Le stress thermique se produit lorsque l'environnement d'une personne (température de l'air, température radiante, humidité et vitesse de l'air), les vêtements et l'activité interagissent pour produire une tendance à l'augmentation de la température corporelle. Le système de thermorégulation du corps réagit alors pour augmenter la perte de chaleur. Cette réponse peut être puissante et efficace, mais elle peut également produire une pression sur le corps qui conduit à un inconfort et éventuellement à une maladie due à la chaleur et même à la mort. Il est donc important d'évaluer les environnements chauds pour assurer la santé et la sécurité des travailleurs.
Les indices de stress thermique fournissent des outils pour évaluer les environnements chauds et prédire la contrainte thermique probable sur le corps. Les valeurs limites basées sur les indices de contrainte thermique indiqueront quand cette contrainte est susceptible de devenir inacceptable.
Les mécanismes du stress thermique sont généralement compris et les pratiques de travail pour les environnements chauds sont bien établies. Il s'agit notamment de la connaissance des signes avant-coureurs du stress thermique, des programmes d'acclimatation et du remplacement de l'eau. Cependant, il y a encore de nombreuses victimes et ces leçons semblent devoir être réapprises.
En 1964, Leithead et Lind ont décrit une enquête approfondie et ont conclu que les troubles liés à la chaleur surviennent pour une ou plusieurs des trois raisons suivantes :
- l'existence de facteurs tels que la déshydratation ou le manque d'acclimatation
- la mauvaise appréciation des dangers de la chaleur, soit de la part de l'autorité de tutelle, soit des personnes à risque
- circonstances accidentelles ou imprévisibles entraînant une exposition à un stress thermique très élevé.
Ils ont conclu que de nombreux décès peuvent être attribués à la négligence et au manque de considération et que même lorsque des troubles surviennent, beaucoup peut être fait si toutes les conditions requises pour un traitement correcteur correct et rapide sont réunies.
Indices de stress thermique
Un indice de stress thermique est un nombre unique qui intègre les effets des six paramètres de base dans tout environnement thermique humain de sorte que sa valeur varie avec la contrainte thermique subie par la personne exposée à un environnement chaud. La valeur de l'indice (mesurée ou calculée) peut être utilisée dans la conception ou dans la pratique du travail pour établir des limites de sécurité. De nombreuses recherches ont été consacrées à la détermination de l'indice de stress thermique définitif, et des discussions sont en cours pour déterminer lequel est le meilleur. Par exemple, Goldman (1988) présente 32 indices de stress thermique, et il y en a probablement au moins le double dans le monde. De nombreux indices ne prennent pas en compte les six paramètres de base, bien que tous doivent les prendre en considération dans l'application. L'utilisation d'indices dépendra des contextes individuels, d'où la production d'un si grand nombre. Certains indices sont théoriquement inadéquats mais peuvent être justifiés pour des applications spécifiques basées sur l'expérience dans une industrie particulière.
Kerslake (1972) note que « Il est peut-être évident que la manière dont les facteurs environnementaux doivent être combinés doit dépendre des propriétés du sujet qui y est exposé, mais aucun des indices de stress thermique actuellement utilisés ne tient formellement compte de cela. ”. L'essor récent de la normalisation (par exemple, ISO 7933 (1989b) et ISO 7243 (1989a)) a conduit à des pressions pour adopter des indices similaires dans le monde entier. Il sera toutefois nécessaire d'acquérir de l'expérience dans l'utilisation de tout nouvel indice.
La plupart des indices de stress thermique considèrent, directement ou indirectement, que la principale sollicitation du corps est due à la transpiration. Par exemple, plus la transpiration est nécessaire pour maintenir l'équilibre thermique et la température interne du corps, plus la pression exercée sur le corps est grande. Pour qu'un indice de stress thermique représente l'environnement thermique humain et prédise la contrainte thermique, un mécanisme est nécessaire pour estimer la capacité d'une personne qui transpire à perdre de la chaleur dans l'environnement chaud.
Un indice lié à l'évaporation de la sueur dans l'environnement est utile lorsque les personnes maintiennent la température interne du corps essentiellement par la transpiration. On dit généralement que ces conditions sont dans le zone prescriptive (OMS 1969). Par conséquent, la température corporelle profonde reste relativement constante tandis que la fréquence cardiaque et le taux de sudation augmentent avec le stress thermique. À la limite supérieure de la zone prescriptive (ULPZ), la thermorégulation est insuffisante pour maintenir l'équilibre thermique et la température corporelle augmente. C'est ce qu'on appelle le zone écologique (OMS 1969). Dans cette zone, le stockage de chaleur est lié à l'augmentation de la température interne du corps et peut être utilisé comme indice pour déterminer les durées d'exposition admissibles (par exemple, sur la base d'une limite de sécurité prévue pour la température « à cœur » de 38 °C ; voir la figure 1).
