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MICROCLIMA
DEFINIZIONE
Il microclima studia i fattori che contribuiscono a determinare, in un ambiente confinato, una condizione di benessere o di stress.
Il microclima inoltre si occupa di Studiare i rapporti tra salute ed atmosfera confinata.
STORIA
I primi studi furono condotti da Pettenkoffer che nel 1862 formulò la dottrina delle alterazioni chimiche dell’ambiente confinato.
dottrina delle alterazioni chimiche
Secondo la dottrina delle alterazioni chimiche, L’aria di un ambiente confinato, deve considerarsi non idonea alla vita dell’uomo, quando la concentrazione di CO2 supera lo 0,1% (indice antracometrico).
dottrina delle alterazioni biochimiche
Sanarelli e Biffi individuarono nell’aria espirata dall’uomo la presenza di sostanze organiche tossiche volatili (antropotossine) responsabili della “viziatura” dell’aria confinata.
dottrina delle alterazioni fisiche
Gli studi di Hermans (1883), di Gardegni (1904) e Flugge (1905) dimostrarono che i disturbi causati dall’aria confinata erano attribuibili a fattori fisici e, principalmente, all’aumento di temperatura ed umidità.
dottrina unitaria
La stato di salute dell’uomo, così come il suo benessere, in un ambiente confinato, è influenzato da fattori fisici, chimici e biologici.
FATTORI FISICI
Per quanto riguarda i fattori fisici, il microclima studia:
-Le modalità con cui si realizzano gli scambi termici tra l’organismo umano e l’ambiente;
-Il clima degli ambienti confinati;
-L’effetto del clima confinato sulla salute umana.
MICROCLIMA
ORGANISMO VIVENTI
GLI ORGANISMI VIVENTI SI DIVIDONO IN:
AUTOTROFI ed ETEROTROFI.
Gli organismo autotrofi sono in grado di produrre sostanze organiche ( zuccheri ) a partire da sostanze inorganici semplici ( CO2 e H2O ) prelevate dall’ambiente. Essi sono alghe e vegetali.
Gli organismi eterotrofi sono gli organismi che non sono in grado di sintetizzare autonomamente molecole organiche partendo da molecole inorganiche semplici e devono perciò prelevare dall’ambiente, cibandosi di autotrofi ( animali erbivori ), di altri eterotrofi ( animali carnivori ), di sostanze organiche che ottengono da organismi viventi ( parassiti ), oppure di prodotti di rifiuto ( saprobi ). Essi sono eterotermi e omotermi.
ORGANISMI OMEOTERMI
Gli organismi omeotermi mantengono costante la propria temperatura corporea attraverso i seguenti meccanismi:
-Produzione di calore endogeno;
-Capacità termica dell’acqua;
-Scambio termico con l’ambiente;
-Centro termoregolatore.
PRODUZIONE DI CALORE ENDOGENO
FORMULA BILANCIO METABOLICO
La formula del bilancio metabolico dell’uomo è:
B = EA - (MB + CM)
Dove:
EA = energia fornita dagli alimenti
MB = metabolismo basale
CM = carico metabolico
B = 0 condizione di equilibrio
B >0 aumento di peso
B <0 dimagrimento
CARICO METABOLICO
Il carico metabolico è la somma dell’energia utilizzata per compiere un lavoro e l’energia dissipata sotto forma di entropia (calore).
COSA E’ IL LAVORO?
In fisica il lavoro è il prodotto della forza per lo spostamento. Quindi, un organismo vivente compie un lavoro quando si muove.
Il lavoro si calcola con la formula:
L = F x S
Dove:
F = forza
S = spostamento
COS’E’ L’ENTROPIA?
L’entropia è la quantità di energia che non può essere trasformata in lavoro.
Tale energia viene liberata sotto forma di calore che riscalda l’organismo.
L’entropia di un sistema (corpo umano) aumenta con l’aumentare della velocità con cui l’energia, fornita dagli alimenti, viene trasformata in lavoro.
CAPACITA’ TERMICA DELL’ACQUA
La capacità termica è la quantità di energia necessaria ad innalzare di 1°C la temperatura di un corpo.
Matematicamente rappresenta il prodotto della massa per il calore specifico.
Avendo l’acqua una elevata capacità termica, ed essendo gli organismi viventi costituiti in massima parte da acqua, quest’ultima si comporta come un ammortizzatore termico che assorbe grandi quantità di energia variando di poco la propria temperatura.
SCAMBIO TERMICO CON L’AMBIENTE
Gli scambi termici tra l’uomo e l’ambiente si realizzano con differenti modalità. E possono avvenire attraverso: -La respirazione;
-Radiazione (R) ( dall’umo all’ambiente ); -Convenzione (C) ( dall’uomo all’ambiente e viceversa );
-Evaporazione (E) (dall’umo all’ambiente );
-Lavoro (W) (dall’umo all’ambiente );
-Conduzione (K) ( dall’uomo all’ambiente e viceversa ).
L’insieme degli scambi termici Uomo/Ambiente può essere definito matematicamente mediante l’equazione del bilancio termico:
B = M + C + R - E
Dove:
M = calore metabolico;
C = calore scambiato per convezione/conduzione;
R = calore scambiato per irraggiamento;
E = calore scambiato per evaporazione.
