Per sopravvivere e lavorare in condizioni più fredde o più calde, è necessario fornire un clima caldo sulla superficie della pelle mediante indumenti e riscaldamento o raffreddamento artificiale. La comprensione dei meccanismi di scambio termico attraverso l'abbigliamento è necessaria per progettare gli insiemi di abbigliamento più efficaci per il lavoro a temperature estreme.

Meccanismi di trasferimento del calore dell'abbigliamento

La natura dell'isolamento dell'abbigliamento

Il trasferimento di calore attraverso gli indumenti, o al contrario l'isolamento degli indumenti, dipende in gran parte dall'aria intrappolata all'interno e sugli indumenti. L'abbigliamento è costituito, in prima approssimazione, da qualsiasi tipo di materiale che offra una presa agli strati d'aria. Questa affermazione è approssimativa perché alcune proprietà del materiale sono ancora rilevanti. Questi riguardano la costruzione meccanica dei tessuti (ad esempio la resistenza al vento e la capacità delle fibre di sostenere tessuti spessi), e le proprietà intrinseche delle fibre (ad esempio l'assorbimento e la riflessione della radiazione termica, l'assorbimento del vapore acqueo, la traspirazione del sudore ). Per condizioni ambientali non troppo estreme i pregi dei vari tipi di fibre sono spesso sopravvalutati.

Strati d'aria e moto dell'aria

L'idea che sia l'aria, e in particolare l'aria ferma, a fornire l'isolamento, suggerisce che spessi strati d'aria sono utili per l'isolamento. Questo è vero, ma lo spessore degli strati d'aria è fisicamente limitato. Gli strati d'aria si formano per adesione di molecole di gas a qualsiasi superficie, per coesione di un secondo strato di molecole al primo, e così via. Tuttavia, le forze di legame tra strati successivi sono sempre minori, con la conseguenza che le molecole esterne sono mosse da movimenti esterni anche minuscoli dell'aria. In aria calma, gli strati d'aria possono avere uno spessore fino a 12 mm, ma con un movimento d'aria vigoroso, come in una tempesta, lo spessore diminuisce a meno di 1 mm. In generale esiste una relazione di radice quadrata tra spessore e moto dell'aria (cfr “Formule e definizioni”). La funzione esatta dipende dalle dimensioni e dalla forma della superficie.

Conduzione del calore dell'aria ferma e in movimento

L'aria ferma funge da strato isolante con una conduttività costante, indipendentemente dalla forma del materiale. La perturbazione degli strati d'aria porta alla perdita di spessore effettivo; ciò include disturbi non solo dovuti al vento, ma anche dovuti ai movimenti di chi indossa gli indumenti: spostamento del corpo (una componente del vento) e movimenti di parti del corpo. La convezione naturale contribuisce a questo effetto. Per un grafico che mostra l'effetto della velocità dell'aria sulla capacità isolante di uno strato d'aria, vedere la figura 1.

Figura 1. Effetto della velocità dell'aria sulla capacità isolante di uno strato d'aria.

Trasferimento di calore per irraggiamento

La radiazione è un altro meccanismo importante per il trasferimento di calore. Ogni superficie irradia calore e assorbe il calore che viene irradiato da altre superfici. Il flusso di calore radiante è approssimativamente proporzionale alla differenza di temperatura tra le due superfici di scambio. Uno strato di abbigliamento tra le superfici interferirà con il trasferimento di calore radiativo intercettando il flusso di energia; l'abbigliamento raggiungerà una temperatura che è circa la media delle temperature delle due superfici, tagliando in due la differenza di temperatura tra loro, e quindi il flusso radiante è diminuito di un fattore due. All'aumentare del numero di strati intercettanti, la velocità di trasferimento del calore diminuisce.

Gli strati multipli sono quindi efficaci nel ridurre il trasferimento di calore radiante. Nelle ovatte e nei velli di fibre, la radiazione viene intercettata dalle fibre distribuite, piuttosto che da uno strato di tessuto. La densità del materiale fibroso (o meglio la superficie totale del materiale fibroso per volume di tessuto) è un parametro critico per il trasferimento della radiazione all'interno di tali velli di fibre. Le fibre fini forniscono più superficie per un dato peso rispetto alle fibre grossolane.

Isolamento in tessuto

Come risultato delle conduttività dell'aria racchiusa e del trasferimento di radiazioni, la conducibilità del tessuto è effettivamente una costante per tessuti di vari spessori e legature. L'isolamento termico è quindi proporzionale allo spessore.

Resistenza al vapore dell'aria e dei tessuti

Gli strati d'aria creano anche una resistenza alla diffusione del sudore evaporato dalla pelle umida all'ambiente. Questa resistenza è approssimativamente proporzionale allo spessore dell'insieme di abbigliamento. Per i tessuti, la resistenza al vapore dipende dall'aria racchiusa e dalla densità della costruzione. Nei tessuti veri, alta densità e grande spessore non vanno mai d'accordo. A causa di questa limitazione è possibile stimare l'aria equivalente di tessuti che non contengono film o rivestimenti (vedi figura 8). I tessuti rivestiti o i tessuti laminati su pellicole possono avere una resistenza al vapore imprevedibile, che deve essere determinata mediante misurazione.

Figura 2. Relazione tra spessore e resistenza al vapore (deq) per tessuti non spalmati.

Dal tessuto e dagli strati d'aria all'abbigliamento

Più strati di tessuto

Alcune conclusioni importanti dai meccanismi di trasferimento del calore sono che gli indumenti altamente isolanti sono necessariamente spessi, che un elevato isolamento può essere ottenuto da insiemi di indumenti con più strati sottili, che una vestibilità ampia fornisce più isolamento rispetto a una vestibilità attillata e che l'isolamento ha un limite inferiore , fissato dallo strato d'aria che aderisce alla pelle.

Negli indumenti per la stagione fredda è spesso difficile ottenere spessore utilizzando solo tessuti sottili. Una soluzione è creare tessuti spessi, montando due tessuti a guscio sottili su un'imbottitura. Lo scopo dell'imbottitura è creare lo strato d'aria e mantenere l'aria all'interno il più ferma possibile. C'è anche uno svantaggio dei tessuti spessi: più gli strati sono collegati, più l'abbigliamento diventa rigido, limitando così il movimento.

Varietà di abbigliamento

L'isolamento di un completo di abbigliamento dipende in larga misura dal design dell'abbigliamento. I parametri di progettazione che influenzano l'isolamento sono il numero di strati, le aperture, l'adattamento, la distribuzione dell'isolamento sul corpo e la pelle esposta. Anche alcune proprietà dei materiali come la permeabilità all'aria, la riflettività e i rivestimenti sono importanti. Inoltre, il vento e l'attività modificano l'isolamento. È possibile fornire una descrizione adeguata dell'abbigliamento ai fini della previsione del comfort e della tolleranza di chi lo indossa? Sono stati fatti vari tentativi, basati su diverse tecniche. La maggior parte delle stime sull'isolamento completo degli insiemi sono state fatte per condizioni statiche (assenza di movimento, assenza di vento) su insiemi interni, poiché i dati disponibili sono stati ottenuti da manichini termici (McCullough, Jones e Huck 1985). Le misurazioni su soggetti umani sono laboriose e i risultati variano ampiamente. Dalla metà degli anni '1980 sono stati sviluppati e utilizzati manichini mobili affidabili (Olesen et al. 1982; Nielsen, Olesen e Fanger 1985). Inoltre, tecniche di misurazione migliorate hanno consentito esperimenti umani più accurati. Un problema che non è stato ancora completamente superato è l'inclusione corretta dell'evaporazione del sudore nella valutazione. I manichini sudati sono rari e nessuno di loro ha una distribuzione realistica del tasso di sudore sul corpo. Gli esseri umani sudano realisticamente, ma in modo incoerente.

Definizione di isolamento dell'abbigliamento

Isolamento dell'abbigliamento (I_cl in unità di m²K/W) per condizioni stazionarie, senza sorgenti di radiazioni o condensa negli indumenti, è definito in "Formule e definizioni". Spesso I è espresso nell'unità clo (non un'unità internazionale standard). Un clo equivale a 0.155 m²K/W. L'uso dell'unità clo significa implicitamente che si riferisce a tutto il corpo e include quindi il trasferimento di calore da parti del corpo esposte.

I viene modificato dal moto e dal vento, come spiegato in precedenza, e dopo la correzione viene chiamato il risultato isolamento risultante. Questo è un termine usato frequentemente ma non generalmente accettato.

Distribuzione degli indumenti sul corpo

Il trasferimento di calore totale dal corpo include il calore che viene trasferito dalla pelle esposta (di solito la testa e le mani) e il calore che passa attraverso gli indumenti. Isolamento intrinseco (Vedi "Formule e definizioni") è calcolato sull'area totale della pelle, non solo sulla parte coperta. La pelle esposta trasferisce più calore della pelle coperta e quindi ha una profonda influenza sull'isolamento intrinseco. Questo effetto è potenziato dall'aumento della velocità del vento. La Figura 3 mostra come l'isolamento intrinseco diminuisce successivamente a causa della curvatura delle forme del corpo (strati esterni meno efficaci di quelli interni), delle parti del corpo esposte (percorso aggiuntivo per il trasferimento di calore) e dell'aumento della velocità del vento (minore isolamento, in particolare per la pelle esposta) (Lotens 1989). Per insiemi spessi la riduzione dell'isolamento è drammatica.

Figura 3. Isolamento intrinseco, poiché è influenzato dalla curvatura del corpo, dalla pelle nuda e dalla velocità del vento.

Spessore e copertura tipici dell'insieme

Apparentemente sia lo spessore dell'isolamento che la copertura della pelle sono determinanti importanti della perdita di calore. Nella vita reale i due sono correlati nel senso che l'abbigliamento invernale non solo è più spesso, ma copre anche una porzione maggiore del corpo rispetto all'abbigliamento estivo. La Figura 4 dimostra come questi effetti insieme risultino in una relazione quasi lineare tra lo spessore dell'abbigliamento (espresso come volume di materiale isolante per unità di superficie dell'abbigliamento) e l'isolamento (Lotens 1989). Il limite inferiore è fissato dall'isolamento dell'aria adiacente e il limite superiore dall'usabilità dell'indumento. La distribuzione uniforme può fornire il miglior isolamento al freddo, ma non è pratico avere molto peso e ingombro sugli arti. Pertanto l'enfasi è spesso sul tronco e la sensibilità della pelle locale al freddo è adatta a questa pratica. Gli arti svolgono un ruolo importante nel controllo del bilancio termico umano e l'elevato isolamento degli arti limita l'efficacia di questa regolazione.

Figura 4. Isolamento totale risultante dallo spessore e dalla distribuzione degli indumenti sul corpo.

Ventilazione degli indumenti

Gli strati d'aria intrappolati nell'insieme di indumenti sono soggetti a movimento e vento, ma in misura diversa rispetto allo strato d'aria adiacente. Il vento crea ventilazione negli indumenti, sia come aria che penetra nel tessuto sia attraverso aperture, mentre il movimento aumenta la circolazione interna. Havenith, Heus e Lotens (1990) hanno scoperto che all'interno dell'abbigliamento il movimento è un fattore più forte che nello strato d'aria adiacente. Tuttavia, questa conclusione dipende dalla permeabilità all'aria del tessuto. Per tessuti altamente permeabili all'aria, la ventilazione del vento è considerevole. Lotens (1993) ha dimostrato che la ventilazione può essere espressa in funzione della velocità effettiva del vento e della permeabilità all'aria.

Stime di isolamento degli indumenti e resistenza al vapore

Stime fisiche dell'isolamento dell'abbigliamento

Lo spessore di un completo di abbigliamento fornisce una prima stima dell'isolamento. La conduttività tipica di un insieme è di 0.08 W/mK. Con uno spessore medio di 20 mm, ciò si traduce in un I_cl di 0.25 mt²K/W, o 1.6 clo. Tuttavia, le parti larghe, come i pantaloni o le maniche, hanno una conduttività molto più elevata, più dell'ordine di 0.15, mentre gli strati di abbigliamento strettamente imballati hanno una conduttività di 0.04, i famosi 4 clo per inch riportati da Burton e Edholm (1955 ).

Stime da tabelle

Altri metodi utilizzano i valori della tabella per gli articoli di abbigliamento. Questi elementi sono stati precedentemente misurati su un manichino. Un insieme in esame deve essere separato nei suoi componenti, e questi devono essere cercati nella tabella. Fare una scelta errata del capo di abbigliamento tabulato più simile può causare errori. Per ottenere l'isolamento intrinseco dell'insieme, i singoli valori di isolamento devono essere inseriti in un'equazione di sommatoria (McCullough, Jones e Huck 1985).

Fattore di superficie dell'abbigliamento

Per calcolare l'isolamento totale, f_cl deve essere stimato (vedere "Formule e definizioni"). Una stima sperimentale pratica consiste nel misurare l'area della superficie dell'abbigliamento, apportare correzioni per le parti sovrapposte e dividere per l'area totale della pelle (DuBois e DuBois 1916). Altre stime di vari studi lo dimostrano f_cl aumenta linearmente con l'isolamento intrinseco.

Stima della resistenza al vapore

Per un completo di abbigliamento, la resistenza al vapore è la somma della resistenza degli strati d'aria e degli strati di abbigliamento. Di solito il numero di strati varia in tutto il corpo e la stima migliore è la media ponderata per area, compresa la pelle esposta.

Resistenza al vapore relativa

La resistenza all'evaporazione è usata meno frequentemente di I, perché poche misure di C_cl (o P_cl) sono disponibili. Woodcock (1962) ha evitato questo problema definendo l'indice di permeabilità al vapore acqueo i_m come rapporto di I ed R, riferito allo stesso rapporto per un singolo strato d'aria (quest'ultimo rapporto è quasi una costante e noto come costante psicrometrica S, 0.0165 K/Pa, 2.34 Km³/g o 2.2 K/torr); i_m= I/(RS). Valori tipici per i_m per gli indumenti non rivestiti, determinati sui manichini, vanno da 0.3 a 0.4 (McCullough, Jones e Tamura 1989). Valori per i_m per tessuti compositi e la loro aria adiacente può essere misurata in modo relativamente semplice su un apparecchio con piastra riscaldante bagnata, ma il valore dipende effettivamente dal flusso d'aria sopra l'apparecchio e dalla riflettività dell'armadio in cui è montato. Estrapolazione del rapporto di R ed I per gli esseri umani vestiti dalle misurazioni sui tessuti agli insiemi di abbigliamento (DIN 7943-2 1992) viene talvolta tentato. Questa è una questione tecnicamente complicata. Uno dei motivi è quello R è proporzionale solo alla parte convettiva di I, in modo che siano necessarie accurate correzioni per il trasferimento di calore radiativo. Un altro motivo è che l'aria intrappolata tra i tessuti compositi e gli insiemi di abbigliamento può essere diversa. Infatti, la diffusione del vapore e il trasferimento di calore possono essere meglio trattati separatamente.

Preventivi per modelli articolati

Sono disponibili modelli più sofisticati per calcolare l'isolamento e la resistenza al vapore acqueo rispetto ai metodi sopra descritti. Questi modelli calcolano l'isolamento locale sulla base delle leggi fisiche per un certo numero di parti del corpo e le integrano all'isolamento intrinseco per l'intera forma umana. A tale scopo la forma umana è approssimata da cilindri (figura ). Il modello di McCullough, Jones e Tamura (1989) richiede dati di abbigliamento per tutti gli strati dell'ensemble, specificati per segmento corporeo. Il modello CLOMAN di Lotens e Havenith (1991) richiede meno valori di input. Questi modelli hanno una precisione simile, che è migliore di qualsiasi altro metodo menzionato, ad eccezione della determinazione sperimentale. Purtroppo e inevitabilmente i modelli sono più complessi di quanto sarebbe auspicabile in uno standard ampiamente accettato.

Figura 5. Articolazione della forma umana nei cilindri.

Effetto dell'attività e del vento

Lotens e Havenith (1991) forniscono anche modifiche, basate su dati di letteratura, dell'isolamento e della resistenza al vapore dovute all'attività e al vento. L'isolamento è inferiore da seduti che in piedi e questo effetto è maggiore per indumenti altamente isolanti. Tuttavia, il movimento riduce l'isolamento più della postura, a seconda del vigore dei movimenti. Durante la deambulazione si muovono sia le braccia che le gambe e la riduzione è maggiore che durante la pedalata, quando si muovono solo le gambe. Anche in questo caso la riduzione è maggiore per i completi di abbigliamento pesante. Il vento riduce maggiormente l'isolamento per gli indumenti leggeri e meno per gli indumenti pesanti. Questo effetto potrebbe essere correlato alla permeabilità all'aria del tessuto esterno, che di solito è inferiore per gli indumenti per il freddo.

La Figura 8 mostra alcuni effetti tipici del vento e del movimento sulla resistenza al vapore per l'abbigliamento antipioggia. Non c'è un accordo definito in letteratura sull'entità del movimento o sugli effetti del vento. L'importanza di questo argomento è sottolineata dal fatto che alcuni standard, come ISO 7730 (1994), richiedono l'isolamento risultante come input quando applicato a persone attive o esposte a un significativo movimento dell'aria. Questo requisito è spesso trascurato.

Figura 6. Diminuzione della resistenza al vapore con vento e camminata per vari indumenti impermeabili.

Gestione dell'umidità

Effetti dell'assorbimento di umidità

Quando i tessuti possono assorbire il vapore acqueo, come fa la maggior parte delle fibre naturali, l'abbigliamento funge da tampone per il vapore. Ciò modifica il trasferimento di calore durante i transitori da un ambiente all'altro. Quando una persona che indossa indumenti non assorbenti passa da un ambiente secco a uno umido, l'evaporazione del sudore diminuisce bruscamente. Negli indumenti igroscopici il tessuto assorbe il vapore e la variazione dell'evaporazione è solo graduale. Contemporaneamente il processo di assorbimento libera calore nel tessuto, aumentandone la temperatura. Ciò riduce il trasferimento di calore secco dalla pelle. In prima approssimazione, entrambi gli effetti si annullano a vicenda, lasciando invariato il trasferimento di calore totale. La differenza con gli indumenti non igroscopici è il cambiamento più graduale dell'evaporazione dalla pelle, con un minor rischio di accumulo di sudore.

Capacità di assorbimento del vapore

La capacità di assorbimento del tessuto dipende dal tipo di fibra e dalla massa del tessuto. La massa assorbita è approssimativamente proporzionale all'umidità relativa, ma è superiore al 90%. La capacità di assorbimento (denominata riguadagnare) è espresso come la quantità di vapore acqueo che viene assorbito in 100 g di fibra secca all'umidità relativa del 65%. I tessuti possono essere classificati come segue:

• basso assorbimento—acrilico, poliestere (da 1 a 2 g per 100 g)
• assorbimento intermedio—nylon, cotone, acetato (da 6 a 9 g per 100 g)
• alto assorbimento—seta, lino, canapa, rayon, iuta, lana (da 11 a 15 g per 100 g).

