Rischio termico autobus privi di aria condizionata

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Un importante cliente ci ha commissionato uno studio mirato alla risposta del seguente quesito :

"Possiamo fare circolare quei pochi autobus che abbiamo privi di aria condizionata ?"

Essendo il quesito molto interessante e molto borderline abbiamo intrapreso il lavoro con molto entusiasmo. Abbiamo quindi effettuato una serie di prove mirate alla misura dei parametri microclimatici più significativi ovvero WBGT, Temperatura dell'aria interna ed esterna, umidità, ecc.

 

Le prove sono state eseguite dalle ore 13,00 alle 15,30 orario ritenuto più critico con un temperatura esterna pari a 31,8 °C e umidità  pari al 31,7 %. Di seguito si riportano i dati più significativi:

 

Il riscaldamento è dovuto essenzialmente alla alta temperatura del soffitto come si può evincere dalla termografia di seguito riportata. Il motore del bus incrementa lievemente il livello di temperatura.

Le condizioni rilevate durante i test, nella particolare giornata in cui si sono effettuati, non indicano condizioni estreme di stress termico in quanto il WBGT rimane  al di sotto del valore limite pari a 31 °C, le condizioni sono riconducibili ad ambiente molto caldo per gli ambienti moderati.

A seguito della valutazione effettuata si prospettano alcuni scenari determinati tramite un foglio Excell appositamente elaborato per il cliente implementato con modelli matematici meteo Glob-Tek. I scenari e gli indici WBGT calcolati dipendono oltre che dall'umidità  anche dall'attività  metabolica e dalla temperatura radiante, si precisa che l'indice WBGT è misurato in gradi centigradi ma non corrisponde a nessuna temperatura reale.

Con il foglio di calcolo è possibile programmare l'utilizzo dei mezzi privi di aria condizionata in anticipo inserendo semplicemente la temperatura e l'umidità massima prevista. Le pause vanno effettuate in ambienti termicamente accettabili ovvero con una temperatura dell'ordine dei 24 °C con un umidità pari a circa il 30%.

Di seguito si riportano alcuni esempi di previsioni : 

 

Previsione con temperatura esterna massima pari a 32 C° con umidità  pari al 50 %

 Previsione di "Inizio Caldo" con temperatura massima pari a 26 °C e umidità pari al 50 %

 

Per quantificare gli step di interventi si è concordata e valutata la seguente scala:

 

 

Per l'eventuale implementazione del sistema su treni, navi e altri mezzi o chiarimenti sul modello matematico utilizzato contattare :

 

Dott. Massimo Bonzano Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.

Dott. Giovanni Gavelli Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.

 

 

Variazioni temperatura giornaliera estiva

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Arriva l'estate !! , spesso ci chiederemo :" farà caldo oggi ?"

Abbiamo scovato un modello matematico che è in grado di dirci come andrà la giornata dal punto di vista delle temperature (estive) fin dalle prime ore, ovviamente dal punto di vista statistico. Dal modello matematico siamo passati a un semplice foglio excel che è in grado di calcolare dalla temperatura massima  la distribuzione temporale della temperatura giornaliera,  ovvero per iterazione il viceversa.

Il foglio è scaricabile QUI

Domanda, secondo voi qual è l'orario della giornata in cui fa più caldo ?

A titolo di esempio supponendo una temperatura massima di 30 °C otteniamo la seguente distribuzione giornaliera:

 

Fa più caldo dalle ore 15,00 alle 16,00 , ma cosa può servire questo modello ?

Per esempio alle seguenti cose:

  • Una persona si alza al mattino e misurando la temperatura può già stimare con precisione gli orari più caldi, per esempio se misuro alle otto di mattina 21 gradi è probabile che arriviamo alle ore 15 a 30 °C.
  • Viene effettuata una valutazione microclimatica alle ore 10,00 del mattino, ha senso ? Con il modello proposto si possono effettuare le opportune correzioni cautelative.

 Il modello di calcolo è scaricabile dalla sezione donwload del sito Glob-Tek

Microclima estivo e saldatori

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Nel periodo estivo abbiamo effettuato un certo numero di valutazioni microclimatiche in particolare per risolvere il problema di sofferenza dei saldatori. I saldatori infatti, a causa delle protezioni (tuta ignifuga, grembiule, maschera) sono caratterizzati da un CLO (resistenza termica dell’abbigliamento) paragonabile a quella invernale. Inoltre le aziende metal meccaniche, a livello strutturale , spesso non possiedono un efficace isolamento termico verso l’esterno. Il parametro che incide maggiormente nella valutazione degli indici in queste aree è la temperatura di globo termometro TG . La temperatura di globo termometro (radiante) indica la presenza di pareti /soffitti caldi o irraggiamento infrarosso in genere che contribuisce anche al riscaldamento dell’aria. Nel caso studio presentato è dovuto essenzialmente all’irraggiamento termico generato dai soffitti riscaldati dall’intensa radiazione solare. Di seguito si riportano alcune fotografie effettuate tramite termo camera sulla banda dell’infrarosso dove si può verificare l’effetto radiante prodotto dalle coperture.

