Incidencia del estrés térmico en los trabajos de montaje de instalaciones fotovoltaicas

Introducción

Analizado de manera global, el consumo energético en la sociedad de la que todos formamos parte activa, crece de forma considerable año tras año por lo que llegará un momento en que los recursos energéticos naturales de los que se dispone en la actualidad corran peligro de agotarse. Adicionalmente, el sistema energético actual basado en las centrales convencionales de generación térmica y nuclear, presenta impactos negativos importantes sobre el medioambiente que es necesario corregir con urgencia. Estas razones hacen que sea necesaria la búsqueda de nuevas fuentes alternativas de energía que contribuyan a diversificar la actual oferta energética de forma que se pueda hacer frente al incremento de consumo a la vez que se es respetuoso con el medio.

La energía solar fotovoltaica, consistente en la transformación de la energía procedente de la radiación solar en energía eléctrica, es quizá, dentro de las energías renovables, la que podríamos considerar más ecológica debido al bajísimo impacto ambiental que presenta y está llamada a ser una de las energías del futuro. Los sistemas fotovoltaicos se caracterizan por reducir la emisión de agentes contaminantes (CO2, NOx y SOx principalmente), no necesitar ningún suministro exterior, presentar un reducido mantenimiento y utilizar para su funcionamiento un recurso, el sol, que es inagotable.

Son muchos los riesgos derivados del montaje de módulos fotovoltaicos en la cubierta de un edificio. Tradicionalmente se han focalizado en los tres más evidentes[1]: los derivados del trabajo en altura, los propios de las tareas mecánicas de colocación de los equipos y los relacionados con el riesgo eléctrico. La caída a distinto nivel es una preocupación común para todas las obras de construcción, ya que se estima que son la causa de un tercio del total de accidentes que se producen en este sector. En cuanto al riesgo de electrocución, requiere de un análisis más detallado, ya que las causas básicas de los accidentes pueden ser debidos a fenómenos de naturaleza muy compleja como los relacionados como la dificultad de interrumpir arcos producidos en corriente continua[2] o las situaciones que se originan por la presencia de los campos electromagnéticos en este sistema de generación[3].

En este documento se analiza otro aspecto dentro de este amplio abanico de situaciones de riesgo a los que se somete el trabajador que instala módulos fotovoltaicos en una cubierta y es la derivada de la situación de estrés térmico.

El estrés térmico corresponde a la carga neta de calor a la que los trabajadores están expuestos y que resulta de la contribución combinada de las condiciones ambientales del lugar donde trabajan, la actividad física que realizan y las características de la ropa que llevan. La sobrecarga térmica es la respuesta fisiológica del cuerpo humano al estrés térmico y corresponde al coste que le supone al cuerpo humano el ajuste necesario para mantener la temperatura interna en el rango adecuado.

Metodología

La producción de energía eléctrica mediante energía fotovoltaica es un modo de aprovechamiento bastante extensivo, en el sentido de la gran superficie que ocupa cada unidad de energía generada. De hecho, para el estudio desarrollado en el presente artículo hemos particularizado para una instalación de grandes dimensiones, ejecutada durante el verano del año 2011 y que se encuentra ubicada en la zona Este de la isla de Gran Canaria. Las características técnicas fundamentales son las indicadas en la Tabla 1 y en la Figura 1 se muestra una panorámica de la central.

Tabla 1. Características técnicas de la instalación observada.

Figura 1. Panorámica general de la instalación observada.

La descripción realizada de la planta junto con las evidencias gráficas de la figura 1, ponen de manifiesto que las condiciones habituales de trabajo, caracterizadas por alta temperatura del aire, elevada humedad relativa y elevados valores de radiación solar junto con la producción interna de calor en el cuerpo como resultado de la actividad física puede conducir a situaciones de estrés térmico.

Un nivel de estrés térmico medio o moderado puede dificultar la realización del trabajo, pero cuando se aproximan a los límites de tolerancia del cuerpo humano, aumenta el riesgo de trastornos derivados de la exposición al calor. La sobrecarga térmica refleja las consecuencias que sufre un individuo cuando se adapta a condiciones de estrés térmico. Los parámetros que permiten controlar y determinar la sobrecarga térmica son: la temperatura corporal, la frecuencia cardiaca y la tasa de sudoración.

