exposición Laboral

Operadores de caldera, frigoríficos, hornos de fundición, industria del vidrio/cerámica, pintura al horno, packing, lavandería, panadería y minería.

Variables que Condicionan un Ambiente Térmico

• Temperatura del aire.
• Humedad del aire.
• Velocidad del aire.
• Calor radiante.

Calor: Energía que disminuye o aumenta la temperatura corporal, dependiendo de la masa.

Calor Ambiental: Temperatura que desplaza la temperatura corporal más allá de los valores normales (36 °C y 38 °C).