CURSO DE TÉCNICO SUPERIOR EN PREVENCIÓN DE RIESGOS LABORALES Ergonomía y Psicosociología Aplicada U.D. 5: Evaluación del bienestar / malestar térmico mediante los índices térmicos PMV Y PPD. INDICE PROFESOR RESPONSABLE INTRODUCCIÓN OBJETIVOS ESQUEMA DE LA UNIDAD CAPITULO 1: EL BIENESTAR TÉRMICO CAPITULO 2: EVALUACIÓN DEL BIENESTAR TÉRMICO MEDIANTE LA NORMA UNE ENE ISO 7730:96 BIBLIOGRAFÍA
PROFESOR RESPONSABLE Nombre: Pilar Armendáriz Pérez de Ciriza
INTRODUCCIÓN En los locales cerrados donde el trabajo que se realiza es de tipo sedentario o ligero, las condiciones termohigrométricas no suelen ser tan extremadas como para que los trabajadores puedan sufrir trastornos patológicos. Sin embargo, son muy frecuentes y dan lugar a muchas quejas, las situaciones de falta de confort o bienestar térmico debido a que hace calor, frío o a que el ambiente está demasiado seco o húmedo. Como ya se ha expuesto en la U.D. 9 AMBIENTE TÉRMICO del módulo 3 de la Parte Común, el REAL DECRETO 486/1997 de 14 de abril. Disposiciones mínimas de seguridad y salud en los lugares de trabajo, establece para los locales cerrados donde se realicen trabajos ligeros y sedentarios unos valores límite de temperatura, humedad relativa y velocidad del aire a fin de evitar las molestias e incomodidades de los trabajadores. No obstante, existen otros factores, como la ropa que se lleve o la temperatura radiante media, no contemplados en el R.D. 486/97, que influyen también en los efectos térmicos sobre el individuo. (Véase la U.D. 9 AMBIENTE TÉRMICO) Esta unidad didáctica expone un método objetivo para evaluar el bienestar / malestar térmico por medio de unos índices térmicos, PMV y PPD, que sí tiene en cuenta todos los factores que intervienen, por lo que desde el punto de vista técnico es recomendable aplicarlo en los ambientes laborales que se ha indicado. Los criterios de referencia que propone asegurarían el bienestar térmico del 90% de las personas de un grupo numeroso que estuviesen en idénticas condiciones ambientales, vestidas de forma similar y realizando la misma actividad. Además, para el caso concreto del trabajo en oficinas, se dan unos valores o requisitos para garantizar el bienestar térmico. Completa esta unidad didáctica un ejemplo de aplicación del método.
OBJETIVOS Con esta unidad didáctica se pretende que los alumnos aprendan a aplicar el método de evaluación del bienestar / malestar térmico en el trabajo que se realiza en los ambientes laborales térmicamente moderados, mediante los índices térmicos PMV y PPD. Este método es objeto de la norma técnica UNE EN ISO 7730:96 Ambientes térmicos moderados. Determinación de los índices PMV y PPD y especificaciones de las condiciones para el bienestar térmico. Los objetivos específicos son: Que los alumnos vean la importancia que tienen las condiciones de trabajo térmicamente confortables para el bienestar de los trabajadores y la ejecución de las tareas, es decir, para el rendimiento laboral Que los alumnos se percaten de que las sensaciones de bienestar térmico y de malestar térmico tienen componentes subjetivos y objetivos Que los alumnos comprendan la utilidad de contar con un método objetivo de evaluación del bienestar / malestar térmico en el trabajo Que los alumnos sepan aplicar dicho método y extraer conclusiones sobre los resultados
ESQUEMA DE LA UNIDAD
CAPITULO 1: EL BIENESTAR TÉRMICO Cuando las temperaturas son bastante más altas o bajas de lo habitual, los trabajadores suelen estar de acuerdo en que "hace calor o hace frío" en el local de trabajo. En cambio, en los ambientes interiores donde las condiciones ambientales son intermedias o moderadas, hay bastantes discrepancias entre los ocupantes al respecto. En un mismo local y en un mismo momento no es extraño encontrarse con trabajadores que sienten bienestar o "se sienten a gusto"; otros, por el contrario, "tienen calor o frío". Estas situaciones se dan con frecuencia en locales de trabajo cerrados donde existe aire acondicionado. Esto se explica por el hecho de que en la sensación térmica, que es una respuesta psicológica del individuo, influyen factores subjetivos ( características fisiológicas y psicológicas de la persona), aunque no hay que olvidar que también están provocadas por causas objetivas (condiciones termohigrométricas del ambiente, ropa y actividad). Pero no solamente la temperatura hace que las condiciones de trabajo sean confortables o no. Una humedad relativa baja puede provocar sequedad de las mucosas y facilitar además la aparición de irritaciones y picores en los ojos, garganta, etc., mientras que si es excesiva puede agravar la sensación de calor o de frío provocados cuando la temperatura es alta o baja. También cuando la velocidad del aire es elevada pueden producirse corrientes de aire molestas. La falta de bienestar o insatisfacción térmica puede deberse a una sensación incómoda de frío o de calor en todo el cuerpo. Pero también puede estar causada por un enfriamiento o un calentamiento no deseado de una parte del cuerpo. La falta de confort térmico afecta a los trabajadores de diversas formas, aumenta su fatiga, impide la correcta realización de las tareas, provoca malestar e insatisfacción y da lugar a muchas quejas.