Assorbimento d'acqua

La ritenzione idrica nei tessuti, spesso confusa con l'assorbimento del vapore, obbedisce a regole diverse. L'acqua libera è legata in modo lasco al tessuto e si diffonde bene lateralmente lungo i capillari. Questo è noto come assorbimento. Il trasferimento di liquido da uno strato all'altro avviene solo per tessuti bagnati e sotto pressione. Gli indumenti possono essere bagnati dal sudore non evaporato (superfluo) assorbito dalla pelle. Il contenuto liquido del tessuto può essere elevato e la sua evaporazione in un secondo momento può costituire una minaccia per l'equilibrio termico. Questo in genere accade durante il riposo dopo un duro lavoro ed è noto come dopo-freddo. La capacità dei tessuti di trattenere i liquidi è più legata alla costruzione del tessuto che alla capacità di assorbimento delle fibre, e per scopi pratici è solitamente sufficiente per assorbire tutto il sudore superfluo.

Condensazione

Gli indumenti possono bagnarsi a causa della condensazione del sudore evaporato su un particolare strato. La condensa si verifica se l'umidità è superiore a quella consentita dalla temperatura locale. Con il freddo questo sarà spesso il caso all'interno del tessuto esterno, con il freddo estremo anche negli strati più profondi. Dove avviene la condensazione, l'umidità si accumula, ma la temperatura aumenta, come avviene durante l'assorbimento. La differenza tra condensazione e assorbimento, tuttavia, è che l'assorbimento è un processo temporaneo, mentre la condensazione può continuare per tempi prolungati. Il trasferimento di calore latente durante la condensazione può contribuire in modo molto significativo alla perdita di calore, che può essere desiderabile o meno. L'accumulo di umidità è principalmente un inconveniente, a causa del disagio e del rischio di post-raffreddamento. In caso di condensa abbondante, il liquido può essere riportato sulla pelle per evaporare nuovamente. Questo ciclo funziona come un tubo di calore e può ridurre notevolmente l'isolamento della biancheria intima.

Simulazione dinamica

Dall'inizio del 1900 sono stati sviluppati molti standard e indici per classificare abbigliamento e climi. Quasi senza eccezione questi hanno avuto a che fare con stati stazionari, condizioni in cui il clima e il lavoro sono stati mantenuti abbastanza a lungo da permettere a una persona di sviluppare una temperatura corporea costante. Questo tipo di lavoro è diventato raro, a causa del miglioramento della salute sul lavoro e delle condizioni di lavoro. L'enfasi si è spostata sull'esposizione di breve durata a circostanze difficili, spesso legate alla gestione delle calamità in indumenti protettivi.

Vi è quindi la necessità di simulazioni dinamiche che coinvolgano il trasferimento di calore dell'abbigliamento e la tensione termica di chi lo indossa (Gagge, Fobelets e Berglund 1986). Tali simulazioni possono essere effettuate per mezzo di modelli computerizzati dinamici che attraversano uno scenario specifico. Tra i modelli più sofisticati fino ad oggi per quanto riguarda l'abbigliamento c'è THDYN (Lotens 1993), che consente un'ampia gamma di specifiche di abbigliamento ed è stato aggiornato per includere le caratteristiche individuali della persona simulata (figura 9). Potrebbero essere previsti più modelli. C'è bisogno, tuttavia, di una valutazione sperimentale estesa, e l'esecuzione di tali modelli è opera di esperti, piuttosto che di profano intelligente. I modelli dinamici basati sulla fisica del trasferimento di calore e di massa includono tutti i meccanismi di trasferimento del calore e le loro interazioni - assorbimento di vapore, calore da fonti radianti, condensazione, ventilazione, accumulo di umidità e così via - per un'ampia gamma di capi di abbigliamento, compresi quelli civili, abbigliamento da lavoro e protettivo.

Figura 7. Descrizione generale di un modello termico dinamico.

Di ritorno

Un ambiente freddo è definito da condizioni che causano perdite di calore corporeo maggiori del normale. In questo contesto "normale" si riferisce a ciò che le persone sperimentano nella vita di tutti i giorni in condizioni confortevoli, spesso al chiuso, ma ciò può variare a causa delle condizioni climatiche sociali, economiche o naturali. Ai fini del presente articolo gli ambienti con una temperatura dell'aria inferiore a 18-20ºC sarebbero considerati freddi.

Il lavoro a freddo comprende una varietà di attività industriali e occupazionali in diverse condizioni climatiche (vedi tabella 1). Nella maggior parte dei paesi l'industria alimentare richiede di lavorare a basse temperature, normalmente da 2 a 8ºC per alimenti freschi e al di sotto di -25ºC per alimenti surgelati. In tali ambienti freddi artificiali, le condizioni sono relativamente ben definite e l'esposizione è pressoché la stessa da un giorno all'altro.

Tabella 1. Temperature dell'aria di vari ambienti lavorativi freddi

Fonte: Modificato da Holmér 1993.

In molti paesi i cambiamenti climatici stagionali implicano che il lavoro all'aperto e il lavoro in edifici non riscaldati per periodi più o meno lunghi debbano essere svolti in condizioni di freddo. L'esposizione al freddo può variare considerevolmente tra i diversi luoghi sulla terra e il tipo di lavoro (vedi tabella 1). L'acqua fredda presenta un altro pericolo, incontrato da persone impegnate, ad esempio, in lavori offshore. Questo articolo si occupa delle risposte allo stress da freddo e delle misure preventive. I metodi per la valutazione dello stress da freddo e dei limiti di temperatura accettabili secondo gli standard internazionali recentemente adottati sono trattati altrove in questo capitolo.

Stress da freddo e lavoro al freddo

Lo stress da freddo può essere presente in molte forme diverse, influenzando l'equilibrio termico di tutto il corpo così come l'equilibrio termico locale delle estremità, della pelle e dei polmoni. Il tipo e la natura dello stress da freddo sono ampiamente descritti altrove in questo capitolo. Il mezzo naturale per affrontare lo stress da freddo è l'azione comportamentale, in particolare il cambio e l'adeguamento dell'abbigliamento. Una protezione sufficiente impedisce il raffreddamento. Tuttavia, la protezione stessa può causare effetti avversi indesiderati. Il problema è illustrato nella figura 1.

Figura 1. Esempi di effetti del freddo.

Il raffreddamento dell'intero corpo o di parti del corpo provoca disagio, compromissione della funzione sensoriale e neuromuscolare e, in ultima analisi, lesioni da freddo. Il disagio da freddo tende ad essere un forte stimolo all'azione comportamentale, riducendo o eliminando l'effetto. La prevenzione del raffreddamento mediante l'uso di indumenti, calzature, guanti e copricapo protettivi contro il freddo interferisce con la mobilità e la destrezza del lavoratore. C'è un "costo di protezione" nel senso che i movimenti ei movimenti diventano limitati e più faticosi. La continua necessità di regolazione delle apparecchiature per mantenere un elevato livello di protezione richiede attenzione e giudizio e può compromettere fattori quali la vigilanza e il tempo di reazione. Uno degli obiettivi più importanti della ricerca ergonomica è il miglioramento della funzionalità dell'abbigliamento mantenendo la protezione dal freddo.

Di conseguenza, gli effetti del lavoro al freddo devono essere suddivisi in:

• effetti del raffreddamento tissutale

• effetti delle misure di protezione (“costo della protezione”).

In caso di esposizione al freddo, le misure comportamentali riducono l'effetto di raffreddamento e, alla fine, consentono il mantenimento del normale equilibrio termico e del comfort. Misure insufficienti evocano reazioni termoregolatrici, fisiologicamente compensative (vasocostrizione e brividi). L'azione combinata di aggiustamenti comportamentali e fisiologici determina l'effetto risultante di un dato stress da freddo.

Nelle sezioni seguenti verranno descritti questi effetti. Sono suddivisi in effetti acuti (che si verificano entro minuti o ore), effetti a lungo termine (giorni o addirittura anni) e altri effetti (non direttamente correlati alle reazioni di raffreddamento di per sé). La tabella 2 presenta esempi di reazioni associate alla durata dell'esposizione al freddo. Naturalmente, i tipi di risposte e la loro entità dipendono in gran parte dal livello di stress. Tuttavia, le esposizioni lunghe (giorni e più a lungo) difficilmente comportano i livelli estremi che possono essere raggiunti per un breve periodo.

Tabella 2. Durata dello stress da freddo non compensato e reazioni associate

Effetti acuti del raffreddamento

L'effetto più ovvio e diretto dello stress da freddo è il raffreddamento immediato della pelle e delle vie aeree superiori. I recettori termici rispondono e viene avviata una sequenza di reazioni di termoregolazione. Il tipo e l'entità della reazione sono determinati principalmente dal tipo e dalla gravità del raffreddamento. Come accennato in precedenza, vasocostrizione periferica e brividi sono i principali meccanismi di difesa. Entrambi contribuiscono a preservare il calore corporeo e la temperatura interna, ma compromettono le funzioni cardiovascolari e neuromuscolari.

Tuttavia, gli effetti psicologici dell'esposizione al freddo modificano anche le reazioni fisiologiche in modo complesso e in parte sconosciuto. L'ambiente freddo provoca distrazione nel senso che richiede un maggiore sforzo mentale per gestire i nuovi fattori di stress (evitare il raffreddamento, adottare misure protettive, ecc.). D'altra parte, il freddo provoca anche eccitazione, nel senso che l'aumento del livello di stress aumenta l'attività nervosa simpatica e, quindi, la preparazione all'azione. In condizioni normali le persone utilizzano solo porzioni minori della loro capacità, conservando così una grande capacità tampone per condizioni impreviste o impegnative.

Percezione del freddo e comfort termico

La maggior parte degli esseri umani sperimenta una sensazione di neutralità termica a una temperatura operativa compresa tra 20 e 26ºC quando è impegnata in un lavoro molto leggero e sedentario (lavoro d'ufficio a 70 W/m²) in abbigliamento adeguato (valori di isolamento compresi tra 0.6 e 1.0 clo). In questo stato e in assenza di squilibri termici locali, come il tiraggio, le persone sono in condizioni di comfort termico. Queste condizioni sono ben documentate e specificate in standard come ISO 7730 (vedere il capitolo Controllo dell'ambiente interno in questo Enciclopedia).

La percezione umana del raffreddamento è strettamente correlata al bilancio termico di tutto il corpo e al bilancio termico dei tessuti locali. Il disagio termico freddo si verifica quando l'equilibrio termico corporeo non può essere mantenuto a causa di una corrispondenza inappropriata di attività (produzione di calore metabolico) e abbigliamento. Per temperature comprese tra +10 e +30ºC, l'entità del "malessere da freddo" in una popolazione può essere prevista dall'equazione del comfort di Fanger, descritta nella norma ISO 7730.

Una formula semplificata e ragionevolmente accurata per il calcolo della temperatura termoneutrale (T) per la persona media è:

t = 33.5 – 3·I_cl – (0.08 + 0.05·I_cl) ·M

where M è il calore metabolico misurato in W/m² ed I_cl il valore di isolamento degli indumenti misurato in clo.

L'isolamento richiesto dell'abbigliamento (valore clo) è superiore a +10ºC rispetto a quello calcolato con il metodo IREQ (valore di isolamento richiesto calcolato) (ISO TR 11079, 1993). La ragione di questa discrepanza è l'applicazione di diversi criteri di “comfort” nei due metodi. ISO 7730 si concentra fortemente sul comfort termico e consente una notevole sudorazione, mentre ISO TR 11079 consente solo di "controllare" la sudorazione a livelli minimi, una necessità al freddo. La Figura 2 illustra la relazione tra l'isolamento degli indumenti, il livello di attività (produzione di calore) e la temperatura dell'aria secondo l'equazione precedente e il metodo IREQ. Le aree riempite dovrebbero rappresentare la variazione prevista nell'isolamento dell'abbigliamento richiesto a causa dei diversi livelli di "comfort".

Figura 2. Temperatura ottimale per il "comfort" termico in funzione dell'abbigliamento e del livello di attività ().

Le informazioni in figura 2 sono solo una guida per stabilire condizioni termiche interne ottimali. Vi è una notevole variazione individuale nella percezione del comfort termico e del disagio dovuto al freddo. Questa variazione ha origine dalle differenze nell'abbigliamento e nei modelli di attività, ma anche le preferenze soggettive e l'assuefazione contribuiscono.

In particolare, le persone impegnate in attività sedentarie molto leggere diventano sempre più suscettibili al raffreddamento locale quando la temperatura dell'aria scende sotto i 20-22°C. In tali condizioni la velocità dell'aria deve essere mantenuta bassa (inferiore a 0.2 m/s) e devono essere selezionati indumenti isolanti aggiuntivi per coprire le parti sensibili del corpo (ad es. testa, collo, schiena e caviglie). Il lavoro da seduti a temperature inferiori a 20ºC richiede sedile e schienale isolati per ridurre il raffreddamento locale dovuto alla compressione degli indumenti.

Quando la temperatura ambiente scende sotto i 10ºC, il concetto di comfort diventa più difficile da applicare. Le asimmetrie termiche diventano “normali” (es. viso freddo e inalazione di aria fredda). Nonostante un equilibrio ottimale del calore corporeo, tali asimmetrie possono essere percepite come scomode e richiedere ulteriore calore per essere eliminate. Il comfort termico al freddo, a differenza delle normali condizioni interne, è probabile che coincida con una leggera sensazione di calore. Questo dovrebbe essere ricordato quando lo stress da freddo viene valutato utilizzando l'indice IREQ.

Prestazione

L'esposizione al freddo e le reazioni comportamentali e fisiologiche associate hanno un impatto sulle prestazioni umane a vari livelli di complessità. La tabella 3 presenta una panoramica schematica dei diversi tipi di effetti sulle prestazioni che possono essere previsti con l'esposizione al freddo lieve ed estremo.

Tabella 3. Indicazione degli effetti previsti dell'esposizione al freddo lieve e grave

0 indica nessun effetto; – indica una menomazione; – – indica una forte compromissione; 0 – indica risultati contraddittori.

Una lieve esposizione in questo contesto implica un raffreddamento del nucleo corporeo nullo o trascurabile e un raffreddamento moderato della pelle e delle estremità. Una grave esposizione provoca un bilancio termico negativo, un calo della temperatura interna e un concomitante abbassamento pronunciato della temperatura delle estremità.

Le caratteristiche fisiche dell'esposizione al freddo lieve e grave dipendono in gran parte dall'equilibrio tra la produzione interna di calore corporeo (come risultato del lavoro fisico) e le perdite di calore. Gli indumenti protettivi e le condizioni climatiche ambientali determinano la quantità di perdita di calore.

Come accennato in precedenza, l'esposizione al freddo provoca distrazione e raffreddamento (figura 1). Entrambi hanno un impatto sulle prestazioni, anche se l'entità dell'impatto varia a seconda del tipo di attività.

Il comportamento e la funzione mentale sono più suscettibili all'effetto di distrazione, mentre le prestazioni fisiche sono maggiormente influenzate dal raffreddamento. La complessa interazione delle risposte fisiologiche e psicologiche (distrazione, eccitazione) all'esposizione al freddo non è completamente compresa e richiede ulteriori lavori di ricerca.

La tabella 4 indica le relazioni riportate tra le prestazioni fisiche e le temperature del corpo. Si presume che le prestazioni fisiche dipendano fortemente dalla temperatura dei tessuti e si deteriorino quando la temperatura dei tessuti vitali e delle parti degli organi diminuisce. In genere, la destrezza manuale dipende in modo critico dalla temperatura delle dita e della mano, nonché dalla temperatura muscolare del diritto. L'attività muscolare lorda è poco influenzata dalla temperatura superficiale locale, ma molto sensibile alla temperatura muscolare. Dal momento che alcune di queste temperature sono correlate l'una all'altra (ad esempio, la temperatura del core e quella muscolare) è difficile determinare relazioni dirette.

Tabella 4. Importanza della temperatura dei tessuti corporei per le prestazioni fisiche umane

0 indica nessun effetto; – indica compromissione con abbassamento della temperatura; – – indica una forte compromissione; 0 – indica risultati contraddittori; (–) indica possibili effetti minori.

La panoramica degli effetti sulle prestazioni nelle tabelle 3 e 4 è necessariamente molto schematica. Le informazioni dovrebbero servire da segnale per l'azione, dove azione significa una valutazione dettagliata delle condizioni o l'adozione di misure preventive.

Un fattore importante che contribuisce al calo delle prestazioni è il tempo di esposizione. Più lunga è l'esposizione al freddo, maggiore è l'effetto sui tessuti più profondi e sulla funzione neuromuscolare. D'altra parte, fattori come l'assuefazione e l'esperienza modificano gli effetti dannosi e ripristinano parte della capacità di prestazione.

Esecuzione manuale

La funzione della mano è molto suscettibile all'esposizione al freddo. A causa della loro piccola massa e dell'ampia superficie, le mani e le dita perdono molto calore pur mantenendo alte temperature dei tessuti (da 30 a 35ºC). Di conseguenza, temperature così elevate possono essere mantenute solo con un elevato livello di produzione di calore interno, consentendo un flusso sanguigno elevato e sostenuto alle estremità.

La perdita di calore delle mani può essere ridotta al freddo indossando indumenti adeguati. Tuttavia, un buon abbigliamento manuale per la stagione fredda significa spessore e volume e, di conseguenza, ridotta destrezza e funzione manuale. Pertanto, le prestazioni manuali al freddo non possono essere preservate da misure passive. Nella migliore delle ipotesi, la riduzione delle prestazioni può essere limitata come risultato di un equilibrato compromesso tra la scelta dell'abbigliamento funzionale, il comportamento sul lavoro e lo schema di esposizione.

La funzione delle mani e delle dita dipende molto dalle temperature dei tessuti locali (figura 3). I movimenti fini, delicati e veloci delle dita si deteriorano quando la temperatura dei tessuti scende di alcuni gradi. Con un raffreddamento più profondo e un calo di temperatura, anche le funzioni grossolane della mano sono compromesse. Una compromissione significativa della funzione della mano si riscontra a temperature della pelle della mano intorno ai 15°C e gravi menomazioni si verificano a temperature della pelle di circa 6-8°C a causa del blocco della funzione dei recettori cutanei sensoriali e termici. A seconda dei requisiti dell'attività, potrebbe essere necessario misurare la temperatura cutanea in diversi punti della mano e delle dita. La temperatura della punta delle dita può essere inferiore di oltre dieci gradi rispetto a quella del dorso della mano in determinate condizioni di esposizione.

Figura 3. Relazione tra la destrezza delle dita e la temperatura della pelle delle dita.

La Figura 4 indica le temperature critiche per diversi tipi di effetti sulla funzione manuale.

Figura 4. Effetti lordi stimati sulle prestazioni manuali a diversi livelli di temperatura della mano/dito.

Prestazioni neuromuscolari

È evidente dalle figure 3 e 4 che vi è un pronunciato effetto del freddo sulla funzione muscolare e sulle prestazioni. Il raffreddamento del tessuto muscolare riduce il flusso sanguigno e rallenta i processi neurali come la trasmissione dei segnali nervosi e la funzione sinaptica. Inoltre, la viscosità dei tessuti aumenta, con conseguente maggiore attrito interno durante il movimento.

L'uscita della forza isometrica è ridotta del 2% per ºC di temperatura muscolare abbassata. L'uscita della forza dinamica è ridotta dal 2 al 4% per ºC di temperatura muscolare abbassata. In altre parole, il raffreddamento riduce l'emissione di forza dei muscoli e ha un effetto ancora maggiore sulle contrazioni dinamiche.

Capacità di lavoro fisico

Come accennato in precedenza, le prestazioni muscolari si deteriorano con il freddo. Con la funzione muscolare compromessa c'è una compromissione generale della capacità di lavoro fisico. Un fattore che contribuisce alla riduzione della capacità di lavoro aerobico è l'aumentata resistenza periferica della circolazione sistemica. La vasocostrizione pronunciata aumenta la circolazione centrale, portando infine a diuresi fredda e pressione sanguigna elevata. Il raffreddamento del nucleo può anche avere un effetto diretto sulla contrattilità del muscolo cardiaco.

