SENSACION TERMICA

Por Mario Andrés Aquino López.

Durante una charla de café vino a la conversación el tema de la “sensación térmica” y la pregunta de cómo se define, se mide o se calcula, con qué aparato o aparatos, etc.
Bien sabemos que, por ejemplo, la presión atmosférica se mide con un barómetro y la temperatura con un termómetro, pero ¿la sensación térmica?

La sensación térmica es la sensación aparente que las personas tienen en función de los parámetros que determinan el ambiente en el que se mueve: Temperatura seca, Temperatura radiante media o Temperatura de bulbo negro (La temperatura radiante tiene en cuenta el calor emitido por radiación de los elementos del entorno. Se llama de bulbo negro porque se toma con un termómetro de bulbo, que tiene el depósito de mercurio encerrado en una esfera o bulbo metálico de color negro, para asemejarlo lo más posible a un cuerpo negro y absorba la máxima radiación. Para anular en lo posible el efecto de la temperatura del aire, el bulbo negro se aísla mediante otro bulbo al vacío), Temperatura húmeda o Humedad relativa del aire y Velocidad del aire, así como en función de sus parámetros personales: Índice metabólico (El Índice metabólico se utiliza en meteorología para aproximarse a la sensación de comodidad térmica, evaluando la cantidad de calor que el cuerpo humano necesita disipar al ambiente, según la actividad realizada, y es algo diferente al índice metabólico basal, o por sus siglas IMB, que es un sistema empleado para calcular cuál es el requerimiento energético mínimo para un ser humano para poder mantenerse vivo), el calor producido por el cuerpo, Índice de indumento, abrigo que proporciona la ropa e Índice de Zaiden que es el abrigo que proporciona la cantidad de grasa del cuerpo.

Todo lo anterior se calcula por medio de una tabla en la que se toman velocidad del viento, temperatura del medio ambiente como primera instancia y para hacer el cálculo sencillo, si a esto le agregamos humedad relativa el cálculo se vuelve más complicado.[1]
La sensación térmica depende de la relación entre el calor que produce el metabolismo del cuerpo y el que disipa hacia el entorno. Si es mayor el primero, la sensación es de calor; si es mayor el segundo, la sensación es de frío. Todo mecanismo que aumente las pérdidas de calor del cuerpo, dará sensación de frío y al contrario.

El cuerpo humano desnudo, tiene posibilidades de regular la emisión del calor para temperaturas ambientales comprendidas entre 15 y 30 ºC. Por encima y por debajo tiene que hacer algo. Se pueden modificar los parámetros que determinan tanto la producción, como las pérdidas de calor. Y esto de dos maneras:

Por la persona: En el caso de la producción, se aumenta la cantidad principalmente por el ejercicio que se hace o por razones morfológicas de la persona (índice metabólico) además de la cantidad de grasa que posea (índice de Zaíden); por ejemplo, en un día frío, 25 personas corren por un campo de fútbol en camiseta y pantalón corto (y además sudan copiosamente), mientras que en las gradas se apiñan 20 000 espectadores abrigados y pasando frío. En cuanto a las pérdidas se pueden reducir abrigándose con ropa (índice de indumento).

Por el ambiente: En un día cálido puede mejorarse la sensación térmica mediante un ventilador, que aumenta la velocidad del aire alrededor del cuerpo. La velocidad del aire aumenta las pérdidas por convección del cuerpo y también la evaporación del sudor, con lo que estas pérdidas aumentan cuanto mayor sea la velocidad del aire. La sensación térmica también puede ser de mayor temperatura cuando al calor se le añade una alta humedad relativa, ya que la evaporación del sudor es el principal medio para disipar el calor corporal y, la humedad ambiental alta dificulta esta evaporación, por lo que se tiene sensación de más calor.

En los locales, la radiación de unas paredes a mayor temperatura que el ambiente puede hacer que, teniendo una temperatura del aire relativamente baja, se tenga una sensación de que hace más calor.