Figure 1. Répartition calculée de l'eau dans le compartiment extracellulaire (ECW) et le compartiment intracellulaire (ICW) avant et après 2 h de déshydratation à l'effort à une température ambiante de 30 °C.
Les indices de stress thermique peuvent être commodément classés comme rationnel, empirique or . Les indices rationnels sont basés sur des calculs impliquant l'équation du bilan thermique; les indices empiriques sont basés sur l'établissement d'équations à partir des réponses physiologiques de sujets humains (par exemple, la perte de sueur) ; et les indices directs sont basés sur la mesure (généralement la température) des instruments utilisés pour simuler la réponse du corps humain. Les indices de stress thermique les plus influents et les plus largement utilisés sont décrits ci-dessous.
Indices rationnels
L'indice de stress thermique (HSI)
L'indice de stress thermique est le rapport d'évaporation nécessaire pour maintenir l'équilibre thermique (Ereq) à l'évaporation maximale qui pourrait être atteinte dans l'environnement (Emax), exprimé en pourcentage (Belding et Hatch 1955). Les équations sont fournies dans le tableau 1.
Tableau 1. Équations utilisées dans le calcul de l'indice de stress thermique (HSI) et des temps d'exposition admissibles (AET)
|
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|
Vêtu |
Sans vêtements |
|
(1) Perte de rayonnement (R)
|
|
en |
4.4 |
7.3 |
|
(2) Perte par convection (C)
|
|
en |
4.6 |
7.6
|
|
(3) Perte par évaporation maximale (
|
|
en |
7.0 |
11.7
|
|
(4) Perte par évaporation requise (
|
|
|
|
|
|
(5) Indice de stress thermique (HSI) |
|
|
|
|
|
(6) Temps d'exposition admissible (AET) |
|
|
|
|
)
(limite supérieure de 390 
)
)
où: M = puissance métabolique ; 
= température de l'air ; 
= température radiante ; 
= pression de vapeur partielle ; v = vitesse de l'air
Les HSI car un indice est donc lié à l'effort, essentiellement en termes de transpiration corporelle, pour des valeurs comprises entre 0 et 100. A HSI = 100, l'évaporation requise est le maximum pouvant être atteint, et représente donc la limite supérieure de la zone prescriptive. Pour HSI> 100, il y a stockage de chaleur corporelle et les temps d'exposition admissibles sont calculés sur la base d'une augmentation de 1.8 ºC de la température centrale (stockage de chaleur de 264 kJ). Pour HSI0 il y a une légère fatigue due au froid, par exemple, lorsque les travailleurs se remettent d'une fatigue due à la chaleur (voir tableau 2).
Tableau 2. Interprétation des valeurs de l'indice de stress thermique (HSI)
|
HSI |
Effet d'une exposition de huit heures |
|
-20 |
Légère déformation au froid (par exemple, récupération après une exposition à la chaleur). |
|
0 |
Aucune contrainte thermique |
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10-30 |
Sollicitation thermique légère à modérée. Peu d'effet sur le travail physique mais effet possible sur le travail qualifié |
|
40-60 |
Forte contrainte thermique, impliquant une menace pour la santé à moins d'être en bonne forme physique. Acclimatation requise |
|
70-90 |
Sollicitation thermique très sévère. Le personnel doit être sélectionné par examen médical. Veiller à un apport suffisant en eau et en sel |
|
100 |
Contrainte maximale tolérée quotidiennement par les jeunes hommes acclimatés en forme |
|
Plus 100 |
Temps d'exposition limité par l'élévation de la température corporelle profonde |
Une limite supérieure de 390 W/m2 est affecté à Emax (débit sudoral de 1 l/h, considéré comme le débit sudoral maximal maintenu pendant 8 h). Des hypothèses simples sont faites sur les effets des vêtements (chemise à manches longues et pantalon) et la température de la peau est supposée constante à 35 °C.
L'indice de contrainte thermique (ITS)
Givoni (1963, 1976) a fourni l'indice de contrainte thermique, qui était une version améliorée de l'indice de contrainte thermique. Une amélioration importante est la reconnaissance que toute la sueur ne s'évapore pas. (Voir « I. Indice de contrainte thermique » dans Étude de cas : Indices de chaleur.)
Taux de sudation requis
Un autre développement théorique et pratique du HSI et de l'ITS était le taux de sudation requis (SWreq) indice (Vogt et al. 1981). Cet indice calculait la transpiration nécessaire au bilan thermique à partir d'une équation de bilan thermique améliorée mais, surtout, fournissait également une méthode pratique d'interprétation des calculs en comparant ce qui est nécessaire avec ce qui est physiologiquement possible et acceptable chez l'homme.
