Gestione e controllo dei sistemi agrari e forestali Convegno Nazionale di medio termine dell'Associazione Italiana di Ingegneria Agraria Gestione e controllo dei sistemi agrari e forestali Hotel Villa Carlotta - Belgirate (VB) - 22-24 settembre 2011 DISCOMFORT TERMICO PER GLI ADDETTI AI LAVORI IN STRUTTURE DI ALLEVAMENTO CON RAFFRESCAMENTO PER NEBULIZZAZIONE A. Marucci, A. Colantoni, M. Cecchini, D. Monarca Dipartimento DAFNE - Università della Tuscia – Viterbo

Introduzione MICROCLIMA Insieme dei parametri climatici dell’ambiente locale (non necessariamente confinato) che determinano gli scambi termici fra soggetto e ambiente. Il comfort termoigrometrico è la condizione di soddisfacimento dell’individuo nei confronti del microclima, il mancato raggiungimento del comfort si definisce un discomfort termico che, superati certi limiti, degenera in stress termico.

Introduzione La valutazione di questo disagio all’interno di tutti i luoghi di lavoro è prevista dal D.Lgs. 81/08, artt. 180 e 181 e comprende anche le attività agro-industriali, agro-forestali e agro-zootecniche. In questo lavoro si è cercato di valutare il disagio termico nel periodo più caldo degli addetti all’allevamento di bovine da latte in una stalla aperta e dotata di impianto di raffrescamento per nebulizzazione di acqua.

Materiali e metodi A differenza di quanto avviene per la valutazione di altri rischi fisici o chimici (es. il rischio rumore), non è l’ambiente in sé ad essere oggetto dell’analisi ma piuttosto l’ambiente in relazione all’individuo che vi opera. Dalla legislazione vigente la valutazione di questo rischio è delegata alla normativa tecnica.

Voto Medio Previsto (PMV) Percentuale Prevista di Insoddisfatti (PPD) Introduzione Indici definiti dalle principali normative di riferimento in ambito microclimatico UNI EN ISO 7730: Voto Medio Previsto (PMV) Percentuale Prevista di Insoddisfatti (PPD) in ambienti termici moderati UNI EN 27243: temperatura a bulbo umido e del globotermometro (WBGT) in ambienti termici severi caldi.

Ambiente termico Severo Stress Materiali e metodi Ambiente termico Sì No Omeotermia ? Moderato Severo Stress Discomfort Caldo Freddo

AMBIENTE TERMICO MODERATO Materiali e metodi AMBIENTE TERMICO MODERATO L’ambiente termico non è troppo distante dalle condizioni ideali per l’organismo umano e il sistema di termoregolazione risulta in grado di effettuare i necessari aggiustamenti per assicurare condizioni di omeotermia. La quantificazione del discomfort avviene mediante il PMV, un indice che consente di prevedere (in media) il grado di accettabilità di un ambiente e il PPD (Indici di Fanger).

PMV (Predicted Mean Vote) Materiali e metodi PMV (Predicted Mean Vote) è una quantità che in una scala termica a 7 punti, estesa da: –3 (molto freddo) a +3 (molto caldo), (0 = neutro) Fornisce il giudizio medio che verrebbe espresso da un campione di soggetti esposti ad un determinato microclima. Il microclima è MODERATO se –2  PMV  2

Materiali e metodi Il calcolo del PMV si basa sulla misura di quattro parametri ambientali (ta, tr, var, UR) e sulla stima di due parametri soggettivi (isolamento fornito dall’abbigliamento e metabolismo). A questo “indice globale” PMV possono essere associati degli indici LOCALI relativi a: flussi d’aria localizzati, temperatura del pavimento, sbalzi termici, ecc...

INDICI UTILIZZATI (Indici di Fanger) Materiali e metodi INDICI UTILIZZATI (Indici di Fanger) dove: M = attività metabolica (W m-2); W = potenza meccanica (W m-2); Icl = resistenza termica abbigliamento (m2 K W-1); fcl = fattore superficie coperta dall’abbigliamento; ta = temperatura dell’aria (°C); tr = temperatura media radiante (°C); var = velocità dell’aria (m s-1); pa = pressione parziale del vapore acqueo (Pa); hc = coefficiente di scambio termico convettivo W m-2 K-1; tcl = temperatura superficiale dell’abbigliamento (°C).

PPD – Percentuale Prevista di Insoddisfatti Materiali e metodi PPD – Percentuale Prevista di Insoddisfatti (Predicted Percentage of Dissatisfied) Per ogni valore del PMV, anche per il valore ottimale 0, esiste una frazione di individui insoddisfatta dalle condizioni climatiche esistenti.

PPD – Percentuale Prevista di Insoddisfatti Materiali e metodi PPD – Percentuale Prevista di Insoddisfatti PPD < 10 % -0,5 < PMV < 0,5

PPD – Percentuale Prevista di Insoddisfatti Materiali e metodi PPD – Percentuale Prevista di Insoddisfatti

Ambienti termici severi Materiali e metodi Ambienti termici severi SEVERO CALDO SEVERO FREDDO L’ambiente termico severo (caldo, freddo) è molto distante dalle condizioni ideali per l’organismo umano.

