caracterÍsticas del aire para el bienestar

ISEP – Instituto de Especialización Profesional – 13 de Julio –Nivel Terciario Carrera: Técnico Superior en Higiene y Seguridad en el Trabajo

Asignatura: Ambiente de Trabajo III – Año: 2º Cuat.:2º - PROFESOR : Ing. Arnaldo A. Gould Ventilación – Carga térmica -

Guía teórica Unidad 01

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CARACTERÍSTICAS DEL AIRE PARA EL BIENESTAR HUMANO Introducción

Por razones laborales, mucha gente pasa gran parte del día en espacios cerrados. No es de extrañar, por consiguiente, que se espere un ambiente confortable durante el trabajo, el tiempo de ocio o en el hogar. Durante los años setenta, aparecieron algunas publicaciones que hacían referencia a una mayor incidencia de quejas por cefaleas, irritación de mucosas y sensación de fatiga entre trabajadores de grandes edificios de oficinas. Posteriormente, ya en la década de los ochenta, se observó que este problema era más frecuente en edificios herméticos y con sistemas centralizados de control de la ventilación y acondicionamiento del aire. La incidencia real del problema es desconocida, pero la OMS estima que afecta al 30% de los edificios modernos y que causa molestias al 10-30% de sus ocupantes. Los síntomas que han sido comunicados en diferentes estudios sobre el tema y que conforman el síndrome son principalmente: • Irritación de ojos, nariz y garganta. • Sequedad de piel y mucosas. • Eritema cutáneo. • Fatiga mental, somnolencia. • Cefáleas, vértigos. • Mayor incidencia de infecciones de vías

respiratorias altas. • Dificultad respiratoria, jadeo, cuadros asma.

• Disfonía, tos. • Alteraciones del gusto y del olfato. • Náuseas. Algunos de estos síntomas se comportan de forma característica, aumentando a lo largo de la jornada laboral y remitiendo o mejorando al abandonar el trabajo, desapareciendo incluso durante las vacaciones. Los factores más comúnmente citados como responsables del síndrome que nos ocupa son: • Agentes químicos: formaldehído,

compuestos orgánicos volátiles, polvo, fibras, dióxido de carbono, monóxido de carbono, óxidos de nitrógeno, ozono...

• Agentes biológicos: bacterias, hongos, esporas, toxinas, ácaros.

• Agentes físicos: iluminación, ruido, vibraciones, ambiente térmico, humedad relativa, ventilación.

• Agentes psicosociales: organización del

trabajo, promoción, relaciones interpersonales, control de las condiciones ambientales...

En algunas ocasiones el responsable del malestar de los ocupantes del edificio es único y, por ende, fácilmente detectable, mientras que en otras, el origen son múltiples causas haciendo difícil su detección.

Calidad del aire en el interior de un edificio El aire del interior de un edificio no debe contener contaminantes en concentraciones superiores a aquellas que pueden perjudicar la salud o perturbar el confort de sus ocupantes, la calidad del mismo es función de una serie de parámetros que incluyen: • Aire exterior • Compartimentación • Diseño del sistema de ventilación y

acondicionamiento del aire • Condiciones en que este sistema trabaja. • Mantenimiento de los sistemas. • Presencia de fuentes contaminantes y su

magnitud. Los contaminantes que se encuentre en el ambiente interior de un edificio pueden ser motivados por varios factores como ser: • Los provenientes del aire exterior • Los originados por las actividades interiores

• El mobiliario • Los materiales de construcción • Los recubrimientos de superficies • Los tratamientos del aire. Riesgos más frecuentes Las situaciones de riesgo más frecuentes para sus ocupantes son: • Exposición a sustancias tóxicas • Inducción de infecciones o alergias • Condiciones de temperatura y humedad no

confortables • Olores molestos. Efectos sobre la salud relacionados con el aire del interior de un edificio En general, los contaminantes presentes en el aire ambiente penetran en el organismo por inhalación y por tanto afectan inicialmente al tracto respiratorio, pudiendo también ser absorbidos y afectar a otros órganos o




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acumularse en distintos tejidos. Asimismo, puede haber contaminantes que provoquen irritación en los ojos o que generen problemas dérmicos (erupciones y picazón). Los efectos sobre el tracto respiratorio son irritación de nariz, garganta y bronquios, con posibilidad de provocar cambios en la reactividad bronquial, o liberación de un mediador inducida por alérgenos que conducen a la aparición de rinitis, asma o neumonitis híper sensitivas. Por otra parte los contaminantes microbianos pueden provocar enfermedades infecciosas. Los síntomas que se relacionan con una deficiente calidad del aire en el interior de un edificio son: dolor de cabeza, mareos, náuseas, fatiga, piel seca, irritación de ojos, congestión de senos nasales y tos. Es difícil diferenciar entre los causados directamente por el medio

ambiente y los de origen psicológico. No hay que olvidar que un aire de pobre calidad provoca disconfort, pudiendo desencadenar reacciones psicológicas complejas, cambios de humor, de estado de ánimo y dificultades en las relaciones interpersonales. Locales no industriales En estos ambientes, la sintomatología presentada por los afectados no suele ser severa y, al no ocasionar un exceso de bajas por enfermedad, se tiende a minimizar los efectos que, sin embargo, se traducen en una situación general de disconfort. En la práctica estos efectos son capaces de alterar tanto la salud física como la mental del trabajador, provocando un mayor estrés y con ello una disminución del rendimiento laboral.