La capacità di lavoro, misurata dalla capacità aerobica massima, diminuisce dal 5 al 6% per ºC di temperatura interna ridotta. Così la resistenza può deteriorarsi rapidamente come conseguenza pratica della ridotta capacità massima e con un aumento del fabbisogno energetico del lavoro muscolare.

Altri effetti del freddo

Temperature corporee

Quando la temperatura scende, la superficie del corpo è maggiormente colpita (e anche più tollerante). La temperatura della pelle può scendere al di sotto di 0ºC in pochi secondi quando la pelle è a contatto con superfici metalliche molto fredde. Allo stesso modo, la temperatura delle mani e delle dita può diminuire di diversi gradi al minuto in condizioni di vasocostrizione e scarsa protezione. A temperatura cutanea normale le braccia e le mani sono superperfuse a causa di shunt arterovenosi periferici. Questo crea calore e migliora la destrezza. Il raffreddamento della pelle chiude questi shunt e riduce di un decimo la perfusione nelle mani e nei piedi. Le estremità costituiscono il 50% della superficie corporea e il 30% del suo volume. Il ritorno del sangue passa attraverso vene profonde concomitanti alle arterie, riducendo così la dispersione termica secondo il principio della controcorrente.

La vasocostrizione adrenergica non si verifica nella regione testa-collo, che deve essere tenuta presente in situazioni di emergenza per prevenire l'ipotermia. Un individuo a capo scoperto può perdere il 50% o più della sua produzione di calore a riposo a temperature sotto lo zero.

Per lo sviluppo dell'ipotermia (calo della temperatura interna) è necessario un tasso elevato e sostenuto di perdita di calore da tutto il corpo (Maclean e Emslie-Smith 1977). L'equilibrio tra la produzione di calore e la perdita di calore determina la velocità di raffreddamento risultante, sia che si tratti di un raffreddamento di tutto il corpo o di un raffreddamento locale di una parte del corpo. Le condizioni di bilancio termico possono essere analizzate e valutate sulla base dell'indice IREQ. Una notevole risposta al raffreddamento locale delle parti sporgenti del corpo umano (p. es., dita delle mani, dei piedi e delle orecchie) è il fenomeno della caccia (reazione di Lewis). Dopo un calo iniziale a un valore basso, la temperatura delle dita aumenta di diversi gradi (figura 5). Questa reazione si ripete ciclicamente. La risposta è molto locale, più pronunciata sulla punta del dito che alla base. È assente nella mano. La risposta sul palmo della mano molto probabilmente riflette la variazione di temperatura del flusso sanguigno che irrora le dita. La risposta può essere modificata da esposizioni ripetute (amplificate), ma è più o meno abolita in associazione con il raffreddamento di tutto il corpo.

Figura 5. Vasodilatazione indotta dal freddo dei vasi delle dita che provoca aumenti ciclici della temperatura dei tessuti.

Il progressivo raffreddamento del corpo provoca una serie di effetti fisiologici e mentali. La tabella 16 indica alcune risposte tipiche associate a diversi livelli di temperatura interna.

Tabella 5. Risposte umane al raffreddamento: reazioni indicative a diversi livelli di ipotermia

Cuore e circolazione

Il raffreddamento della fronte e della testa provoca un aumento acuto della pressione arteriosa sistolica e, infine, un aumento della frequenza cardiaca. Una reazione simile può essere osservata quando si mettono le mani nude in acqua molto fredda. La reazione è di breve durata e dopo secondi o minuti si raggiungono valori normali o leggermente elevati.

L'eccessiva perdita di calore corporeo provoca vasocostrizione periferica. In particolare, durante la fase transitoria l'aumentata resistenza periferica determina un aumento della pressione arteriosa sistolica e un aumento della frequenza cardiaca. Il lavoro cardiaco è maggiore di quanto sarebbe per attività simili a temperature normali, un fenomeno sperimentato dolorosamente da persone con angina pectoris.

Come accennato in precedenza, il raffreddamento più profondo dei tessuti generalmente rallenta i processi fisiologici di cellule e organi. Il raffreddamento indebolisce il processo di innervazione e sopprime le contrazioni cardiache. La forza di contrazione si riduce e, oltre all'aumento della resistenza periferica dei vasi sanguigni, si riduce la gittata cardiaca. Tuttavia, con ipotermia moderata e grave, la funzione cardiovascolare diminuisce in relazione alla riduzione generale del metabolismo.

Polmoni e vie aeree

L'inalazione di volumi moderati di aria fredda e secca presenta problemi limitati nelle persone sane. L'aria molto fredda può causare disagio, in particolare con la respirazione nasale. Elevati volumi di ventilazione di aria molto fredda possono anche causare microinfiammazioni della membrana mucosa delle vie aeree superiori.

Con la progressione dell'ipotermia, la funzione polmonare è depressa contemporaneamente alla riduzione generale del metabolismo corporeo.

Aspetti funzionali (capacità lavorativa)

Un requisito fondamentale per il funzionamento in ambienti freddi è la fornitura di una protezione sufficiente contro il raffreddamento. Tuttavia, la protezione stessa può seriamente interferire con le condizioni per la prestazione. L'effetto zoppicante dell'abbigliamento è ben noto. Il copricapo e gli elmetti interferiscono con la parola e la vista e l'uso delle mani compromette la funzione manuale. Mentre la protezione è necessaria per preservare condizioni di lavoro sane e confortevoli, le conseguenze in termini di rendimento ridotto devono essere pienamente riconosciute. Le attività richiedono più tempo per essere completate e richiedono uno sforzo maggiore.

Gli indumenti protettivi contro il freddo possono facilmente pesare da 3 a 6 kg compresi stivali e copricapo. Questo peso si aggiunge al carico di lavoro, in particolare durante il lavoro ambulatoriale. Inoltre, l'attrito tra gli strati negli indumenti multistrato produce resistenza al movimento. Il peso degli stivali dovrebbe essere mantenuto basso, poiché il peso aggiunto sulle gambe contribuisce relativamente di più al carico di lavoro.

L'organizzazione del lavoro, il posto di lavoro e le attrezzature dovrebbero essere adattati ai requisiti specifici di un'attività di lavoro a freddo. Deve essere concesso più tempo per le attività e sono necessarie frequenti pause per il recupero e il riscaldamento. Il luogo di lavoro deve consentire spostamenti agevoli, nonostante gli indumenti ingombranti. Analogamente, l'attrezzatura deve essere progettata in modo da poter essere azionata da una mano guantata o isolata nel caso di mani nude.

Lesioni da freddo

Lesioni gravi dovute all'aria fredda sono nella maggior parte dei casi prevenibili e si verificano solo sporadicamente nella vita civile. D'altra parte, queste lesioni sono spesso di grande importanza in guerra e nei cataclismi. Tuttavia, molti lavoratori corrono il rischio di subire lesioni da freddo durante le loro attività di routine. Il lavoro all'aperto in climi rigidi (come nelle aree artiche e subartiche, ad esempio pesca, agricoltura, edilizia, esplorazione di gas e petrolio e allevamento di renne) così come il lavoro al chiuso svolto in ambienti freddi (come nelle industrie alimentari o di stoccaggio) possono tutti comportare il pericolo di lesioni da freddo.

Le lesioni da freddo possono essere sistemiche o localizzate. Le lesioni locali, che molto spesso precedono l'ipotermia sistemica, costituiscono due entità clinicamente diverse: lesioni da freddo da congelamento (FCI) e lesioni da freddo non da congelamento (NFCI).

Ferite da freddo gelido

fisiopatologia

Questo tipo di lesione locale si verifica quando la perdita di calore è sufficiente a consentire un vero congelamento del tessuto. Oltre a un insulto criogenico diretto alle cellule, il danno vascolare con ridotta perfusione e ipossia tissutale stanno contribuendo ai meccanismi patogenetici.

La vasocostrizione dei vasi cutanei è di grande importanza nell'origine di un congelamento. A causa degli ampi shunt arterovenosi, le strutture periferiche come mani, piedi, naso e orecchie sono superperfuse in un ambiente caldo. Ad esempio, solo circa un decimo del flusso sanguigno nelle mani è necessario per l'ossigenazione dei tessuti. Il resto crea calore, facilitando così la manualità. Anche in assenza di qualsiasi diminuzione della temperatura interna, il raffreddamento locale della pelle occlude questi shunt.

Al fine di proteggere la vitalità delle parti periferiche delle estremità durante l'esposizione al freddo, si verifica una vasodilatazione intermittente indotta dal freddo (CIVD). Questa vasodilatazione è il risultato dell'apertura delle anastomosi arterovenose e si verifica ogni 5-10 minuti. Il fenomeno è un compromesso nel piano fisiologico umano per conservare il calore e tuttavia preservare in modo intermittente la funzione di mani e piedi. La vasodilatazione è percepita dalla persona come periodi di formicolio. La CIVD diventa meno pronunciata quando la temperatura corporea diminuisce. Le variazioni individuali nel grado di CIVD potrebbero spiegare la diversa suscettibilità alle lesioni locali da freddo. Le popolazioni indigene di un clima freddo presentano una CIVD più pronunciata.

Contrariamente alla crioconservazione del tessuto vivente, dove la cristallizzazione del ghiaccio avviene sia a livello intra che extracellulare, la FCI clinica, con una velocità di congelamento molto più lenta, produce solo cristalli di ghiaccio extracellulari. Il processo è esotermico, liberando calore, e quindi la temperatura del tessuto rimane al punto di congelamento fino al completamento del congelamento.

Man mano che i cristalli di ghiaccio extracellulari crescono, le soluzioni extracellulari si condensano, facendo sì che questo spazio diventi un ambiente iperosmolare, che porta alla diffusione passiva dell'acqua dal compartimento intracellulare; quell'acqua a sua volta gela. Questo processo procede fino a quando tutta l'acqua “disponibile” (non altrimenti legata a proteine, zuccheri e altre molecole) è stata cristallizzata. La disidratazione cellulare altera le strutture proteiche, i lipidi di membrana e il pH cellulare, portando a una distruzione incompatibile con la sopravvivenza cellulare. La resistenza alla FCI varia nei diversi tessuti. La pelle è più resistente dei muscoli e dei nervi, ad esempio, il che potrebbe essere il risultato di un minore contenuto di acqua sia intra che intercellulare nell'epidermide.

Il ruolo dei fattori emoreologici indiretti è stato precedentemente interpretato come simile a quello riscontrato nelle lesioni da freddo non congelanti. Recenti studi sugli animali hanno, tuttavia, dimostrato che il congelamento provoca lesioni nell'intima di arteriole, venule e capillari prima di qualsiasi evidenza di danno ad altri elementi della pelle. Pertanto, è ovvio che anche la parte reologica della patogenesi della FCI è un effetto criobiologico.

Quando un congelamento viene riscaldato, l'acqua inizia a diffondersi nuovamente alle cellule disidratate, portando a gonfiore intracellulare. Lo scongelamento induce la massima dilatazione vascolare, creando edema e formazione di bolle a causa della lesione delle cellule endoteliali (strato interno della pelle). La rottura delle cellule endoteliali espone la membrana basale, che avvia le aderenze piastriniche e avvia la cascata della coagulazione. Il successivo ristagno di sangue e la trombosi inducono anossia.

Poiché è la perdita di calore dall'area esposta a determinare il rischio di congelamento, il wind-chill è un fattore importante in questo senso, e questo significa non solo il vento che soffia ma anche qualsiasi spostamento d'aria oltre il corpo. La corsa, lo sci, lo skijoring e la guida su veicoli aperti devono essere considerati in questo contesto. Tuttavia, la carne esposta non si congela fintanto che la temperatura ambiente è superiore al punto di congelamento, anche a velocità del vento elevate.

L'uso di alcol e prodotti del tabacco, nonché la denutrizione e la stanchezza sono fattori predisponenti alla FCI. Una precedente lesione da freddo aumenta il rischio di successiva FCI, a causa di un'anomala risposta simpatica post-traumatica.

Il metallo freddo può causare rapidamente un congelamento se afferrato a mani nude. La maggior parte delle persone ne è consapevole, ma spesso non si rende conto del rischio di maneggiare liquidi super raffreddati. La benzina raffreddata a -30ºC congelerà quasi istantaneamente la carne esposta poiché la perdita di calore per evaporazione si combina con la perdita conduttiva. Tale congelamento rapido provoca la cristallizzazione extra e intracellulare con distruzione delle membrane cellulari principalmente su base meccanica. Un tipo simile di FCI si verifica quando il propano liquido viene versato direttamente sulla pelle.

Quadro clinico

Le lesioni da freddo gelido sono suddivise in congelamenti superficiali e profondi. La lesione superficiale è limitata alla pelle e ai tessuti sottocutanei immediatamente sottostanti. Nella maggior parte dei casi la lesione è localizzata al naso, ai lobi delle orecchie, alle dita delle mani e dei piedi. Il dolore pungente e pungente è spesso il primo segno. La parte interessata della pelle diventa pallida o bianco cera. È insensibile e si ridurrà alla pressione, poiché i tessuti sottostanti sono vitali e flessibili. Quando la FCI si estende in una ferita profonda, la pelle diventa bianca e marmorea, si sente dura e aderisce quando viene toccata.

Trattamento

Un congelamento dovrebbe essere curato immediatamente per evitare che una lesione superficiale si trasformi in una profonda. Prova a portare la vittima in casa; altrimenti proteggilo dal vento con un riparo di compagni, un sacco a vento o altri mezzi simili. L'area congelata dovrebbe essere scongelata mediante trasmissione passiva di calore da una parte più calda del corpo. Metti la mano calda contro il viso e la mano fredda sotto l'ascella o nell'inguine. Poiché l'individuo congelato è sotto stress da freddo con vasocostrizione periferica, un compagno caloroso è un terapeuta molto migliore. Massaggiare e strofinare la parte congelata con neve o marmitta di lana è controindicato. Tale trattamento meccanico aggraverebbe solo la lesione, poiché il tessuto è pieno di cristalli di ghiaccio. Né dovrebbe essere preso in considerazione lo scongelamento davanti a un falò o a un fornello da campo. Tale calore non penetra in profondità e, poiché l'area è parzialmente anestetizzata, il trattamento può persino provocare ustioni.

I segnali di dolore in un piede congelato scompaiono prima che avvenga il congelamento effettivo, poiché la conduttività nervosa viene abolita a circa +8ºC. Il paradosso è che l'ultima sensazione che si prova è quella di non sentire proprio niente! In condizioni estreme, quando l'evacuazione richiede un viaggio a piedi, lo scongelamento dovrebbe essere evitato. Camminare su piedi congelati non sembra aumentare il rischio di perdita di tessuto, mentre il ricongelamento di un congelamento lo fa al massimo grado.

Il miglior trattamento per un congelamento è lo scongelamento in acqua calda a 40-42ºC. La procedura di scongelamento dovrebbe continuare a quella temperatura dell'acqua fino al ritorno della sensazione, del colore e della morbidezza dei tessuti. Questa forma di scongelamento spesso finisce in una tonalità non rosa, ma piuttosto bordeaux a causa della stasi venosa.

In condizioni di campo bisogna essere consapevoli che il trattamento richiede più dello scongelamento locale. L'intero individuo deve essere curato, poiché un congelamento è spesso il primo segno di un'ipotermia strisciante. Indossa più vestiti e dai bevande calde e nutrienti. La vittima è molto spesso apatica e deve essere costretta a collaborare. Esorta la vittima a fare attività muscolare come sbattere le braccia contro i fianchi. Tali manovre aprono shunt arterovenosi periferici alle estremità.

Un congelamento profondo è presente quando lo scongelamento con trasferimento di calore passivo per 20-30 minuti non ha successo. In tal caso, la vittima dovrebbe essere inviata all'ospedale più vicino. Tuttavia, se tale trasporto può richiedere ore, è preferibile portare la persona nell'alloggio più vicino e scongelare le sue ferite in acqua calda. Dopo il completo scongelamento, il paziente deve essere messo a letto con l'area lesionata sollevata e deve essere organizzato un trasporto tempestivo all'ospedale più vicino.

Il rapido riscaldamento provoca dolore da moderato a grave e il paziente avrà spesso bisogno di un analgesico. Il danno capillare provoca fuoriuscita di siero con rigonfiamento locale e formazione di bolle durante le prime 6-18 ore. Le vesciche devono essere mantenute intatte per prevenire l'infezione.

Lesioni da freddo senza congelamento

fisiopatologia

L'esposizione prolungata a condizioni di freddo e umidità al di sopra del punto di congelamento combinata con l'immobilizzazione che causa ristagno venoso sono i prerequisiti per NFCI. Disidratazione, cibo inadeguato, stress, malattie o infortuni intercorrenti e affaticamento sono fattori che contribuiscono. La NFCI colpisce quasi esclusivamente gambe e piedi. Lesioni gravi di questo tipo si verificano con grande rarità nella vita civile, ma in tempo di guerra e di catastrofi è stato e sarà sempre un grave problema, il più delle volte causato da una inconsapevolezza della condizione dovuta al lento e indistinto primo manifestarsi dei sintomi.

NFCI può verificarsi in qualsiasi condizione in cui la temperatura ambientale è inferiore alla temperatura corporea. Come nella FCI, le fibre costrittrici simpatiche, insieme al freddo stesso, inducono vasocostrizione prolungata. L'evento iniziale è di natura reologica e assomiglia a quello osservato nel danno da riperfusione ischemica. Oltre alla durata della bassa temperatura, sembra essere importante la suscettibilità della vittima.

Il cambiamento patologico dovuto alla lesione ischemica colpisce molti tessuti. I muscoli degenerano, vanno incontro a necrosi, fibrosi e atrofia; le ossa mostrano osteoporosi precoce. Di particolare interesse sono gli effetti sui nervi, poiché il danno ai nervi è responsabile del dolore, della disestesia prolungata e dell'iperidrosi che spesso si riscontrano come conseguenza di queste lesioni.

Quadro clinico

In una lesione da freddo non gelido la vittima si rende conto troppo tardi del pericolo minaccioso perché i sintomi iniziali sono così vaghi. I piedi diventano freddi e gonfi. Si sentono pesanti, legnosi e intorpiditi. I piedi si presentano freddi, doloranti, teneri, spesso con piante rugose. La prima fase ischemica dura da ore fino a pochi giorni. È seguita da una fase iperemica da 2 a 6 settimane, durante la quale i piedi sono caldi, con pulsazioni palpitanti e aumento dell'edema. Vesciche e ulcerazioni non sono rare e nei casi più gravi può insorgere la cancrena.

Trattamento

Il trattamento è soprattutto di supporto. In cantiere, i piedi devono essere asciugati con cura ma mantenuti freschi. D'altra parte, tutto il corpo dovrebbe essere riscaldato. Dovrebbero essere fornite molte bevande calde. Contrariamente alle lesioni da freddo gelido, NFCI non dovrebbe mai essere riscaldato attivamente. Il trattamento con acqua calda nelle lesioni da freddo locale è consentito solo quando sono presenti cristalli di ghiaccio nel tessuto. L'ulteriore trattamento dovrebbe essere di norma conservativo. Tuttavia, la febbre, i segni di coagulazione intravascolare disseminata e la liquefazione dei tessuti interessati richiedono un intervento chirurgico, che a volte si conclude con un'amputazione.