Ambienti termici severi Materiali e metodi Ambienti termici severi Il sistema di termoregolazione non è in grado di operare i necessari aggiustamenti per assicu-rare condizioni di omeotermia. Intense sensazioni di caldo e di freddo. Forte interferenza con l’attività lavorativa, fino all’inabilità. Possibili rischi per la salute. Il criterio più semplice per valutare gli Ambienti termici severi caldi , è l’indice WBGT (Wet Bulb Globe Temperature).

Wet Bulb Globe Temperature Materiali e metodi WBGT è l’acronimo di Wet Bulb Globe Temperature WBGT = 0,7 TNW + 0,3 TG Ambienti non soleggiati WBGT = 0,7 TNW + 0,2 TG + 0,1 TA Ambienti soleggiati

Materiali e metodi La ricerca è stata svolta in una stalla aperta per 250 bovine da latte situata nel Comune di Viterbo, nelle zone di riposo, di alimentazione e di attesa è dotata di impianti per il raffrescamento dell'aria composti da turboventilatori con ugelli per la nebulizzazione dell’acqua.

Materiali e metodi Per i rilevamenti strumentali sono state utilizzate le sonde per la misura della temperatura dell’aria, della temperatura radiante, dell’umidità relativa e della velocità dell’aria installate all’altezza di circa 1,5 m. I sensori per la misura di tali parametri sono stati collegati ad un “data logger” CR10 della Campbell (Campbell Scientific, Inc., Logan, Utah) che, ad intervalli di tempo di 15 minuti, ha registrato su memorie allo stato solido i segnali rilevati dai sensori.

Risultati e discussione In conseguenza degli elevati valori raggiunti dalla temperatura dell’aria anche l’indice PMV supera rapidamente la soglia di +2, portando l’ambiente microclimatico da moderato ad AMBIENTE SEVERO CALDO. La temperatura massima si è mantenuta sempre superiore a 30°C, con punte di 35-36°C nel periodo più caldo, mentre i valori minimi si sono mantenuti tra i 16 e i 19°C.

Risultati e discussione Al fine di evidenziare la criticità delle soglie di superamento dei suddetti limiti è stata individuata la durata della permanenza del PMV al di sotto ed al di sopra del limite di +2

Risultati e discussione ALIMENTAZIONE, PULIZIA, SORVEGLIANZA La mungitura del mattino avviene sempre in condizioni moderate, quella del pomeriggio avviene sempre in condizioni severe calde. Le attività intermedie, sebbene di breve durata, avvengono anche queste in condizioni di forte disagio per gli operatori. Successivamente le fasce orarie di permanenza al di sotto ed al di sopra del limite +2 sono state messe in relazione con le attività svolte dagli operatori (mungitura, alimentazione, pulizia, sorveglianza). MUNGITURA ALIMENTAZIONE, PULIZIA, SORVEGLIANZA MUNGITURA

Risultati e discussione Andamento giornaliero medio dei valori dei parametri ambientali (ta e UR), del PMV e PPD dal 18 al 24 luglio. Per 2/3 delle 24 ore (dalle 8 alle 24) il PMV è superiore a +2: il microclima è “severo caldo” (parte tratteggiata dei valori di PMV calcolati)

Risultati e discussione Quando il PMV supera +2 il microclima è “severo caldo” e in queste condizioni l’indice WBGT consente di determinare i periodi di stress termico per gli operatori acclimatati (TLV=26,7) Il WBGT supera sempre ed ampiamente la soglia per gli operatori acclimatati per intervalli prossimi a valori di PMV pari a +3.

Risultati e discussione Per mitigare queste condizioni si può: scegliere un abbigliamento più idoneo (riduzione dell’indice Icl da 0,7 a 0,5 clo) la riduzione dei tempi di esposizione con pause in ambienti riparati dalle alte temperature e con possibilità di integrare i liquidi persi dalla sudorazione.

Risultati e discussione Una significativa riduzione dello stress termico può essere ottenuta in fase di progettazione dell’edificio adottando tutte quelle soluzioni tecniche (scelta dei materiali, coibentazione, ventilazione, raffrescamento, ecc.) che consentono di ridurre l’innalzamento termico negli ambienti maggiormente interessati dalla presenza dagli operatori.

Conclusioni CONCLUSIONI La valutazione del discomfort termico tramite il PMV e quella dello stress termico con il WBGT mostrano un potenziale rischio da microclima per lunghi periodi e per numerose attività svolte dagli operatori all’interno delle strutture di allevamento nei giorni più caldi dell’anno. Dalle elaborazioni effettuate è emerso che buona parte delle operazioni vengono svolte in condizioni di stress termico: solo la prima mungitura è condotta in condizioni di benessere per l’operatore.

Ulteriori sviluppi di questa ricerca: Conclusioni Ulteriori sviluppi di questa ricerca: l’individuazione di indici microclimatici specifici e di facile determinazione che siano di supporto alla valutazione del microclima nelle realtà proprie degli ambienti di allevamento degli animali di interesse zootecnico; La programmazione delle attività lavorative in funzione del rischio di stress termico presente nell’ambiente di allevamento.

GRAZIE A TUTTI PER LA CORTESE ATTENZIONE