DISCOMFORT TERMICO PER GLI ADDETTI AI DISCOMFORT TERMICO PER GLI ADDETTI AI

LAVORI IN STRUTTURE DI ALLEVAMENTO LAVORI IN STRUTTURE DI ALLEVAMENTO

CON RAFFRESCAMENTO PER CON RAFFRESCAMENTO PER

NEBULIZZAZIONENEBULIZZAZIONEA. Marucci, A. Colantoni, M. Cecchini, D. A. Marucci, A. Colantoni, M. Cecchini, D.

MonarcaMonarcaDipartimento DAFNE - Università della Tuscia – ViterboDipartimento DAFNE - Università della Tuscia – Viterbo

Convegno Nazionale di medio termine

dell'Associazione Italiana di Ingegneria Agraria

Gestione e controllo dei sistemi agrari e Gestione e controllo dei sistemi agrari e forestaliforestali

Hotel Villa Carlotta - Belgirate (VB) - 22-24 settembre 2011

Convegno Nazionale di medio termine

dell'Associazione Italiana di Ingegneria Agraria

Gestione e controllo dei sistemi agrari e Gestione e controllo dei sistemi agrari e forestaliforestali

Hotel Villa Carlotta - Belgirate (VB) - 22-24 settembre 2011

MICROCLIMAMICROCLIMA

Insieme dei parametri climatici dell’ambiente Insieme dei parametri climatici dell’ambiente locale (non necessariamente confinato) che locale (non necessariamente confinato) che determinano gli scambi termici fra soggetto e determinano gli scambi termici fra soggetto e ambiente.ambiente.

Il Il comfort termoigrometrico comfort termoigrometrico è la condizione di è la condizione di soddisfacimento dell’individuo nei confronti del soddisfacimento dell’individuo nei confronti del microclima, il mancato raggiungimento del microclima, il mancato raggiungimento del comfort si definisce un comfort si definisce un discomfort termicodiscomfort termico che, che, superati certi limiti, degenera in superati certi limiti, degenera in stress termicostress termico..

La valutazione di questo disagio all’interno di La valutazione di questo disagio all’interno di tutti i luoghi di lavoro è prevista dal tutti i luoghi di lavoro è prevista dal D.Lgs. D.Lgs. 81/08, artt. 180 e 181 81/08, artt. 180 e 181 e comprende anche le e comprende anche le attività agro-industriali, agro-forestali e attività agro-industriali, agro-forestali e agro-agro-zootecnichezootecniche. .

In questo lavoro si è cercato di In questo lavoro si è cercato di valutare il valutare il disagio termico nel periodo più caldo disagio termico nel periodo più caldo degli degli addetti all’allevamento di bovine da latte in una addetti all’allevamento di bovine da latte in una stalla aperta e dotata di impianto di stalla aperta e dotata di impianto di raffrescamento per nebulizzazione di acqua.raffrescamento per nebulizzazione di acqua.

A differenza di quanto avviene per la A differenza di quanto avviene per la valutazione di altri rischi fisici o chimici (es. il valutazione di altri rischi fisici o chimici (es. il rischio rumore), non è l’ambiente in sé ad essere rischio rumore), non è l’ambiente in sé ad essere oggetto dell’analisi ma piuttosto oggetto dell’analisi ma piuttosto l’ambiente in l’ambiente in relazione all’individuo che vi opera.relazione all’individuo che vi opera.

Dalla legislazione vigente la valutazione di Dalla legislazione vigente la valutazione di questo rischio è delegata alla normativa tecnica.questo rischio è delegata alla normativa tecnica.

UNI EN ISO 7730:UNI EN ISO 7730:

-Voto Medio Previsto (PMV)Voto Medio Previsto (PMV)

- Percentuale Prevista di Insoddisfatti (PPD)Percentuale Prevista di Insoddisfatti (PPD)

in ambienti termici moderatiin ambienti termici moderati

UNI EN 27243:UNI EN 27243:

-temperatura a bulbo umido e del temperatura a bulbo umido e del globotermometro (WBGT) globotermometro (WBGT)

in ambienti termici severi caldi.in ambienti termici severi caldi.