È possibile prevenire lesioni da freddo senza congelamento. Il tempo di esposizione dovrebbe essere ridotto al minimo. È importante un'adeguata cura dei piedi con il tempo per asciugare i piedi, così come le strutture per cambiarsi in calze asciutte. Riposare con i piedi sollevati così come somministrare bevande calde quando possibile può sembrare ridicolo ma spesso è di fondamentale importanza.

Ipotermia

Ipotermia significa temperatura corporea al di sotto della norma. Tuttavia, da un punto di vista termico il corpo è costituito da due zone: il guscio e il nucleo. Il primo è superficiale e la sua temperatura varia notevolmente a seconda dell'ambiente esterno. Il nucleo è costituito da tessuti più profondi (p. es., cervello, cuore e polmoni e parte superiore dell'addome) e il corpo si sforza di mantenere una temperatura interna di 37 ± 2ºC. Quando la termoregolazione è compromessa e la temperatura interna inizia a diminuire, l'individuo soffre di stress da freddo, ma solo quando la temperatura centrale raggiunge i 35ºC la vittima è considerata in uno stato ipotermico. Tra 35 e 32ºC, l'ipotermia è classificata come lieve; tra 32 e 28ºC è moderato e sotto i 28ºC, severo (Tabella 16).

Effetti fisiologici dell'abbassamento della temperatura interna

Quando la temperatura interna inizia a diminuire, un'intensa vasocostrizione reindirizza il sangue dal guscio al nucleo, impedendo così la conduzione del calore dal nucleo alla pelle. Per mantenere la temperatura si inducono i brividi, spesso preceduti da un aumento del tono muscolare. I brividi massimi possono aumentare il tasso metabolico da quattro a sei volte, ma poiché le contrazioni involontarie oscillano, il risultato netto spesso non è più che raddoppiato. La frequenza cardiaca, la pressione sanguigna, la gittata cardiaca e la frequenza respiratoria aumentano. La centralizzazione del volume sanguigno provoca una diuresi osmolica con sodio e cloruro come costituenti principali.

L'irritabilità atriale nell'ipotermia precoce induce spesso la fibrillazione atriale. A temperature più basse, sono comuni le extrasistoli ventricolari. La morte si verifica a temperature pari o inferiori a 28ºC, il più delle volte a causa della fibrillazione ventricolare; può sopraggiungere anche l'asistolia.

L'ipotermia deprime il sistema nervoso centrale. La stanchezza e l'apatia sono i primi segni di diminuzione della temperatura interna. Tali effetti compromettono il giudizio, causano comportamenti bizzarri e atassia e terminano con letargia e coma tra 30 e 28ºC.

La velocità di conduzione nervosa diminuisce con l'abbassamento della temperatura. Disartria, armeggiare e inciampare sono manifestazioni cliniche di questo fenomeno. Il freddo colpisce anche i muscoli e le articolazioni, compromettendo le prestazioni manuali. Rallenta i tempi di reazione e la coordinazione e aumenta la frequenza degli errori. La rigidità muscolare si osserva anche nell'ipotermia lieve. A una temperatura interna inferiore a 30ºC, l'attività fisica è impossibile.

L'esposizione a un ambiente anormalmente freddo è il prerequisito fondamentale per il verificarsi dell'ipotermia. Estremi di età sono fattori di rischio. Le persone anziane con funzione termoregolatrice compromessa, o le persone la cui massa muscolare e lo strato di grasso isolante sono ridotti, corrono un rischio maggiore di soffrire di ipotermia.

Classificazione

Da un punto di vista pratico è utile la seguente suddivisione dell'ipotermia (vedi anche Tabella 16):

• ipotermia accidentale
• ipotermia acuta da immersione
• ipotermia da esaurimento subacuto
• ipotermia nel trauma
• ipotermia cronica subclinica.

Ipotermia acuta da immersione si verifica quando una persona cade in acqua fredda. L'acqua ha una conducibilità termica circa 25 volte quella dell'aria. Lo stress da freddo diventa così grande che la temperatura interna viene abbassata nonostante la massima produzione di calore del corpo. L'ipotermia inizia prima che la vittima si esaurisca.

Ipotermia da esaurimento subacuto può capitare a qualsiasi lavoratore in ambiente freddo così come a sciatori, scalatori e camminatori in montagna. In questa forma di ipotermia, l'attività muscolare mantiene la temperatura corporea finché sono disponibili fonti di energia. Tuttavia, l'ipoglicemia assicura che la vittima sia a rischio. Anche un grado relativamente lieve di esposizione al freddo può essere sufficiente per continuare a raffreddare e causare una situazione pericolosa.

Ipotermia con traumi importanti è un segno minaccioso. La persona ferita spesso non è in grado di mantenere la temperatura corporea e la perdita di calore può essere esacerbata dall'infusione di fluidi freddi e dalla rimozione degli indumenti. I pazienti in stato di shock che diventano ipotermici hanno una mortalità molto più elevata rispetto alle vittime normotermiche.

Ipotermia cronica subclinica si riscontra spesso nelle persone anziane, spesso in associazione con malnutrizione, abbigliamento inadeguato e mobilità ridotta. L'alcolismo, l'abuso di droghe e le malattie metaboliche croniche così come i disturbi psichiatrici sono cause che contribuiscono a questo tipo di ipotermia.

Gestione pre-ospedaliera

Il principio fondamentale delle cure primarie di un lavoratore che soffre di ipotermia è prevenire un'ulteriore perdita di calore. Una vittima cosciente dovrebbe essere spostata al chiuso, o almeno in un rifugio. Rimuovere gli indumenti bagnati e cercare di isolare la persona il più possibile. È obbligatorio mantenere la vittima in posizione sdraiata con la testa coperta.

I pazienti con ipotermia da immersione acuta richiedono un trattamento molto diverso da quello richiesto da quelli con ipotermia da esaurimento subacuto. La vittima dell'immersione si trova spesso in una situazione più favorevole. La diminuzione della temperatura interna si verifica molto prima che il corpo si esaurisca e la capacità di generazione di calore rimane inalterata. L'equilibrio idrico ed elettrolitico non è squilibrato. Pertanto un tale individuo può essere trattato con una rapida immersione in un bagno. Se non è disponibile una vasca, immergere i piedi e le mani del paziente in acqua tiepida. Il calore locale apre gli shunt arterovenosi, aumenta rapidamente la circolazione sanguigna alle estremità e favorisce il processo di riscaldamento.

Nell'ipotermia da esaurimento, invece, la vittima si trova in una situazione molto più grave. Le riserve caloriche sono consumate, l'equilibrio elettrolitico è squilibrato e, soprattutto, la persona è disidratata. La diuresi da freddo inizia subito dopo l'esposizione al freddo; la lotta contro il freddo e il vento esagera la sudorazione, ma questa non si percepisce nell'ambiente freddo e secco; e infine, la vittima non ha sete. Un paziente che soffre di ipotermia da esaurimento non dovrebbe mai essere riscaldato rapidamente sul campo a causa del rischio di indurre uno shock ipovolemico. Di norma è meglio non riscaldare attivamente il paziente sul campo o durante il trasporto in ospedale. Uno stato prolungato di ipotermia non progressiva è di gran lunga migliore degli sforzi entusiastici per riscaldare il paziente in circostanze in cui le complicazioni sopravvenute non possono essere gestite. È obbligatorio maneggiare il paziente con delicatezza per ridurre al minimo il rischio di possibile fibrillazione ventricolare.

Anche per il personale medico addestrato è spesso difficile determinare se un individuo ipotermico è vivo o meno. L'apparente collasso cardiovascolare può in realtà essere solo una diminuzione della gittata cardiaca. Spesso è necessaria la palpazione o l'auscultazione per almeno un minuto per rilevare i polsi spontanei.

La decisione se somministrare o meno la rianimazione cardiopolmonare (RCP) è difficile sul campo. Se c'è qualche segno di vita, la RCP è controindicata. Le compressioni toraciche eseguite prematuramente possono indurre fibrillazione ventricolare. La RCP dovrebbe, tuttavia, essere iniziata immediatamente dopo un arresto cardiaco testimoniato e quando la situazione consente di eseguire le procedure in modo ragionevole e continuo.

Salute e freddo

Una persona sana, con abbigliamento e attrezzature adeguate e che lavora in un'organizzazione adeguata al compito, non si trova in una situazione di rischio per la salute, anche se fa molto freddo. È controverso se l'esposizione al freddo a lungo termine mentre si vive in zone a clima freddo comporti rischi per la salute. Per le persone con problemi di salute la situazione è molto diversa e l'esposizione al freddo potrebbe essere un problema. In una determinata situazione l'esposizione al freddo o l'esposizione a fattori correlati al freddo o combinazioni di freddo con altri rischi possono produrre rischi per la salute, specialmente in una situazione di emergenza o incidente. Nelle aree remote, quando la comunicazione con un supervisore è difficile o non esiste, i dipendenti stessi devono poter decidere se una situazione di rischio per la salute è imminente o meno. In queste situazioni devono prendere le precauzioni necessarie per rendere la situazione sicura o interrompere il lavoro.

Nelle regioni artiche, il clima e altri fattori possono essere così rigidi che è necessario prendere altre considerazioni.

Malattie infettive Le malattie infettive non sono legate al freddo. Le malattie endemiche si verificano nelle regioni artiche e subartiche. La malattia infettiva acuta o cronica in un individuo impone la cessazione dell'esposizione al freddo e al duro lavoro.

Il comune raffreddore, senza febbre o sintomi generali, non rende dannoso il lavoro al freddo. Tuttavia, per le persone con malattie complicanti come asma, bronchite o problemi cardiovascolari, la situazione è diversa e si consiglia di lavorare al chiuso in condizioni calde durante la stagione fredda. Questo vale anche in caso di raffreddore con febbre, tosse profonda, dolori muscolari e condizioni generali compromesse.

L'asma e la bronchite sono più comuni nelle regioni fredde. L'esposizione all'aria fredda spesso peggiora i sintomi. Il cambio di farmaci a volte riduce i sintomi durante la stagione fredda. Alcuni individui possono anche essere aiutati utilizzando inalatori medicinali.

Le persone con malattie asmatiche o cardiovascolari possono rispondere all'inalazione di aria fredda con broncocostrizione e vasospasmo. È stato dimostrato che gli atleti che si allenano per diverse ore ad alta intensità in climi freddi sviluppano sintomi asmatici. Non è ancora chiaro se il raffreddamento esteso del tratto polmonare sia o meno la spiegazione principale. Sono ora sul mercato speciali maschere leggere che forniscono una sorta di funzione di scambiatore di calore, risparmiando così energia e umidità.

Un tipo endemico di malattia cronica è il "polmone eschimese", tipico dei cacciatori e cacciatori eschimesi esposti al freddo estremo e al duro lavoro per lunghi periodi. Una progressiva ipertensione polmonare spesso sfocia in un'insufficienza cardiaca destra.

Disturbi cardiovascolari. L'esposizione al freddo influisce maggiormente sul sistema cardiovascolare. La noradrenalina rilasciata dalle terminazioni nervose simpatiche aumenta la gittata cardiaca e la frequenza cardiaca. Il dolore toracico dovuto all'angina pectoris spesso peggiora in un ambiente freddo. Il rischio di contrarre un infarto aumenta durante l'esposizione al freddo, specialmente in combinazione con il duro lavoro. Il freddo aumenta la pressione sanguigna con un aumento del rischio di emorragia cerebrale. Gli individui a rischio dovrebbero quindi essere avvertiti e ridurre la loro esposizione al duro lavoro al freddo.

L'aumento della mortalità durante la stagione invernale è un'osservazione frequente. Uno dei motivi potrebbe essere il già citato aumento del lavoro cardiaco, che promuove l'aritmia nelle persone sensibili. Un'altra osservazione è che l'ematocrito aumenta durante la stagione fredda, causando un aumento della viscosità del sangue e una maggiore resistenza al flusso. Una spiegazione plausibile è che il freddo può esporre le persone a carichi di lavoro improvvisi e molto pesanti, come pulire la neve, camminare nella neve alta, scivolare e così via.

Disturbi metabolici Il diabete mellito si riscontra anche con maggiore frequenza nelle zone più fredde del mondo. Anche un diabete non complicato, soprattutto se trattato con insulina, può rendere impossibile il lavoro all'aperto al freddo in aree più remote. L'arteriosclerosi periferica precoce rende questi individui più sensibili al freddo e aumenta il rischio di congelamento locale.

Gli individui con funzionalità tiroidea compromessa possono facilmente sviluppare ipotermia a causa della mancanza dell'ormone termogenico, mentre le persone ipertiroidee tollerano il freddo anche se poco vestite.

I pazienti con queste diagnosi dovrebbero ricevere un'attenzione particolare da parte degli operatori sanitari ed essere informati del loro problema.

Problemi muscoloscheletrici. Il freddo in sé non dovrebbe causare malattie del sistema muscolo-scheletrico, nemmeno i reumatismi. D'altra parte, il lavoro in condizioni di freddo è spesso molto impegnativo per muscoli, tendini, articolazioni e colonna vertebrale a causa dell'elevato carico spesso coinvolto in questo tipo di lavoro. La temperatura nelle articolazioni diminuisce più velocemente della temperatura dei muscoli. Le articolazioni fredde sono articolazioni rigide, a causa della crescente resistenza al movimento dovuta all'aumento della viscosità del liquido sinoviale. Il freddo diminuisce la potenza e la durata della contrazione muscolare. In combinazione con lavori pesanti o sovraccarico locale, aumenta il rischio di lesioni. Inoltre, gli indumenti protettivi possono compromettere la capacità di controllare il movimento di parti del corpo, contribuendo quindi al rischio.

L'artrite alla mano è un problema speciale. Si sospetta che una frequente esposizione al freddo possa causare artrite, ma finora le prove scientifiche sono scarse. Un'artrite esistente della mano riduce la funzione della mano al freddo e provoca dolore e disagio.

Criopatie. Le criopatie sono disturbi in cui l'individuo è ipersensibile al freddo. I sintomi variano, compresi quelli che coinvolgono il sistema vascolare, sangue, tessuto connettivo, "allergia" e altri.

Alcuni individui soffrono di dita bianche. Macchie bianche sulla pelle, sensazione di freddo, funzione ridotta e dolore sono sintomi quando le dita sono esposte al freddo. I problemi sono più comuni tra le donne, ma si riscontrano soprattutto nei fumatori e nei lavoratori che utilizzano strumenti vibranti o guidano motoslitte. I sintomi possono essere così fastidiosi che il lavoro anche durante una leggera esposizione al freddo è impossibile. Alcuni tipi di farmaci possono anche peggiorare i sintomi.

Orticaria da freddo, a causa dei mastociti sensibilizzati, appare come un eritema pruriginoso delle parti della pelle esposte al freddo. Se l'esposizione viene interrotta, i sintomi di solito scompaiono entro un'ora. Raramente la malattia è complicata da sintomi generali e più minacciosi. In tal caso, o se l'orticaria stessa è molto fastidiosa, l'individuo dovrebbe evitare l'esposizione a qualsiasi tipo di raffreddore.

Acrocianosi si manifesta con cambiamenti del colore della pelle verso la cianosi dopo l'esposizione al freddo. Altri sintomi potrebbero essere una disfunzione della mano e delle dita nell'area acrocianotica. I sintomi sono molto comuni e spesso possono essere ridotti in modo accettabile da una ridotta esposizione al freddo (p. es., abbigliamento adeguato) o da un ridotto uso di nicotina.

Stress psicologico. L'esposizione al freddo, soprattutto in combinazione con fattori legati al freddo e lontananza, stressa l'individuo, non solo fisiologicamente ma anche psicologicamente. Durante il lavoro in condizioni climatiche fredde, in caso di maltempo, su lunghe distanze e magari in situazioni potenzialmente pericolose, lo stress psicologico può disturbare o addirittura deteriorare la funzione psicologica dell'individuo a tal punto che il lavoro non può essere svolto in sicurezza.

Fumare e sniffare. Gli effetti malsani a lungo termine del fumo e, in una certa misura, del tabacco da fiuto sono ben noti. La nicotina aumenta la vasocostrizione periferica, riduce la destrezza e aumenta il rischio di lesioni da freddo.

Alcool. Bere alcol dà una piacevole sensazione di calore, e generalmente si pensa che l'alcol inibisca la vasocostrizione indotta dal freddo. Tuttavia, studi sperimentali sugli esseri umani durante esposizioni relativamente brevi al freddo hanno dimostrato che l'alcol non interferisce in misura maggiore con l'equilibrio termico. Tuttavia, i brividi diminuiscono e, in combinazione con un intenso esercizio fisico, la perdita di calore diventa evidente. L'alcol è noto per essere una causa dominante di morte nell'ipotermia urbana. Dà una sensazione di spavalderia e influenza il giudizio, portando a ignorare le misure profilattiche.

Gravidanza. Durante la gravidanza le donne non sono più sensibili al freddo. Al contrario, possono essere meno sensibili, a causa dell'aumento del metabolismo. I fattori di rischio durante la gravidanza si combinano con i fattori legati al freddo come i rischi di incidenti, la goffaggine dovuta all'abbigliamento, il sollevamento di carichi pesanti, lo scivolamento e le posizioni di lavoro estreme. Il sistema sanitario, la società e il datore di lavoro dovrebbero quindi prestare particolare attenzione alla donna incinta che lavora a freddo.

Farmacologia e freddo

Gli effetti collaterali negativi dei farmaci durante l'esposizione al freddo potrebbero essere termoregolatori (generali o locali), oppure l'effetto del farmaco può essere alterato. Finché il lavoratore mantiene la normale temperatura corporea, la maggior parte dei farmaci prescritti non interferisce con le prestazioni. Tuttavia, i tranquillanti (p. es., barbiturici, benzodiazepine, fentotiazidi e antidepressivi ciclici) possono disturbare la vigilanza. In una situazione minacciosa i meccanismi di difesa contro l'ipotermia possono essere compromessi e la consapevolezza della situazione pericolosa può essere ridotta.

I beta-bloccanti inducono vasocostrizione periferica e diminuiscono la tolleranza al freddo. Se un individuo ha bisogno di farmaci ed è esposto al freddo nella sua situazione lavorativa, occorre prestare attenzione agli effetti collaterali negativi di questi farmaci.

D'altra parte, nessun farmaco o qualsiasi altra cosa bevuta, mangiata o somministrata in altro modo al corpo ha dimostrato di essere in grado di aumentare la normale produzione di calore, ad esempio in una situazione di emergenza quando l'ipotermia o una lesione da freddo minacciano.

Programma di controllo sanitario

I rischi per la salute connessi allo stress da freddo, ai fattori legati al freddo e agli incidenti o ai traumi sono noti solo in misura limitata. C'è una grande variazione individuale nelle capacità e nello stato di salute, e questo richiede un'attenta considerazione. Come accennato in precedenza, malattie speciali, farmaci e alcuni altri fattori possono rendere una persona più suscettibile agli effetti dell'esposizione al freddo. Un programma di controllo sanitario dovrebbe far parte della procedura di assunzione, nonché un'attività ripetuta per il personale. La tabella 6 specifica i fattori da controllare nei diversi tipi di lavorazione a freddo.

Tabella 6. Componenti raccomandati dei programmi di controllo sanitario per il personale esposto a stress da freddo e fattori correlati al freddo

*= controllo di routine, **= fattore importante da considerare, ***= fattore molto importante da considerare.

