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Ambiances physiques Ambiances thermiques Introduction L’ambiance thermique est

Ambiances physiques Ambiances thermiques Introduction L’ambiance thermique est un facteur de condition de travail jouant un rôle important sur la santé, la sécurité et le confort des travailleurs. Cela concerne aussi bien les situations de chaleur ainsi que les situations de froid. Les ambiances physiques d’inconfort sont très courantes en milieu professionnel. On exprime assez facilement et spontanément les sensations éprouvées face à l’ambiance thermique à laquelle on est soumis : sensation de chaleur, d’étouffement et de froid, associés à des effets caractéristiques tels que la transpiration, le frissonnement… Ces premiers symptômes doivent attirer l’attention du médecin du travail et du responsable Hygiène Sécurité Environnement et conduire à une analyse complète. L’évaluation du risque ambiance thermique au poste de travail est une étape délicate. La règlementation impose à l’employeur d’assurer la protection de ses employés à travers une analyse des risques annuels ou lors de toute modification du poste de travail et du code du travail. Le facteur ambiance thermique doit être ainsi prit en compte évalué et maîtrisé. 1. Notions de base sur les ambiances thermiques. 1.1. L’homéothermie 1.1.1. Définition : L’homme est un homéotherme, c-à-d que sa température centrale est stabilisée à environ 37°C, en dépit des variations de la température extérieure. Il s’agit d’un équilibre entre la thermogénèse (production de chaleur) et la thermolyse (perte de chaleur). Cet équilibre permet les performances biologiques, mentales et physiques optimales. Le centre de la thermorégulation se situe dans l’hypothalamus. 1.1.2 Thermogénèse : production de chaleur C’est la somme des chaleurs produites par l’organisme à savoir :  Le métabolisme de base : Dépense énergétique de l’organisme à la température de neutralité thermique ou à l’état de repos.  L’exercice musculaire : Dépense énergétique dû à l’activité de travail.  Les métabolismes ajoutés : Particulièrement la digestion 1 Ambiances physiques 1.1.3 Thermolyse : perte de chaleur La thermolyse correspond aux échanges de chaleur entre l’organisme et l’environnement. Ce sont, en général, des mécanismes qui permettent à l’organisme d’évacuer la chaleur excédentaire à condition que l’environnement le permet. Quand l’environnement est défavorable (taux d’humidité important, absence de ventilation…), ces mécanismes ne sont plus efficaces et entrainent un stockage de la chaleur excédentaire pouvant engendrer des pathologies. Il existe 4 types de mécanismes quantifiables, permettant d’évaluer la contrainte thermique s’exerçant sur l’opérateur : a-La conduction C’est l’échange de chaleur entre deux corps solides en contact, ici l’organisme est apparenté à un solide quelconque. Elle dépend de :  La différence de température entre les deux corps : la chaleur allant toujours du corps le plus chaud vers le corps le plus froid.  La conductivité thermique du solide en contact ;  L’épaisseur du solide ;  La surface de contact entre la peau et le solide. Le mécanisme de conduction est généralement négligé dans l’évaluation de la contrainte thermique. Le fait que les opérateurs soient habillés la rend négligeable face aux autres mécanismes. b-La convection C’est l’échange de chaleur entre l’organisme et le fluide qui l’entoure (liquide ou gaz). Elle dépend de :  La vitesse du fluide : Selon la vitesse de l’air, il existe deux types de convection, la convection naturelle ou libre quand la vitesse de l’air est inférieure à 0,2m/s et la convection forcée pour des vitesses supérieures à 0,2/s.  La température de l’air  La température de la peau. 2 Ambiances physiques Les échanges de chaleur par convection sont proportionnels à la vitesse du fluide en contact. Ainsi plus celle-ci est importante, plus la perte de chaleur par ce mécanisme sera importante. C’est le cas des ventilateurs. Ils ne refroidissent pas l’atmosphère mais contribue à une perte calorifique. c-Le rayonnement R Le rayonnement représente les échanges de chaleur entre l’organisme et un solide séparé. Les corps chauds émettent de la chaleur vers les corps froids par infrarouge. (Sidérurgie, travail devant un four fonderie…). d-L’évaporation (E) L’évaporation est le moyen le plus efficace pour éliminer la chaleur produite par le corps humain. Il en existe plusieurs formes :  Perte de vapeur d’eau par les poumons Négligeable pour l’homme sauf au cours d’exercices musculaires.  Perspiration : Diffusion de l’eau des couches superficielles de la peau vers l’extérieur (en générale faible sauf au cours d’exercices musculaires).  Sudation C’est le moyen d’évaporation le plus important à condition que la sueur soit effectivement évaporée c-à-d que l’air ambiant soit renouvelé et non saturé en vapeur d’eau (1 gramme d’eau évaporée permet d’éliminer 0,6 kcal). Elle se fait part la sueur excrétée par les glandes sudoripares. 