Comme dans le cas de la contrainte à la chaleur [1], l’évaluation de la contrainte au froid repose sur l’équi-libre thermique du corps dans son environnement de travail. Ce bilan dépend des différents échanges de chaleur entre le corps et l’environne-ment, régis par les caractéristiques de l’air, par l’activité physique du salarié et par l’isolement de sa tenue vestimentaire. Ce bilan d’équilibre thermique s’exprime en fonction des différents types d’échange ther-mique comme suit :
Où M est le métabolisme, W le tra-vail, C les échanges par convection, K les échanges par conduction, R le rayonnement, Cres et Eres les échanges liés à la respiration et Ev l’évaporation de la sueur. Ces diffé-rents types d’échanges thermiques participent plus ou moins sensible-ment à ce bilan. L’estimation de ces différents échanges et le respect ou non de cette équation d’équilibre va donc permettre de déterminer si la situation de travail engendre ou non une contrainte thermique pour le travailleur.
La caractérisation de la contrainte thermique ne peut donc se faire sans au préalable la mise en place d’une métrologie permettant de ca-ractériser l’environnement du poste de travail. La mesure de grandeurs physiques, dont les températures de l’air et de rayonnement, l’humidité relative de l’air et la vitesse de l’air, est nécessaire. Bien qu’encadrées par une norme NF EN ISO 7726-2002 : Appareils de mesure des gran-M - W +/- C +/- K +/- R - Cres - Eres - Ev = 0
deurs physiques [19], ces mesures peuvent présenter des précautions de réalisation ou des subtilités qu’il s’avère judicieux de connaître pour garantir la caractérisation de la situation la plus représentative pos-sible de la réalité de travail.
O La température de l’air, désignée également sous le terme tempé-rature sèche, est mesurée par une grandeur physique continue. La gamme de température préconi-sée pour couvrir les situations de contrainte thermique doit être comprise entre -40 et 200 °C. De fa-çon à ce que le rayonnement ther-mique des surfaces environnantes n’infl ue pas sur la mesure, il est recommandé de placer l’élément sensible (bulbe d’un thermomètre ou soudure d’un thermocouple par exemple) dans un cylindre en métal qui réfl échit le rayonnement incident. Le cylindre « écran » peut être ou non ventilé, cela joue uni-quement sur le temps de réponse de l’appareil ; il sera plus rapide dans le cas d’un cylindre ventilé.
O La température moyenne de rayonnement : dans les ambiances thermiques froides, le rayonne-ment est généralerayonne-ment négligeable devant les autres contributions au bilan thermique.
O Lavitesse de l’airse caractérise par son amplitude et sa direction.
Cependant, dans la caractérisation de la contrainte, n’est pris en compte que l’amplitude de la vitesse, soit sa valeur intrinsèque. Sa mesure peut être réalisée par des anémomètres à fi l ou boule chaude ou bien par des anémomètres à hélice ; la gamme de mesure conseillée doit couvrir 0,2 à 20 m/s. La vitesse de l’air est une grandeur très fl uctuante, aussi, pour diminuer les effets de cette caractéristique propre, il est recom-mandé d’enregistrer la mesure de la vitesse pendant la durée de stabili-sation du globe et de considérer la ,Encadré 3
> RÉCITS D’ACCIDENTS DU TRAVAIL D'APRÈS LA BASE DE DONNÉES ÉPICEA DE L'INRS : www.inrs.fr/epicea
Un opérateur de 31 ans travaille sur une machine de cryobroyage de plantes dans un laboratoire pharmaceutique. Il se trouve face à un dysfonctionnement de la machine. La vis sans fi n de la cuve de précongélation est bloquée par un corps étranger. L’opérateur procède à l'ouverture des couvercles de la cuve, ce qui provoque l'arrêt du système d'entraînement et l'arrêt de l'injection d'azote liquide. Quelques heures plus tard, son corps est découvert inanimé dans la cuve, les jambes et le bassin ainsi que les mains et les avant-bras gelés. Il paraît vraisemblable que l’opérateur a subi un choc thermique important et suffoqué en respirant un air glacé nettement inférieur à 0 °C et où la proportion d'oxygène issu de l'air ambiant était incertaine.