CAPITULO 2: EVALUACIÓN DEL BIENESTAR TÉRMICO MEDIANTE LA NORMA UNE ENE ISO 7730:96 Uno de los métodos más usados para evaluar si las condiciones termohigrométricas de los locales cerrados son confortables es el método de Fanger, en el que se basa la norma técnica UNE EN ISO 7730:96 Ambientes térmicos moderados. Determinación de los índices PMV y PPD y especificaciones de las condiciones para el bienestar térmico. Se trata de un método objetivo, que, a través de la medición de los 4 parámetros ambientales: temperatura del aire, temperatura radiante media, velocidad del aire y humedad relativa, la estimación del aislamiento de la vestimenta y la determinación del consumo metabólico del trabajo que se realiza, permite el cálculo de unos índices térmicos numéricos que están relacionados con la sensación de bienestar térmico. Fanger desarrolló su método a partir de los experimentos que realizó con un grupo de más de 1300 personas. La norma, que no se puede aplicar a los trabajos en el exterior, contiene: Un método para evaluar el bienestar/malestar térmico general del cuerpo a través de los índices térmicos PMV (Voto Medio Previsto) y PPD (Porcentaje Previsto de Insatisfechos). Un método para evaluar el malestar de una parte del cuerpo (malestar localizado), debido a corrientes de aire. Especificaciones de confort para oficinas o lugares de trabajo similares, es decir, aquéllos donde la actividad metabólica sea de 1,2 met. La norma define el bienestar térmico: El bienestar térmico es una sensación de satisfacción con el ambiente térmico expresada por la persona Es decir, una persona que manifiesta tener bienestar térmico percibe el ambiente como confortable y no desea ni más calor ni más frío. Lo contrario puede decirse de la falta de confort térmico. Éste puede deberse a una sensación de calor o de frío en todo el cuerpo, malestar general del cuerpo, o en una parte del mismo. El malestar localizado ocasionado en estos casos suele tener origen en las corrientes de aire, suelos demasiado calientes o fríos, diferencias notables de la temperatura del aire a la altura de las distintas partes del cuerpo, así como en las diferencias elevadas de la temperatura radiante o asimetría de radiación entre las paredes opuestas, por un lado, y entre el techo y el suelo de los locales, por otro. 5.2.1 EVALUACIÓN DEL BIENESTAR/MALESTAR GENERAL DEL CUERPO El índice PMV permite predecir el valor medio de los votos, que emitiría un grupo numeroso de personas en caso de que estuviesen expuestas a las mismas condiciones térmicas (lo cual incluye, además de las condiciones ambientales, el mismo consumo metabólico y el mismo aislamiento de la ropa), sobre la siguiente escala de sensación térmica de 7 puntos, que ideó Fanger en su experimento:
Por tanto, el índice PMV puede tener cualquiera de los valores numéricos de la escala comprendidos entre +3 y -3, lo que se traducirá en una sensación térmica que irá desde el calor hasta el frío, pasando por las otras sensaciones de la escala. El índice PPD permite predecir el porcentaje de personas que estarían térmicamente insatisfechas dentro de un grupo numeroso de personas sometidas a las mismas condiciones térmicas. El índice PPD está relacionado con el índice PMV y se calcula a partir de él. Predice el porcentaje de personas insatisfechas, susceptibles de tener la sensación térmica a la que daría lugar el PMV obtenido como resultado de hacer la media entre los votos que hubiesen emitido. A CÁLCULO DE LOS ÍNDICES PMV Y PPD EN EL LUGAR DE TRABAJO El índice PMV se obtiene en la práctica a partir de la temperatura del aire, temperatura radiante media (o, en lugar de ambas, la temperatura operativa), humedad relativa del aire y velocidad del aire medidos en el lugar de trabajo, del consumo metabólico estimado y del aislamiento de la ropa que se lleve, mediante una serie de ecuaciones que los relacionan propuestas por Fanger. El índice PPD se calcula fácilmente a partir del PMV por medido de una ecuación o una gráfica. El cálculo de ambos índices directamente a partir de ecuaciones resulta bastante engorroso, porque algunas se resuelven por iteración. Para simplificar el cálculo del índice PMV, la norma UNE EN ISO 7730:96 propone los siguientes procedimientos: a) Usar un programa informático para resolver las ecuaciones. La norma contiene un programa en BASIC para ello y el INSHT dispone de una AIP (Aplicación Informática para la Prevención) denominada ECOTER. b) Utilizar tablas de valores de PMV, realizadas a partir de diversas combinaciones de actividad, vestimenta, temperatura operativa y velocidad relativa del aire. (Véase tabla 4) c) Determinarlo directamente, con un equipo provisto de un sensor integrador. Una vez obtenido el índice PMV, puede obtenerse el índice PPD mediante una ecuación o bien a partir de la fig. 1.
