proyecto de hidrología acerca de la sensación térmica
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Este es un proyecto hecho para la materia Hidrología de la carrera de Ing. Civil de la U.A.G.R.M. acerca de la sensación termica quien desee usarlo en su proyecto es libre de hacerloTRANSCRIPT
PROYECTO DE HIDROLOGÍA
LA SENSACIÓN
TERMINCA
EN
BOLIVIA
NOMBRE:
Sergio Mauricio Chavarría Laguna
REGISTRO:
FECHA DE PRESENTACION:
INDICE:
ANTECEDENTES…………………………………………………………..3
DEFINICIÓN…………………………………………………………………4
OBJETIVO…………………………………………………………………...4
PROCEDIMIENTO………………………………………………..………6
CONCLUSIÓN……………………………………………………………...18
NOMBRE: SERGIO MAURICIO CHAVARRÍA REGISTRO:
PROYECTO DE HIDROLOGÍA ACERCA DE LA SENSACIÓN TERMICA
ANTECEDENTES
Siempre ha habido una ocasión en la que se siente calor o frio, esto no depende solo de la
temperatura sino de otros factores. Si la temperatura es alta, un ambiente húmedo aumenta
la sensación de bochorno. Recientemente se hace referencia a la sensación térmica en forma
cuatitativa, es decir que se quiere determinar la temperatura que las personas sienten con
precisión en términos de una temperatura equivalente.
Esta idea se remonta a la Segunda Guerra Mundial ya que el Ejército de Estados Unidos tuvo
la preocupación del efecto que el frío intenso en sus soldados, especialmente por la acción
del viento sobre las partes del cuerpo expuestas a bajas temperaturas, ya desde los años 70
los meteorólogos comenzaron a usar esta idea y se fue popularizando en la época actual la
radio, televisión, programas de computadora, celular y dispositivos similares mediante la
sincronización de internet nos pueden proveer de estos datos.
Para cuantificar el enfriamiento por el viento Paul Siple en 1948 obtuvo un índice de
enfriamiento. Hizo pruebas basándose en el siguiente experimento, un litro de agua
contenida en un recipiente cilíndrico a 33ºC. El valor obtenido por el índice establece la
relación de calor perdido por el cilindro de agua en función de la temperatura ambiente y la
velocidad del viento. Se determinó el calor perdido por el cilindro en función de la
temperatura ambiente y la velocidad del viento, así 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.
En un día frío nuestro cuerpo pierde más calor, cuando la temperatura ambiental baja y
también cuanto mayor es el viento. El viento sobre nuestra piel favorece la transferencia de
calor y también la evaporación del sudor. Como consecuencia las pérdidas de calor son
mayores en función de la velocidad del aire, esto resulta en una mayor sensación de frío.
(Esto se nota especialmente en el efecto del sudor este no se tomó en cuenta en la
determinación de la sensación térmica, ya que el cilindro en cuestión no sudaba).
NOMBRE: SERGIO MAURICIO CHAVARRÍA REGISTRO:
PROYECTO DE HIDROLOGÍA ACERCA DE LA SENSACIÓN TERMICA
DEFINICIÓN
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.
OBJETIVO
Para determinar las temperaturas se utilizan:
Termómetros
Instrumentos basados en fenómenos físicos que brinden medida objetiva de la
temperatura.
Por el contrario, nuestras sensaciones no son extremadamente relevantes, son poco exactas
y difícilmente repetibles. Por esta razón el objetivo principal en el presente proyecto es la
cuantificación de la sensación térmica dado que el efecto de los cambios climáticos produce
dicha sensación y en particular por la acción del viento sobre las partes del cuerpo expuestas
a bajas temperaturas.
Esto se debe a que la sensación de calor o frío que siente una persona no depende solo de la
temperatura del aire, 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
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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.
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.
El cuerpo humano desnudo tiene puede regular la emisión del calor para temperaturas entre
15 y 30 °C. 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); por ejemplo, en un día
frío, 25 personas corren por un campo de fútbol en camiseta y pantalón corto (y además
sudan demasiado), 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:
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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.
PROCEDIMIENTO
La materia puede emitir radiación electromagnética por la agitación de moléculas y átomos.
El espectro de la radiación electromagnética encierra los rayos γ, rayos χ, radiación
ultravioleta, luz visible, infrarroja, ondas de radio, ondas de radares, etc. La radiación térmica
emitida por la agitación es asociada con la temperatura de la materia y, por lo general, es
llamada calor y luz; en los humanos los ojos son los sensores captadores de la luz y el cuerpo
(la piel) es el sensor del calor.
