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
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.
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 agrozootecniche.
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.
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.
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
globotermometro (WBGT)
in ambienti termici severi caldi.
e
del
Ambiente termico
Sì
Omeotermia ?
No
Moderato
Severo
Stress
Discomfort
Caldo
Freddo
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)
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
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)
PMV  f
M , W, I
cl
, f cl , ta , tr , var , pa , hc , tcl

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  100  95  exp  0, 03353  PMV 4  0, 2179  PMV 2 
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
-0,5 < PMV < 0,5
PPD < 10 %
PPD – Percentuale Prevista di Insoddisfatti
Ambienti termici severi
SEVERO
FREDDO
SEVERO
CALDO
L’ambiente termico severo (caldo, freddo) è molto
distante dalle condizioni ideali per l’organismo
umano.
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).
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
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.
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.
Andamento PMV nella settimana 18/07-24/07
40.00
°C
35.00
30.00
25.00
20.00
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.
15.00
10.00
5.00
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
0.00
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.
-5.00
h
PMV (7730)
Temperatura dell'aria
Limite + 2
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
24
h 22
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
18-lug
19-lug
20-lug
21-lug
PMV < 2
22-lug
PMV > 2
23-lug
24-lug
La
mungitura dellemattino
avviene
sempre in condizioni
Successivamente
fasce orarie
di permanenza
al di sottomoderate,
ed al di
quella
dellimite
pomeriggio
avviene
sempre
condizioni
calde.
Le
sopra del
+2 sono
state messe
in in
relazione
con severe
le attività
svolte
attività
intermedie,
sebbene
di breve durata,
anche
dagli operatori
(mungitura,
alimentazione,
pulizia, avvengono
sorveglianza).
queste 24
in condizioni di forte disagio per gli operatori.
h 22
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
18-lug
MUNGITURA
ALIMENTAZIONE, PULIZIA, SORVEGLIANZA
MUNGITURA
19-lug
20-lug
21-lug
PMV < 2
22-lug
PMV > 2
23-lug
24-lug
50.0
90.0
45.0
80.0
40.0
70.0
35.0
60.0
30.0
50.0
25.0
40.0
20.0
30.0
15.0
20.0
10.0
10.0
5.0
0.0
0.0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
h
PPD
UR
PMV (7730)
Temperatura dell'aria
Limite (+2)
PMV
100.0
°C
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)
% PPD % UR
Andamento giornaliero medio dei valori dei parametri
ambientali (ta e UR), del PMV e PPD dal 18 al 24 luglio.
Quando
PMV supera
+2ed
il microclima
Il WBGTil supera
sempre
ampiamenteè “severo
la sogliacaldo”
per glie
in
questeacclimatati
condizioniperl’indice
operatori
intervalliWBGT
prossimiconsente
a valori di
di
determinare
i periodi di stress termico per gli operatori
PMV pari a +3.
acclimatati (TLV=26,7)
40.0
°C
35.0
30.0
25.0
20.0
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
15.0
WBGT non soleggiato
TLV acclimatati
h
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.
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
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:
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