Prevenzione dello stress da freddo

Adattamento umano

Con esposizioni ripetute a condizioni di freddo, le persone percepiscono meno disagio e imparano ad adattarsi e ad affrontare le condizioni in modo individuale e più efficiente rispetto all'inizio dell'esposizione. Questa assuefazione riduce parte dell'effetto di eccitazione e distrazione e migliora il giudizio e la precauzione.

Comportamento

La strategia più evidente e naturale per la prevenzione e il controllo dello stress da freddo è quella della precauzione e del comportamento intenzionale. Le risposte fisiologiche non sono molto potenti nel prevenire le perdite di calore. Gli esseri umani sono, quindi, estremamente dipendenti da misure esterne come l'abbigliamento, il riparo e la fornitura di calore esterna. Il continuo miglioramento e perfezionamento dell'abbigliamento e dell'attrezzatura fornisce una base per esposizioni al freddo efficaci e sicure. Tuttavia, è essenziale che i prodotti siano adeguatamente testati in conformità con gli standard internazionali.

Le misure per la prevenzione e il controllo dell'esposizione al freddo sono spesso responsabilità del datore di lavoro o del supervisore. Tuttavia, l'efficacia delle misure di protezione dipende in misura significativa dalla conoscenza, dall'esperienza, dalla motivazione e dalla capacità del singolo lavoratore di apportare gli adeguamenti necessari alle proprie esigenze, esigenze e preferenze. Pertanto, l'istruzione, l'informazione e la formazione sono elementi importanti nei programmi di controllo sanitario.

Acclimazione

Esistono prove di diversi tipi di acclimatazione all'esposizione al freddo a lungo termine. Una migliore circolazione delle mani e delle dita consente il mantenimento di una temperatura tissutale più elevata e produce una vasodilatazione più forte indotta dal freddo (vedere Figura 18). Le prestazioni manuali vengono mantenute meglio dopo ripetute esposizioni al freddo della mano.

Il raffreddamento ripetuto di tutto il corpo sembra aumentare la vasocostrizione periferica, aumentando così l'isolamento del tessuto superficiale. Le donne coreane che si immergono nelle perle hanno mostrato un marcato aumento dell'isolamento della pelle durante la stagione invernale. Recenti indagini hanno rivelato che l'introduzione e l'uso di mute umide riduce lo stress da freddo così tanto che l'isolamento dei tessuti non cambia.

Sono stati proposti tre tipi di possibili adattamenti:

• aumento dell'isolamento dei tessuti (come accennato in precedenza)
• reazione ipotermica (abbassamento controllato della temperatura interna)
• reazione metabolica (aumento del metabolismo).

Gli adattamenti più pronunciati dovrebbero essere trovati con i nativi nelle regioni fredde. Tuttavia, la tecnologia moderna e le abitudini di vita hanno ridotto i tipi più estremi di esposizione al freddo. Abbigliamento, rifugi riscaldati e comportamenti consapevoli consentono alla maggior parte delle persone di mantenere un clima quasi tropicale sulla superficie della pelle (microclima), riducendo così lo stress da freddo. Gli stimoli all'adattamento fisiologico diventano più deboli.

Probabilmente i gruppi più esposti al freddo oggi appartengono a spedizioni polari e operazioni industriali nelle regioni artiche e subartiche. Ci sono diverse indicazioni che qualsiasi eventuale adattamento riscontrato con una forte esposizione al freddo (aria o acqua fredda) sia di tipo isolante. In altre parole, è possibile mantenere temperature interne più elevate con una perdita di calore ridotta o invariata.

Dieta e bilancio idrico

In molti casi il lavoro a freddo è associato ad attività che richiedono energia. Inoltre, la protezione dal freddo richiede indumenti e attrezzature del peso di diversi chilogrammi. L'effetto zoppicante dell'abbigliamento aumenta lo sforzo muscolare. Pertanto, determinate attività lavorative richiedono più energia (e più tempo) in condizioni di freddo. L'apporto calorico attraverso il cibo deve compensare questo. Un aumento della percentuale di calorie fornite dai grassi dovrebbe essere raccomandato ai lavoratori all'aperto.

I pasti forniti durante le operazioni a freddo devono fornire energia sufficiente. È necessario includere una quantità sufficiente di carboidrati per garantire livelli di zucchero nel sangue stabili e sicuri per i lavoratori impegnati in un duro lavoro. Recentemente sono stati lanciati sul mercato prodotti alimentari con la pretesa di stimolare e aumentare la produzione di calore corporeo al freddo. Normalmente, tali prodotti sono costituiti solo da carboidrati e finora non sono riusciti nei test a fornire prestazioni migliori rispetto a prodotti simili (cioccolato) o migliori di quanto previsto dal loro contenuto energetico.

La perdita d'acqua può essere significativa durante l'esposizione al freddo. In primo luogo, il raffreddamento dei tessuti provoca una ridistribuzione del volume sanguigno, inducendo la "diuresi fredda". I compiti e l'abbigliamento devono consentirlo, poiché può svilupparsi rapidamente e richiede un'esecuzione urgente. L'aria quasi secca a condizioni sotto zero permette un'evaporazione continua dalla pelle e dalle vie respiratorie che non è facilmente percepibile. La sudorazione contribuisce alla perdita d'acqua e dovrebbe essere attentamente controllata e preferibilmente evitata, a causa del suo effetto dannoso sull'isolamento quando viene assorbita dagli indumenti. L'acqua non è sempre prontamente disponibile in condizioni sottozero. All'aperto deve essere fornito o prodotto dallo scioglimento della neve o del ghiaccio. Poiché c'è una depressione della sete è obbligatorio che i lavoratori nell'acqua fredda bevano frequentemente per eliminare il graduale sviluppo della disidratazione. Il deficit idrico può portare a una ridotta capacità lavorativa e a un aumento del rischio di lesioni da freddo.

Condizionamento dei lavoratori per il lavoro al freddo

Le misure di gran lunga più efficaci e appropriate per adattare gli esseri umani al lavoro a freddo sono il condizionamento: istruzione, formazione e pratica. Come accennato in precedenza, gran parte del successo degli adattamenti all'esposizione al freddo dipende dall'azione comportamentale. L'esperienza e la conoscenza sono elementi importanti di questo processo comportamentale.

Le persone impegnate nel lavoro a freddo dovrebbero ricevere un'introduzione di base ai problemi specifici del freddo. Devono ricevere informazioni sulle reazioni fisiologiche e soggettive, sugli aspetti sanitari, sul rischio di incidenti e sulle misure di protezione, compresi l'abbigliamento e il pronto soccorso. Dovrebbero essere gradualmente addestrati per i compiti richiesti. Solo dopo un determinato periodo di tempo (giorni o settimane) dovrebbero lavorare per ore intere in condizioni estreme. La tabella 7 fornisce raccomandazioni sui contenuti dei programmi di condizionamento per vari tipi di lavoro a freddo.

Tabella 7. Componenti dei programmi di condizionamento per i lavoratori esposti al freddo

*= livello di routine,  **= fattore importante da considerare,  ***= fattore molto importante da considerare.

Introduzione di base significa educazione e informazione sui problemi specifici del raffreddore. La registrazione e l'analisi degli incidenti/lesioni è la base migliore per le misure preventive. La formazione in pronto soccorso dovrebbe essere impartita come corso base per tutto il personale e gruppi specifici dovrebbero seguire un corso esteso. Le misure protettive sono componenti naturali di un programma di condizionamento e sono trattate nella sezione seguente. L'addestramento alla sopravvivenza è importante per le aree artiche e subartiche e anche per il lavoro all'aperto in altre aree remote.

Controllo tecnico

Principi generali

A causa dei molti fattori complessi che influenzano il bilancio termico umano e delle notevoli variazioni individuali, è difficile definire temperature critiche per il lavoro sostenuto. Le temperature indicate nella figura 6 devono essere considerate come livelli di azione per il miglioramento delle condizioni mediante varie misure. A temperature inferiori a quelle indicate nella figura 6, le esposizioni dovrebbero essere controllate e valutate. Le tecniche per la valutazione dello stress da freddo e le raccomandazioni per esposizioni limitate nel tempo sono trattate altrove in questo capitolo. Si presume che sia disponibile la migliore protezione per mani, piedi e corpo (indumenti). Con una protezione inadeguata, il raffreddamento sarà previsto a temperature notevolmente più elevate.

Figura 6. Temperature stimate alle quali possono svilupparsi determinati squilibri termici del corpo.*

Le tabelle 8 e 9 elencano diverse misure preventive e protettive che possono essere applicate alla maggior parte dei tipi di lavoro a freddo. Molto sforzo viene risparmiato con un'attenta pianificazione e lungimiranza. Gli esempi forniti sono raccomandazioni. Va sottolineato che l'adeguamento finale dell'abbigliamento, delle attrezzature e del comportamento sul lavoro deve essere lasciato all'individuo. Solo con un'attenta e intelligente integrazione dei comportamenti con le esigenze delle reali condizioni ambientali si può creare un'esposizione sicura ed efficiente.

Tabella 8. Strategie e misure durante le varie fasi di lavoro per la prevenzione e l'attenuazione dello stress da freddo

Fonte: Modificato da Holmér 1994.

Tabella 9. Strategie e misure relative a fattori e attrezzature specifici

Fonte: Modificato da Holmér 1994.

Alcune raccomandazioni sulle condizioni climatiche in cui dovrebbero essere prese determinate misure sono state fornite dalla Conferenza americana degli igienisti industriali governativi (ACGIH 1992). I requisiti fondamentali sono che:

• i lavoratori siano dotati di indumenti protettivi sufficienti e adeguati
• precauzioni speciali dovrebbero essere prese per i lavoratori anziani o per i lavoratori con problemi circolatori.

Di seguito sono presentate ulteriori raccomandazioni relative alla protezione delle mani, alla progettazione del posto di lavoro e alle pratiche di lavoro.

protezione della mano

Le operazioni fini a mani nude al di sotto dei 16ºC richiedono una predisposizione per il riscaldamento delle mani. I manici metallici di utensili e barre devono essere coperti da materiali isolanti a temperature inferiori a –1ºC. I guanti anticontatto devono essere indossati quando le superfici a -7ºC o inferiori sono a portata di mano. A -17ºC devono essere utilizzati guanti isolanti. I liquidi evaporativi a temperature inferiori a 4 °C devono essere maneggiati in modo da evitare schizzi sulla pelle nuda o su aree della pelle scarsamente protette.

Pratiche di lavoro

Al di sotto della temperatura fredda equivalente di -12ºC, i lavoratori devono essere sotto costante supervisione (sistema di amici). Si applicano molte delle misure indicate nella tabella 18. Con l'abbassamento delle temperature è sempre più importante che i lavoratori siano istruiti sulle procedure di sicurezza e salute.

Progettazione del posto di lavoro

I luoghi di lavoro devono essere protetti dal vento e le velocità dell'aria devono essere mantenute al di sotto di 1 m/s. Se necessario, è necessario utilizzare indumenti protettivi contro il vento. La protezione degli occhi deve essere fornita per condizioni esterne speciali con sole e terreno innevato. Lo screening medico è raccomandato per le persone che lavorano abitualmente a temperature inferiori a -18ºC. Le raccomandazioni relative al monitoraggio sul posto di lavoro includono quanto segue:

• Una termometria adeguata dovrebbe essere predisposta quando la temperatura è inferiore a 16ºC.
• La velocità del vento all'interno deve essere monitorata almeno ogni 4 ore.
• Il lavoro all'aperto richiede la misurazione della velocità del vento e della temperatura dell'aria al di sotto di –1ºC.
• La temperatura fredda equivalente deve essere determinata per combinazioni di vento e temperatura dell'aria.

La maggior parte delle raccomandazioni nelle tabelle 8 e 9 sono pragmatiche e dirette.

L'abbigliamento è la misura più importante per il controllo individuale. L'approccio multistrato consente soluzioni più flessibili rispetto ai singoli capi che incorporano la funzione di più strati. Alla fine, tuttavia, le esigenze specifiche del lavoratore dovrebbero essere la determinante ultima di quale sarebbe il sistema più funzionale. L'abbigliamento protegge dal raffreddamento. D'altra parte vestirsi troppo al freddo è un problema comune, riportato anche dalle esposizioni estreme delle spedizioni artiche. L'abbigliamento eccessivo può provocare rapidamente grandi quantità di sudore, che si accumulano negli strati di abbigliamento. Durante i periodi di bassa attività, l'asciugatura di indumenti umidi aumenta la perdita di calore corporeo. L'ovvia misura preventiva consiste nel controllare e ridurre la sudorazione mediante un'adeguata selezione di indumenti e adattamenti precoci ai cambiamenti del ritmo di lavoro e delle condizioni climatiche. Non esiste un tessuto per abbigliamento in grado di assorbire grandi quantità di sudore e conservare anche un buon comfort e proprietà isolanti. La lana rimane alta e apparentemente asciutta nonostante l'assorbimento di un po' d'acqua (riacquista umidità), ma grandi quantità di sudore si condenseranno e causeranno problemi simili a quelli di altri tessuti. L'umidità produce una certa liberazione di calore e può contribuire alla conservazione del calore. Tuttavia, quando l'indumento di lana si asciuga sul corpo, il processo si inverte come discusso sopra e la persona si raffredda inevitabilmente.

La moderna tecnologia delle fibre ha prodotto molti nuovi materiali e tessuti per la produzione di abbigliamento. Sono ora disponibili capi che uniscono impermeabilità a una buona permeabilità al vapore acqueo, oppure un elevato isolamento con pesi e spessori ridotti. È essenziale, tuttavia, selezionare capi con proprietà e funzionalità testate e garantite. Sono disponibili molti prodotti che cercano di imitare i prodotti originali più costosi. Alcuni di essi rappresentano una qualità così scadente che potrebbero persino essere pericolosi da usare.

La protezione dal freddo è determinata principalmente dal valore di isolamento termico dell'insieme di abbigliamento completo (valore clo). Tuttavia, proprietà come la permeabilità all'aria, la permeabilità al vapore e l'impermeabilità in particolare dello strato esterno sono essenziali per la protezione dal freddo. Sono disponibili standard internazionali e metodi di prova per misurare e classificare queste proprietà. Allo stesso modo, gli indumenti e le calzature possono essere testati per le loro proprietà di protezione dal freddo utilizzando standard internazionali come gli standard europei EN 511 e EN 344 (CEN 1992, 1993).

Lavoro a freddo all'aperto

I problemi specifici del lavoro a freddo all'aperto sono l'aggregato di fattori climatici che possono provocare stress da freddo. La combinazione di vento e bassa temperatura dell'aria aumenta notevolmente il potere di raffreddamento dell'ambiente, che deve essere considerato in termini di organizzazione del lavoro, schermatura del posto di lavoro e abbigliamento. Le precipitazioni, sia nell'aria sotto forma di neve o pioggia, sia al suolo, richiedono aggiustamenti. La variazione delle condizioni meteorologiche richiede ai lavoratori di pianificare, portare e utilizzare indumenti e attrezzature aggiuntivi.

Gran parte del problema nel lavoro all'aperto riguarda le variazioni talvolta notevoli di attività e clima durante un turno di lavoro. Non è disponibile alcun sistema di abbigliamento in grado di accogliere variazioni così ampie. Di conseguenza, l'abbigliamento deve essere cambiato e aggiustato frequentemente. In caso contrario, potrebbe verificarsi un raffreddamento dovuto a una protezione insufficiente o sudorazione e surriscaldamento causati da troppi indumenti. In quest'ultimo caso, la maggior parte del sudore si condensa o viene assorbita dagli indumenti. Durante i periodi di riposo e di scarsa attività, gli indumenti bagnati rappresentano un potenziale pericolo, poiché asciugandosi assorbono il calore corporeo.

Le misure protettive per il lavoro all'aperto includono appropriati regimi di lavoro-riposo con pause di riposo prese in rifugi o cabine riscaldate. Le attività di lavoro stazionarie possono essere protette dal vento e dalle precipitazioni con tende con o senza riscaldamento aggiuntivo. Per determinate attività lavorative è possibile utilizzare il riscaldamento puntuale tramite riscaldatori a infrarossi oa gas. La prefabbricazione di parti o componenti può essere effettuata all'interno. In condizioni sotto zero, le condizioni sul posto di lavoro, incluso il tempo, dovrebbero essere monitorate regolarmente. Devono esistere regole chiare riguardo alle procedure da applicare quando le condizioni peggiorano. I livelli di temperatura, eventualmente corretti per il vento (wind chill index), dovrebbero essere concordati e collegati a un programma di azione.

Lavori di celle frigorifere

Gli alimenti congelati richiedono la conservazione e il trasporto a basse temperature ambiente (–20ºC). Il lavoro nelle celle frigorifere si trova nella maggior parte del mondo. Questo tipo di esposizione artificiale al freddo è caratterizzata da un clima costante e controllato. I lavoratori possono svolgere un lavoro continuo o, più comunemente, un lavoro intermittente, spostandosi tra climi freddi e temperati o caldi al di fuori del magazzino.

Finché il lavoro richiede uno sforzo fisico, l'equilibrio termico può essere raggiunto selezionando indumenti protettivi adeguati. I problemi speciali di mani e piedi spesso richiedono pause regolari ogni 1.5 o 2 ore. La pausa deve essere sufficientemente lunga da consentire il riscaldamento (20 minuti).

La manipolazione manuale dei prodotti congelati richiede guanti protettivi con sufficiente isolamento (in particolare del palmo della mano). I requisiti e i metodi di prova per i guanti di protezione dal freddo sono riportati nella norma europea EN 511, descritta più dettagliatamente nell'articolo "Indici e standard di freddo" in questo capitolo. I riscaldatori locali (p. es., radiatore a infrarossi), collocati nei luoghi di lavoro con lavoro stazionario, migliorano l'equilibrio termico.

Gran parte del lavoro nelle celle frigorifere viene svolto con i carrelli elevatori. La maggior parte di questi veicoli è aperta. La guida crea una velocità relativa del vento, che in combinazione con la bassa temperatura aumenta il raffreddamento del corpo. Inoltre, il lavoro stesso è piuttosto leggero e la produzione di calore metabolico associata è bassa. Di conseguenza, l'isolamento dell'abbigliamento richiesto è piuttosto elevato (circa 4 clo) e non può essere soddisfatto con la maggior parte dei tipi di tute in uso. Il guidatore ha freddo, a partire dai piedi e dalle mani, e l'esposizione deve essere limitata nel tempo. A seconda degli indumenti protettivi disponibili, dovrebbero essere organizzati programmi di lavoro appropriati in termini di lavoro al freddo e lavoro o riposo in ambienti normali. Una semplice misura per migliorare l'equilibrio termico consiste nell'installare un sedile riscaldato nel camion. Ciò può prolungare il tempo di lavoro al freddo e impedire il raffreddamento locale del sedile e dello schienale. Soluzioni più sofisticate e costose includono l'uso di cabine riscaldate.

Problemi particolari sorgono nei paesi caldi, dove il lavoratore della cella frigorifera, di solito il camionista, è esposto in modo intermittente al freddo (–30ºC) e al caldo (30ºC). Brevi esposizioni (da 1 a 5 minuti) a ciascuna condizione rendono difficile l'adozione di un abbigliamento adeguato: potrebbe essere troppo caldo per il periodo all'aperto e troppo freddo per il lavoro in celle frigorifere. Le cabine dei camion possono essere una soluzione, una volta risolto il problema della condensa sui finestrini. Devono essere elaborati regimi di lavoro-riposo adeguati e basati sulle mansioni lavorative e sulla protezione disponibile.