Riscaldamento delle coperture dovuto all’intenso irraggiamento solare

 

 

La prima domanda che ci siamo posti è la seguente : “ A quale temperatura inizia il disconfort termico estivo dei saldatori ?”

 

Utilizzando un software avanzato di simulazione abbiamo definito le seguenti condizioni di “inizio caldo” per i saldatori:

 

 

L’inizio caldo per i saldatori inizia a circa 24 °C con un umidità pari a circa il 41%.

 

Quindi per temperature maggiori di 24 gradi occorre attuare le misure di prevenzione attuabili per ambienti severi caldi in quanto gli addetti alla saldatura, a causa dell’abbigliamento di protezione, risultano avere un CLO (resistenza termica del vestiario) che non permette un sufficiente scambio termico con l’ambiente. Di seguito si riportano due termo foto dove si evidenzia lo scarso scambio termico con l’ambiente; l’unico scambio termico significativo avviene tramite le mani.

 

 Scambio termico abbigliamento saldatore

(le parti in giallo indicano uno scambio di calore)

 

 

Misure di prevenzione attuate per i saldatori

 

Per ridurre l’indice di rischio si è proposto di installare, in aree adiacenti le postazioni di saldatura, appositi ventilatori raffrescanti ad acqua. I sistemi raffrescanti si basano sul principio fisico dell’evaporazione dell’acqua, l’acqua evaporando sottrae calore e tende mantenere la temperatura di bulbo umido che in questo caso è pari a circa 22,4 °C (con umidità relativa pari al 41 %); nelle termo foto di seguito proposte si riportano le temperature dei sistemi raffrescanti valutati tramite termo camera coincidenti con quelle misurate con la centralina Babuc utilizzata (Tbu= 22,4 °C).

 

Temperature raffrescatori

 Il miglioramento è dovuto all’abbassamento della temperatura e dell’aumento della velocità dell’aria (> 1 m/s) che agevola lo scambio termico. In base a quanto descritto si sono proposte le seguenti misure di prevenzione e miglioramento per temperature superiori a 24°C:

 

  • Durante le operazioni di saldatura collocare i sistemi raffrescanti in area adiacente mantenendo i serbatoi dell’acqua pieni. Si ricorda infatti che in assenza di acqua il sistema non raffredda.
  • Verificare la possibilità di compartimentare le postazioni di saldatura per rendere più efficace il sistema di raffrescamento.
  • Invitare gli addetti a bere un bicchiere di acqua fresca (10°C) ogni 15 –20 minuti.
  • Verificare se esiste la possibilità di poter utilizzare un abbigliamento protettivo con una resistenza termica minore (CLO) ed eventualmente verificare la possibilità di potersi togliere le protezioni tra una pausa e l’altra dell’attività di saldatura.
  • Verifica da parte del medico competente sulle condizioni fisiche degli addetti.

 

 

In base alla attività metabolica degli addetti alla saldatura è possibile definire a quale valore di WBGT far partire la procedura per ambienti severi caldi. La procedura semplificata consiste essenzialmente, oltre alle precedenti misure di prevenzione nell’attivare dei periodi di pausa in funzione dell’attività metabolica (MET).

 

 

 

La Figura riportata indica le tipologie di pause in funzione del MET (attività metabolica) e del WBGT;   fissando un MET pari a 150 (saldatori) e utilizzando i grafici si rileva che il primo intervento costituito dal 75 % di lavoro e un 25 % di pausa si ha in corrispondenza di un WBGT pari a circa 30°C (da non confondere con la temperatura dell’aria). Essendo l’indice WBGT funzione dell’umidità relativa e della temperatura di globo termometro non è possibile effettuare simulazioni per indicare una temperatura di riferimento certa che si attesa comunque nell’intervallo (temperatura aria) 35°C – 41 °C.

 

Si precisa che l’indice WBGT è funzione al 70 % dell’umidità relativa e per un 30 % della temperatura di globo termometro, di conseguenza valutare esclusivamente la temperatura dell’aria può portare a considerazioni errate. Per avere un indicazione dell’indice WBGT in grado di indicare l’attivazione dell’ambiente severo caldo è possibile installare una adeguata centralina digitale, collocata in un punto rappresentativo (postazione saldatore sottoposta a raffrescamento) in grado di segnalare il superamento dell’indice WBGT di riferimento.