Como ya hemos definido, la sensación térmica es la sensación aparente que las personas
tienen en función de los parámetros que determinan el ambiente en el que se mueven, los
cuales son:
Temperatura seca.
Temperatura radiante media o temperatura de bulbo negro.
Humedad relativa del aire.
Velocidad del aire.
PARÁMETROS DE LA SENSACIÓN TÉRMICA
Temperatura radiante.- La temperatura radiante tiene en cuenta el calor emitido por
radiación de los elementos del entorno. 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 así absorber la máxima
radiación. Para anular en lo posible el efecto de la temperatura del aire, el bulbo
negro se aísla en otro bulbo que se fue hecho al vacío. Las medidas se pueden tomar
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bajo el sol o bajo sombra. En el primer caso se tendrá en cuenta la radiación solar, y
se dará una temperatura bastante más elevada.
Temperatura seca.- Se le llama temperatura seca del aire de un entorno (o más sencillamente: temperatura seca) a la temperatura del aire, prescindiendo de la radiación calorífica de los objetos que rodean ese ambiente concreto, y de los efectos de la humedad relativa y de los movimientos de aire. Se puede obtener con el termómetro de mercurio, respecto a cuyo bulbo, reflectante y de color blanco brillante, se puede suponer razonablemente que no absorbe radiación.
Humedad relativa.- La humedad relativa es la humedad que contiene una masa de
aire, en relación con la máxima humedad absoluta que podría admitir sin producirse
condensación, conservando las mismas condiciones de temperatura y presión
atmosférica. Esta es la forma más habitual de expresar la humedad ambiental. Se
expresa en tanto por ciento. %
Donde:
es la presión parcial de vapor de agua en la mezcla de aire;
es la presión de saturación de vapor de agua a la temperatura en la mezcla de
aire; y
es la humedad relativa de la mezcla de aire que se está considerando.
La importancia de esta manera de expresar la humedad ambiente estriba en que refleja
muy adecuadamente la capacidad del aire de admitir más o menos vapor de agua, lo
que, en términos de comodidad ambiental para las personas, expresa la capacidad de
evaporar la transpiración, importante regulador de la temperatura del cuerpo humano.
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
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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 hombre tiene un sistema regulador de temperatura muy efectivo, que garantiza que la
temperatura del núcleo del cuerpo se mantenga a 37°C aproximadamente. Cuando el cuerpo
empieza a calentarse o enfriarse demasiado, se inician dos procesos:
1. Cuando el cuerpo se calienta
En el verano, la humedad es el elemento que aumenta la sensación de bochorno. R.G.
Stedman (EE.UU.1979) desarrolló el parámetro sensación térmica como efecto combinado
de calor y la humedad, a partir de estudios sobre la fisiología humana y sobre la
transferencia de calor entre el cuerpo, la vestimenta y el entorno. Cuando la humedad es
elevada, el valor de la sensación térmica excede al de la temperatura del aire. En este caso
la sensación térmica cuantifica la dificultad que el organismo encuentra para disipar el
calor producido por el metabolismo interno y la incomodidad asociada con una humedad
excesiva. Si la humedad es baja, la sensación térmica es menor que la temperatura del
aire. En este caso el parámetro mide el aumento de la sensación de bienestar, producido
por un mayor enfriamiento de la piel debido a la mayor evaporación de la transpiración
favorecida por la baja humedad del aire.
Cuando el cuerpo humano percibe un incremento de temperatura que se traduce en
incomodidad; se dilatan los vasos sanguíneos, incrementando el flujo de sangre por la piel,
y a continuación empieza a sudar. El sudor es un efectivo mecanismo de enfriamiento,
porque la energía requerida para evaporar el sudor es tomada de la piel. Bastan unas
pocas décimas de grado de incremento de la temperatura del núcleo del cuerpo para
estimular una producción de sudor que puede cuadruplicar la pérdida de calor del cuerpo.
“Cuando la temperatura es menor que 32ºC (temperatura de la piel), el viento disminuye
la sensación térmica. En cambio si la temperatura supera los 32ºC la aumenta”.
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La mayor sensación térmica por efectos de la humedad, es propia de climas tropicales. 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).