Des discussions approfondies et des évaluations en laboratoire et industrielles (CEC 1988) de cet indice ont conduit à son acceptation en tant que norme internationale ISO 7933 (1989b). Les différences entre les réponses observées et prévues des travailleurs ont conduit à l'inclusion de notes de mise en garde concernant les méthodes d'évaluation de la déshydratation et du transfert de chaleur par évaporation à travers les vêtements lors de son adoption en tant que norme européenne proposée (prEN-12515). (Voir « II. Taux de sudation requis » dans Étude de cas : Indices de chaleur.)
Interprétation de SWreq
Les valeurs de référence, en termes de ce qui est acceptable ou de ce que les personnes peuvent réaliser, sont utilisées pour fournir une interprétation pratique des valeurs calculées (voir tableau 3).
Tableau 3. Valeurs de référence pour les critères de contrainte thermique et de déformation (ISO 7933, 1989b)
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Critères |
Sujets non acclimatés |
Sujets acclimatés |
|||
|
|
danger |
|
danger |
||
|
Humidité maximale de la peau |
|||||
|
wmax |
0.85 |
0.85 |
1.0 |
1.0 |
|
|
Taux de sudation maximal |
|||||
|
Repos (M 65 Wm-2 ) |
SWmax Wm-2 gh-1 |
100 |
150 |
200 |
300 |
|
260 |
390 |
520 |
780 |
||
|
Travail (M≥65 Wm-2 ) |
SWmax Wm-2 gh-1 |
200 |
250 |
300 |
400 |
|
520 |
650 |
780 |
1,040 |
||
|
Stockage de chaleur maximal |
|||||
|
Qmax |
Whm-2 |
50 |
60 |
50 |
60 |
|
Perte d'eau maximale |
|||||
|
Dmax |
Whm-2 g |
1,000 |
1,250 |
1,500 |
2,000 |
|
2,600 |
3,250 |
3,900 |
5,200 |
||
Tout d'abord, une prédiction de l'humidité de la peau (Wp), taux d'évaporation (Ep) et le taux de sudation (SWp) sont faits. Essentiellement, si ce qui est calculé comme requis peut être atteint, alors ce sont des valeurs prédites (par exemple, SWp = SOreq). Si elles ne peuvent pas être atteintes, les valeurs maximales peuvent être prises (par exemple, SWp=SOmax). Plus de détails sont donnés dans un organigramme décisionnel (voir figure 2).
Figure 2. Organigramme décisionnel pour 
(taux de transpiration requis).
Si le taux de transpiration requis peut être atteint par des personnes et qu'il ne causera pas de perte d'eau inacceptable, il n'y a alors aucune limite due à l'exposition à la chaleur sur un quart de travail de 8 heures. Sinon, les expositions limitées dans la durée (DLE) sont calculés à partir des éléments suivants :
Quand Ep = Ereq ainsi que SWp = Dmax/8, puis DLE = 480 minutes et SWreq peut être utilisé comme indice de stress thermique. Si les conditions ci-dessus ne sont pas satisfaites, alors :
DLE1 = 60Qmax/( Ereq -Ep)
DLE2 = 60Dmax/SWp
DLE est le plus bas de DLE1 et DLE2. Des détails plus complets sont donnés dans l'ISO 7933 (1989b).
Autres indices rationnels
Les SWreq index et ISO 7933 (1989) fournissent la méthode rationnelle la plus sophistiquée basée sur l'équation du bilan thermique, et ce sont des avancées majeures. Plus de développements avec cette approche peuvent être faits; cependant, une approche alternative consiste à utiliser un modèle thermique. Essentiellement, la nouvelle température effective (ET*) et la température effective standard (SET) fournissent des indices basés sur le modèle à deux nœuds de la thermorégulation humaine (Nishi et Gagge 1977). Givoni et Goldman (1972, 1973) fournissent également des modèles de prédiction empiriques pour l'évaluation du stress thermique.
Indices empiriques
Température effective et température effective corrigée
L'indice de température effective (Houghton et Yaglou 1923) a été créé à l'origine pour fournir une méthode permettant de déterminer les effets relatifs de la température et de l'humidité de l'air sur le confort. Trois sujets ont jugé laquelle des deux chambres climatiques était la plus chaude en marchant entre les deux. En utilisant différentes combinaisons de température et d'humidité de l'air (et plus tard d'autres paramètres), des lignes de confort égal ont été déterminées. Des impressions immédiates ont été faites de sorte que la réponse transitoire a été enregistrée. Cela a eu pour effet de suraccentuer l'effet de l'humidité à basse température et de le sous-estimer à haute température (par rapport aux réponses à l'état d'équilibre). Bien qu'à l'origine un indice de confort, l'utilisation de la température du globe noir pour remplacer la température du bulbe sec dans les nomogrammes ET a fourni la température effective corrigée (CET) (Bedford 1940). Les recherches rapportées par Macpherson (1960) ont suggéré que le CET prédisait les effets physiologiques de l'augmentation de la température radiante moyenne. ET et CET sont maintenant rarement utilisés comme indices de confort mais ont été utilisés comme indices de stress thermique. Bedford (1940) a proposé le CET comme indice de chaleur, avec des limites supérieures de 34 ºC pour « l'efficacité raisonnable » et de 38.6 ºC pour la tolérance. Une enquête plus approfondie, cependant, a montré que l'ET présentait de sérieux inconvénients pour une utilisation en tant qu'indice de stress thermique, ce qui a conduit à l'indice de taux de sudation prévu sur quatre heures (P4SR).