 

Per chi volesse costruirsi la “centralina” WBGT può utilizzare la seguente formula:

 

WBGT (Wet Bulb Globe Temperature)   = 0,7 Tbu + 0,3 Tg

 Dove:

 Tbu rappresenta la “temperatura di bulbo umido a ventilazione naturale”;

  • Tg rappresenta la “temperatura di globo termometro”.

Tabella psicometrica

 

Come leggere la tabella:

Nella prima colonna si deve cercare la temperatura segnata dal termometro con bulbo umido mentre nella prima riga si cerca la differenza di temperatura tra i due termometri. Il valore relativo è l’umidità relativa in %.

 

Es. temperatura di bulbo umido 20 C, temperatura di bulbo asciutto 25 C.

La differenza di temperatura è 5 C, cerco 20 nella prima colonna e 5 nella prima riga e trovo una umidità relativa del 61 %.

 

Temp. del bulbo umido

Differenza tra le temperature dei due bulbi

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

5.5

6

2

90

83

75

67

61

54

47

42

36

31

26

23

3

90

83

76

69

63

56

49

44

39

34

29

26

4

91

84

77

70

64

57

51

46

41

36

32

28

5

91

85

78

71

65

59

54

48

43

39

34

30

6

92

85

78

72

66

61

56

50

45

41

35

33

7

92

86

79

73

67

62

57

52

47

43

39

35

8

92

86

80

74

68

63

58

54

49

45

41

37

9

93

86

81

75

70

65

60

55

51

47

43

39

10

94

87

82

76

71

66

61

57

53

48

45

41

11

94

88

82

77

72

67

62

58

55

50

47

43

12

94

88

82

78

73

68

63

59

56

52

48

44

13

94

89

83

78

73

69

64

61

57

53

50

46

14

94

89

83

79

74

70

66

62

58

54

51

47

15

94

89

84

80

75

71

67

63

59

55

52

49

16

95

90

84

80

75

72

67

64

60

57

53

50

17

95

90

84

81

76

73

68

65

61

58

54

52

18

95

90

85

81

76

74

69

66

62

59

56

53

19

95

91

85

82

77

74

70

66

63

60

57

54

20

95

91

86

82

78

75

71

66

64

61

58

55

21

95

91

86

83

79

75

71

68

65

62

59

56

22

95

91

87

83

79

76

72

69

65

63

60

57

23

96

91

87

83

80

76

72

69

66

63

61

58

24

96

92

88

84

80

77

73

70

67

64

62

59

25

96

92

88

84

81

77

74

70

68

65

63

59

26

96

92

88

84

81

77

74

71

68

65

63

59

27

96

92

88

84

81

77

74

71

68

65

63

59

28

96

92

88

84

81

77

74

71

68

65

63

60

29

96

92

88

84

81

77

74

72

69

66

63

60

30

97

93

89

85

82

78

75

72

69

66

64

60

31

97

93

89

85

82

78

75

72

69

66

64

61

32

97

93

89

85

82

78

75

72

70

67

64

61

33

97

93

89

85

82

78

75

72

70

67

64

62

34

97

93

89

85

82

78

75

72

70

67

65

62

35

97

93

89

85

82

78

75

72

70

67

65

62

36

98

94

90

86

83

79

76

73

71

68

65

63

37

98

94

90

86

83

79

76

73

71

68

66

63

38

98

94

90

86

83

79

76

73

71

68

66

63

39

98

94

90

87

83

80

77

74

72

69

67

64

40

98

95

90

87

83

80

77

74

72

69

67

64

Fasce di rischio microclima

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In questo peri­odo si effet­tuano le val­u­tazioni micro­cli­matiche inver­nali negli ambi­enti di lavoro, una domanda che spesso ci viene posta è la seguente :

“Esiste una con­dizione micro­cli­mat­ica in cui tutte le per­sone sono soddisfatte ?“

La risposta purtroppo è neg­a­tiva, per bene che vada c’è almeno un 7,14 % di insod­dis­fatti totali„ vedi­amo il perché.

Uno dei para­metri che viene uti­liz­zato per deter­minare lo stato di benessere in fun­zione di alcune grandezze fisiche (umid­ità, tem­per­atura, irrag­gia­mento IR,velocità dell’aria,pressione) e della tipolo­gia di attiv­ità e abbiglia­mento è il PPD . Esso indica la per­centuale di insod­dis­fatti ed è fun­zione del para­metro PMV (fun­zione delle grandezze fisiche ripor­tate in precedenza).