Edificio enfermo Para describir las situaciones presentadas por la sintomatología en ambientes no industriales, en la práctica, cuando los síntomas llegan a afectar a más del 20% de los ocupantes del edificio, se habla del "Síndrome del Edificio Enfermo" En inconveniente no sólo afecta a la población laboral, sino también al resto de la comunidad, ya que el hombre urbano pasa entre el 80 y el 90% de su tiempo en ambientes cerrados, contaminados en mayor o menor grado; potenciado por la necesidad de ahorro energético que ha llevado al diseño de edificios más herméticos, con una mayor recirculación del aire, y en consecuencia con un posible aumento de la contaminación interior. Contaminación biológica Uno de los factores de mayor importancia que influye sobre la calidad del aire interior en ambientes no industriales es la contaminación biológica, cuyos principales focos de contaminación relacionados con los sistemas centralizados de ventilación / climatización son:

1. El aire exterior: Éste transporta granos de polen, bacterias y hongos tanto sus formas vegetativas como sus formas resistentes (esporas), la mayoría son inocuos para el hombre pero algunos de ellos pueden ser patógenos.

2. Los sistemas de filtración: En estos deben quedar retenido buena parte del material particulado que lleva el aire y al que pueden ir asociados microorganismos, este material es un buen medio para la proliferación de los mismos.

3. El sistema de refrigeración: Durante la temporada de verano el vapor de agua que contiene el aire condensa sobre los serpentines de refrigeración, ese agua puede

quedar estancada en el suelo del equipo donde, junto a la suciedad que allí esté acumulada, se crean las condiciones adecuadas para el desarrollo de agentes biológicos. Otro foco de contaminación asociado al sistema de refrigeración lo constituyen las torres de enfriamiento, en ellas las temperaturas que alcanza el agua no están lejos de las que favorecen el desarrollo de las bacterias causantes de la legionelosis, entre 35°C y 45ºC y de otros microorganismos como algas, amebas y bacterias.

4. Los humidificadores: Especialmente aquellos en los que el agua es reciclada, pueden convertirse en reservorios y diseminadores de los microorganismos que se desarrollen en ellos.

5. Los materiales porosos: En ocasiones están presentes en los sistemas de ventilación / climatización, normalmente como aislantes acústicos o como material de construcción de los conductos. En ellos se pueden dar las circunstancias que favorecen el crecimiento de agentes biológicos, por ejemplo la suciedad que aporta nutrientes y el agua que transporta el aire.

6. El aire del interior de los locales: El aire ha ido recogiendo la contaminación producida en los diferentes focos. Uno de los más importantes son las personas que ocupan el edificio, estas personas pueden ser portadores sintomáticos o asintomáticos de agentes biológicos. Hay que tener en cuenta que muchos sistemas de ventilación funcionan reciclando el aire interior por lo que el sistema puede, en su conjunto, convertirse en el diseminador de la contaminación generada en una zona, al resto del edificio.




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En la siguiente figura aparecen señalados los principales focos de contaminación biológica.

Esquema de un sistema de ventilación/climatización

1. Se produce la entrada del aire del exterior (aire de ventilación o renovación). La proporción de ese aire puede oscilar entre el 100% y el 0% en función del grado de recirculación o reciclaje de aire que esté establecido.

2. El aire exterior se mezcla con la porción de aire reciclado y pasa a través de las unidades filtrantes. Habitualmente éstas están formadas por un prefiltro y un filtro, la misión del primero es la de retener las partículas más gruesas del aire aumentando la eficacia y alargando la vida del filtro.

3. En las unidades de climatización el aire se enfría o se calienta según las necesidades climáticas. La mayoría de sistemas utilizan electricidad, agua caliente o vapor como medio para calentar el aire y agua fría o líquidos refrigerantes para enfriarlo. El aire al entrar en contacto con los circuitos por donde circulan estos medios, absorbe calor en el primero de los casos y lo cede en el segundo.

4. Algunos sistemas de refrigeración disponen de torres de enfriamiento cuya misión es la de disipar a la atmósfera el calor ganado al aire en las unidades de refrigeración. El agua en la siguiente figura (a), que ha absorbido el calor del aire a enfriar, es expulsada a través de las boquillas que se encuentran en la parte superior de la torre y va descendiendo por unas placas que facilitan el intercambio térmico entre el agua y el aire que se mueve a contracorriente al flujo de agua, dando como resultado un enfriamiento de la misma debido a la evaporación. Esta agua es recogida en un depósito desde donde es enviada de nuevo a los circuitos de refrigeración.

En la siguiente figura (b) se muestra un esquema del modelo de torre de refrigeración

en la que el agua es rociada sobre los serpentines que contienen el líquido refrigerante y que en este punto está en fase gaseosa. El agua absorbe de este fluido el calor necesario para evaporarse. Al final del proceso el refrigerante es devuelto a la unidad de refrigeración y el agua se recoge en un depósito desde donde será reciclada.