1.1.4 Le bilan thermique et Evaporation requise (Ereq) Le bilan thermique correspond à l’ensemble des échanges de chaleur subit par l’organisme Bilan = M ± R ± C-E M représente le métabolisme énergétique général de l’organisme, comprenant le métabolisme de base et le métabolisme d’exercice (W.m-2). Le métabolisme d’exercice est fourni par des tables normatives, selon le type d’activité exercé. Selon diverses conditions, le bilan peu être :  Supérieur à 0 L’organisme est en hyperthermie et emmagasine de la chaleur. les mécanismes de thermolyse ne sont pas suffisamment efficaces et 3 Ambiances physiques risquent d’engendrer des pathologies. Il est nécessaire d’agir sur le mécanisme pouvant rendre le plus de résultat.  Egal à 0 C’est la situation la plus favorable. L’opérateur se situe dans une zone de neutralité thermique.  Inférieur à 0 : hypothermie L’organisme est en hypothermie, il perd plus de chaleur qu’il en gagne ou qu’il en produit. Cette situation engendre elle aussi des pathologies. Il est nécessaire d’effectuer un bilan des contraintes permettant d’établir les causes de ce dérèglement (cause environnementale, vent froid, sur quel mécanisme agir….) 1.2 Lutte physiologique contre les ambiances chaudes et froides 1.2.1 La vasodilatation C’est le premier mécanisme de lutte mis en œuvre face à une ambiance chaude. C’est un mécanisme surtout efficace au repos puisque l’exercice physique augmente la quantité de sang vers les muscles rendant la vasodilatation difficile. 1.2.2 La sudation L’exercice physique limitant la vasodilatation, l’organisme fait intervenir la sudation. C’est le moyen le plus efficace de lutter contre la chaleur. Cette sudation est rendue possible grâce aux glandes sudoripares qui vont puiser l’eau et le sel dans le sang. Les glandes vont ensuite de façon pulsative faire remonter l’eau et le sel à la surface de la peau pour que l’eau soit évaporée. Cette eau puise la chaleur de l’organisme pour passer à l’état gazeux et se diluer dans l’air ambiant. 1.2.3 L’acclimatation L’exposition régulière à la chaleur va déclencher une acclimatation du sujet, c-à-d :  Déclenchement de la sudation plus rapide  Débit sudoral plus important  Efficacité thermolitique plus grande. Les normes prennent en compte l’acclimatation du sujet dans l’évaluation de la contrainte thermique. D’une manière générale, le lapse de temps à cette dernière est d’environ 15 jours. 4 Ambiances physiques 1.2.4 Le frissonnement Les muscles horripilateurs libèrent, face au froid, de la chaleur en soulevant un poil, ce qui donne une sensation de « chaire de poule ». Ce phénomène peut s’amplifier jusqu’a provoquer la contraction de gros muscle : c’est le frissonnement. Il a pour objectif le dégagement de chaleur. 1.2.5 La vasoconstriction Le diamètre des capillaires sanguins, situés sous la peau soumise au froid, va se réduire. Ainsi le volume de sang exposé au froid diminue (l’échange par convection diminue). Parallèlement le sang chaud réchauffe le sang froid en profondeur. Ce mécanisme est peu efficace car les tissus extérieurs doivent être irrigués pour ne pas entraîner de gelure. 1.2.6 Augmentation du métabolisme de base Le corps va libéré des hormones qui accélèrent les réactions enzymatiques et ainsi augmentent la production de chaleur générale. Il faut noter que les mécanismes hormonaux mettent environ une semaine pour lutter et s’adapter efficacement contre le froid. Durant cette phase d’adaptation, l’opérateur nécessite une surveillance particulière. 1.3 Pathologies liées aux ambiances chaudes et froides .D’une manière générale, les effets dus aux contraintes thermiques chaudes ou froides sont accompagnés d’une diminution des capacités mentales et physiques des opérateurs. 1.3.1 Ambiance chaude  Augmentation du rythme des battements du cœur entraînant un risque de syncope,  Déficit en eau et en sels consécutifs à une transpiration excessive. Ceci entraine une augmentation de la température du corps ainsi que fatigue, vertiges, nausées ;  Affection cutanée : brûlure, rougeur ;  Coup de chaleur avec perte de connaissance pouvant entrainer la mort (appelé syncope de chaleur). 5 Ambiances physiques 1.3.2 Ambiance froide  Chute de la dextérité articulaire  Pâleur extrême due à une faible irrigation sanguine de la peau  Gelures  Baisse de la température (hypothermie) pouvant conduire à une atteinte du système nerveux et des perturbations respiratoires  Augmentation de la pression artérielle et des risques d’accident cardiaque (lié à la vasoconstriction). 2. Méthodes d’analyses des ambiances chaudes 2.1 Confort thermique et neutralité thermique 2.1.1Neutralité thermique Elle correspond à une zone d’ambiance thermique pour laquelle on ne mobilise aucun mécanisme de lutte contre le froid ou le chaud. 2.1.2 Confort thermique C’est une appréciation subjective. Ainsi, la notion de confort est équivalente pour les trois exemples suivants : uploads/Sante/ ambiances-thermiques-cours-hsst.pdf