Nelle con­dizioni di benessere rimane comunque una per­centuale di insod­dis­fatti pari al 5 %. Il motivo è che comunque ogni per­sona è diversa e lo stato di benessere dipende dall’età, dal metab­o­lismo, dall’abbigliamento indos­sato, ecc. per questo motivo si ritiene accetta­bile una per­centuale di insod­dis­fatti pari al 10 %.

Nella val­u­tazione del micro­clima occorre però tenere conto almeno di altri due para­metri importanti :

  • Tem­per­atura del pavimento,
  • Dif­ferenza di tem­per­atura tra cav­iglie e testa.

Il grafico della per­centuale di insod­dis­fatti in fun­zione della tem­per­atura del pavi­mento indica che la tem­per­atura ide­ale è pari a circa 24°C con una per­centuale di insod­dis­fatti pari al 5 %.

Il grafico della per­centuale di insod­dis­fatti in fun­zione della dif­ferenza di tem­per­atura tra cav­iglie e testa indica nel caso migliore (dif­ferenza minore di un grado, ovvero tem­per­atura uni­forme) pari al 1 %.

A questo punto viene da chiedersi come tenere conto di questi tre para­metri per poter avere un idea gen­erale della per­centu­ali di insod­dis­fatti Totali. Il cal­colo della per­centuale degli insod­dis­fatti totali viene cal­co­lata som­mando i qua­drati degli indici e facen­done la radice quadrata.

Nel caso migliore otte­ni­amo una per­centuale di insod­dis­fatti Totale pari al 7,14 %.

In altre parole per esem­pio se noi effet­tuiamo una val­u­tazione micro­cli­mat­ica in uno sta­bil­i­mento con 100 addetti, nelle con­dizioni migliori (di dif­fi­cile real­iz­zazione) ci saranno comunque 7 per­sone insod­dis­fatte o non in accordo con i dati presentati.

Come gestire questo aspetto e quale indice di ris­chio attribuire ?

Si pro­pone di attribuire una matrice di ris­chio da asso­ciare alla val­u­tazione dei rischi azien­dali come ripor­tato di seguito:

Per­centuale di insod­dis­fatti totali

(PD tot%)

Fas­cia di rischio

0 – 10

0

10 – 30

1

30 – 75

2

75 – 100

3

FAS­CIA DI RIS­CHIO 0

Per questi ambi­enti il grado di insod­dis­fazione pre­visto (PD Tot %) è infe­ri­ore al 10 %, per cui non sono nec­es­sari inter­venti par­ti­co­lari o speci­fiche mis­ure di pre­ven­zione, trat­tan­dosi di aree di “com­fort” o di benessere ter­mico. In caso di lamentele da parte dei lavo­ra­tori si pro­ced­erà alla ver­i­fica dei fat­tori locali di discomfort.

FAS­CIA DI RIS­CHIO 1

Per questi ambi­enti, il grado di insod­dis­fazione (PD Tot %) supera il 10 %, fino ad un mas­simo di circa il 30 % , per cui sono nec­es­sari inter­venti speci­fici o mis­ure di pre­ven­zione che pos­sano per­me­t­tere la riduzione del numero di insod­dis­fatti sotto la soglia del 10%, questi inter­venti devono avere una pro­gram­mazione a media sca­denza. La pri­or­ità degli inter­venti per questa fas­cia di ris­chio viene definita in fun­zione del risul­tato del GIUDIZIO TER­MICO legato al PMV.

FAS­CIA DI RIS­CHIO 2

Per questi ambi­enti il grado di insod­dis­fazione pre­visto (PD Tot %) supera il 30 %, fino ad un mas­simo di circa il 75 % , per cui sono nec­es­sari impor­tanti inter­venti o adottare speci­fiche mis­ure di pre­ven­zione stu­di­ate apposi­ta­mente per la prob­lem­at­ica riscon­trata, le soluzioni pro­poste pos­sono essere utili anche come inter­venti per la fas­cia di ris­chio 1. Questi inter­venti devono avere una pro­gram­mazione a breve sca­denza.

I più fre­quenti inter­venti tec­nici gener­ici con­sistono nel:

FAS­CIA DI RIS­CHIO 3

Per questi ambi­enti il val­ore di PD Tot % indica un ambi­ente nel quale impor­tanti errori di prog­et­tazione, carenze costrut­tive, assenza di inter­venti o prob­lemi ges­tion­ali com­por­tano l’esigenza di urgenti inter­venti tec­nici. E’ questa un’area nella quale pos­sono anche man­i­fes­tarsi rischi per la salute e deter­mi­narsi situ­azioni che richiedono inter­venti imme­diati.