Torres de enfriamiento

5. La necesidad de controlar los niveles de humedad del aire dentro de los límites establecidos como confortables lleva, en ocasiones, a la utilización de sistemas de humidificación del aire. Existen diversos tipos de humidificadores cuya función es la de incrementar el grado de humedad del aire, ello se consigue mediante la evaporación de agua desde los depósitos donde está contenida, por el paso del flujo de aire a través de una cortina de agua con el consiguiente arrastre de la misma o por inyección directa de vapor de agua en el flujo de aire:

Humidificador por rociado

En este tipo de humidificador, el agua a presión, proveniente de la red o de un depósito, es rociada directamente a la corriente de aire, el exceso de agua es recogido en el depósito para




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reiniciar el ciclo. Un separador de gotas retira del aire las de mayor tamaño.

Humidificador por evaporación

El agua contenida en el depósito se evapora al ser calentada y el flujo de aire que pasa sobre ella arrastra el vapor de agua generado

Humidificador de disco rotatorio

El agua contenida en el disco se fragmenta en gotas y es proyectada a la corriente de aire por acción de la fuerza centrífuga. Los separadores de gotas impiden que sean arrastradas las de mayor tamaño.

Humidificador por vapor

En este tipo de humidificador se aporta a la corriente de aire el vapor de agua generado en una caldera

6. Finalmente el aire climatizado y a través de una red de conductos llega a los diversos locales del edificio, es distribuido por los difusores a los espacios ocupados y en su recorrido por los mismos se produce el intercambio de calor con el medio. Desde los locales, a través de las rejillas de retorno y por una red de conducciones diferente, el aire vuelve al equipo principal desde donde, y en función de la tasa de recirculación establecida, parte del aire volverá al circuito y parte será expulsada al exterior




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Ambiente La capacidad de trabajo del hombre y su salud pueden ser disminuidas debido a una ventilación defectuosa. La pureza de la atmósfera es solamente uno de los factores a considerar. La temperatura y movimiento del aire son de igual o quizás más importancia. La ventilación y la temperatura van íntimamente unidas. El confort de un espacio habitado depende lo mismo de su calefacción que de su refrigeración. En tiempo frío, la ventilación debe ir acompañada de una calefacción suficiente para evitar la sensación de frío. A temperaturas altas la ventilación debe aliviar el calor. La refrigeración debe ser suficiente para reducir el calor del interior de una habitación, a la temperatura existente en la sombra exterior. Debe existir un movimiento de aire suficiente para disminuir el calor del cuerpo. La importancia del movimiento del aire es a menudo ignorada o incomprendida. Son pocas las guías de información práctica sobre la cantidad de renovación de aire requerida para enfriar o refrescar.

1 Composición del aire La composición en volumen del aire puro es aproximadamente del 21% de oxígeno y 79% de nitrógeno. Están presentes también porciones de carbono, argón, neón y helio. La atmósfera contiene igualmente un porcentaje variable de vapor de agua. La pureza del aire exterior es sensiblemente constante en diferentes localidades. En las grandes ciudades el contenido de dióxido de carbono será ligeramente superior que en el campo, pero raramente excederá al 0,04%. La cantidad de polvo o carbonilla existente en la atmósfera necesita ser depurada. En edificios habitados la atmósfera es afectada por las funciones corporales de los ocupantes y de sus actividades. El dióxido de carbono y el vapor de agua provienen del aire exhalado por los pulmones. Las bacterias son emitidas durante la respiración, en estornudos o tos. El cuerpo humano emite una variedad de impurezas orgánicas de acuerdo con la limpieza personal. Cuando hay humo o existe llama habrá contaminación causada por los productos de la combustión. Otras poluciones se producen donde los procesos industriales liberan humos, gases o polvos. El contenido de dióxido de carbono de la atmósfera interior será generalmente más elevado que el de la exterior, pero raramente en una cantidad peligrosa. El dióxido de carbono no es un veneno. La concentración raramente excede al 1%, el doble de esta cantidad,

tampoco produce efectos dañinos. El único inconveniente de esta concentración es una disminución del contenido en oxígeno del aire. La cantidad de dióxido de carbono presente en los edificios habitados, hubo una época en que se usaba como base para calcular los requisitos de ventilación. Un máximo de un 2% era el prescrito para fábricas; este estándar ahora ha caído en desuso. Aunque el oxígeno es el componente vital del aire, la proporción de éste puede ser considerablemente reducida sin efectos penosos. Los valores regulados por la OSHA para exposición de personas en ambientes cerrados es mínimo 19,5 % y el nivel máximo de seguridad de 23,5 %. Como referencia podemos considerar que la llama de una vela se extinguiría cuando el porcentaje fuera del 17%, pero la vida puede conservarse con un contenido de oxígeno de solamente un 13%, a condición de que el aire se mantenga en movimiento y el cuerpo esté en reposo. Tan bajas concentraciones de oxígeno no existen nunca dentro de los edificios. La ventilación se consideraría mala si el contenido en dióxido de carbono excediese al 1% y el contenido de oxígeno fuera simultáneamente reducido en la misma cantidad. El contenido de oxígeno continuaría aún adecuado a los requisitos humanos. En algún caso en que los síntomas indiquen deficiencia de oxígeno entre los trabajadores, esta condición puede ser atribuida a la ausencia del estímulo que da el movimiento del aire sobre la piel.