Taux de transpiration prévu sur quatre heures
L'indice Predicted Four Hour Sweat Rate (P4SR) a été établi à Londres par McArdle et al. (1947) et évalué à Singapour en 7 ans de travaux résumés par Macpherson (1960). C'est la quantité de sueur sécrétée par de jeunes hommes en forme et acclimatés exposés à l'environnement pendant 4 heures tout en chargeant des armes à feu avec des munitions lors d'un engagement naval. Le nombre unique (valeur d'indice) qui résume les effets des six paramètres de base est une quantité de sueur provenant d'une population spécifique, mais il doit être utilisé comme valeur d'indice et non comme une indication d'une quantité de sueur dans un groupe individuel de intérêt.
Il a été reconnu qu'en dehors de la zone prescriptive (par exemple, P4SR>5 l) le taux de sudation n'était pas un bon indicateur de tension. Les nomogrammes P4SR (figure 3) ont été ajustés pour tenter d'en tenir compte. Le P4SR semble avoir été utile dans les conditions pour lesquelles il a été dérivé ; cependant, les effets des vêtements sont trop simplifiés et il est plus utile comme indice de stockage de chaleur. McArdle et al. (1947) ont proposé un P4SR de 4.5 l pour une limite où aucune incapacité d'aucun jeune homme en forme et acclimaté ne s'est produite.
Figure 3. Nomogramme pour la prédiction du « taux de sudation prévu sur 4 heures » (P4SR).
Prédiction de la fréquence cardiaque sous forme d'indice
Fuller et Brouha (1966) ont proposé un indice simple basé sur la prédiction de la fréquence cardiaque (FC) en battements par minute. La relation telle que formulée à l'origine avec le taux métabolique en BTU/h et la pression de vapeur partielle en mmHg a fourni une prédiction simple de la fréquence cardiaque à partir de (T + p), d'où le T + p indice.
Givoni et Goldman (1973) fournissent également des équations pour changer la fréquence cardiaque avec le temps et aussi des corrections pour le degré d'acclimatation des sujets, qui sont données dans Étude de cas" Indices de chaleur sous "IV. Rythme cardiaque".
Une méthode de travail et de récupération de la fréquence cardiaque est décrite par NIOSH (1986) (d'après Brouha 1960 et Fuller et Smith 1980, 1981). La température corporelle et le pouls sont mesurés pendant la récupération après un cycle de travail ou à des moments précis de la journée de travail. À la fin d'un cycle de travail, le travailleur s'assoit sur un tabouret, la température buccale est prise et les trois taux de pouls suivants sont enregistrés :
P1— pouls compté de 30 secondes à 1 minute
P2— pouls compté de 1.5 à 2 minutes
P3— pouls compté de 2.5 à 3 minutes
Le critère ultime en termes de contrainte thermique est une température buccale de 37.5 ºC.
If P3≤90 bpm et P3-P1 = 10 bpm, cela indique que le niveau de travail est élevé mais qu'il y a peu d'augmentation de la température corporelle. Si P3>90 bpm et P3-P110 bpm, le stress (chaleur + travail) est trop élevé et il faut agir pour reconcevoir le travail.
Vogt et al. (1981) et ISO 9886 (1992) proposent un modèle (tableau 4) utilisant la fréquence cardiaque pour évaluer les ambiances thermiques :
Tableau 4. Modèle utilisant la fréquence cardiaque pour évaluer le stress thermique
|
Fréquence cardiaque totale |
Niveau d'activité |
|
HR0 |
Repos (neutralité thermique) |
|
HR0 + RHM |
Activités principales |
|
HR0 + RHS |
Effort statique |
|
HR0 + RHt |
Déformation thermique |
|
HR0 + RHN |
Émotion (psychologique) |
|
HR0 + RHe |
Résiduel |
Basé sur Vogt et al. (1981) et ISO 9886 (1992).
La composante de déformation thermique (indice de contrainte thermique possible) peut être calculée à partir de :
HRt = HRr-HR0
De HRr est la fréquence cardiaque après la récupération et HR0 est la fréquence cardiaque au repos dans un environnement thermiquement neutre.