Un cariste de 30 ans, de trois ans d'ancienneté, travaillant dans une entreprise de production de viande de volailles, se trouvait dans un entrepôt à –28 °C au milieu d'un palettier à douze travées mobiles. Il venait de déposer une palette au sol en dehors de l'allée et s'apprêtait à renouveler l'opération de prise de palette lorsqu'il a vu, avant même de monter les fourches, des colis congelés tomber du haut du palettier, puis le palettier lui-même s'écrouler. Le transpalette s'est trouvé enfoui pendant quatre heures sous les produits évalués à 100 tonnes, dans cette ambiance très froide et dans le noir. L'engin possédait une protection renforcée et un système de dégivrage des vitres jusqu'à 0 °C. Disposant d’un moyen de communication avec l'extérieur du local, le cariste a pu donner sa position et être secouru.
Un soir de janvier dans l’est de la France, un agent de sécurité de 46 ans se rendait
avec sa voiture personnelle en mission. Son travail consistait à assurer le gardiennage nocturne d'un lycée situé à une soixantaine de kilomètres de chez lui. Il a eu un accident aux alentours de 21h30. Un automobiliste qui passait a trouvé sa voiture immobilisée dans un champ. Il s'est arrêté et a trouvé l’agent de sécurité mort à côté de son véhicule accidenté. D'après le médecin intervenu sur les lieux, il aurait pu être sauvé s’il avait été secouru à temps. Sa mort n’aurait pas pu être provoquée par ses blessures à elles seules, mais par le froid qu’il faisait ce soir-là (~0 °C).
Un cariste de 33 ans conduisait un chariot automoteur pour manutentionner une bobine d'acier de dix tonnes sur une voie de circulation interne de l'entreprise, qui surplombe une rivière. Pour éviter des travaux de rebouchage de la voie de circulation, le cariste a dû se déporter de la voie habituelle de roulement. L'ensemble chariot et bobine est passé à environ 1,50 m du bord du mur de soutènement.
À ce moment-là, il y a eu affaissement et glissement du terrain. Le chariot a glissé avec les terres jusqu'au chemin de halage, où il s’est retourné avant de s'enfoncer dans la rivière. Le cariste resté au volant a pu s'extraire de la cabine, remonter à la surface et s'accrocher à une roue qui émergeait de l'eau. Il a été secouru dans un premier temps par un collègue de travail qui plongea et le rejoignit, le maintenant hors de l'eau jusqu'à l'arrivée des secours.
La température extérieure était de 2 °C.
Le cariste ne savait pas nager. Le cariste souffrait d'un choc nerveux et d'une hypothermie générale. La température de son corps était de 32,8 °C à son arrivée à l'hôpital.
moyenne des valeurs obtenues. En revanche, connaître les fluctuations de vitesse permet de renseigner ou d’objectiver des situations d’incon-fort local dont peuvent souffrir cer-tains salariés à des postes de travail spécifiques.
Dans le cas spécifique de salariés exerçant à l’extérieur, la vitesse de l’air va impacter directement la température perçue par le corps hu-main : on parle de refroidissement éolien (wind chill en anglais), pour désigner la sensation de froid pro-duite par le vent sur un organisme qui dégage de la chaleur, alors que la température réelle de l'air ne s'abaisse pas. Cet indice de refroidis-sement éolien Rc, aussi désigné par WCI pour Wind Chill Index, est par-ticulièrement pertinent pour les tra-vailleurs évoluant en extérieur en période hivernale ; il est donné pour une température d’air et une vitesse de vent. Le tableau dans l’encadré 4 regroupe les différentes valeurs du refroidissement éolien assorties des risques associés.
OEnfin, la quatrième grandeur phy-sique à mesurer est l’humidité de l’air. L’air est un mélange d’air sec et de vapeur d’eau. La quantité de cette vapeur d’eau va permettre de déter-miner l’humidité de l’air. La mesure de l’humidité se fait généralement grâce à l’utilisation d’une sonde ca-pacitive de gamme 5 à 95 %.