2 Olores del cuerpo El enrarecimiento perceptible en el aire de las habitaciones ocupadas por un grupo de personas, es principalmente debido a las sustancias orgánicas emanadas por los cuerpos de los ocupantes. La cuestión de si los olores tienen efectos venenosos no tiene una evidencia definitiva. Las opiniones son dirigidas principalmente sobre lo desagradable de estos olores. Esto ha permitido bajar los estándares de ventilación tolerables en interés de la economía, particularmente donde los costes de calefacción presentan problemas. Debe recordarse, no obstante, que los olores del cuerpo provienen de sustancias orgánicas en el aire, las cuales se incrementan donde la higiene personal es deficiente. Es razonable suponer que tales olores son una indeseable polución. Ciertos investigadores indican que efectos perniciosos pueden proceder de los olores del




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cuerpo. Se ha observado una reducción física del apetito en las comidas. En algunos casos existe una sensación de náuseas. Es también observado que olor procedente un conjunto de personas reunidas provoca dolor de cabeza. La renovación del aire fresco para una habitación ocupada debería ser suficiente para eliminar toda posible traza de los olores del cuerpo. La renovación del aire, requerida para este propósito, variará con el número de ocupantes y de su limpieza e higiene. Diferentes normas han sido recomendadas de vez en cuando. Por ejemplo, en los dormitorios del ejército británico fue propuesto que la renovación del aire fresco, en vistas de eliminar los olores del cuerpo, deberían ser de 85 metros cúbicos por hora y por persona. El ayuntamiento de Londres especifica 28 metros cúbicos por persona y hora para cines y teatros, donde está prohibido fumar. Esto constituye la cifra mínima. El estándar debe ser el que asegura el máximo de ventilación y confort.

3 Bacterias

No hay duda que las enfermedades respiratorias y algunas otras son propagadas por el aire infectado. Durante muchos años este peligro fue ignorado. Recientemente, no obstante, se ha dado una gran atención a este tema. Diversos ensayos han demostrado que estornudando y tosiendo se propagan a gran distancia unas gotitas cargadas de bacterias que permanecen en suspensión en el aire. Informaciones de comités de investigación médica han recomendado una buena ventilación como medida eficaz para reducir el contenido de bacterias en el aire.

4 Humos, gases y polvos industriales La mayor parte de los humos, gases y polvos que provienen de las operaciones industriales son perjudiciales para la salud. En general, las concentraciones que pueden ser permitidas en la atmósfera son muy pequeñas. Es necesario evitar contaminaciones de esta clase evitando que no penetren en lugares habitados. Deben ser eliminadas utilizando un sistema de ventilación adecuado o en la misma fuente de producción.

Influencia Corporal - Pérdidas de calor del cuerpo El cuerpo humano continuamente produce calor, el cual proviene del consumo de los alimentos. La cantidad de calor producido se incrementa con el ejercicio. Un hombre en reposo genera cerca de 100 Kcal/h, pero el cuerpo no almacena calor. Cuando camina a una velocidad de 6,5 Km/h genera 350 Kcal/h, pero el cuerpo no almacena calor. La temperatura interior debe permanecer constante cerca de 37ºC. Una pequeña elevación sobre la temperatura normal puede ser peligrosa. Una elevación de más de 5ºC puede ser fatal. El cuerpo debe disipar el calor tan pronto como lo produce. Esto se hace a través de un proceso fisiológico, el cual regula la pérdida de calor de la piel. En ambientes fríos, la pérdida de calor es bastante rápida, pero en un ambiente caluroso el cuerpo gana calor del ambiente. Debe entonces disiparse no solamente del calor engendrado, sino también del calor adquirido. El movimiento del aire ayuda a esto, acelerando la pérdida de calor de la piel. Los efectos de molestia se producen si las condiciones son tales que el cuerpo no puede eliminar el calor. Un esfuerzo prolongado en un ambiente caluroso sin ningún alivio puede provocar una congestión. El calor normal del verano, en climas templados, causa una reducción en el trabajo humano y una inapetencia hacia él. En los climas tropicales la necesidad de aliviar el efecto del calor mediante un movimiento de aire es proporcionalmente

mayor, pues las temperaturas pueden estar cerca del límite en el cual el trabajo se puede efectuar eficientemente durante un período prolongado. Aunque el hombre se aclimata con bastante facilidad a toda clase de condiciones, su aptitud de trabajo es limitada por un calor excesivo. La temperatura del cuerpo es regulada por tres procedimientos básicos: radiación, convección y evaporación. La velocidad de pérdida de calor en los últimos procesos está considerablemente influenciada por el movimiento del aire.




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1 Radiación Al igual que toda materia, el cuerpo transmite calor por radiación y recibe calor del mismo modo. Dentro de una habitación, con paredes o superficies frías, el cuerpo perderá por radiación más calor del que recibirá. Cuando las superficies vecinas se hallen a igual temperatura que la piel, la temperatura del cuerpo aumentará por radiación.