Existen, asimismo, factores individuales de riesgo[4] que reducen la tolerancia individual al estrés térmico, como la edad, la obesidad, la capacidad de deshidratación, el consumo de medicamentos o bebidas alcóholicas, el género y la aclimatación. Cabe destacar la importancia de éste último factor, ya que un trabajador aclimatado mejora la efectividad y la eficiencia de su sistema de distribución y pérdida de calor, consiguiendo mejorar el confort en la exposición al calor y dificultar la aparición de sobrecarga térmica.

En cuanto a los efectos sobre la salud de la exposición al calor y el incremento del nivel térmico cabe destacar el síncope por calor, la deshidratación y el agotamiento. Asimismo, esta situación puede ser origen a otros accidentes por alteración de reacciones psicosensomotrices como atrapamientos, golpes o caídas.

Evaluación de los riesgos debidos al calor

La identificación de situaciones potencialmente peligrosas debidos al estrés térmico pueden ser llevadas a cabo mediante la determinación del índice WBGT. Este indicador es, sin duda, de carácter perliminar, pero nos hace una aproximación inicial ante una situación de posible riesgo. Análisis más profundos o detallados pueden ser desarrollados utilizando metodologías más exhaustivas, como la medición del Índice de Sobrecarga Térmica (IST) o análisis individualizados como la monitorización fisiológica del trabajador.

La determinación del índice WBGT[5] requiere de la medida de dos parámetros derivados, temperatura húmeda natural (t_nw) y temperatura de globo (t_g) y la medida de un parámetro básico, la temperatura del aire (t_a). La temperatura de globo es la temperatura indicada por un sensor colocado en el centro de una esfera de unas características normalizadas. La temperatura húmeda natural es el valor indicado por un sensor de temperatura recubierto de un tejido humedecido que es ventilado de forma natural, es decir, sin ventilación forzada. La temperatura seca del aire es la temperatura del aire medida, por ejemplo, con un termómetro convencional de mercurio u otro método adecuado y fiable.

Para el caso de trabajos en el exterior con carga solar, el índice vendrá dado por la expresión:

WBGT = 0,7·t_nw + 0,2·t_g + 0,1·t_a     (1)

Tabla 2. Estimación del consumo metabólico M

Resulta asimismo fundamental la determinación de la cantidad de calor producido en el interior del cuerpo, para caracterizar el nivel de estrés térmico. Esta sería la energía metabólica o energía consumida dentro del cuerpo (M). Aunque la valoración exacta de este consumo se realiza mediante la determinación del consumo de oxígeno, dada la complejidad instrumental que conlleva y de la naturaleza simplificada del índice WBGT lo habitual es estimarlo por unas tablas de referencia[6].

El índice WBGT determinado según se indica en la expresión (1) no debe sobrepasar un valor límite de referencia, que estará en función del consumo metabólico M generado durante las tareas del trabajo. Los valores de referencia están indicados en la tabla 3, que han sido establecidos según la literatura científica permitiendo un máximo de temperatura rectal de 38 ^oC para el trabajador referido.

Tabla 3. Valores de referencia según Norma UNE-EN-27243:1995.

Resultados

Para realizar el estudio se ha tomado como referencia una tarea tipo, de las desarrolladas en la cubierta del edificio y consistente en el traslado de un módulo fotovoltaico, desde la zona de acopio de materiales hasta su ubicación definitiva. Esta tarea es realizada por medios manuales y a pie.

Tabla 4. Temporalización del ciclo de trabajo.

La secuencia temporal del ciclo de trabajo se desarrolla en la Tabla 4. Asimismo, en la Tabla 5 se hace el cálculo del consumo metabólico para cada una de las fases de la tarea, para la temporalización propuesta, y adoptando como válidos los valores indicados en la tabla 2 de estimación de consumo metabólico M.