En complément de la mesure des caractéristiques liées à l’environne-ment, il est nécessaire d’estimer le métabolisme du sujet, reflet de son activité physique et l'isolement de sa tenue de travail. Ces grandeurs sont également explicitées par des normes.
Le métabolisme énergétique est la source de chaleur la plus impor-tante fournie au corps, il corres-pond à la somme du métabolisme de base et de celui d’activité. Le métabolisme de base correspond aux besoins énergétiques
incom-pressibles de l’organisme. Il peut être estimé à partir du taux d’oxy-gène consommé par le corps à l’identique d’une réaction de com-bustion, mais sur le terrain cela est difficilement mesurable. Aussi il existe des formules empiriques permettant d’estimer ce métabo-lisme selon que l’on est un homme ou une femme et ce, en fonction de l’âge, de la taille et du poids du sujet.
Au métabolisme de base s’ajoute le métabolisme d’activité qui est un métabolisme supplémentaire lié à une activité physique donnée.
Cette grandeur est analogue à une puissance et s’exprime en W.m-2. La détermination du métabolisme est détaillée dans une norme spéci-fique NF EN ISO 8996 : 2005 - Déter-mination du métabolisme énergé-tique [20]. Un exemple de tableau de métabolisme pour des activités usuelles est fourni en annexe 1 (p. 44).
L’isolement vestimentaire (Icl) de la tenue de travail du salarié est en-cadré par une norme spécifique, la norme ISO 9920-2009 : Détermina-tion de l'isolement thermique et de la résistance à l'évaporation d'une tenue vestimentaire [21]. Étant don-né qu’il est assez fastidieux de cal-culer l’isolement thermique d’une tenue vestimentaire, cette norme fournit des tableaux de données de l’isolement vestimentaire Icl
pour des tenues complètes ou pour différentes pièces vestimentaires devant être ajoutées pour avoir l’isolement de la tenue complète.
Toutes ces données ont été obte-nues de façon empirique en em-ployant un mannequin thermique en position debout dans une am-biance où la vitesse de l’air est in-férieure à 0,2 m/s. Deux exemples de tableaux d’isolement vesti-mentaire pour quelques tenues de travail, extraits de la norme précé-demment citée, sont fournis en an-nexe 2 (p. 45). Le premier regroupe
un exemple d’isolement vestimen-taire de quelques tenues de travail au froid pour un salarié en situa-tion statique, tandis que le second propose des exemples d’isolement thermique à la fois pour une situa-tion statique du salarié mais aussi pour une situation de marche par vent nul (situation dynamique).
L’indice IREQ
La mesure des paramètres décrits précédemment permet de définir/
calculer l'évaluation de l'isolement des vêtements requis pour main-tenir le bilan thermique du corps à l'équilibre qui constitue la méthode d’évaluation des risques générale-ment utilisée en situation de travail au froid. Cette méthode est enca-drée par la norme NF EN ISO 11079-2008 : Détermination et interpréta-tion de la contrainte liée au froid en utilisant l’isolement thermique re-quis du vêtement (IREQ) et les effets du refroidissement local [4] (figure 2 p. 38). En effet, les basses tempéra-tures associées au refroidissement par le vent peuvent mettre en dan-ger l'équilibre thermique du corps humain. En choisissant correcte-ment les vêtecorrecte-ments, il est souvent possible de contrôler et réguler les pertes thermiques corporelles afin de compenser la variation du climat environnant ou intérieur.
L’équation bilan précédente (cf. p. 34) est alors résolue pour l’isolement thermique requis du vêtement (IREQ) qui permet de maintenir l'équilibre thermique du corps en respectant les critères d'astreinte physiologique spécifiés. Le calcul de l’IREQ est réalisé à l’aide d'un outil en ligne de l’Université de Lund (Suède), à partir des données mesurées et es-timées [22]. La valeur IREQ obtenue est ensuite comparée à la protection thermique du vêtement du travail-leur. Si l'isolement thermique du vê-tement porté par le salarié est infé-rieur à la valeur prescrite, une durée
d'exposition admissible est calculée à partir des niveaux acceptables de refroidissement corporel.