I luoghi di lavoro freschi, che si trovano ad esempio nell'industria alimentare fresca, comprendono condizioni climatiche con temperature dell'aria da +2 a +16ºC, a seconda del tipo. Le condizioni sono talvolta caratterizzate da elevata umidità relativa, che induce la condensazione dell'acqua in punti freddi e pavimenti umidi o ricoperti d'acqua. In tali luoghi di lavoro aumenta il rischio di scivolamento. I problemi possono essere risolti con una buona igiene del posto di lavoro e routine di pulizia, che contribuiscono a ridurre l'umidità relativa.

La velocità dell'aria locale delle postazioni di lavoro è spesso troppo elevata, con conseguenti lamentele di correnti d'aria. Spesso i problemi possono essere risolti modificando o regolando gli ingressi per l'aria fredda o riorganizzando le postazioni di lavoro. Gli accumuli di merci congelate o fredde vicino alle postazioni di lavoro possono contribuire alla sensazione di correnti d'aria a causa dell'aumento dello scambio termico per irraggiamento. L'abbigliamento deve essere selezionato sulla base di una valutazione dei requisiti. Dovrebbe essere utilizzato il metodo IREQ. Inoltre, gli indumenti devono essere progettati per proteggere da correnti d'aria, umidità e acqua locali. Speciali requisiti igienici per la manipolazione degli alimenti impongono alcune restrizioni sul design e sul tipo di abbigliamento (ad esempio, lo strato esterno). Un sistema di abbigliamento appropriato deve integrare biancheria intima, strati intermedi isolanti e lo strato esterno per formare un sistema protettivo funzionale e sufficiente. Il copricapo è spesso richiesto a causa di esigenze igieniche. Tuttavia, il copricapo esistente per questo scopo è spesso un berretto di carta, che non offre alcuna protezione dal freddo. Analogamente, le calzature sono spesso costituite da zoccoli o scarpe leggere, con scarse proprietà isolanti. La selezione di copricapo e calzature più adatti dovrebbe preservare meglio il calore di queste parti del corpo e contribuire a un migliore equilibrio termico generale.

Un problema particolare in molti luoghi di lavoro interessanti è la conservazione della destrezza manuale. Le mani e le dita si raffreddano rapidamente quando l'attività muscolare è bassa o moderata. I guanti migliorano la protezione ma compromettono la destrezza. Occorre trovare un delicato equilibrio tra le due esigenze. Tagliare la carne richiede spesso un guanto di metallo. Un guanto in tessuto sottile indossato sotto può ridurre l'effetto di raffreddamento e migliorare il comfort. I guanti sottili possono essere sufficienti per molti scopi. Ulteriori misure per prevenire il raffreddamento delle mani includono la fornitura di manici isolati di strumenti e attrezzature o il riscaldamento localizzato utilizzando, ad esempio, radiatori a infrarossi. I guanti riscaldati elettricamente sono sul mercato, ma spesso soffrono di scarsa ergonomia e riscaldamento o capacità della batteria insufficienti.

Esposizione all'acqua fredda

Durante l'immersione del corpo in acqua il potenziale di grandi perdite di calore in breve tempo è grande e presenta un pericolo evidente. La conducibilità termica dell'acqua è oltre 25 volte superiore a quella dell'aria e in molte situazioni di esposizione la capacità dell'acqua circostante di assorbire calore è effettivamente infinita.

La temperatura dell'acqua termoneutrale è di circa 32-33°C, e a temperature più basse il corpo risponde con vasocostrizione fredda e brividi. Lunghe esposizioni in acqua a temperature comprese tra 25 e 30ºC provocano il raffreddamento del corpo e lo sviluppo progressivo di ipotermia. Naturalmente questa risposta si fa più forte e più grave con l'abbassarsi della temperatura dell'acqua.

L'esposizione all'acqua fredda è comune negli incidenti in mare e in concomitanza con sport acquatici di vario genere. Tuttavia, anche nelle attività lavorative, i lavoratori corrono il rischio di ipotermia da immersione (ad es. immersioni, pesca, navigazione e altre operazioni offshore).

Le vittime di naufragi potrebbero dover entrare in acque fredde. La loro protezione varia da pezzi di abbigliamento sottile a tute da immersione. I giubbotti di salvataggio sono attrezzature obbligatorie a bordo delle navi. Dovrebbero essere dotati di un collare per ridurre la perdita di calore dalla testa delle vittime incoscienti. L'equipaggiamento della nave, l'efficienza delle procedure di emergenza e il comportamento dell'equipaggio e dei passeggeri sono determinanti importanti per il successo dell'operazione e le conseguenti condizioni di esposizione.

I subacquei entrano regolarmente in acque fredde. La temperatura della maggior parte delle acque con immersioni commerciali, in particolare a una certa profondità, è bassa, spesso inferiore a 10ºC. Qualsiasi esposizione prolungata in acque così fredde richiede mute da sub isolate termicamente.

Perdita di calore. Lo scambio di calore nell'acqua può essere visto semplicemente come un flusso di calore lungo due gradienti di temperatura: uno interno, dal nucleo alla pelle, e uno esterno, dalla superficie della pelle all'acqua circostante. La perdita di calore superficiale del corpo può essere descritta semplicemente da:

C_w = h_c·(T_sk-T_w) ·A_D

where C_w Europe è tasso di dispersione termica convettiva (W), h_c è il coefficiente di scambio termico convettivo (W/°Cm²), T_sk è la temperatura media della pelle (°C), T_w è la temperatura dell'acqua (°C) e A_D è la superficie corporea. Le piccole componenti di perdita di calore dalla respirazione e da parti non immerse (es. testa) possono essere trascurate (vedi sotto la sezione sull'immersione).

Il valore di h_c è compreso tra 100 e 600 W/°Cm². Il valore più basso si applica all'acqua ferma. La turbolenza, sia essa causata da movimenti di nuoto o acqua corrente, raddoppia o triplica il coefficiente di convezione. È facilmente comprensibile che il corpo non protetto può subire una notevole perdita di calore nell'acqua fredda, che alla fine supera quello che può essere prodotto anche con un intenso esercizio fisico. Infatti, una persona (vestita o svestita) che cade in acqua fredda nella maggior parte dei casi risparmia più calore stando ferma nell'acqua che nuotando.

La perdita di calore nell'acqua può essere notevolmente ridotta indossando speciali tute protettive.

Diving. Le operazioni di immersione a diverse centinaia di metri sotto il livello del mare devono proteggere il sub dagli effetti della pressione (un ATA o 0.1 MPa/10 m) e del freddo. Respirare aria fredda (o una miscela di gas freddo di elio e ossigeno) drena i tessuti polmonari dal calore corporeo. Questa perdita di calore diretta dal nucleo del corpo è grande ad alte pressioni e può facilmente raggiungere valori superiori alla produzione di calore metabolico a riposo del corpo. È scarsamente percepito dall'organismo umano. Temperature interne pericolosamente basse possono svilupparsi senza una risposta di brividi se la superficie corporea è calda. Il moderno lavoro offshore richiede che il subacqueo riceva calore extra alla tuta e al respiratore, per compensare le grandi perdite di calore convettivo. Nelle immersioni in acque profonde, la zona di comfort è ristretta e più calda rispetto al livello del mare: da 30 a 32ºC a 20 a 30 ATA (da 2 a 3 MPa) e in aumento da 32 a 34ºC fino a 50 ATA (5 MPa).

Fattori fisiologici: L'immersione fredda provoca un forte impulso respiratorio acuto. Le risposte iniziali includono un "gasp inspiratorio", iperventilazione, tachicardia, vasocostrizione periferica e ipertensione. Un'apnea inspiratoria per diversi secondi è seguita da un aumento della ventilazione. La risposta è quasi impossibile da controllare volontariamente. Quindi, una persona può facilmente inalare acqua se il mare è agitato e il corpo viene sommerso. I primi secondi di esposizione all'acqua molto fredda, di conseguenza, sono pericolosi e può verificarsi un annegamento improvviso. L'immersione lenta e un'adeguata protezione del corpo riducono la reazione e consentono un migliore controllo della respirazione. La reazione svanisce gradualmente e la respirazione normale viene solitamente raggiunta entro pochi minuti.

Il rapido tasso di perdita di calore sulla superficie della pelle sottolinea l'importanza dei meccanismi interni (fisiologici o costituzionali) per ridurre il flusso di calore dal nucleo alla pelle. La vasocostrizione riduce il flusso sanguigno alle estremità e preserva il calore centrale. L'esercizio aumenta il flusso sanguigno alle estremità e, in combinazione con l'aumento della convezione esterna, può infatti accelerare la perdita di calore nonostante l'elevata produzione di calore.

Dopo 5-10 minuti in acqua molto fredda, la temperatura delle estremità scende rapidamente. La funzione neuromuscolare si deteriora e la capacità di coordinare e controllare le prestazioni muscolari si degrada. Le prestazioni di nuoto possono essere gravemente ridotte e mettere rapidamente a rischio la persona in acque aperte.

La dimensione del corpo è un altro fattore importante. Una persona alta ha una superficie corporea maggiore e perde più calore di una persona piccola in determinate condizioni ambientali. Tuttavia, la massa corporea relativamente più grande compensa questo in due modi. La velocità di produzione metabolica del calore aumenta in relazione alla superficie più ampia e il contenuto di calore a una data temperatura corporea è maggiore. Quest'ultimo fattore comprende un buffer più ampio per le perdite di calore e un tasso più lento di diminuzione della temperatura interna. I bambini corrono un rischio maggiore rispetto agli adulti.

Il fattore di gran lunga più importante è il contenuto di grasso corporeo, in particolare lo spessore del grasso sottocutaneo. Il tessuto adiposo è più isolante di altri tessuti ed è bypassato da gran parte della circolazione periferica. Una volta che si è verificata la vasocostrizione, lo strato di grasso sottocutaneo funge da strato aggiuntivo. L'effetto isolante è quasi linearmente correlato allo spessore dello strato. Di conseguenza, le donne in generale hanno più grasso cutaneo degli uomini e perdono meno calore nelle stesse condizioni. Allo stesso modo, le persone grasse stanno meglio delle persone magre.

Protezione personale. Come accennato in precedenza, la permanenza prolungata in acque fredde e temperate richiede un ulteriore isolamento esterno sotto forma di mute da sub, tute da immersione o attrezzatura simile. La muta in neoprene espanso fornisce isolamento grazie allo spessore del materiale (celle di schiuma chiuse) e alla "perdita" relativamente controllata di acqua nel microclima cutaneo. Quest'ultimo fenomeno provoca il riscaldamento di quest'acqua e l'instaurazione di una temperatura cutanea più elevata. Le mute sono disponibili in vari spessori, fornendo più o meno isolamento. Una muta si comprime in profondità e perde così gran parte del suo isolamento.

La muta stagna è diventata standard a temperature inferiori a 10ºC. Consente il mantenimento di una temperatura cutanea più elevata, a seconda della quantità di isolamento aggiuntivo indossato sotto la tuta. È un requisito fondamentale che la tuta non perda, poiché piccole quantità di acqua (da 0.5 a 1 l) riducono notevolmente il potere isolante. Sebbene anche la muta stagna si comprima in profondità, l'aria secca viene aggiunta automaticamente o manualmente dalla bombola per compensare il volume ridotto. Pertanto, è possibile mantenere uno strato d'aria microclimatica di un certo spessore, fornendo un buon isolamento.

Come accennato in precedenza, le immersioni in acque profonde richiedono un riscaldamento ausiliario. Il gas respiratorio viene preriscaldato e la muta viene riscaldata dal flusso di acqua calda dalla superficie o dalla campana subacquea. Le tecniche di riscaldamento più recenti si basano su biancheria intima riscaldata elettricamente o tubuli a circuito chiuso riempiti di fluido caldo.

Le mani sono particolarmente sensibili al raffreddamento e possono richiedere una protezione aggiuntiva sotto forma di guanti isolanti o riscaldati.

Esposizioni sicure. Il rapido sviluppo dell'ipotermia e l'imminente pericolo di morte per esposizione all'acqua fredda richiedono una sorta di previsione delle condizioni di esposizione sicure e non sicure.

La figura 7 illustra i tempi di sopravvivenza previsti per le tipiche condizioni offshore del Mare del Nord. Il criterio applicato è un calo della temperatura interna a 34ºC per il decimo percentile della popolazione. Si presume che questo livello sia associato a una persona cosciente e gestibile. Il corretto utilizzo, uso e funzionamento di una muta stagna raddoppia il tempo di sopravvivenza previsto. La curva inferiore si riferisce alla persona non protetta immersa in indumenti normali. Poiché gli indumenti vengono completamente inzuppati d'acqua, l'isolamento effettivo è molto ridotto, con conseguenti tempi di sopravvivenza brevi (modificato da Wissler 1988).

Figura 7. Tempi di sopravvivenza previsti per i tipici scenari offshore del Mare del Nord.

Lavora nelle regioni artiche e subartiche

Le regioni artiche e subartiche del mondo comportano problemi aggiuntivi rispetto a quelli del normale lavoro a freddo. La stagione fredda coincide con l'oscurità. I giorni con la luce del sole sono brevi. Queste regioni coprono aree vaste, disabitate o scarsamente popolate, come il Canada settentrionale, la Siberia e la Scandinavia settentrionale. Inoltre la natura è dura. Il trasporto avviene su grandi distanze e richiede molto tempo. La combinazione di freddo, oscurità e lontananza richiede una considerazione speciale in termini di organizzazione del lavoro, preparazione e attrezzature. In particolare, deve essere fornita la formazione alla sopravvivenza e al primo soccorso e devono essere fornite e rese facilmente disponibili sul posto di lavoro le attrezzature adeguate.

Per la popolazione attiva nelle regioni artiche ci sono molti pericoli per la salute, come menzionato altrove. I rischi di incidenti e lesioni sono elevati, l'abuso di droghe è comune, i modelli culturali producono problemi, così come il confronto tra la cultura locale/indigena e le moderne esigenze industriali occidentali. La guida in motoslitta è un esempio di esposizione a rischi multipli nelle tipiche condizioni artiche (vedi sotto). Si ritiene che lo stress da freddo sia uno dei fattori di rischio che produce frequenze più elevate di alcune malattie. L'isolamento geografico è un altro fattore che produce diversi tipi di difetti genetici in alcune aree native. Anche le malattie endemiche, ad esempio alcune malattie infettive, hanno un'importanza locale o regionale. I coloni e i lavoratori ospiti corrono anche un rischio maggiore per diversi tipi di reazioni di stress psicologico secondarie al nuovo ambiente, lontananza, condizioni climatiche difficili, isolamento e consapevolezza.

Devono essere prese in considerazione misure specifiche per questo tipo di lavoro. Il lavoro deve essere svolto in gruppi di tre, in modo che in caso di emergenza una persona possa andare a cercare aiuto mentre un'altra è rimasta ad occuparsi della vittima, ad esempio, di un incidente. La variazione stagionale della luce diurna e del clima deve essere considerata e le attività lavorative devono essere pianificate di conseguenza. I lavoratori devono essere controllati per problemi di salute. Se necessario, devono essere disponibili attrezzature extra per situazioni di emergenza o di sopravvivenza. Veicoli come automobili, camion o motoslitte devono trasportare attrezzature speciali per le riparazioni e le situazioni di emergenza.

Un problema di lavoro specifico in queste regioni è la motoslitta. Dagli anni Sessanta la motoslitta si è evoluta da veicolo primitivo e poco tecnologico a veicolo veloce e tecnicamente molto sviluppato. È più frequentemente utilizzato per attività ricreative, ma anche per lavoro (dal 10 al 20%). Le professioni tipiche che utilizzano la motoslitta sono la polizia, il personale militare, i pastori di renne, i boscaioli, gli agricoltori, l'industria turistica, i cacciatori e le squadre di ricerca e soccorso.

L'esposizione alle vibrazioni di una motoslitta comporta un rischio molto maggiore di lesioni indotte dalle vibrazioni per il conducente. Il conducente ei passeggeri sono esposti a gas di scarico non purificati. Il rumore prodotto dal motore può provocare la perdita dell'udito. A causa dell'elevata velocità, delle irregolarità del terreno e della scarsa protezione del conducente e dei passeggeri, il rischio di incidenti è elevato.

Il sistema muscolo-scheletrico è esposto a vibrazioni e posizioni di lavoro e carichi estremi, soprattutto durante la guida su terreni accidentati o in pendenza. Se rimani bloccato, maneggiare il motore pesante induce sudorazione e spesso problemi muscoloscheletrici (es. lombalgia).

Le lesioni da freddo sono comuni tra i lavoratori delle motoslitte. La velocità del veicolo aggrava l'esposizione al freddo. Le tipiche parti del corpo lese sono soprattutto il viso (potrebbe in casi estremi includere la cornea), le orecchie, le mani e i piedi.

Le motoslitte vengono solitamente utilizzate in aree remote dove il clima, il terreno e altre condizioni contribuiscono ai rischi.

Il casco da motoslitta deve essere sviluppato per la situazione di lavoro sulla motoslitta con attenzione ai rischi di esposizione specifici prodotti dal veicolo stesso, dalle condizioni del terreno e dal clima. L'abbigliamento deve essere caldo, antivento e flessibile. I transitori di attività sperimentati durante la guida in motoslitta sono difficili da accogliere in un unico sistema di abbigliamento e richiedono una considerazione speciale.

Anche il traffico di motoslitte in aree remote presenta un problema di comunicazione. L'organizzazione del lavoro e le attrezzature dovrebbero garantire una comunicazione sicura con la base operativa. È necessario trasportare attrezzature extra per gestire le situazioni di emergenza e consentire la protezione per un tempo sufficientemente lungo da consentire il funzionamento della squadra di soccorso. Tale attrezzatura comprende, ad esempio, sacca antivento, indumenti extra, attrezzatura di pronto soccorso, pala da neve, kit di riparazione e attrezzatura da cucina.

Di ritorno

La prevenzione degli effetti fisiopatologici dell'esposizione al freddo deve essere considerata da due punti di vista: il primo riguarda gli effetti fisiopatologici osservati durante l'esposizione generale al freddo (cioè l'intero organismo), il secondo riguarda quelli osservati durante l'esposizione locale al freddo freddo, che colpisce principalmente le estremità (mani e piedi). Le misure preventive in questo contesto mirano a ridurre l'incidenza dei due principali tipi di stress da freddo: l'ipotermia accidentale e il congelamento delle estremità. È richiesto un duplice approccio: metodi fisiologici (ad esempio, alimentazione e idratazione adeguate, sviluppo di meccanismi di adattamento) e misure farmacologiche e tecnologiche (ad esempio, riparo, abbigliamento). In definitiva tutti questi metodi mirano ad aumentare la tolleranza al freddo sia a livello generale che locale. Inoltre, è essenziale che i lavoratori esposti al freddo dispongano delle informazioni e della comprensione di tali lesioni necessarie per garantire un'efficace prevenzione.