Figura 1 - Porcentaje previsto de insatisfechos en relación con el Voto medio previsto. Los criterios de confort recomendados vienen señalados en trazos discontinuos. Obsérvese que siempre hay un 5 % de personas insatisfechas con las condiciones termohigrométricas sean éstas cualesquiera Como muestra la fig. 1, incluso aunque el índice PMV sea 0, lo que correspondería a unas condiciones térmicas neutras, hay un PPD =5%; es decir, un 5% de las personas sienten el ambiente térmico como no confortable, con lo cual nunca se pueden especificar ni lograr unas condiciones que, desde el punto de vista térmico, satisfagan a todos los trabajadores. Ello se debe a las diferencias individuales entre las personas. Sin embargo, sí es posible prever las condiciones térmicas que deben cumplir los ambientes para ser aceptados por un porcentaje dado de ocupantes. B CRITERIOS DE BIENESTAR TÉRMICO RECOMENDADOS EN LA NORMA Los criterios para proporcionar bienestar térmico general del cuerpo al 90% de los ocupantes, que recomienda la norma son los siguientes: Es decir, se considera como aceptable no solamente una sensación térmica de neutralidad, sino también el tener una débil sensación de frío (PMV entre 0 y - 0,5) o una débil sensación de calor (PMV entre 0 y + 0,5). C RESTRICCIONES EN EL USO DEL ÍNDICE PMV Se recomienda usar el índice PMV únicamente cuando su valor está comprendido entre +2 y -2. Además, los valores de los seis parámetros principales deben estar comprendidos en los intervalos siguientes:
D DETERMINACIÓN DEL ÍNDICE PMV A PARTIR DE TABLAS DE VALORES DE PMV Las tablas de valores de PMV (véase como ejemplo la tabla 4) son tablas confeccionadas a partir de diversas combinaciones de valores de las variables implicadas en dicho índice térmico. Permiten calcular de una manera sencilla dicho valor, a partir de las mediciones y estimaciones realizadas en el puesto o lugar de trabajo. Todas las tablas se han elaborado para una humedad relativa del 50% y cada una de ellas corresponde a un nivel de actividad determinado, que viene señalado en el encabezamiento de las mismas. Para obtener el valor del PMV correspondiente al puesto de trabajo o al lugar de trabajo objeto de estudio, hay que elegir, en primer lugar, la tabla correspondiente al nivel de actividad o consumo metabólico del trabajador. Después se entra en la tabla por la columna de la velocidad relativa del aire obtenida. A continuación se eligen las filas correspondientes al Icl estimado de la ropa y, en la columna de la temperatura operativa, se señala el valor que corresponda a la temperatura operativa del lugar de trabajo. Avanzando por la fila donde está la temperatura operativa señalada hasta la columna de la velocidad relativa del aire, el punto donde confluyan ambas será el valor del PMV. A partir de él, se puede obtener el PPD correspondiente utilizando la fig. 1. Como se ha indicado, las tablas de PMV se han obtenido para una humedad relativa del aire del 50%, pero pueden ser aplicados para valores de RH entre el 30% y el 70%, ya que la influencia de la humedad en la sensación térmica es escasa a temperaturas moderadas cercanas al bienestar, No obstante, es más exacto el procedimiento que utiliza las ecuaciones. E VARIABLES NECESARIAS PARA CALCULAR EL PMV MEDIANTE LAS TABLAS DE VALORES DE PMV a) Consumo metabólico, M b) Índice de aislamiento de la vestimenta, I d c) Velocidad relativa del aire, v ar
d) Temperatura operativa, t 0 Tabla 1 - Producción de energía metabólica Tabla 2 - Aislamiento térmico de diversos conjuntos de ropa
Tabla 3 - Aislamiento térmico de diversas prendas de vestir por separado
Tabla 4 - Valores para determinar el índice PMV en trabajos de oficina y similares, que tengan un Consumo Metabólico de 69,6 W/m2 (1,2 met)
NOTA 1: Los valores de PMV de las tablas se han calculado para una humedad relativa del 50%. La influencia de la humedad sobre la sensación térmica es escasa a temperaturas moderadas cercanas al bienestar, por lo que se admite que se desprecie al calcular el PMV mediante las tablas. Sin embargo, la HR ha de estar comprendida entre el 30 y el 70%. NOTA 2: Los valores que vienen resaltados en la tabla corresponden al ejemplo que se presenta en el punto 3. 2 REQUISITOS PARA EL BIENESTAR TÉRMICO EN LUGARES DE TRABAJO DONDE SE REALICEN ACTIVIDADES CON M = 1,2 met ( ej. OFICINAS) Los requisitos para garantizar el bienestar térmico global del 90% de los ocupantes se dan en valores de temperatura operativa. Pero, dado que aun en los casos en los que se tenga una sensación de bienestar global puede producirse un malestar térmico localizado por las razones señaladas con anterioridad, la norma UNE ISO EN 7730 recoge también los valores límites de otros parámetros ambientales para que el 80% de los presentes encuentren que las condiciones térmicas son confortables para el conjunto del cuerpo (bienestar global) y para cualquiera de sus partes (bienestar localizado).