Par défi nition, l’IREQ est l'isolement thermique résultant d'un vêtement, requis dans les conditions am-biantes réelles afi n de maintenir le corps dans un état d'équilibre ther-mique à des niveaux acceptables de température du corps et de tempé-rature cutanée. L’IREQ est donc : a) une grandeur de mesure de la contrainte liée au froid, qui tient compte des effets de la température
de l'air, de la température moyenne de rayonnement, de l'humidité rela-tive et de la vitesse de l'air pour des niveaux défi nis de métabolisme énergétique ;
b) une méthode qui permet d'ana-lyser les effets de l'environnement thermique et du métabolisme éner-gétique sur le corps humain dans un environnement de travail froid ; c) une méthode qui permet de défi -nir les exigences relatives à l'isole-ment thermique du vêtel'isole-ment et de choisir ensuite le vêtement à
uti-liser dans les conditions réelles de travail ;
d) et une méthode qui permet d'éva-luer les variations des paramètres de l'équilibre thermique comme les mesures destinées à apporter des améliorations à la conception et de planifi er la durée et les régimes de travail dans des conditions froides.
Outre la défi nition de l’isolement requis, la norme d’évaluation du risque en environnements froids [4] insiste sur les refroidissements localisés. En effet, il est important de ,Encadré 4
> L’INDICE DE REFROIDISSEMENT ÉOLIEN
L’indice de refroidissement éolien Rc est un indice standardisé utilisé au Canada et aux États-Unis, qui s’exprime par un nombre sans dimension mais s’apparentant à une température ressentie. Cela signifi e que la valeur indiquée équivaut à la sensation ressentie sur la peau par une journée à cette température et à cette vitesse de vent.
Par exemple à -10 °C par un vent de 30 km/h, l’indice éolien Rc est de -19,5 ; ce qui équivaut à une sensation sur le corps d’une température extérieure de -19 ,5 °C.
Ce tableau est assorti de zones de risque sur la santé en fonction de la valeur de l’indice Rc Vitesse vent à 10 m d'altitude Température extérieure mesurée sous abris
km/h m/s 10 5 0 -5 -10 -15 -20 -25 -30 -35 -40 -45 -50
0 0 10 5 0 -5
-7,3 -9,3
-10 -15 -20 -25 -30 -35 -40 -45 -50
5 1,4 9,8 4,1 -1,6 -12,9 -18,6 -24,3 -30,0 -35,6 -41,3 -47,0 -52,6 -58,3
10 2,8 8,6 2,7 -3,3 -15,3 -21,2 -27,2 -33,2 -39,2 -45,1 -51,1 -57,1 -63,0
15 4,2 7,9 1,7 -4,4 -10,6 -16,7 -22,9 -29,1 -35,2 -41,4 -47,6 -53,7 -59,9 -66,1
20 5,6 7,4 1,1 -5,2 -11,6 -17,9 -24,2 -30,5 -36,8 -43,1 -49,4 -55,7 -62,0 -68,3
25 6,9 6,9 0,5 -5,9 -12,3 -18,8 -25,2 -31,6 -38,0 -44,5 -50,9 -57,3 -63,7 -70,2
30 8,3 6,6 0,1 -6,5 -13,0 -19,5 -26,0 -32,6 -39,1 -45,6 -52,1 -58,7 -65,2 -71,7