Metodi fisiologici per prevenire lesioni da freddo

L'esposizione al freddo nell'essere umano a riposo è accompagnata da vasocostrizione periferica, che limita la dispersione cutanea di calore, e da produzione metabolica di calore (essenzialmente attraverso l'attività del brivido), che implica la necessità di assumere cibo. Il dispendio energetico richiesto da ogni attività fisica al freddo è aumentato a causa della difficoltà di camminare sulla neve o sul ghiaccio e la frequente necessità di far fronte a attrezzature pesanti. Inoltre, la perdita di acqua può essere considerevole a causa della sudorazione associata a questa attività fisica. Se questa perdita d'acqua non viene compensata, può verificarsi disidratazione, aumentando la suscettibilità al congelamento. La disidratazione è spesso aggravata non solo dalla restrizione volontaria dell'assunzione di acqua a causa della difficoltà di assumere liquidi adeguati (l'acqua disponibile può essere ghiacciata, o può essere necessario sciogliere la neve) ma anche dalla tendenza ad evitare una minzione adeguatamente frequente (minzione). , che richiede di lasciare il rifugio. Il fabbisogno di acqua al freddo è difficile da stimare perché dipende dal carico di lavoro dell'individuo e dall'isolamento degli indumenti. Ma in ogni caso l'assunzione di liquidi deve essere abbondante e sotto forma di bevande calde (da 5 a 6 l al giorno in caso di attività fisica). L'osservazione del colore dell'urina, che deve rimanere limpida, fornisce una buona indicazione dell'andamento dell'assunzione di liquidi.

Per quanto riguarda l'apporto calorico, si può presumere che sia necessario un aumento dal 25 al 50% in un clima freddo, rispetto a climi temperati o caldi. Una formula permette di calcolare l'apporto calorico (in kcal) essenziale per l'equilibrio energetico al freddo per persona e per giorno: kcal/persona al giorno = 4,151–28.62T_a, Dove T_a è la temperatura ambiente in °C (1 kcal = 4.18 joule). Così, per a T_a di –20ºC, un fabbisogno di circa 4,723 kcal (2.0 x 10⁴ J) deve essere anticipato. L'assunzione di cibo non sembra dover essere modificata qualitativamente per evitare disturbi digestivi di tipo diarroico. Ad esempio, la razione per il freddo (RCW) dell'esercito degli Stati Uniti è composta da 4,568 kcal (1.9 x 10⁴ J), in forma disidratata, per giorno e per persona, ed è così suddiviso qualitativamente: 58% di carboidrati, 11% di proteine ​​e 31% di grassi (Edwards, Roberts e Mutter 1992). Gli alimenti disidratati hanno il vantaggio di essere leggeri e facili da preparare, ma devono essere reidratati prima del consumo.

Per quanto possibile, i pasti devono essere consumati caldi e suddivisi in colazione e pranzo in quantità normali. Un'integrazione è fornita da minestre calde, biscotti secchi e barrette di cereali sgranocchiate durante la giornata, e aumentando l'apporto calorico a cena. Quest'ultimo accorgimento aumenta la termogenesi indotta dalla dieta e aiuta il soggetto ad addormentarsi. Il consumo di alcol è estremamente sconsigliato in un clima freddo perché l'alcol induce vasodilatazione cutanea (fonte di perdita di calore) e aumenta la diuresi (fonte di perdita di acqua), modificando la sensibilità della pelle e compromettendo il giudizio (che sono fattori fondamentali coinvolti nel riconoscere i primi segni di lesioni da freddo). Anche il consumo eccessivo di bevande contenenti caffeina è dannoso perché questa sostanza ha un effetto vasocostrittore periferico (aumento del rischio di congelamento) e un effetto diuretico.

Oltre a un'alimentazione adeguata, lo sviluppo di meccanismi di adattamento sia generali che locali può ridurre l'incidenza delle lesioni da freddo e migliorare le prestazioni psicologiche e fisiche riducendo lo stress causato da un ambiente freddo. Tuttavia, è necessario definire i concetti di adattamento, acclimatamento ed assuefazione a freddo, i tre termini variando nelle loro implicazioni secondo l'uso di diversi teorici.

Secondo Eagan (1963), il termine adattamento al freddo è un termine generico. Raggruppa sotto il concetto di adattamento i concetti di adattamento genetico, acclimatazione e assuefazione. L'adattamento genetico si riferisce a cambiamenti fisiologici trasmessi geneticamente che favoriscono la sopravvivenza in un ambiente ostile. Bligh e Johnson (1973) distinguono tra adattamento genetico e adattamento fenotipico, definendo il concetto di adattamento come “cambiamenti che riducono lo sforzo fisiologico prodotto da una componente stressante dell'ambiente totale”.

Acclimazione può essere definita come compensazione funzionale stabilita su un periodo da diversi giorni a diverse settimane in risposta a fattori complessi dell'ambiente circostante come le variazioni climatiche in un ambiente naturale, o a un fattore unico nell'ambiente circostante, come in laboratorio (l '"acclimatazione artificiale" o "acclimatazione" di quegli scrittori) (Eagan 1963).

assuefazione è il risultato di un cambiamento nelle risposte fisiologiche risultante da una diminuzione delle risposte del sistema nervoso centrale a determinati stimoli (Eagan 1963). Questa assuefazione può essere specifica o generale. L'abituazione specifica è il processo coinvolto quando una certa parte del corpo si abitua a uno stimolo ripetuto, mentre l'abituazione generale è quella mediante la quale l'intero corpo si abitua a uno stimolo ripetuto. L'adattamento locale o generale al freddo è generalmente acquisito attraverso l'assuefazione.

Sia in laboratorio che in ambiente naturale sono stati osservati diversi tipi di adattamento generale al freddo. Hammel (1963) ha stabilito una classificazione di questi diversi tipi di adattamento. Il tipo di adattamento metabolico si manifesta con il mantenimento della temperatura interna unito ad una maggiore produzione di calore metabolico, come negli Alacaluf della Terra del Fuoco o negli Indiani dell'Artico. L'adattamento di tipo isolante si manifesta anche con il mantenimento della temperatura interna ma con una diminuzione della temperatura media cutanea (aborigeni della costa tropicale dell'Australia). L'adattamento di tipo ipotermico si manifesta con un abbassamento più o meno considerevole della temperatura interna (tribù del deserto del Kalahari, indiani Quechua del Perù). Infine, c'è un adattamento di tipo misto isolante e ipotermico (aborigeni dell'Australia centrale, lapponi, subacquei coreani Amas).

In realtà questa classificazione è di carattere meramente qualitativo e non tiene conto di tutte le componenti del bilancio termico. Abbiamo quindi recentemente proposto una classificazione non solo qualitativa ma anche quantitativa (vedi Tabella 1). La sola modifica della temperatura corporea non indica necessariamente l'esistenza di un adattamento generale al freddo. In effetti, un cambiamento nel ritardo nell'inizio dei brividi è una buona indicazione della sensibilità del sistema di termoregolazione. Anche Bittel (1987) ha proposto la riduzione del debito termico come indicatore di adattamento al freddo. Inoltre, questo autore ha dimostrato l'importanza dell'apporto calorico nello sviluppo dei meccanismi adattativi. Abbiamo confermato questa osservazione nel nostro laboratorio: soggetti acclimatati al freddo in laboratorio a 1 °C per 1 mese in modo discontinuo hanno sviluppato un adattamento di tipo ipotermico (Savourey et al. 1994, 1996). L'ipotermia è direttamente correlata alla riduzione della percentuale di massa grassa del corpo. Il livello di attitudine fisica aerobica (VO_2max) non sembra essere coinvolta nello sviluppo di questo tipo di adattamento al freddo (Bittel et al. 1988; Savourey, Vallerand e Bittel 1992). L'adattamento di tipo ipotermico sembra essere il più vantaggioso perché mantiene le riserve energetiche ritardando l'insorgenza dei brividi ma senza che l'ipotermia sia pericolosa (Bittel et al. 1989). Recenti lavori in laboratorio hanno dimostrato che è possibile indurre questo tipo di adattamento sottoponendo le persone ad immersione intermittente localizzata degli arti inferiori in acqua ghiacciata. Inoltre, questo tipo di acclimatazione ha sviluppato una “sindrome da triiodotironina polare” descritta da Reed e collaboratori nel 1990 in soggetti che avevano trascorso lunghi periodi nella regione polare. Questa complessa sindrome rimane imperfettamente compresa ed è evidenziata principalmente da una diminuzione del pool di triiodotironina totale sia quando l'ambiente è termicamente neutro sia durante l'esposizione acuta al freddo. La relazione tra questa sindrome e l'adattamento di tipo ipotermico è però ancora da definire (Savourey et al. 1996).

Tabella 1. Meccanismi generali di adattamento al freddo studiati durante un normale test del freddo effettuato prima e dopo un periodo di acclimatazione.

L'adattamento locale delle estremità è ben documentato (LeBlanc 1975). È stato studiato sia in tribù indigene o gruppi professionali naturalmente esposti al freddo alle estremità (Eschimesi, Lapponi, pescatori dell'isola di Gaspé, intagliatori di pesci inglesi, portalettere in Quebec) sia in soggetti adattati artificialmente in laboratorio. Tutti questi studi hanno dimostrato che questo adattamento è evidenziato da temperature cutanee più elevate, meno dolore e vasodilatazione paradossale precoce che si verifica a temperature cutanee più elevate, consentendo così la prevenzione del congelamento. Questi cambiamenti sono fondamentalmente legati ad un aumento del flusso sanguigno cutaneo periferico e non a una produzione locale di calore a livello muscolare, come abbiamo recentemente dimostrato (Savourey, Vallerand e Bittel 1992). L'immersione delle estremità più volte al giorno in acqua fredda (5ºC) per diverse settimane è sufficiente per indurre l'instaurarsi di questi meccanismi di adattamento locali. D'altra parte, ci sono pochi dati scientifici sulla persistenza di questi diversi tipi di adattamento.

Metodi farmacologici per prevenire lesioni da freddo

L'uso di farmaci per migliorare la tolleranza al freddo è stato oggetto di numerosi studi. La tolleranza generale al freddo può essere aumentata favorendo la termogenesi con i farmaci. Infatti, è stato dimostrato nei soggetti umani che l'attività del brivido è accompagnata in particolare da un aumento dell'ossidazione dei carboidrati, combinato con un aumento del consumo di glicogeno muscolare (Martineau e Jacob 1988). I composti metilxantinici esercitano i loro effetti stimolando il sistema simpatico, esattamente come il freddo, aumentando così l'ossidazione dei carboidrati. Tuttavia, Wang, Man e Bel Castro (1987) hanno dimostrato che la teofillina era inefficace nel prevenire l'abbassamento della temperatura corporea in soggetti umani a riposo al freddo. D'altra parte, la combinazione di caffeina con efedrina consente un miglior mantenimento della temperatura corporea nelle stesse condizioni (Vallerand, Jacob e Kavanagh 1989), mentre l'ingestione di caffeina da sola non modifica né la temperatura corporea né la risposta metabolica (Kenneth et al. 1990). La prevenzione farmacologica degli effetti del freddo a livello generale è ancora oggetto di ricerca. A livello locale sono stati condotti pochi studi sulla prevenzione farmacologica del congelamento. Utilizzando un modello animale per il congelamento, è stato testato un certo numero di farmaci. Antiaggreganti piastrinici, corticoidi e anche varie altre sostanze avevano un effetto protettivo purché somministrati prima del periodo di riscaldamento. A nostra conoscenza, nessuno studio è stato condotto sugli esseri umani su questo argomento.

Metodi tecnici per prevenire le lesioni da freddo

Questi metodi sono un elemento fondamentale nella prevenzione delle lesioni da freddo e senza il loro uso gli esseri umani non sarebbero in grado di vivere in zone climatiche fredde. La costruzione di rifugi, l'utilizzo di una fonte di calore e anche l'uso di indumenti permettono di vivere in regioni molto fredde creando un microclima ambientale favorevole. Tuttavia, i vantaggi forniti dalla civiltà a volte non sono disponibili (nel caso di spedizioni civili e militari, naufraghi, feriti, vagabondi, vittime di valanghe, ecc.). Questi gruppi sono quindi particolarmente soggetti a lesioni da freddo.

Precauzioni per il lavoro al freddo

Il problema del condizionamento per il lavoro al freddo riguarda soprattutto le persone non abituate a lavorare al freddo e/o che provengono da zone climatiche temperate. Le informazioni sugli infortuni che possono essere causati dal freddo sono di fondamentale importanza, ma è necessario acquisire informazioni anche su un certo numero di comportamenti. Ogni lavoratore in una zona fredda deve avere familiarità con i primi segni di lesioni, in particolare lesioni locali (colore della pelle, dolore). Il comportamento nei confronti dell'abbigliamento è fondamentale: diversi strati di abbigliamento consentono a chi lo indossa di adattare l'isolamento dato dall'abbigliamento ai livelli attuali di dispendio energetico e stress esterno. Gli indumenti bagnati (pioggia, sudore) devono essere asciugati. Ogni attenzione va prestata alla protezione delle mani e dei piedi (niente bende strette, attenzione a un'adeguata copertura, cambio tempestivo delle calze - diciamo due o tre volte al giorno - a causa della sudorazione). Evitare il contatto diretto con tutti gli oggetti metallici freddi (rischio di congelamento immediato). L'abbigliamento deve essere garantito contro il freddo e testato prima di qualsiasi esposizione al freddo. Vanno ricordate le regole di alimentazione (con attenzione all'apporto calorico e al fabbisogno di idratazione). L'abuso di alcol, caffeina e nicotina deve essere vietato. Le attrezzature accessorie (riparo, tende, sacchi a pelo) devono essere verificate. La condensa nelle tende e nei sacchi a pelo deve essere rimossa per evitare la formazione di ghiaccio. I lavoratori non devono soffiare nei guanti per riscaldarli o anche questo provocherà la formazione di ghiaccio. Infine, dovrebbero essere formulate raccomandazioni per migliorare la forma fisica. Infatti, un buon livello di fitness aerobico consente una maggiore termogenesi in condizioni di freddo intenso (Bittel et al. 1988) ma assicura anche una migliore resistenza fisica, un fattore favorevole a causa della perdita extra di energia dall'attività fisica al freddo.

Le persone di mezza età devono essere tenute sotto attenta sorveglianza perché sono più suscettibili alle lesioni da freddo rispetto alle persone più giovani a causa della loro risposta vascolare più limitata. L'eccessiva stanchezza e un'occupazione sedentaria aumentano il rischio di lesioni. Le persone con determinate condizioni mediche (orticaria da freddo, sindrome di Raynaud, angina pectoris, precedente congelamento) devono evitare l'esposizione al freddo intenso. Alcuni consigli aggiuntivi possono essere utili: proteggere la pelle esposta dalle radiazioni solari, proteggere le labbra con apposite creme e proteggere gli occhi con occhiali da sole dalle radiazioni ultraviolette.

Quando si verifica un problema, i lavoratori in una zona fredda devono mantenere la calma, non devono separarsi dal gruppo e devono mantenere il calore corporeo scavando buche e rannicchiandosi insieme. Particolare attenzione deve essere prestata alla fornitura di cibo e mezzi per chiamare i soccorsi (radio, razzi di soccorso, specchi di segnalazione, ecc.). Dove c'è il rischio di immersione in acque fredde, devono essere fornite scialuppe di salvataggio e attrezzature che siano a tenuta stagna e diano un buon isolamento termico. In caso di naufragio senza scialuppa di salvataggio, l'individuo deve cercare di limitare al massimo la perdita di calore aggrappandosi a materiali galleggianti, rannicchiandosi e nuotando con moderazione con il petto fuori dall'acqua se possibile, perché la convezione creata dal nuoto aumenta notevolmente perdita di calore. Bere acqua di mare è dannoso a causa del suo alto livello di sale.

Modifica dei compiti al freddo

In una zona fredda, le mansioni lavorative vengono notevolmente modificate. Il peso degli indumenti, il trasporto di carichi (tende, viveri, ecc.) e la necessità di attraversare terreni impervi aumentano il dispendio energetico dell'attività fisica. Inoltre, il movimento, la coordinazione e la destrezza manuale sono ostacolate dall'abbigliamento. Il campo visivo è spesso ridotto dall'uso di occhiali da sole. Inoltre, la percezione dello sfondo è alterata e ridotta a 6 m quando la temperatura dell'aria secca è inferiore a –18ºC o quando c'è vento. La visibilità può essere nulla in caso di nevicata o nebbia. La presenza dei guanti rende difficili alcuni compiti che richiedono un buon lavoro. A causa della condensa, gli strumenti sono spesso ricoperti di ghiaccio e afferrarli a mani nude comporta un certo rischio di congelamento. La struttura fisica dell'abbigliamento viene alterata in condizioni di freddo estremo e il ghiaccio che può formarsi a causa del congelamento combinato con la condensa spesso blocca le chiusure lampo. Infine, i carburanti devono essere protetti dal gelo mediante l'uso di antigelo.

Pertanto, per l'esecuzione ottimale dei compiti in un clima freddo, devono essere presenti diversi strati di abbigliamento; adeguata protezione delle estremità; misure contro la condensa negli indumenti, sugli attrezzi e nelle tende; e riscaldamento regolare in un rifugio riscaldato. Le mansioni lavorative devono essere intraprese come una sequenza di compiti semplici, se possibile svolti da due gruppi di lavoro, uno che lavora mentre l'altro si riscalda. Va evitata l'inattività al freddo, così come il lavoro solitario, lontano dai percorsi frequentati. Una persona competente può essere designata come responsabile della protezione e della prevenzione degli infortuni.

In conclusione, sembra che una buona conoscenza delle lesioni da freddo, una conoscenza dell'ambiente circostante, una buona preparazione (idoneità fisica, alimentazione, induzione di meccanismi adattativi), un abbigliamento adeguato e un'adeguata distribuzione dei compiti possano prevenire le lesioni da freddo. In caso di lesioni, il peggio può essere evitato mediante un'assistenza rapida e un trattamento immediato.

Indumenti protettivi: indumenti impermeabili

L'uso di indumenti impermeabili ha lo scopo di proteggere dalle conseguenze di un'immersione accidentale e riguarda quindi non solo tutti i lavoratori suscettibili di tali incidenti (marinai, piloti di volo) ma anche coloro che lavorano in acque fredde (subacquei professionisti). Tabella 2, estratta dal Atlante oceanografico dell'Oceano Nordamericano, mostra che anche nel Mediterraneo occidentale la temperatura dell'acqua raramente supera i 15ºC. In condizioni di immersione, il tempo di sopravvivenza di un individuo vestito con salvagente ma senza dispositivi anti-immersione è stato stimato in 1.5 ore nel Baltico e 6 ore nel Mediterraneo a gennaio, mentre ad agosto è di 12 ore nel Baltico e è limitata solo dall'esaurimento nel Mediterraneo. Indossare dispositivi di protezione è quindi una necessità per i lavoratori in mare, in particolare quelli che rischiano di essere immersi senza assistenza immediata.

Tabella 2. Media mensile e annuale del numero di giorni in cui la temperatura dell'acqua è inferiore a 15 °C.