Si usted gusta conocer más de las diferentes variables para el cálculo de la sensación térmica puede consultar: Sensación térmica por viento y frío y Sensación térmica por humedad y calor en http://es.wikipedia.org/wiki/Sensaci%C3%B3n_t%C3%A9rmica y en http://www.lenntech.com/espanol/Calculadoras/sensaci%C3%B3n-t%C3%A9rmica.htm puede calcular la sensación térmica en forma sencilla, para una explicación mayor de los parámetros tomados en cuenta vea: http://www.enamchile.cl/interiores/consejos/sensacion.htm.
Todo lo anterior lo explica Celso M. Aldao (profesor en el Departamento de Física de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de Mar del Plata e investigador del Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET), Argentina.) en la revista argentina “PENSAR” (Vol. 2 Num. 2 Columna: “Contracorriente”) en la cual escribe: La idea de cuantificar la sensación térmica se remonta a la Segunda Guerra Mundial.

En el Ejército de Estados Unidos surgió la preocupación sobre el efecto que el frío intenso tenía en sus soldados, en particular por la acción del viento sobre las partes del cuerpo expuestas a bajas temperaturas. Los meteorólogos comenzaron a usar esta idea en los años setenta.

Para cuantificar el enfriamiento por el viento se utilizó un recipiente cilíndrico con agua a 33 ºC. Se determinó el calor perdido por el cilindro en función de la temperatura ambiente y la velocidad del viento. De esta manera se obtuvo una tabla mediante la cual se establecía la sensación térmica. Los valores así calculados son los que usted ha estado recibiendo a través de los medios hasta hace muy poco. (Nótese que el efecto del sudor no fue tenido en cuenta en la determinación de la sensación térmica, ya que el cilindro en cuestión no sudaba).

Por otra parte ya sabemos todos y en eso sí estamos de acuerdo, que hay gente friolenta y gente a la que le agrada y hasta disfruta el frío y a la inversa. Me atrevo a insinuar que las sensaciones de calor y frío, son hasta cierto punto un reflejo condicionado, recuerde la experiencia grata de estar en un parque arbolado y sentirá menos calor, el simple sonido del agua en una fuente nos hace sentir más fresco el ambiente aún cuando éste no haya variado su temperatura, Aldao no va taqn lejos como el que esto escribe, sugiere que es el “recuerdo más reciente” el que permite que tengamos sensación termica y para ello sugiere que pongamos una mano en agua fría y al mismo tiempo la otra en caliente, sacarlas de ahí y sumergirlas en agua tibia (ambas) producirá una sensación de calor en la que estuvo en agua fría y una sensación de frío en la caliente.

Como pueden apreciar el asunto de la “sensación térmica” no es algo trivial, para empezar está mal denominada porque medir una sensación implica algo subjetivo, quizá sea útil para cuestiones como la mencionada por Aldao acerca de que el ejército necesitaba una medida de la temperatura, algo menos subjetiva que el dicho de los soldados, además la cuestión de la “Sensación Térmica” requiere de conocimientos de física para comprender el concepto.

Otra cuestión igualmente importante es que el simple término temperatura que usamos vulgarmente es una magnitud tomada de modo arbitrario y por ello hay diversas escalas, pero físicamente es una magnitud escalar relacionada con la energía interna de un sistema termodinámico.

Más específicamente, está relacionada directamente con la parte de la energía interna conocida como "energía sensible", que es la energía asociada a los movimientos de las partículas del sistema, sea en un sentido traslacional, rotacional, o en forma de vibraciones. A medida que es mayor la energía sensible de un sistema se observa que esta más "caliente" es decir, que su temperatura es mayor. (En el cuadro un ejemplo de movimiento translacional)
En el caso de un sólido, los movimientos en cuestión resultan ser las vibraciones de las partículas en sus sitios dentro del sólido. En el caso de un gas ideal monoatómico se trata de los movimientos traslacionales de sus partículas (para los gases multiatómicos los movimientos rotacional y vibracional deben tomarse en cuenta también) No pretendemos una lección de física, sólo esperamos que estas líneas le ayuden a encontrar por usted mismo si es válido o no que los medios de comunicación mencionen la expresión: “sensación térmica” luego de darle a conocer la temperatura del ambiente: Usted decide.