35 9,7 6,3 -0,4 -7,0 -13,6 -20,2 -26,8 -33,4 -40,0 -46,6 -53,2 -59,8 -66,4 -73,1 40 11,1 6,0 -0,7 -7,4 -14,1 -20,8 -27,4 -34,1 -40,8 -47,5 -54,2 -60,9 -67,6 -74,2 45 12,5 5,7 -1,0 -7,8 -14,5 -21,3 -28,0 -34,8 -41,5 -48,3 -55,1 -61,8 -68,6 -75,3 50 13,9 5,5 -1,3 -8,1 -15,0 -21,8 -28,6 -35,4 -42,2 -49,0 -55,8 -62,7 -69,5 -76,3 55 15,3 5,3 -1,6 -8,5 -15,3 -22,2 -29,1 -36,0 -42,8 -49,7 -56,6 -63,4 -70,3 -77,2 60 16,7 5,1 -1,8 -8,8 -15,7 -22,6 -29,5 -36,5 -43,4 -50,3 -57,2 -64,2 -71,1 -78,0 65 18,1 4,9 -2,1 -9,1 -16,0 -23,0 -30,0 -36,9 -43,9 -50,9 -57,9 -64,8 -71,8 -78,8 70 19,4 4,7 -2,3 -9,3 -16,3 -23,4 -30,4 -37,4 -44,4 -51,4 -58,5 -65,5 -72,5 -79,5 75 20,8 4,6 -2,5 -9,6 -16,6 -23,7 -30,8 -37,8 -44,9 -51,9 -59,0 -66,1 -73,1 -80,2 80 22,2 4,4 -2,7 -9,8 -16,9 -24,0 -31,1 -38,2 -45,3 -52,4 -59,5 -66,6 -73,7 -80,8 85 23,6 4,3 -2,9 -10,0 -17,2 -24,3 -31,5 -38,6 -45,7 -52,9 -60,0 -67,2 -74,3 -81,5 90 25,0 4,1 -3,1 -10,2 -17,4 -24,6 -31,8 -39,0 -46,1 -53,3 -60,5 -67,7 -74,9 -82,0 95 26,4 4,0 -3,2 -10,4 -17,7 -24,9 -32,1 -39,3 -46,5 -53,7 -61,0 -68,2 -75,4 -82,6 100 27,8 3,9 -3,4 -10,6 -17,9 -25,1 -32,4 -39,6 -46,9 -54,1 -61,4 -68,6 -75,9 -83,1
0,0 < Rc Sans risque de gelures ni d'hyperthermie (pour une exposition normale) -10,0 < Rc ≤ 0,0 Faible risque de gelures
-28,0 < Rc≤ -10,0 Faible risque de gelures et d'hypothermie
-40,0 < Rc ≤ -28,0 Risque modéré de gelures en 10 à 30 minutes de la peau exposée et d'hypothermie -48,0 < Rc≤ -40,0 Risque élevé de gelures en 5 à 10 minutes (voir note) de la peau exposée et d'hypothermie -55,0 < Rc ≤ -48,0 Risque très élevé de gelures en 2 à 5 minutes (voir note) sans protection intégrale ni activité
Rc ≤ -55,0 Danger ! Risque extrêmement élevé de gelures en moins de 2 minutes (voir note) et d'hypothermie. Rester à l'abri.
Note : les risques de gelures peuvent survenir plus rapidement en cas de vents soutenus supérieurs à 50 km/h.
Dans une situation de contrainte au froid, se distinguent deux types d’actions de prévention qui doivent être menées en parallèle : les actions techniques qui visent à agir sur les paramètres régissant l’équilibre thermique du corps dans son envi-ronnement et les actions organisa-tionnelles qui elles, visent à agir sur la situation de travail.
Un Guide national relatif à la pré-vention et à la gestion des impacts sanitaires et sociaux liés aux vagues de froid [23] a été diffusé conjointe-ment par les ministères chargés de la Santé, du Travail, de l’Intérieur et de la Cohésion des territoires pour l’hiver 2018-2019. Il est organisé autour de quatre axes stratégiques (prévenir et anticiper les effets des vagues de froid, protéger les popu-lations, informer et communiquer, savoir que le refroidissement local
d'une partie quelconque du corps, en particulier au niveau des mains, des pieds et de la tête, peut engen-drer une gêne, une dégradation des performances manuelles et phy-siques et une blessure due au froid.
PRÉVENTION
Les mesures de prévention s’ins-crivent dans la perspective d’une démarche globale, conçue le plus en amont possible, dès la concep-tion des locaux, en passant par des mesures d’organisation du travail, d’information et de formation des salariés, particulièrement néces-saires ici en raison de l’importance de la protection individuelle.
capitaliser les expériences) décli-nés sous forme de fiches. La fiche 8 concerne spécifiquement le milieu de travail.