2 Convección Hay pérdida de calor por convección, cuando el aire es más frío que la piel. La velocidad con la cual el cuerpo pierde calor de este modo, se acelera mediante el movimiento del aire. Consideremos, por ejemplo, el radiador de un motor de automóvil. Su función es de disipar el calor. Si el motor gira sin ventilador y el coche está parado, el agua de refrigeración hervirá. El aire en movimiento sobre el radiador es necesario para acelerar la disipación del calor del motor. El cuerpo humano trabaja de manera similar. En una atmósfera perfectamente tranquila y el cuerpo inactivo, el aire en contacto inmediato con el cuerpo será calentado a la misma temperatura de la piel, la transferencia de calor al aire disminuirá. Pero cuando el aire caliente es arrastrado por las corrientes de aire, la convección se acelera, la temperatura de la piel disminuye. He aquí la razón por la cual una corriente de aire que proviene de un ventilador produce una sensación de fresco. El aire en movimiento incrementa la pérdida de calor por convección, siempre y cuando la temperatura del aire no exceda a la de la piel, si el aire es sensiblemente más caliente que la piel, el cuerpo gana calor del ambiente por convección.

3 Evaporación Cuando las pérdidas de calor por radiación y convección son insuficientes para regular la temperatura del cuerpo, las glándulas sudoríparas entran en acción. El cuerpo entonces pierde calor por la evaporación de la humedad de la piel. La transformación de la humedad en vapor de agua proviene del calor de la superficie en la cual la humedad se ha evaporado y se denomina “calor latente de evaporación”. Este es el fenómeno de la transpiración. La cantidad de calor disipado por evaporación es de media kilocaloría por gramo de agua evaporada. El cuerpo segrega cantidades variables de agua en forma de transpiración, de acuerdo a su necesidad de eliminar el exceso de calor. Esta cantidad puede llegar hasta 3 kg por hora o más.

La pérdida de calor por transpiración aumenta hasta que toda la epidermis está húmeda. El sudor que impregna los vestidos no contribuye a la pérdida de calor del cuerpo. La velocidad de pérdida de calor es función de la rapidez de la evaporación, la cual depende a su vez de la capacidad que tiene el aire ambiente de eliminar la humedad. En una atmósfera tranquila, la película de aire que toca la piel y el aire impregnado en los vestidos resulta casi saturado y no puede absorber fácilmente más humedad. El sudor se evapora entonces más lentamente de lo que se forma y la piel se mantiene húmeda. El esfuerzo del cuerpo para eliminar el calor se retrasa, pero cuando las corrientes de aire eliminan el aire saturado en contacto con la piel, la pérdida de calor por evaporación se activa. Con un movimiento de aire suficiente, el sudor se evaporará con tanta rapidez como sea formado, siempre y cuando la atmósfera no sea excesivamente húmeda. La influencia del movimiento de aire ha sido demostrada por investigadores. En una serie de pruebas el límite de pérdida de calor por transpiración de un sujeto desnudo se alcanzó a los 32ºC en aire tranquilo. A temperaturas más elevadas en aire tranquilo, la temperatura interna del cuerpo empieza a crecer. Pero cuando se produce un movimiento de aire de solamente 0,5 m/s, el límite de pérdida de calor por transpiración se eleva a 35ºC.La influencia del movimiento de aire sobre el bienestar del cuerpo puede resumirse como sigue: 1. Acelera la pérdida de calor del cuerpo en

convección. 2. Ayuda al cuerpo a disipar el calor obtenido

por radiación u otros medios. 3. Ayuda a la pérdida de calor por

transpiración, haciendo las altas temperaturas más tolerables.

El movimiento de aire es necesario no solamente para ayudar a eliminar el calor por evaporación, sino también para reducir la velocidad de la transpiración. Sudar con exceso debilita el cuerpo humano principalmente por la pérdida de sales. Aún en temperaturas moderadas debería existir un adecuado movimiento de aire para acelerar las pérdidas de calor del cuerpo por convección y así reducir la transpiración.




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Condiciones estimulantes La atmósfera de una habitación puede parecer pesada aunque el aire no esté viciado en forma perceptible ni el calor sea opresivo. Esto puede ser debido a la ausencia de variación en las corrientes de aire. La sensación de frescor se percibe con los órganos sensoriales de la piel, los cuales reaccionan a cambios de temperatura. Se ha visto que el movimiento de aire hace bajar la temperatura de la piel, lo cual aumenta la sensación de fresco. Si el movimiento de aire es uniforme y la temperatura constante, no hay variación en la atmósfera para estimular las reacciones físicas. Corrientes de aire variables causan cambios momentáneos en la temperatura de la piel, dando sensación de fresco. El efecto puede ser tanto psicológico como fisiológico. No obstante, el resultado total es que las variaciones en las corrientes de aire hacen parecer una habitación más fresca. La ventilación que produce diversidad de movimientos de aire será más vigorizante que cuando no se percibe variación de movimiento.