[1] REANUDAR LA LECTURA A PARTIR DEL ENLACE DONDE VIENE

Consejos/Técnica
Sensación Térmica


La sensación térmica es la sensación de mayor calor o frío que siente una persona en su piel cuando se expone a un ambiente con ciertas condiciones especiales de viento o humedad asociadas a la actual temperatura del aire.
Debido a que el cuerpo humano está habituado a un rango determinado de temperatura, ciertas condiciones de viento y humedad hacen que en la piel se experimente un grado térmico fuera de ese rango habitual de comodidad, que se manifiesta en inconfortabilidad y que puede ser de calor como de frío.

Esto se debe a que la sensación de calor o frío que siente una persona no depende solo de la temperatura del aire, sino también del balance térmico de la persona con el medio ambiente, en el que influyen, además de la temperatura, otras variables meteorológicas como el viento y la humedad.

Cuando la temperatura ambiente es alta, el organismo emplea el mecanismo natural de evaporación del sudor para perder calor y adaptar la temperatura corporal a esa alta temperatura ambiente. Pero cuando además la humedad es alta, el proceso de evaporación del sudor o pérdida de calor o refrescamiento se minimiza, dando como resultado que la persona siente en su piel una temperatura mayor a la ambiental,

En regiones de condiciones de temperaturas más bajas, la humedad relativa deja de tener importancia y la pérdida calorífica se obtiene por la acción del viento y la temperatura ambiente en lugar de la evaporación del sudor. El viento incrementa la pérdida de calor desde la piel y acelera el proceso de congelamiento de las zonas más expuestas cuando la temperatura es cercana o bajo 0ºC. Por lo tanto, para una misma temperatura del aire, la sensación térmica puede ser muy diferente en función de los valores de viento y humedad.

Sensación térmica por efectos de humedad:
La mayor sensación térmica por efectos de la humedad, es propia de climas tropicales. En nuestro país, condiciones de alta humedad, como por ejemplo en presencia de nieblas o precipitaciones, ocurren generalmente en épocas y horarios de bajas temperaturas, por lo que el efecto de aumento de temperaturas prácticamente desaparece. Por el contrario, cuando la temperatura ambiente es alta, generalmente la humedad es muy baja y su efecto en el aumento de la sensación térmica se anula.

La tabla 1, calcula la sensación térmica por este efecto para temperaturas entre 20 y 50ºC (eje vertical) y humedades entre 0 y 100% (eje horizontal).

La sensación térmica será tanto mayor o menor cuanto más o menos energía tenga que ceder el cuerpo al medioambiente para igualar la cantidad de energía que el medio ambiente pueda entregar al cuerpo en ese mismo instante. Por ello se puede estimar dicha sensación calculando la pérdida calorífica en la superficie corporal producida por la acción del viento. Sensación térmica por efecto del viento :

La expresión más común para calcular la sensación térmica, o temperatura equivalente de enfriamiento de la piel por efecto del viento, es según Paul Sipple (1948), está dada por:

Donde:
V= Velocidad del viento en m/seg
Ta= Temperatura ambiente en ºC.
Donde es conocido como Índice de enfriamiento por acción del viento(WCI, Wind cooling Index).

En base a los valores de WCI

Indice Windchill: Este es el nuevo índice utilizado para calcular la sensación térmica es mas aplicable a diversas zonas climáticas.

La formula para calcularlo es:


DondeTemperatura del aire en ºC velocidad del viento a 10 mt. (valor de la altura oficial del anemómetro) en km/hr. Según este índice, la tabla siguiente permite medir el viento a la altura del rostro (aprox 1,5 mt) sólo se multiplica por este valor.

Algunos valores del índice en la siguiente tabla:





Los colores indican el riesgo de congelamiento:

Bajo Riesgo a 30 minutos de exposición

Alto Riesgo entre 5 y 10 minutos de exposición

Alto Riesgo entre 2 a 5 minutos de exposición

Alto Riesgo en menos de 2 minutos de exposición

Fuente: DIRECCION METEOROLOGICA DE CHILE, SUBDIRECCION CLIMATOLOGIA Y MET. APLICADA , DEPARTAMENTO METEOROLOGIA APLICADA

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