Indices de stress thermique direct
L'indice de température du bulbe humide
L'indice Wet Bulb Globe Temperature (WBGT) est de loin le plus utilisé dans le monde. Il a été développé dans une enquête de la marine américaine sur les victimes de la chaleur pendant l'entraînement (Yaglou et Minard 1957) comme une approximation de la température effective corrigée (CET) plus encombrante, modifiée pour tenir compte de l'absorption solaire des vêtements militaires verts.
Les valeurs limites WBGT ont été utilisées pour indiquer quand les recrues militaires pouvaient s'entraîner. Il a été constaté que les victimes de la chaleur et le temps perdu en raison de l'arrêt de l'entraînement dans la chaleur étaient tous deux réduits en utilisant l'indice WBGT au lieu de la seule température de l'air. L'indice WBGT a été adopté par NIOSH (1972), ACGIH (1990) et ISO 7243 (1989a) et est toujours proposé aujourd'hui. L'ISO 7243 (1989a), basée sur l'indice WBGT, fournit une méthode facilement utilisable en milieu chaud pour fournir un diagnostic « rapide ». La spécification des instruments de mesure est donnée dans la norme, ainsi que les valeurs limites WBGT pour les personnes acclimatées ou non acclimatées (voir tableau 5). Par exemple, pour une personne au repos acclimatée à 0.6 clo, la valeur limite est de 33°C WBGT. Les limites fournies dans ISO 7243 (1989a) et NIOSH 1972 sont presque identiques. Le calcul de l'indice WBGT est donné dans la section V de l'annexe ci-jointe. Étude de cas : Indices de chaleur.
Tableau 5. Valeurs de référence WBGT de la norme ISO 7243 (1989a)
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Taux métabolique M (Wm-2 ) |
Valeur de référence du WBGT |
|||
|
Personne acclimatée à |
Personne non acclimatée |
|||
|
0. Repos M≤65 |
33 |
32 |
||
|
1. 65M≤130 |
30 |
29 |
||
|
2. 130M≤200 |
28 |
26 |
||
|
Aucun mouvement d'air sensible |
Mouvement d'air sensible |
Aucun mouvement d'air sensible |
Mouvement d'air sensible |
|
|
3. 200M260 |
25 |
26 |
22 |
23 |
|
4. M>260 |
23 |
25 |
18 |
20 |
Remarque : Les valeurs indiquées ont été établies en tenant compte d'une température rectale maximale de 38°C pour les personnes concernées.
La simplicité de l'indice et son utilisation par des organismes influents ont conduit à son acceptation généralisée. Comme tous les indices directs, il a des limites lorsqu'il est utilisé pour simuler la réponse humaine et doit être utilisé avec prudence dans les applications pratiques. Il est possible d'acheter des instruments portables qui déterminent l'indice WBGT (par exemple, Olesen 1985).
Limite physiologique d'exposition à la chaleur (PHEL)
Dasler (1974, 1977) fournit des valeurs limites WBGT basées sur une prédiction de dépassement de deux limites physiologiques (à partir de données expérimentales) de déformation non autorisée. Les limites sont données par :
PHEL=(17.25 × 108-12.97M× 106+18.61 M2 × 103) ×WBGT-5.36
Cet indice utilise donc l'indice direct WBGT dans la zone environnementale (voir Figure 4), où le stockage de chaleur peut se produire.
Indice de température du globe humide (WGT)
La température d'un globe noir humide de taille appropriée peut être utilisée comme indice de stress thermique. Le principe est qu'elle est affectée à la fois par le transfert de chaleur sèche et par évaporation, comme l'est un homme qui transpire, et la température peut alors être utilisée, avec l'expérience, comme indice de stress thermique. Olesen (1985) décrit WGT comme la température d'un globe noir de 2.5 pouces (63.5 mm) de diamètre recouvert d'un tissu noir humide. La température est lue lorsque l'équilibre est atteint après environ 10 à 15 minutes d'exposition. Le NIOSH (1986) décrit le Botsball (Botsford 1971) comme l'instrument le plus simple et le plus facile à lire. Il s'agit d'une sphère de cuivre de 3 pouces (76.2 mm) recouverte d'un tissu noir maintenu à 100% d'humidité à partir d'un réservoir d'eau auto-alimenté. L'élément sensible d'un thermomètre est situé au centre de la sphère, et la température est lue sur un cadran (code couleur).
Une équation simple reliant WGT à WBGT est :
WBGT = GTG + 2 ºC
pour des conditions de chaleur rayonnante et d'humidité modérées (NIOSH 1986), mais bien sûr cette relation ne peut pas tenir sur une large gamme de conditions.
L'indice d'Oxford
Lind (1957) a proposé un indice simple et direct utilisé pour l'exposition à la chaleur limitée par le stockage et basé sur une somme pondérée de la température du bulbe humide aspiré (Twb) et température de bulbe sec (Tdb):
WD = 0.85 Twb + 0.15 Tdb
Les temps d'exposition admissibles pour les équipes de sauvetage minier étaient basés sur cet indice. Il est largement applicable mais n'est pas approprié là où il y a un rayonnement thermique important.