Temperatura operativa: 22ºC ± 2ºC para invierno y 24,5ºC ± 1, 5ºC para verano Diferencia vertical de temperatura del aire entre 1,1 metros y 0,1 m (cabeza y tobillos): inferior a 3ºC Temperatura superficial del suelo: entre 19ºC y 26ºC ( entre 19ºC y 29ºC para sistemas de calefacción por el suelo) Velocidad media del aire: inferior a 0,15 m/s en invierno y 0,25 m/s en verano Asimetría de temperatura radiante debido a planos verticales (ventanas, etc.): inferior a 10ºC Asimetría de temperatura radiante debido a planos horizontales (techos, etc.): inferior a 5ºC Humedad relativa: entre 30 y 70% En general, el margen de valores considerados aceptables es relativamente estrecho, dada la relación que existe entre las variables. Así por ejemplo, un ligero aumento en la velocidad del aire puede desencadenar una serie de quejas aunque la temperatura se mantenga dentro de los límites aceptables. 3 EJEMPLO DE APLICACION DE LOS ÍNDICES PMV Y PPD Supongamos que un trabajador, que ocupa un despacho individual, se queja de que hace frío en su despacho. Al medirse las condiciones termohigrométricas y estimarse el consumo metabólico de su trabajo y el aislamiento de la ropa que llevaba, los resultados fueron los siguientes: Para evaluar el bienestar / malestar térmico en ese puesto de trabajo hay que calcular el índice PMV y ver si está dentro del intervalo de confort recomendado por la norma. Para ello se utiliza la tabla de PMV para un M= 1,2 met. Se calcula el valor de la temperatura operativa (t o ): Se calcula el valor de la Velocidad del aire (v ar ): Si se comparan los resultados con los criterios de confort recomendados, se observa que la sensación térmica a la que daría lugar sería de malestar, por tener "algo de frío". Esa sensación haría que, si en ese ambiente hubiese un número elevado de personas, por ejemplo las 1300 del experimento de Fanger, que llevasen ropa con un aislamiento similar a la del trabajador y que realizasen una actividad similar a la de él, habría un 25 % de ellos que sentirían que el ambiente era algo frío.
En el informe del estudio habría que indicar: "Los resultados de la evaluación del bienestar/malestar térmico mediante los índices PMV y PPD no se ajustan a los criterios de confort recomendados en el método de evaluación empleado. A partir de dichos resultados, se puede predecir que hay malestar térmico, correspondiente a una sensación de tener "algo de frío" que daría lugar a un 25% de insatisfechos con ese ambiente". A la vista de los resultados de las mediciones, lo mejor para conseguir el bienestar sería conseguir que la temperatura operativa subiese. Si la t 0 = 20ºC => PMV = -0,33 y PPD ~ 7 %, con lo cual se cumpliría lo recomendado por la norma, aunque el trabajador podría sentir un poco de frío (ya que el PMV ha salido negativo). Si t 0 = 22ºC ==> PMV = 0,1 y PPD ~ 5%.
BIBLIOGRAFÍA ISO 7730:1994 Moderate thermal environments- Determination of the PMV and PPD indices and specification of the conditions for thermal comfort UNE EN ISO 7730:1996 Ambientes Térmicos moderados. Determinación de los índices PMV y PPD y especificaciones de las condiciones para el confort térmico.