CENTRO TERMOREGOLATORE
Il centro termoregolatore è un centro localizzato a livello del sistema nervoso centrale capace di modulare gli scambi termici con l’ambiente attraverso vari meccanismi quali:
-Aumento del metabolismo;
-contrazioni muscolari (tremori);
-vasocostrizione o vasodilatazione dei vasi cutanei;
-sudorazione.
STRESS E BENESSERE TERMICO
Negli organismi omeotermi l’equazione del bilancio termico è B = 0.
Quando esiste una condizione di equilibrio tra calore prodotto e calore scambiato con l’ambiente siamo in una condizione di BENESSERE TERMICO.
Quando per mantenere lo stato di omeotermia (B=0) è richiesto un impegno del sistema termoregolatore, siamo in una condizione di STRESS TERMICO.
B = M + C + R – E = 0
IPOTERMIA ED IPERTERMIA
Se B è diverso da 0 siamo in pericolo di vita, in quanto si realizzano condizioni di:
-Ipotermia (B <0), condizione dove la temperatura di un organismo vivente endotermico scende sotto un certo valore, al disotto di quello di quello abituale adatto per svolgere vita attiva, portando ad uno stato di quiescenza. Nell’uomo è la condizione in cui la temperatura corporea, di un individuo scende al di sotto di 35°C, e può incorrere quindi in assideramento;
-Ipertermia (B>0), forte aumento della temperatura corporea conosciuta come colpo di calore.
B = M + C + R – E < 0 (ipotermia)
B = M + C + R – E > 0 (ipertermia)
VALUTAZIONE DELL’AMBIENTE TERMICO
MISURA DEI PRINCIPALI PARAMETRI OGGETTIVI
SONDA DI CLASSE C
MISURA DEI PRINCIPALI PARAMETRI OGGETTIVI
SONDA DI CLASSE S
PARAMETRI SOGGETTIVI
I principali parametri soggettivi che modulano gli scambi termici con l’ambiente sono:
-Isolamento termico del vestiario;
-Carico metabolico.
ISOLAMENTO TERMICO DEL VESTIARIO
L’unità di misura della resistenza termica del vestiario è il clo
(da Cloting=vestiario).
Un vestiario ha isolamento termico di 1 clo quando permette un flusso di calore pari a 50Kcal/h mq.
I valori di resistenza termica del vestiario si possono ricavare da apposite tabelle.
CARICO METABOLICO
Il carico metabolico dipende dal tipo di attività svolta e viene misurato in met (1 met = 50Kcal/h mq).
I valori di carico metabolico si possono ricavare da apposite tabelle.
La correlazione tra gli indici PPD e PMV è riportata nella
seguente tabella:
INDICI MICROCLIMATICI DI STRESS
AMBIENTI SEVERI
Vengono definiti severi tutti gli ambienti in cui è richiesto un notevole impegno del centro termoregolatore per mantenere lo stato di ipotermia.
INDICE WBGT
Il WBGT (Wet Bulb Globe Temperature) è l’indice di stress più importante. E’ stato elaborato per ottenere un indice di facile applicabilità che considerasse l'effetto dell'irraggiamento e della velocità dell'aria.
La determinazione dell’indice WBGT richiede la misura di tre grandezze fisiche:
-Temperatura globotermometrica (Tg);
-Temperatura umida naturalmente ventilata (Twn);
-Temperatura secca (Ta).
Il valore del WBGT si calcola per ambienti interni con la formula:
WBGT = 0.7 twn + 0.3 tg
In base al valore dell'indice ed al metabolismo richiesto per svolgere un determinato lavoro, è possibile avere ottime indicazioni sullo stress termico a cui è sottoposto il lavoratore.
E’ un indice empirico per la valutazione degli ambienti severi che tiene conto dei diversi parametri ambientali e personali che determinano la situazione termica di un individuo in ambiente severo.
Ambienti caldi: P4 SR (Predicted 4-hour Sweat Rate)
Si basa sull’ipotesi che la quantità di sudore richiesta ad un individuo in ambiente caldo in un periodo di riferimento di 4 ore è un indice adeguato dello Stress Termico. Il valore numerico dell’indice esprime infatti la quantità di sudore (in litri) per un rappresentativo numero di una popolazione standard di giovani uomini sani ed acclimatati.
Ambienti caldi: P4 SR (Predicted 4-hour Sweat Rate)
I valori limite per tale indice sono:
Per esposizione giornaliera di 8 ore: 3.
Per una esposizione di 4 ore: 4.
Swp Sudorazione Prevista e DLE Durata Limite di Esposizione
Il criterio in esame, oggetto della norma ISO 7933, si basa sulla determinazione della potenza termica che il soggetto deve cedere all’ambiente severo attraverso il meccanismo di sudorazione al fine del mantenimento dell’omeotermia. Tale indice permette il calcolo della Durata Limite di Esposizione per soggetti acclimatati e non acclimatati.
ESMPIO DI MISURA AMBIENTI SEVERI
(INDICI DI STRESS)
Pa = tensione vapore
trm = temperatura media radiante
TEC = temperatura effettiva corretta
WBGTi = Wet Globe Bulb Temperature Indoor
P4 SR = (Predicted 4-hour Sweat Rate)
Swp = sudorazione prevista
DLE = Durata Limite di Esposizione