1 Temperatura 1-1 Temperatura baja

Cuando el calor cedido por el cuerpo humano al ambiente, es superior al calor recibido o al producido por medio del metabolismo basal y el de trabajo, debido a la actividad física que se está realizando, el organismo tiende a enfriarse y, para evitar esa hipotermia (descenso de temperatura corporal), pone en marcha múltiples mecanismos para tratar de superar la misma. Las consecuencias de la hipotermia son: a) Malestar general b) Disminución de la destreza manual

- Reducción de la sensibilidad táctil - Anquilosamiento de las articulaciones

c) Comportamiento extravagante (hipotermia de la sangre que riega el cerebro)

d) Congelamiento de los miembros (los más afectados las extremidades)

e) La muerte se produce cuando la temperatura interior es inferior a 28ºC por fallo cardíaco.

1-2 Temperatura alta Cuando el calor cedido por el cuerpo humano al ambiente, es inferior al calor recibido o al producido por medio del metabolismo total ( metabolismo basal más metabolismo de trabajo), el organismo tiende a calentarse (aumentar su temperatura) y, para evitar esa hipertermia (aumento de temperatura corporal), pone en marcha múltiples mecanismos para

tratar de superar la misma. Las consecuencias de la hipertermia son: a) Trastornos psiconeuróticos. b) Trastornos sistemáticos

- Calambre por calor - Agotamiento por calor o Deficiencia circulatoria o Deshidratación. o Desalinización. o Anhidrosis.

- Golpe de calor (hiperpirexia) c) Trastornos en la piel - Erupción - Quemaduras (debido a radiaciones

ultravioletas) 2 Velocidad del aire

La sensación de calor experimentada por una persona está influenciada por el movimiento del aire, dado que dicho movimiento sobre la piel baja la temperatura del cuerpo. La sensación de calor es menor con aire en movimiento que con aire tranquilo (quieto), aunque la temperatura indicada por el termómetro de bulbo seco sea la misma. Las pérdidas de calor en las partes descubiertas del cuerpo aproximadamente se duplican debido a un incremento de la velocidad del aire que pasa de 0,075 a 0,3 m./s. y se triplica por un incremento de 0,075 a 0,75 m./s. Aunque la temperatura sea elevada, el movimiento del aire puede provocar un considerable alivio del calor y afecta directamente en la capacidad y dedicación al trabajo. No obstante, la alimentación de aire fresco para la ventilación provocará raramente un perceptible movimiento del aire. Por ejemplo: un despacho de 15 m. x 10 m. x 5 m. de altura (volumen = 750 m3 ), en la cual la ventilación asegura seis renovaciones por hora; el intercambio de aire será de 4.500 m3 / h. (6 r / h. x 750 m3 ), y esta cantidad de aire atravesará la habitación a una velocidad promedio de 0,025 m/s (considerando que la superficie total de cada una de las paredes de 10 m. x 5 m. actuarían como aberturas de entrada y salida sin influencia de fuerza de los vientos- ver expresión [VI] de unidad V) , pero en realidad este cálculo no corresponde a un verdadero movimiento del aire en la habitación. Las corrientes en forma de torbellino son siempre creadas por los movimientos de los ocupantes y el abrir y cerrar de puertas. De




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hecho no existe el aire denominado tranquilo (quieto) en un lugar ocupado. La denominación de tranquilo implica un movimiento de aire de menos de 0,075 m./s., sin embargo en habitaciones a 18ºC el triple de esta velocidad es raramente perceptible por personas normalmente vestidas, mientras que a 21ºC de temperatura y velocidad de 0,3 m./s., es escasamente notad. Es de remarcar que el desplazarse solamente a 1 Km./h. produce sobre el cuerpo un movimiento de aire a 0,3 m./s. El efecto refrescante del aire en movimiento puede ser expresado en función de la disminución de la temperatura del aire (termómetro seco), el cual daría el mismo efecto refrescante en aire tranquilo, pero el efecto exacto depende además de la humedad relativa del aire, de la temperatura, vestimenta utilizada por los ocupantes del lugar, tipo de actividad que realizan, etc.. Se admite que para temperaturas de locales comprendidas entre 21 y 24 ºC, un desplazamiento de aire a la velocidad de 0,5 a

1 m./s. da una importante sensación refrescante a las personas sentadas y de mediana actividad. Cuando se efectúa un trabajo muscular pesado, la velocidad del aire recomendada es de 1,25 a 2,5 m./s. para crear sensación de alivio. (superando los 2,5 m./s. puede provocarse sensación molesta). En algunos casos, cuando los hombres están expuestos en cortos períodos de tiempo a intensas radiaciones de calor, es necesario mayores velocidades de movimiento del aire. El movimiento del aire se obtiene con la ayuda de ventiladores de circulación y ventiladores industriales de enfriamiento. Las sensaciones que producen distintas corrientes de aire se visualizan en la tabla I-1 Dentro de la escala de los vientos en función de su velocidad de circulación, la generalmente conocida como “brisa ligera” es la que se encuentra en el orden de 2,5 m./s.. La tabla I-2 muestra la escala Beaufort de los vientos, sensación y velocidad en km./ h. y m./s.