Indici definiti dalle principali normative di Indici definiti dalle principali normative di riferimento in ambito microclimaticoriferimento in ambito microclimatico

Ambiente Ambiente termicotermico

ModeraModeratoto

SeveroSevero

DiscomfortDiscomfort

StressStress

CaldoCaldo FreddoFreddo

Omeotermia ?Omeotermia ? SìSì NoNo

AMBIENTE TERMICO MODERATOAMBIENTE TERMICO MODERATO

L’ambiente termico non è troppo distante dalle L’ambiente termico non è troppo distante dalle condizioni ideali per l’organismo umano e il condizioni ideali per l’organismo umano e il sistema di termoregolazione risulta in grado di sistema di termoregolazione risulta in grado di effettuare i necessari aggiustamenti per effettuare i necessari aggiustamenti per assicurare condizioni di omeotermia.assicurare condizioni di omeotermia.

La quantificazione del La quantificazione del discomfortdiscomfort avviene avviene mediante il mediante il PMVPMV, un indice che consente di , un indice che consente di prevedere (in media) il grado di accettabilità di prevedere (in media) il grado di accettabilità di un ambiente e il un ambiente e il PPD PPD (Indici di Fanger)(Indici di Fanger)..

PMV (Predicted Mean Vote) PMV (Predicted Mean Vote)

è una quantità che in una scala è una quantità che in una scala termica a 7 punti, estesa da:termica a 7 punti, estesa da:

––3 (molto freddo) 3 (molto freddo) aa +3 (molto +3 (molto caldo),caldo), (0 = neutro) (0 = neutro)

Il microclima è MODERATO se –2 Il microclima è MODERATO se –2 PMV PMV 2 2

Fornisce il Fornisce il giudizio mediogiudizio medio che che verrebbe espresso da un campione di verrebbe espresso da un campione di soggetti esposti ad un determinato soggetti esposti ad un determinato microclima.microclima.

Il calcolo del Il calcolo del PMVPMV si basa sulla si basa sulla misura di quattro parametri misura di quattro parametri ambientali (ambientali (ttaa, t, trr, v, varar, UR, UR) e sulla ) e sulla stima di due parametri soggettivi stima di due parametri soggettivi (isolamento fornito (isolamento fornito dall’dall’abbigliamentoabbigliamento e e metabolismometabolismo).).A questo “indice globale” A questo “indice globale” PMVPMV possono essere associati degli indici possono essere associati degli indici LOCALI relativi a: flussi d’aria LOCALI relativi a: flussi d’aria localizzati, temperatura del localizzati, temperatura del pavimento, sbalzi termici, ecc...pavimento, sbalzi termici, ecc...

INDICI UTILIZZATI (Indici di INDICI UTILIZZATI (Indici di Fanger)Fanger)

dove:dove:

M = attività metabolica (W mM = attività metabolica (W m-2-2););

W = potenza meccanica (W mW = potenza meccanica (W m-2-2););

IIclcl = resistenza termica abbigliamento (m = resistenza termica abbigliamento (m22 K W K W-1-1););

ffclcl = fattore superficie coperta dall’abbigliamento; = fattore superficie coperta dall’abbigliamento;

ttaa = temperatura dell’aria (°C); = temperatura dell’aria (°C);

ttrr = temperatura media radiante (°C); = temperatura media radiante (°C);

vvarar = velocità dell’aria (m s = velocità dell’aria (m s-1-1););

ppaa = pressione parziale del vapore acqueo (Pa); = pressione parziale del vapore acqueo (Pa);

hhcc = coefficiente di scambio termico convettivo W m = coefficiente di scambio termico convettivo W m-2-2 K K-1-1;;

ttclcl = temperatura superficiale dell’abbigliamento (°C). = temperatura superficiale dell’abbigliamento (°C).

4 2100 95 exp 0,03353 0,2179PPD PMV PMV

, , , , , , , , , cl cl a r ar a c clPMV f M W I f t t v p h t

Per ogni valore del PMV, anche per il valore Per ogni valore del PMV, anche per il valore ottimale 0, esiste una frazione di individui ottimale 0, esiste una frazione di individui insoddisfatta dalle condizioni climatiche insoddisfatta dalle condizioni climatiche esistenti.esistenti.

PPD – Percentuale Prevista di PPD – Percentuale Prevista di InsoddisfattiInsoddisfatti

(Predicted Percentage of (Predicted Percentage of Dissatisfied)Dissatisfied)

PPD – Percentuale Prevista di PPD – Percentuale Prevista di InsoddisfattiInsoddisfatti

-0,5 < PMV < 0,5-0,5 < PMV < 0,5 PPD < 10 %PPD < 10 %

PPD – Percentuale Prevista di PPD – Percentuale Prevista di InsoddisfattiInsoddisfatti

L’ambiente termico severo (caldo, L’ambiente termico severo (caldo, freddo) è molto distante dalle freddo) è molto distante dalle

condizioni ideali per l’organismo condizioni ideali per l’organismo umano.umano.