Tabla 5. Determinación del consumo metabólico del ciclo de trabajo

Considerando la distribución indicada en la Tabla 4 de tiempos y un metabolismo basal caracterizado por 1 kcal/min tenemos que el consumo metabólico del ciclo de la tarea es:

M=4,5 kcal/min x 0,5 + 2 kcal/min x 0,35 + 0,6 kcal/min x 0,33 + 1 kcal/min x 1,18=4,33 kcal/min

M= 259 kcal/h

Observamos, según la Tabla 3, que el valor de referencia para este consume metabólico es de WBGT_referecia = 28 ^oC, para un individuo aclimatado.

Discusión de resultados

Teniendo en cuenta que el índice cálculado para la situación ambiental de la tarea es, según la expresion (1):

WBGT_calculado = 0,7·34 + 0,2·39 + 0,1·35 = 31,8 ^oC

Se deduce que,

WBGT_calculado  > WBGT_referencia

Por lo que existe una situación de riesgo de estrés térmico no admisible en estas condiciones y según este método.

Conclusiones

Una vez calculado el índice WBGT y observando que es superior a los valores límite es conveniente realizar un análisis más detallado de la situación, empleando una metodología de mayor precisión que informe en profundidad de las condiciones de estrés térmico. Para realizar este análisis más detallado se podría emplear la metodología del índice de Sobrecarga Térmica IST. En cualquier caso, la situación de estrés térmico en estas condiciones de trabajo está presente y ha sido determinado utilizando una herramienta contrastada y de sencilla aplicación.

Como medidas preventivas, de carácter técnico y organizativo, destacamos las siguientes:

· Ofrecer información y formación a los trabajadores sobre el estrés térmico y la sobrecarga térmica, así como instrucciones y procedimientos de trabajo adecuados a estas circunstancias. Comprender los síntomas de sobrecarga térmica, saber detectarlos y actuar en consecuencia.

· Fomentar en los trabajadores expuestos una hidratación frecuente.

· Permitir la autolimitación de las exposiciones así como controlar especialmente y en su caso limitar la exposición, de aquellos trabajadores que tomen medicación que pueda afectar al funcionamiento del sistema cardiovascular, a la presión sanguínea, a la regulación térmica, a la función renal o a la sudoración.

· Fomentar el mantenimiento físico de los trabajadores, peso corporal controlado, alimentación etc. Controlar especialmente a aquellos trabajadores que han permanecido durante un largo periodo sin exposición al calor y que han modificado sus parámetros de aclimatación.

· Considerar políticas de selección de personal adecuadas a este tipo de tareas, utilizando técnicas de detección de grupos de riesgos o de individuos especialmente sensibles a la exposición del calor. Fomentar la aclimatación a las condiciones ambientales de alta temperatura.

Agradecimientos

Agradecer a la empresa promotora fotovoltaica por permitir el desarrollo del estudio expuesto así como al congreso ORPconference 2014.

Referencias bibliográficas

• 1. Mulloy K. et al.; Renewable Energy and Occupational Health and Safety Research Directions. American Journal of Industrial Medicina 56:1359–1370 (2013).
• 2. Yuventi, J.; DC Electric ArcFlash HazardRisk Evaluations for Photovoltaic Systems. IEEE Transactions on Power Delivery, vol.29, no.1, pp.161,167, Feb. 2014.
• 3. Cruz, J.; Valoración de la exposición laboral a campos electromagnéticos en el entorno de instalaciones fotovoltaicas con conexión a red. Proceedings of the 10th Internacional Conference on Occupational Risk Prevention ORP2012
• 4. Monroy, E.; Estrés térmico y sobrecarga térmica: evaluación de riesgos. Notas Técnicas de Prevención 922 y 923. Instituto de Seguridad e Higiene en el Trabajo.
• 5. Aenor; Estimación del estrés térmico del hombre en el trabajo basado en el índice WBGT. Norma UNEEN27243:1995.
• 6. ISO Geneve; Ergonomics of Thermal Environments – Determination of Metabolic Heat Production. ISO 8996 (1990)