Le difficoltà di produzione di tali apparecchiature sono complesse, poiché è necessario tenere conto di molteplici requisiti, spesso contrastanti. Questi vincoli includono: (1) il fatto che la protezione termica deve essere efficace sia in aria che in acqua senza impedire l'evaporazione del sudore (2) la necessità di mantenere il soggetto sulla superficie dell'acqua e (3) i compiti da svolgere fuori. L'attrezzatura deve inoltre essere progettata in funzione del rischio connesso. Ciò richiede l'esatta definizione dei bisogni previsti: ambiente termico (temperatura dell'acqua, dell'aria, del vento), tempo prima dell'arrivo dei soccorsi e presenza o assenza di una scialuppa di salvataggio, per esempio. Le caratteristiche isolanti dell'indumento dipendono dai materiali utilizzati, dalle forme del corpo, dalla comprimibilità del tessuto protettivo (che determina lo spessore dello strato d'aria imprigionato nell'indumento a causa della pressione esercitata dall'acqua), e l'umidità che può essere presente negli indumenti. La presenza di umidità in questo tipo di abbigliamento dipende principalmente dalla sua tenuta stagna. La valutazione di tali apparecchiature deve tenere conto dell'efficacia della protezione termica fornita non solo in acqua ma anche in aria fredda, e comportare stime sia del tempo di sopravvivenza probabile in termini di temperatura dell'acqua e dell'aria, sia dello stress termico previsto e del possibile impedimento meccanico dell'abbigliamento (Boutelier 1979). Infine, prove di tenuta stagna effettuate su un soggetto in movimento consentiranno di rilevare eventuali carenze in tal senso. In definitiva, le apparecchiature anti-immersione devono soddisfare tre requisiti:

• Deve fornire un'efficace protezione termica sia in acqua che in aria.
• Deve essere comodo.
• Non deve essere né troppo restrittivo né troppo pesante.

Per soddisfare queste esigenze sono stati adottati due principi: o utilizzare un materiale che non sia impermeabile ma mantenga le sue proprietà isolanti in acqua (come nel caso della cosiddetta “wet suiting”) oppure garantire la totale tenuta stagna con materiali che sono inoltre isolanti (adatti “asciutti”). Attualmente, il principio dell'indumento bagnato viene applicato sempre meno, soprattutto nell'aviazione. Nell'ultimo decennio, l'Organizzazione marittima internazionale ha raccomandato l'uso di una tuta anti-immersione o di sopravvivenza che soddisfi i criteri della Convenzione internazionale per la salvaguardia della vita umana in mare (SOLAS) adottata nel 1974. Tali criteri riguardano in particolare l'isolamento, minima infiltrazione d'acqua nella muta, taglia della muta, ergonomia, compatibilità con ausili per il galleggiamento e procedure di collaudo. Tuttavia, l'applicazione di questi criteri pone un certo numero di problemi (in particolare, quelli relativi alla definizione dei test da applicare).

Nonostante siano note da moltissimo tempo, poiché gli eschimesi utilizzavano pelli di foca o intestini di foca cuciti insieme, le tute anti-immersione sono difficili da perfezionare ei criteri di standardizzazione saranno probabilmente rivisti negli anni futuri.

Di ritorno

Lo stress da freddo è definito come un carico termico sul corpo in cui sono previste perdite di calore maggiori del normale e sono necessarie azioni termoregolatrici compensative per mantenere il corpo termicamente neutro. Le normali perdite di calore, quindi, si riferiscono a ciò che le persone sperimentano normalmente durante le condizioni di vita al chiuso (temperatura dell'aria da 20 a 25ºC).

Contrariamente alle condizioni di caldo, l'abbigliamento e l'attività sono fattori positivi, nel senso che più indumenti riducono la perdita di calore e più attività significano una maggiore produzione interna di calore e un maggiore potenziale per bilanciare la perdita di calore. Di conseguenza, i metodi di valutazione si concentrano sulla determinazione della protezione richiesta (abbigliamento) a determinati livelli di attività, livelli di attività richiesti per una data protezione o valori di "temperatura" per date combinazioni dei due (Burton e Edholm 1955; Holmér 1988; Parsons 1993).

È importante riconoscere, tuttavia, che ci sono limiti alla quantità di indumenti che possono essere indossati e al livello di attività che può essere sostenuto per periodi di tempo prolungati. Gli indumenti protettivi dal freddo tendono ad essere ingombranti e zoppicanti. È necessario più spazio per il movimento e i movimenti. Il livello di attività può essere determinato dal ritmo del lavoro ma dovrebbe, preferibilmente, essere controllato dall'individuo. Per ogni individuo esiste un certo tasso massimo di produzione di energia, dipendente dalla capacità di lavoro fisico, che può essere sostenuto per periodi di tempo prolungati. Pertanto, un'elevata capacità di lavoro fisico può essere vantaggiosa per esposizioni prolungate ed estreme.

Questo articolo si occupa di metodi per la valutazione e il controllo dello stress da freddo. I problemi relativi agli aspetti organizzativi, psicologici, medici ed ergonomici sono trattati altrove.

Lavoro a freddo

Il lavoro a freddo comprende una varietà di condizioni in condizioni naturali e artificiali. L'esposizione al freddo più estrema è associata alle missioni nello spazio. Tuttavia, le condizioni di lavoro a freddo sulla superficie terrestre coprono un intervallo di temperatura superiore a 100ºC (tabella 1). Naturalmente, l'entità e la gravità dello stress da freddo dovrebbero aumentare con l'abbassamento della temperatura ambiente.

Tabella 1. Temperature dell'aria di vari ambienti lavorativi freddi

Fonte: Modificato da Holmér 1993.

È chiaro da 1 tabella che grandi popolazioni di lavoratori all'aperto in molti paesi sperimentano uno stress da freddo più o meno grave. Inoltre il lavoro nelle celle frigorifere avviene in tutte le parti del mondo. I sondaggi nei paesi scandinavi rivelano che circa il 10% della popolazione totale dei lavoratori considera il freddo come un importante fattore di fastidio sul posto di lavoro.

Tipi di stress da freddo

Si possono definire i seguenti tipi di stress da freddo:

• raffreddamento di tutto il corpo
• raffreddamento locale, compreso il raffreddamento delle estremità, il raffreddamento cutaneo convettivo (wind chill), il raffreddamento cutaneo conduttivo (raffreddamento da contatto) e il raffreddamento delle vie respiratorie.

Molto probabilmente, molti se non tutti potrebbero essere presenti contemporaneamente.

La valutazione dello stress da freddo comporta l'accertamento di un rischio di uno o più degli effetti citati. Tipicamente, la tabella 2 può essere utilizzata come prima classificazione approssimativa. In generale lo stress da freddo aumenta quanto più basso è il livello di attività fisica e minore è la protezione disponibile.

Tabella 2. Classificazione schematica del lavoro a freddo

Le informazioni fornite nella tabella devono essere interpretate come un segnale all'azione. In altre parole, il particolare tipo di stress da freddo dovrebbe essere valutato e controllato, se necessario. A temperature moderate prevalgono i problemi associati al disagio e alle perdite di funzionalità dovute al raffreddamento locale. A temperature più basse il rischio imminente di una lesione da freddo come conseguenza degli altri effetti è il fattore importante. Per molti degli effetti non esistono ancora relazioni discrete tra il livello di stress e l'effetto. Non è da escludere che un particolare problema di freddo possa persistere anche al di fuori dell'intervallo di temperature indicato dalla tabella.

Metodi di valutazione

I metodi per la valutazione dello stress da freddo sono presentati nella relazione tecnica ISO 11079 (ISO TR 11079, 1993). Altre norme riguardanti la determinazione della produzione metabolica di calore (ISO 8996, 1988), la stima delle caratteristiche termiche degli indumenti (ISO 9920, 1993) e le misurazioni fisiologiche (ISO DIS 9886, 1989c) forniscono informazioni complementari utili per la valutazione dello stress da freddo.

La Figura 1 delinea le relazioni tra i fattori climatici, l'effetto di raffreddamento previsto e il metodo raccomandato per la valutazione. Ulteriori dettagli sui metodi e sulla raccolta dei dati sono forniti di seguito.

Figura 1. Valutazione dello stress da freddo in relazione ai fattori climatici e agli effetti del raffreddamento.

Raffreddamento di tutto il corpo

Il rischio di raffreddamento di tutto il corpo è determinato analizzando le condizioni per l'equilibrio termico corporeo. Il livello di isolamento dell'abbigliamento richiesto per il bilancio termico a livelli definiti di sollecitazione fisiologica, viene calcolato con un'equazione matematica del bilancio termico. Il valore di isolamento richiesto calcolato, IREQ, può essere considerato come un indice di stress da freddo. Il valore indica un livello di protezione (espresso in clo). Più alto è il valore, maggiore è il rischio di squilibrio termico corporeo. I due livelli di tensione corrispondono a un livello basso (sensazione neutra o di “comfort”) e ad un livello alto (sensazione da leggermente freddo a freddo).

L'utilizzo di IREQ comprende tre fasi di valutazione:

• determinazione dell'IREQ per determinate condizioni di esposizione
• confronto dell'IREQ con il livello di protezione fornito dall'abbigliamento
• determinazione del tempo di esposizione se il livello di protezione è di valore inferiore all'IREQ

La Figura 2 mostra i valori IREQ per un basso sforzo fisiologico (sensazione termica neutra). I valori sono forniti per diversi livelli di attività.

Figura 2. Valori IREQ necessari per mantenere una tensione fisiologica di basso livello (sensazione termica neutra) al variare della temperatura.

I metodi per stimare i livelli di attività sono descritti nella norma ISO 7243 (tabella 3).

Tabella 3. Classificazione dei livelli del tasso metabolico

Fonte: ISO 7243 1989a

Una volta determinato l'IREQ per determinate condizioni, il valore viene confrontato con il livello di protezione offerto dall'abbigliamento. Il livello di protezione di un completo di abbigliamento è determinato dal suo valore di isolamento risultante ("clo-value"). Questa proprietà è misurata secondo il progetto di norma europea prEN-342 (1992). Può anche essere derivato dai valori di isolamento di base forniti nelle tabelle (ISO 9920).

La Tabella 4. fornisce esempi di valori di isolamento di base per insiemi tipici. I valori devono essere corretti per la presunta riduzione causata dal movimento del corpo e dalla ventilazione. In genere, non viene effettuata alcuna correzione per il livello a riposo. I valori sono ridotti del 10% per lavori leggeri e del 20% per livelli di attività più elevati.

Tabella 4. Esempi di valori di isolamento di base (I^cl) di abbigliamento*

*Il livello di protezione nominale si applica solo alle condizioni statiche, senza vento (riposo). I valori devono essere ridotti con l'aumento del livello di attività.

Fonte: Modificato da ISO/TR-11079 1993.

Il livello di protezione offerto dai migliori sistemi di abbigliamento disponibili corrisponde a 3-4 clo. Quando il sistema di abbigliamento disponibile non fornisce un isolamento sufficiente, viene calcolato un limite di tempo per le condizioni effettive. Questo limite di tempo dipende dalla differenza tra l'isolamento dell'abbigliamento richiesto e quello dell'abbigliamento disponibile. Poiché non si ottiene più una protezione completa contro il raffreddamento, il limite di tempo è calcolato sulla base di una riduzione anticipata del contenuto di calore corporeo. Allo stesso modo si può calcolare un tempo di recupero per restituire la stessa quantità di calore.

La Figura 3 mostra esempi di limiti di tempo per lavori leggeri e moderati con due livelli di isolamento degli indumenti. I termini per altre combinazioni possono essere stimati per interpolazione. La figura 4 può essere utilizzata come linea guida per la valutazione del tempo di esposizione, quando sono disponibili i migliori indumenti di protezione dal freddo.

Figura 3. Limiti di tempo per lavori leggeri e moderati con due livelli di isolamento degli indumenti.

Figura 4. Valori IREQ ponderati nel tempo per l'esposizione intermittente e continua al freddo.

Le esposizioni intermittenti comprendono tipicamente periodi di lavoro interrotti da pause di riscaldamento o da periodi di lavoro in un ambiente più caldo. Nella maggior parte delle condizioni, avviene una sostituzione minima o nulla degli indumenti (principalmente per motivi pratici). L'IREQ può quindi essere determinato per l'esposizione combinata come media ponderata nel tempo. Il periodo di calcolo della media non deve superare una o due ore. I valori IREQ ponderati nel tempo per alcuni tipi di esposizione intermittente sono riportati nella figura 4.

I valori ei termini dell'IREQ dovrebbero essere indicativi e non normativi. Si riferiscono alla persona media. La variazione individuale in termini di caratteristiche, requisiti e preferenze è ampia. Gran parte di questa variazione deve essere gestita selezionando completi di abbigliamento con grande flessibilità in termini, ad esempio, di regolazione del livello di protezione.

Raffreddamento delle estremità

Le estremità, in particolare le dita delle mani e dei piedi, sono suscettibili al raffreddamento. A meno che non sia possibile mantenere un sufficiente apporto di calore da parte del sangue caldo, la temperatura dei tessuti diminuisce progressivamente. Il flusso sanguigno alle estremità è determinato da esigenze energetiche (necessarie per l'attività muscolare) e termoregolatrici. Quando l'equilibrio termico di tutto il corpo è messo alla prova, la vasocostrizione periferica aiuta a ridurre le perdite di calore del nucleo a scapito dei tessuti periferici. Con un'attività elevata è disponibile più calore e il flusso sanguigno alle estremità può essere mantenuto più facilmente.

La protezione offerta da mani e calzature in termini di riduzione delle perdite di calore è limitata. Quando l'apporto di calore alle estremità è basso (p. es., durante il riposo o una scarsa attività), l'isolamento necessario per mantenere mani e piedi caldi è molto elevato (van Dilla, Day e Siple 1949). La protezione offerta da guanti e muffole fornisce solo un ritardo della velocità di raffreddamento e, di conseguenza, tempi più lunghi per raggiungere una temperatura critica. Con livelli di attività più elevati, una migliore protezione consente mani e piedi caldi a temperature ambiente inferiori.

Non è disponibile alcun metodo standard per la valutazione del raffreddamento delle estremità. Tuttavia, ISO TR 11079 raccomanda 24ºC e 15ºC come temperature critiche per le mani rispettivamente per livelli di stress basso e alto. La temperatura della punta delle dita può facilmente essere da 5 a 10 °C inferiore alla temperatura media della pelle della mano o semplicemente alla temperatura del dorso della mano.

Le informazioni fornite nella figura 5 sono utili per determinare i tempi di esposizione accettabili e la protezione richiesta. Le due curve si riferiscono a condizioni con e senza vasocostrizione (alto e basso livello di attività). Inoltre, si presume che l'isolamento delle dita sia elevato (due clo) e che venga utilizzato un abbigliamento adeguato.

Figura 5. Protezione delle dita.

Un insieme simile di curve dovrebbe applicarsi alle dita dei piedi. Tuttavia, potrebbe essere disponibile più clo per la protezione dei piedi, con conseguenti tempi di esposizione più lunghi. Tuttavia, dalle figure 3 e 5 risulta che il raffreddamento delle estremità molto probabilmente è più critico per il tempo di esposizione rispetto al raffreddamento di tutto il corpo.

La protezione fornita dagli indumenti viene valutata utilizzando i metodi descritti nella norma europea EN-511 (1993). L'isolamento termico dell'intero capo viene misurato con un modello di mano riscaldata elettricamente. Viene utilizzata una velocità del vento di 4 m/s per simulare condizioni di usura realistiche. Le prestazioni sono fornite in quattro classi (tabella 5).

Tabella 5. Classificazione della resistenza termica (IO) al raffreddamento convettivo di indumenti a mano

Fonte: Basato su EN 511 (1993).

Contatto Freddo

Il contatto tra mani nude e superfici fredde può ridurre rapidamente la temperatura della pelle e causare lesioni da congelamento. Possono sorgere problemi con temperature superficiali fino a 15ºC. In particolare, le superfici metalliche forniscono eccellenti proprietà conduttive e possono raffreddare rapidamente le aree di contatto con la pelle.

Al momento non esiste un metodo standard per la valutazione generale del raffreddamento a contatto. Si possono dare le seguenti raccomandazioni (ACGIH 1990; Chen, Nilsson e Holmér 1994; Enander 1987):

• Il contatto prolungato con superfici metalliche a temperatura inferiore a 15ºC può compromettere la destrezza.
• Il contatto prolungato con superfici metalliche al di sotto dei 7ºC può indurre intorpidimento.
• Il contatto prolungato con superfici metalliche al di sotto di 0ºC può indurre congelamento o congelamento.
• Un breve contatto con superfici metalliche al di sotto di -7ºC può indurre congelamento o congelamento.
• Deve essere evitato qualsiasi contatto con liquidi a temperatura inferiore allo zero.

Altri materiali presentano una sequenza di pericoli simile, ma le temperature sono inferiori con materiale meno conduttivo (plastica, legno, schiuma).

La protezione contro il raffreddamento da contatto fornita dagli indumenti a mano può essere determinata utilizzando la norma europea EN 511. Vengono fornite quattro classi di prestazione (tabella 6).

Tabella 6. Classificazione della resistenza termica da contatto degli indumenti (IO)

Fonte: Basato su EN 511 (1993).

Raffreddamento convettivo della pelle

Il Wind Chill Index (WCI) rappresenta un metodo semplice ed empirico per la valutazione del raffreddamento della pelle non protetta (viso) (ISO TR 11079). Il metodo prevede la perdita di calore dei tessuti sulla base della temperatura dell'aria e della velocità del vento.

Le risposte associate a diversi valori di WCI sono indicate nella tabella 7.

Tabella 7. Wind Chill Index (WCI), temperatura di raffreddamento equivalente (T_eq ) e il tempo di congelamento della carne esposta

Un'interpretazione frequentemente utilizzata di WCI è la temperatura di raffreddamento equivalente. Questa temperatura in condizioni di calma (1.8 m/s) rappresenta lo stesso valore WCI della combinazione effettiva di temperatura e vento. La tabella 8 fornisce le temperature di raffreddamento equivalenti per le combinazioni di temperatura dell'aria e velocità del vento. La tabella si applica a persone attive e ben vestite. Un rischio è presente quando la temperatura equivalente scende al di sotto di -30ºC e la pelle può congelarsi entro 1 o 2 minuti al di sotto di -60ºC.

Tabella 8. Potenza di raffreddamento del vento sulla carne esposta espressa come temperatura di raffreddamento equivalente in condizioni di quasi calma (velocità del vento 1.8 m/s)

I valori sottolineati rappresentano un rischio di congelamento o congelamento.

Raffreddamento delle vie respiratorie

L'inalazione di aria fredda e secca può causare problemi alle persone sensibili a una temperatura compresa tra +10 e 15ºC. Le persone sane che svolgono lavori da leggeri a moderati non richiedono alcuna protezione particolare delle vie respiratorie fino a -30ºC. I lavori molto pesanti durante esposizioni prolungate (ad es. gare di resistenza atletica) non dovrebbero aver luogo a temperature inferiori a –20ºC.

Raccomandazioni simili si applicano al raffreddamento dell'occhio. In pratica, il grande disagio e la compromissione della vista associati al raffreddamento degli occhi normalmente richiedono l'uso di occhiali o altre protezioni molto prima che l'esposizione diventi pericolosa.

Misure

A seconda del tipo di rischio previsto, sono necessarie diverse serie di misurazioni (figura 6). Le procedure per la raccolta dei dati e l'accuratezza delle misurazioni dipendono dallo scopo delle misurazioni. Devono essere ottenute informazioni pertinenti circa la variazione nel tempo dei parametri climatici, nonché del livello di attività e/o dell'abbigliamento. Dovrebbero essere adottate semplici procedure di ponderazione temporale (ISO 7726).

Figura 6. La relazione tra il rischio di stress da freddo previsto e le procedure di misurazione richieste.

Misure preventive per alleviare lo stress da freddo

Azioni e misure per il controllo e la riduzione dello stress da freddo implicano una serie di considerazioni durante le fasi di pianificazione e preparazione dei turni di lavoro, nonché durante il lavoro, che sono trattate altrove in questo capitolo e in questo Enciclopedia.

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