Pratiques de travail pour les environnements chauds
NIOSH (1986) fournit une description complète des pratiques de travail pour les environnements chauds, y compris les pratiques médicales préventives. Une proposition de surveillance médicale des personnes exposées à des environnements chauds ou froids est fournie dans l'ISO CD 12894 (1993). Il ne faut jamais oublier qu'il s'agit d'un droit humain fondamental, qui a été affirmé par la loi de 1985 Déclaration d'Helsinki, que, lorsque cela est possible, les personnes peuvent se retirer de tout environnement extrême sans avoir besoin d'explication. En cas d'exposition, des pratiques de travail définies amélioreront considérablement la sécurité.
C'est un principe raisonnable en ergonomie environnementale et en hygiène industrielle que, dans la mesure du possible, le facteur de stress environnemental doit être réduit à la source. Le NIOSH (1986) divise les méthodes de contrôle en cinq types. Ceux-ci sont présentés dans le tableau 6.
Tableau 6. Pratiques de travail pour les environnements chauds
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A. Contrôles techniques |
Exemple |
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1. Réduire la source de chaleur |
Éloignez-vous des travailleurs ou réduisez la température. Pas toujours praticable. |
|
2. Contrôle de la chaleur par convection |
Modifier la température de l'air et les mouvements d'air. Les refroidisseurs ponctuels peuvent être utiles. |
|
3. Contrôle de la chaleur rayonnante |
Réduisez les températures de surface ou placez un écran réfléchissant entre la source radiante et les travailleurs. Modifier l'émissivité de la surface. Utilisez des portes qui ne s'ouvrent que lorsque l'accès est requis. |
|
4. Contrôle de la chaleur par évaporation |
Augmenter le mouvement de l'air, diminuer la pression de vapeur d'eau. Utilisez des ventilateurs ou la climatisation. Mouiller les vêtements et souffler de l'air sur la personne. |
|
B. Pratiques de travail et d'hygiène |
Exemple |
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1. Limiter le temps d'exposition et/ou |
Effectuez des travaux à des moments plus frais de la journée et de l'année. Prévoyez des zones fraîches pour le repos et la récupération. Personnel supplémentaire, liberté des travailleurs d'interrompre le travail, augmentation de la consommation d'eau. |
|
2. Réduire la charge thermique métabolique |
Mécanisation. Travail de refonte. Réduire le temps de travail. Augmenter les effectifs. |
|
3. Améliorer le temps de tolérance |
Programme d'acclimatation à la chaleur. Gardez les travailleurs en bonne forme physique. Assurez-vous que la perte d'eau est compensée et maintenez l'équilibre électrolytique si nécessaire. |
|
4. Formation en santé et sécurité |
Superviseurs formés à la reconnaissance des signes de malaise dû à la chaleur et aux premiers soins. Instruction de base à tout le personnel sur les précautions individuelles, l'utilisation d'équipements de protection et les effets de facteurs non professionnels (par exemple l'alcool). Utilisation d'un système de « copain ». Des plans d'urgence pour le traitement doivent être en place. |
|
5. Dépistage des intolérances à la chaleur |
Antécédents de maladie de chaleur antérieure. Physiquement inapte. |
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C. Programme d'alerte chaleur |
Exemple |
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1. Au printemps, établissez une alerte de chaleur |
Organiser un stage de formation. Notes de service aux superviseurs pour vérifier les fontaines à eau, etc. Vérifier les installations, les pratiques, l'état de préparation, etc. |
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2. Déclarer une alerte de chaleur en prévision |
Reportez les tâches non urgentes. Augmentez les travailleurs, augmentez le repos. Rappelez aux travailleurs de boire. Améliorer les pratiques de travail. |
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D. Refroidissement corporel auxiliaire et vêtements de protection |
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Utiliser s'il n'est pas possible de modifier le travailleur, le travail ou l'environnement et que le stress thermique est toujours au-delà des limites. Les personnes doivent être parfaitement acclimatées à la chaleur et bien formées à l'utilisation et à la pratique du port des vêtements de protection. Des exemples sont les vêtements refroidis à l'eau, les vêtements refroidis à l'air, les gilets de glace et les survêtements mouillés. |
|
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E. Dégradation des performances |
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Il ne faut pas oublier que le port de vêtements protecteurs offrant une protection contre les agents toxiques augmentera le stress dû à la chaleur. Tous les vêtements interfèrent avec les activités et peuvent réduire les performances (par exemple, réduire la capacité à recevoir des informations sensorielles, ce qui altère l'ouïe et la vision, par exemple). |
|
Source : NIOSH 1986.