Ambienti termici severiAmbienti termici severi

SEVERSEVEROOCALDOCALDO

SEVERSEVEROOFREDDFREDDOO

Il sistema di termoregolazione non è in Il sistema di termoregolazione non è in grado di operare i necessari grado di operare i necessari aggiustamenti per assicu-rare aggiustamenti per assicu-rare condizioni di omeotermia.condizioni di omeotermia.

Ambienti termici severiAmbienti termici severi

Intense sensazioni di caldo e di freddo.Intense sensazioni di caldo e di freddo.Forte interferenza con l’attività Forte interferenza con l’attività lavorativa, fino all’inabilità.lavorativa, fino all’inabilità.Possibili rischi per la salute.Possibili rischi per la salute.

Il criterio più semplice per valutare gli Il criterio più semplice per valutare gli Ambienti termici severi caldiAmbienti termici severi caldi , è l’indice , è l’indice WBGT (Wet Bulb Globe Temperature).WBGT (Wet Bulb Globe Temperature).

WBGT = 0,7 TWBGT = 0,7 TNWNW + 0,3 T + 0,3 TGG

Ambienti non Ambienti non soleggiatisoleggiati

WBGT = 0,7 TWBGT = 0,7 TNWNW + 0,2 T + 0,2 TG G + 0,1 T+ 0,1 TAA

AmbientiAmbienti

soleggiatisoleggiati

WBGTWBGT è l’acronimo di è l’acronimo di WWetet BBulbulb GGlobelobe

TTemperatureemperature

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

Per i rilevamenti strumentali sono state Per i rilevamenti strumentali sono state utilizzate le sonde per la misura della utilizzate le sonde per la misura della temperatura dell’aria, della temperatura temperatura dell’aria, della temperatura radiante, dell’umidità relativa e della velocità radiante, dell’umidità relativa e della velocità dell’aria installate all’altezza di circa 1,5 m.dell’aria installate all’altezza di circa 1,5 m.

I sensori per la misura di tali parametri sono I sensori per la misura di tali parametri sono stati collegati ad un “data logger” CR10 della stati collegati ad un “data logger” CR10 della Campbell (Campbell Scientific, Inc., Logan, Campbell (Campbell Scientific, Inc., Logan, Utah) che, ad intervalli di tempo di 15 minuti, Utah) che, ad intervalli di tempo di 15 minuti, ha registrato su memorie allo stato solido i ha registrato su memorie allo stato solido i segnali rilevati dai sensori.segnali rilevati dai sensori.

-5.00

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

30.00

35.00

40.00

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

°C

h

Andamento PMV nella settimana 18/07-24/07

PMV (7730) Temperatura dell'aria Limite + 2

In conseguenza degli elevati valori raggiunti dalla In conseguenza degli elevati valori raggiunti dalla temperatura dell’aria anche temperatura dell’aria anche l’indice PMV supera l’indice PMV supera rapidamente la soglia di +2, portando l’ambiente rapidamente la soglia di +2, portando l’ambiente microclimatico da moderato ad AMBIENTE microclimatico da moderato ad AMBIENTE SEVERO CALDO. SEVERO CALDO.

La temperatura massima si è mantenuta sempre La temperatura massima si è mantenuta sempre superiore a 30°C, con punte di 35-36°C nel superiore a 30°C, con punte di 35-36°C nel periodo più caldo, mentre i valori minimi si sono periodo più caldo, mentre i valori minimi si sono mantenuti tra i 16 e i 19°C.mantenuti tra i 16 e i 19°C.

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

02468

1012141618202224

18-lug 19-lug 20-lug 21-lug 22-lug 23-lug 24-lug

h

PMV < 2 PMV > 2

02468

1012141618202224

18-lug 19-lug 20-lug 21-lug 22-lug 23-lug 24-lug

h

PMV < 2 PMV > 2

MUNGITURAMUNGITURA

MUNGITURAMUNGITURA

ALIMENTAZIONE, PULIZIA, SORVEGLIANZAALIMENTAZIONE, PULIZIA, SORVEGLIANZA

Successivamente le fasce orarie di permanenza al di sotto ed al di 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 sopra del limite +2 sono state messe in relazione con le attività svolte dagli operatori (mungitura, alimentazione, pulizia, sorveglianza). dagli operatori (mungitura, alimentazione, pulizia, sorveglianza).