Tabla I-1 Velocidad del aire en m./s.

Sensación de enfriamiento ambiental en ºC

0,1 0 0,3 1 0,7 2 1,0 3 1,6 4 2,2 5 3,0 6 4,5 7 6,5 8

VELOCIDAD MEDIA FUERZA DEL VIENTO SEGÚN

ESCALA DE BEAUFORT Nº DENOMINACIÓN SENSACIÓN

m./s. Km./h. 0 Calma - 0,48 1 Aire ligero 1,5 5,4 2 Brisa ligera 3 10,8 3 Brisa suave 5 18 4 Brisa moderada 7 25 5 Brisa fresca 9 32,4 6 Brisa fuerte 11 39,6 7 Viento moderado 13 47 8 Viento fresco 15 54 9 Viento fuerte 18 65 10 Gran viento 21 76 11 Tempestad 28 100 12 Huracán 45 o más 160 o más

Tabla I-2




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3 Humedad La atmósfera contiene siempre vapor de agua. Su contenido en vapor de agua se conoce como humedad. La proporción de ésta en el aire afecta al confort personal. Como se dijo anteriormente, las pérdidas de calor del cuerpo por transpiración disminuyen cuando el aire alrededor de la piel está húmedo. A temperaturas elevadas una atmósfera húmeda crea sensación de calor y la aptitud de trabajo del hombre disminuirá más bajo condiciones calurosas y húmedas, que cuando la atmósfera es seca. A bajas temperaturas la temperatura aumenta la sensación de frío. Una atmósfera muy seca puede también causar malestar. Normalmente, cuando se respira, el aire que pasa por la nariz es humedecido, filtrado y calentado. Pero en un aire demasiado seco la velocidad de humidificación de la acción nasal no es suficiente, provocándose la respiración por la boca, considerada como una de las causas de las afecciones nasales. La sequedad de garganta ocasiona una sensación de malestar. La cantidad de vapor de agua que el aire puede contener es limitada, y cuando se ha alcanzado este límite, se dice que el aire está saturado. El límite de saturación crece con la temperatura. El aire a 30ºC puede contener el doble de vapor de agua que el límite a la nueva temperatura, y el exceso se depositará en las paredes o en otras superficies en forma de bruma, niebla o condensación. El vapor de agua en el aire tiene poco efecto directo. Es un gas sin ningún efecto particular, dañino o beneficioso. Lo más importante es la capacidad del aire de absorber por evaporación la humedad transpirada por la piel, vestidos mojados, carreteras húmedas y similares. Esta capacidad depende más de la cantidad relativa de vapor de agua que lleva, con respecto a la saturación, que de la cantidad absoluta de vapor de agua que lleva el aire. La cantidad de humedad en la atmósfera se expresa en peso. Como las cantidades son muy pequeñas se calculan en gramos. El aire a 30ºC se satura con 28 gramos de vapor de agua por kg de aire seco. A 20ºC se satura con solamente 15 g. Si el aire saturado a 20ºC se calienta a 30ºC sin estar en contacto con ninguna otra fuente de humedad, sólo estará medio saturado. Inversamente, si el aire caliente con el mismo contenido de vapor de agua se enfría a 20ºC se vuelve saturado. Otra reducción de temperatura se traduciría en una expulsión de vapor de agua, que aparecerá en forma de condensación. Esto se produce cuando el aire caliente y húmedo entra en

contacto con superficies frías tales como conductos de agua. El enfriamiento producido por las superficies a más baja temperatura es la causa de la condensación de una parte del contenido de vapor en forma de agua.

3-1 Punto de rocío La condensación depositada por el aire saturado puede tomar la forma de rocío. La temperatura a la cual se alcanza la saturación con un determinado contenido de humedad es llamado punto de rocío. Este puede ser definido como la temperatura a la cual comienza la condensación si hay un posterior enfriamiento. Por ejemplo, la temperatura del punto de rocío del aire contenido 15 g de vapor de agua por kg de aire seco será de 20ºC, ya que ésta es la temperatura a la cual comienza la condensación si el enfriamiento prosigue. Si el aire contiene 28 g de humedad por kg de aire seco, su temperatura de punto de rocío será de 30ºC. El punto de rocío depende solamente del peso de vapor de agua presente en el aire en cuestión. Esta puede designarse por la temperatura de saturación de la mezcla considerada de aire y agua.

3-2 Humedad absoluta El término humedad absoluta designa el peso efectivo de vapor de agua contenido en la atmósfera en gramos por kg de aire seco. No es necesario considerar este factor en la práctica normal de la ventilación, aunque es un factor importante en humidificación.