Il y a eu beaucoup de recherches militaires sur les vêtements de protection dits NBC (nucléaire, biologique, chimique). Dans les environnements chauds, il n'est pas possible d'enlever les vêtements et les pratiques de travail sont très importantes. Un problème similaire se pose pour les travailleurs des centrales nucléaires. Les méthodes de refroidissement rapide des travailleurs afin qu'ils puissent à nouveau travailler consistent à éponger la surface extérieure des vêtements avec de l'eau et à souffler de l'air sec dessus. D'autres techniques comprennent des dispositifs de refroidissement actifs et des procédés pour refroidir des zones locales du corps. Le transfert de la technologie des vêtements militaires aux situations industrielles est une nouvelle innovation, mais on en sait beaucoup et des pratiques de travail appropriées peuvent réduire considérablement les risques.
Tableau 7. Équations utilisées dans le calcul de l'indice et méthode d'évaluation de la norme ISO 7933 (1989b)
pour la convection naturelle
or 
, pour une approximation ou lorsque les valeurs sont au-delà des limites pour lesquelles l'équation a été dérivée.
____________________________________________________________________________________
Tableau 8. Description des termes utilisés dans l'ISO 7933 (1989b)
|
Symbole |
Long |
Unités |
|
|
fraction de la surface de la peau impliquée dans l'échange de chaleur par rayonnement |
ND |
|
C |
échange de chaleur sur la peau par convection |
Wm-2 |
|
|
perte de chaleur respiratoire par convection |
Wm-2 |
|
E |
flux de chaleur par évaporation à la surface de la peau |
Wm-2 |
|
|
taux d'évaporation maximal qui peut être atteint avec la peau complètement humide |
Wm-2 |
|
|
évaporation requise pour l'équilibre thermique |
Wm-2 |
|
|
perte de chaleur respiratoire par évaporation |
Wm-2 |
|
|
émissivité cutanée (0.97) |
ND |
|
|
facteur de réduction pour l'échange de chaleur sensible dû aux vêtements |
ND |
|
|
facteur de réduction pour l'échange de chaleur latente |
ND |
|
|
rapport entre la surface habillée et la surface non habillée du sujet |
ND |
|
|
coefficient de transfert de chaleur convectif |
|
|
|
coefficient de transfert de chaleur par évaporation |
|
|
|
coefficient de transfert de chaleur radiatif |
|
|
|
isolation thermique sèche de base des vêtements |
|
|
K |
échange de chaleur sur la peau par conduction |
Wm-2 |
|
M |
pouvoir métabolique |
Wm-2 |
|
|
pression de vapeur partielle |
kPa |
|
|
pression de vapeur saturante à la température de la peau |
kPa |
|
R |
échange de chaleur sur la peau par rayonnement |
Wm-2 |
|
|
résistance totale à l'évaporation de la couche limite d'air et des vêtements |
|
|
|
efficacité d'évaporation au taux de sudation requis |
ND |
|
|
taux de transpiration requis pour l'équilibre thermique |
Wm-2 |
|
|
constante de Stefan-Boltzman, |
|
|
|
température de l'air |
|
|
|
température radiante moyenne |
|
|
|
température moyenne de la peau |
|
|
|
vitesse de l'air pour un sujet immobile |
|
|
|
vitesse relative de l'air |
|
|
W |
puissance mécanique |
Wm-2 |
|
|
moiteur de la peau |
ND |
|
|
humidité de la peau requise |
ND |
ND = adimensionnel.
Pratiques de travail pour les environnements chauds
NIOSH (1986) fournit une description complète des pratiques de travail pour les environnements chauds, y compris les pratiques médicales préventives. Une proposition de surveillance médicale des personnes exposées à des environnements chauds ou froids est fournie dans l'ISO CD 12894 (1993). Il ne faut jamais oublier qu'il s'agit d'un droit humain fondamental, qui a été affirmé par la loi de 1985Déclaration d'Helsinki, que, lorsque cela est possible, les personnes peuvent se retirer de tout environnement extrême sans avoir besoin d'explication. En cas d'exposition, des pratiques de travail définies amélioreront considérablement la sécurité.
C'est un principe raisonnable en ergonomie environnementale et en hygiène industrielle que, dans la mesure du possible, le facteur de stress environnemental doit être réduit à la source. Le NIOSH (1986) divise les méthodes de contrôle en cinq types. Ceux-ci sont présentés dans le tableau 7. Il y a eu beaucoup de recherches militaires sur les vêtements de protection dits NBC (nucléaire, biologique, chimique). Dans les environnements chauds, il n'est pas possible d'enlever les vêtements et les pratiques de travail sont très importantes. Un problème similaire se pose pour les travailleurs des centrales nucléaires. Les méthodes de refroidissement rapide des travailleurs afin qu'ils puissent à nouveau travailler consistent à éponger la surface extérieure des vêtements avec de l'eau et à souffler de l'air sec dessus. D'autres techniques comprennent des dispositifs de refroidissement actifs et des procédés pour refroidir des zones locales du corps. Le transfert de la technologie des vêtements militaires aux situations industrielles est une nouvelle innovation, mais on en sait beaucoup et des pratiques de travail appropriées peuvent réduire considérablement les risques.