La mungitura del mattino avviene sempre in condizioni moderate, La mungitura del mattino avviene sempre in condizioni moderate, quella del pomeriggio avviene sempre in condizioni severe calde. Le quella del pomeriggio avviene sempre in condizioni severe calde. Le attività intermedie, sebbene di breve durata, avvengono anche attività intermedie, sebbene di breve durata, avvengono anche queste in condizioni di forte disagio per gli operatori. queste in condizioni di forte disagio per gli operatori.

Per 2/3 delle 24 ore Per 2/3 delle 24 ore (dalle 8 alle 24) il PMV (dalle 8 alle 24) il PMV è superiore a +2: è superiore a +2: il il microclima è “severo microclima è “severo caldo” caldo” (parte (parte tratteggiata dei valori tratteggiata dei valori di PMV calcolati)di PMV calcolati)

Andamento giornaliero medio dei valori dei parametri Andamento giornaliero medio dei valori dei parametri ambientali (tambientali (taa e UR), del PMV e PPD dal 18 al 24 luglio. e UR), del PMV e PPD dal 18 al 24 luglio.

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

35.0

40.0

45.0

50.0

0.0

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

60.0

70.0

80.0

90.0

100.0

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

°C

P

MV

% P

PD

% U

R

h

PPD UR PMV (7730) Temperatura dell'aria Limite (+2)

15.0

20.0

25.0

30.0

35.0

40.0

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

°C

hWBGT non soleggiato TLV acclimatati

Quando il PMV supera +2 il microclima è “severo caldo” e Quando il PMV supera +2 il microclima è “severo caldo” e in queste condizioni l’indice WBGT consente di in queste condizioni l’indice WBGT consente di determinare i periodi di stress termico per gli operatori determinare i periodi di stress termico per gli operatori acclimatati (TLV=26,7)acclimatati (TLV=26,7)

Il WBGT supera sempre ed ampiamente la soglia per gli Il WBGT supera sempre ed ampiamente la soglia per gli operatori acclimatati per intervalli prossimi a valori di operatori acclimatati per intervalli prossimi a valori di PMV pari a +3.PMV pari a +3.

Per mitigare queste condizioni si può: Per mitigare queste condizioni si può:

- scegliere un abbigliamento più idoneoscegliere un abbigliamento più idoneo (riduzione dell’indice I(riduzione dell’indice Iclcl da 0,7 a 0,5 clo) da 0,7 a 0,5 clo)

- la la riduzione dei tempi di esposizione riduzione dei tempi di esposizione con con pause in ambienti riparati dalle alte pause in ambienti riparati dalle alte temperature e con possibilità di integrare i temperature e con possibilità di integrare i liquidi persi dalla sudorazione. liquidi persi dalla sudorazione.

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

La valutazione del La valutazione del discomfort termico tramite il discomfort termico tramite il PMV PMV e quella dello e quella dello stress termico con il WBGT stress termico con il WBGT mostrano un mostrano un potenzialepotenziale rischio da microclima rischio da microclima per per lunghi periodi e per numerose attività svolte dagli lunghi periodi e per numerose attività svolte dagli operatori operatori all’interno delle strutture di allevamento all’interno delle strutture di allevamento nei giorni più caldi dell’anno. nei giorni più caldi dell’anno.

CONCLUSIONICONCLUSIONI

Dalle elaborazioni effettuate è emerso che buona Dalle elaborazioni effettuate è emerso che buona parte delle operazioni vengono svolte in condizioni parte delle operazioni vengono svolte in condizioni di stress termico: di stress termico: solo la prima mungitura è solo la prima mungitura è condotta in condizioni di benessere per l’operatore.condotta in condizioni di benessere per l’operatore.

l’l’individuazione di indici microclimatici individuazione di indici microclimatici specificispecifici e di facile determinazione e di facile determinazione che siano che siano di supporto alla valutazione del microclima di supporto alla valutazione del microclima nelle realtà proprie degli ambienti di nelle realtà proprie degli ambienti di allevamento degli animali di interesse allevamento degli animali di interesse zootecnico;zootecnico;

Ulteriori sviluppi di questa ricerca: Ulteriori sviluppi di questa ricerca:

La La programmazione delle attività lavorative programmazione delle attività lavorative in funzione del rischio di stress termico in funzione del rischio di stress termico presente nell’ambiente di allevamento.presente nell’ambiente di allevamento.

GRAZIE A TUTTI GRAZIE A TUTTI

PER LA CORTESEPER LA CORTESE

ATTENZIONEATTENZIONE