3-3 Humedad relativa La humedad es máxima cuando alcanza su punto de saturación. El contenido de humedad de la atmósfera se expresa indicando en cuánto la humedad relativa es inferior a la de saturación. Esto puede expresarse de dos maneras, en % de la saturación, o como humedad relativa. Los significados de estos dos términos son ligeramente distintos, pero son casi del todo idénticos en las temperaturas atmosféricas corrientes. El porcentaje de saturación representa el contenido real de humedad por kilogramo de aire seco, indicado como porcentaje del máximo que podría estar presente a la misma temperatura. Por ejemplo, el aire saturado a 15,5ºC contiene 16 g de vapor de agua por kg de aire seco, o sea, 1.016 g de aire saturado; si a esta temperatura el contenido efectivo de agua es de 8 g por kg de aire seco, el porcentaje de saturación será del 50%. La humedad relativa es la relación entre la presión del vapor de agua en un espacio dado y la presión de saturación del vapor; la temperatura de la mezcla debe ser la misma en




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los dos casos. A temperaturas moderadas, la relación entre la humedad efectiva y la saturación es prácticamente la misma en peso, que en porcentaje de saturación. Si el aire está a 30ºC y a una humedad relativa del 50%, su contenido en agua es de 0,0137 kg/kg ligeramente menor que la mitad del contenido de humedad a saturación. A temperaturas elevadas las diferencias son algo más grandes. Por ejemplo, una humedad relativa del 50% con aire a 38ºC corresponde a una saturación de un 48%. Actualmente la diferencia entre los dos métodos de indicar la humedad, es que el porcentaje de saturación se expresa en peso de agua por peso de aire, mientras que la humedad relativa se expresa en función de la relación entre las presiones de vapor. En ventilación generalmente se usa el término de humedad relativa, su abreviación es HR.

3-4 Cálculo de la humedad La humedad se mide por observación de la temperatura en los termómetros de bulbo seco y de bulbo húmedo, y luego leyendo la humedad relativa sobre el diagrama psicométrico. El termómetro de bulbo seco, generalmente de mercurio, mide la temperatura del aire. El termómetro de bulbo húmedo lleva su bulbo cubierto con una tela suave, la cual se moja con

agua limpia antes de proceder a las lecturas. La evaporación del agua de la tela mojada absorbe el calor del bulbo y la columna del mercurio desciende en función de la evaporación. En una atmósfera seca la lectura del bulbo húmedo será más baja que la temperatura leída en el bulbo seco. En aire saturado, no obstante, no habrá evaporación y la temperatura del bulbo húmedo será la misma que la del bulbo seco. La diferencia entre las lecturas del bulbo seco y del bulbo húmedo será más acentuada cuanto más seca sea la atmósfera y así se obtiene una indicación de la humedad. Esta diferencia es conocida como depresión del bulbo húmedo. No es aconsejable utilizar un termómetro de bulbo húmedo suspendido en el aire de forma fija. Las medidas podrían entonces ser inexactas porque en el aire tranquilo el bulbo húmedo se envuelve de una gran capa de aire cargado de humedad, retardando su evaporación; el resultado indicaría una temperatura incorrectamente alta. Para obtener lecturas correctas es necesario utilizar un instrumento dispuesto de manera que el aire se desplace sobre el bulbo húmedo con una velocidad bastante elevada. El aparato representado en le figura siguiente se denomina psicómetro o higrómetro rotativo.

Psicómetro

Está formado por un termómetro de bulbo seco y otro de bulbo húmedo montados uno al lado de otro en un marco con una manecilla sobre la cual gira éste. Después de que la tela del bulbo húmedo ha sido mojada, se hace girar el instrumento rápidamente al igual que en una matraca, antes de proceder a las lecturas de los termómetros. La rotación del instrumento, a una velocidad de 3 a 4 m/s, produce un movimiento de aire sobre el bulbo húmedo. La depresión que se produce en el termómetro del bulbo húmedo es la indicación de la sequedad o humedad atmosférica. Es conveniente asegurarse de que la tela que cubre el bulbo húmedo esté limpia y que el agua

que la impregna también lo esté. El agua es preferible que sea destilada. Si la tela o el agua están sucias de impurezas se afecta la velocidad de evaporación, causando incorrecciones en las lecturas. El bulbo seco debe estar igualmente limpio, pues si estuviera cubierto de una sustancia grasosa o húmeda provocaría una depresión en la columna de mercurio durante la rotación del instrumento.

3-5 Diagrama psicométrico El diagrama psicométrico facilita la manera de encontrar la humedad relativa. Se lee la temperatura del termómetro de bulbo seco sobre la línea horizontal en la base del diagrama; se sigue la vertical en este punto hasta que corte la temperatura del termómetro de bulbo húmedo, inclinada en diagonal de izquierda a derecha; la humedad relativa se lee en la línea curva que pasa más cercana al punto de intersección. La escala vertical del lado derecho da el contenido efectivo de vapor de agua por kg de aire seco a diferentes humedades relativas. La escala del calor total no tiene en cuenta el calor del vapor de agua.




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Figura I - 1




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RESUMEN ESQUEMÁTICO

CARACTERÍSTICAS DEL AMBIENTE PARA EL BIENESTAR HUMANO

La capacidad de trabajo del hombre y su salud pueden ser disminuidas debido a una ventilación defectuosa.

Composición del aire

AMBIENTE Olores

Bacterias

Humos, gases y polvos industriales

Radiación

INFLUENCIA CORPORAL Pérdida de calor del cuerpo Convección

Evaporación

Temperatura

CONDICIONES ESTIMULANTES Velocidad del aire

Humedad

Figura I – 2

caracterÍsticas del aire para el bienestar

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