Évaluation d'un environnement chaud à l'aide des normes ISO
L'exemple hypothétique suivant montre comment les normes ISO peuvent être utilisées dans l'évaluation des environnements chauds (Parsons 1993) :
Les travailleurs d'une aciérie effectuent un travail en quatre phases. Ils enfilent des vêtements et effectuent des travaux légers pendant 1 heure dans un environnement chaud et radiant. Ils se reposent pendant 1 heure, puis effectuent le même travail léger pendant une heure à l'abri de la chaleur rayonnante. Ils effectuent ensuite un travail impliquant un niveau d'activité physique modéré dans un environnement chaud et radiant pendant 30 minutes.
L'ISO 7243 fournit une méthode simple de surveillance de l'environnement à l'aide de l'indice WBGT. Si les niveaux de WBGT calculés sont inférieurs aux valeurs de référence de WBGT indiquées dans la norme, aucune autre action n'est requise. Si les niveaux dépassent les valeurs de référence (tableau 6), la pression exercée sur les travailleurs doit être réduite. Ceci peut être réalisé par des contrôles techniques et des pratiques de travail. Une action complémentaire ou alternative consiste à réaliser une évaluation analytique selon la norme ISO 7933.
Les valeurs WBGT du travail sont présentées dans le tableau 9 et ont été mesurées selon les spécifications données dans les normes ISO 7243 et ISO 7726. Les facteurs environnementaux et personnels relatifs aux quatre phases du travail sont présentés dans le tableau 10.
Tableau 9. Valeurs WBGT (°C) pour quatre phases de travail
|
Phase de travail (minutes) |
WBGT = WBGTank + 2 WBGTabd + WGBThd |
Référence WBGT |
|
0-60 |
25 |
30 |
|
60-90 |
23 |
33 |
|
90-150 |
23 |
30 |
|
150-180 |
30 |
28 |
Tableau 10. Données de base pour l'évaluation analytique selon la norme ISO 7933
|
Phase de travail (minutes) |
ta (° C) |
tr (° C) |
Pa (Kpa) |
v (Mme-1 ) |
clo (clo) |
Agis (Wm-2 ) |
|
0-60 |
30 |
50 |
3 |
0.15 |
0.6 |
100 |
|
60-90 |
30 |
30 |
3 |
0.05 |
0.6 |
58 |
|
90-150 |
30 |
30 |
3 |
0.20 |
0.6 |
100 |
|
150-180 |
30 |
60 |
3 |
0.30 |
1.0 |
150 |
On constate que pour une partie du travail les valeurs WBGT dépassent celles des valeurs de référence. Il est conclu qu'une analyse plus détaillée est nécessaire.
La méthode d'évaluation analytique présentée dans la norme ISO 7933 a été réalisée à l'aide des données présentées dans le tableau 10 et du programme informatique répertorié dans l'annexe de la norme. Les résultats pour les travailleurs acclimatés en termes de niveau d'alarme sont présentés dans le tableau 11.
Tableau 11. Évaluation analytique à l'aide de la norme ISO 7933
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Phase de travail |
Valeurs prédites |
Durée |
Raison pour |
||
|
tsk (° C) |
O (ND) |
SO (gh-1 ) |
|||
|
0-60 |
35.5 |
0.93 |
553 |
423 |
La perte d'eau |
|
60-90 |
34.6 |
0.30 |
83 |
480 |
Pas de limite |
|
90-150 |
34.6 |
0.57 |
213 |
480 |
Pas de limite |
|
150-180 |
35.7 |
1.00 |
566 |
45 |
Température corporelle |
|
En Conclusion: |
- |
0.82 |
382 |
480 |
Pas de limite |
Une évaluation globale prédit donc que des travailleurs non acclimatés aptes au travail pourraient effectuer un poste de 8 heures sans subir de contraintes physiologiques (thermiques) inacceptables. Si une plus grande précision est requise ou si des travailleurs individuels doivent être évalués, l'ISO 8996 et l'ISO 9920 fourniront des informations détaillées sur la production métabolique de chaleur et l'isolation des vêtements. L'ISO 9886 décrit des méthodes de mesure de la contrainte physiologique exercée sur les travailleurs et peut être utilisée pour concevoir et évaluer des environnements pour des effectifs spécifiques. La température moyenne de la peau, la température interne du corps, la fréquence cardiaque et la perte de masse seront intéressantes dans cet exemple. L'ISO CD 12894 fournit des lignes directrices sur la supervision médicale d'une enquête.