Con el valor de temperatura y el de humedad obtenga la sensación térmica por efecto de
la misma en la Tabla 1.1. Luego calcule cuánto ha de sumarle o restarle a ese valor, de
acuerdo a la velocidad del viento en la Tabla 1.2. a dicha tabla se entrará con la
temperatura obtenida en la Tabla 1.1.
Tabla 1.1Tabla 1. Tabla para calcular la temperatura por efecto de la humedad
Temp. Humedad
[ºC] 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100
20 16 16 17 17 17 18 18 19 19 19 19 19 20 20 20 21 21 21 21 21 21
21 18 18 18 19 19 19 19 19 20 20 20 20 21 21 21 22 22 22 22 22 23
22 19 19 19 20 20 20 20 20 21 21 21 21 22 22 22 22 23 23 23 23 24
23 20 20 20 20 21 21 22 22 22 23 23 23 23 24 24 24 24 24 24 25 25
24 21 21 22 22 22 22 23 23 23 24 24 24 24 25 25 25 25 26 26 26 26
25 22 23 23 23 24 24 24 24 24 24 25 25 25 26 26 26 27 27 27 28 28
26 24 24 24 24 25 25 25 26 26 26 26 27 27 27 27 28 28 29 29 29 30
27 25 25 25 25 26 26 26 27 27 27 27 28 28 29 29 30 30 31 31 31 33
28 26 26 26 26 27 27 27 28 28 28 29 29 29 30 31 32 32 33 34 34 36
29 26 26 27 27 27 28 29 29 29 29 30 30 31 33 33 34 35 35 37 38 40
30 27 27 28 28 28 28 29 29 30 30 31 32 33 34 35 36 37 39 40 41 45
31 28 28 29 29 29 29 30 31 31 31 33 34 35 36 37 39 40 41 45 45 50
32 29 29 29 29 30 31 31 33 33 34 35 35 37 39 40 42 44 45 51 51 55
33 29 29 30 30 31 33 33 34 34 35 36 38 39 42 43 45 49 49 53 54 55
34 30 30 31 31 32 34 34 35 36 37 38 41 42 44 47 48 50 52 55
35 31 32 32 32 33 35 35 37 37 40 40 44 45 47 51 52 55
36 32 33 33 34 35 36 37 39 39 42 43 46 49 50 54 55
37 32 33 34 35 36 38 38 41 41 44 46 49 51 55
38 33 34 35 36 37 39 40 43 44 47 49 51 55
39 34 35 36 37 38 41 41 44 46 50 50 55
40 35 36 37 39 40 43 43 47 49 53 55
41 35 36 38 40 41 44 45 49 50 55
42 36 37 39 41 42 45 47 50 52 55
43 37 38 40 42 44 47 49 53 55
44 38 39 41 44 45 49 52 55
45 38 40 42 45 47 50 54 55
46 39 41 43 45 49 51 55
47 40 42 44 47 51 54 55
48 41 43 45 49 53 55
49 42 45 47 50 54 55
50 42 45 48 50 55
Tabla 1.2
Temp. (ºC) Velocidad del Velocidad del viento Velocidad del viento Velocidad del viento entre Velocidad de viento
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viento menor a 12,5 km/h
entre 12,5 y 21,5 km/h entre 21,5 y 36 km/h 36 y 50 km/h superior a 50 km/h
20 0 -1 -3 -4 -421 0 -1 -3 -4 -422 0 -1 -2 -3 -4
23 0 -1 -2 -3 -424 0 -1 -2 -3 -4
25 0 -1 -2 -3 -426 0 -1 -2 -3 -3
27 0 -1 -2 -3 -3
28 0 -1 -2 -3 -329 0 0 -1 -2 -3
30 0 0 -1 -2 -2
31 0 0 -1 -2 -2
32 0 0 -1 -1 -1
33 0 0 0 -1 -1
34 0 0 0 0 0
35 0 0 0 0 +136 0 0 0 +1 +137 0 0 0 +1 +238 0 0 0 +1 +239 0 0 +1 +2 +240 0 0 +1 +2 +341 0 0 +1 +2 +342 0 0 +1 +2 +3
43 0 0 +1 +2 +3
44 0 0 +1 +2 +3
45 0 0 +1 +2 +3
46 0 0 +1 +2 +3
47 0 0 +1 +2 +3
48 0 0 +1 +2 +3
49 0 0 +1 +2 +3
50 0 0 0 +2 +3
El viento remueve la capa de aire que rodea la piel, por lo que sirve para disminuir la
sensación de calor siempre y cuando las temperaturas no superen la temperatura de la piel
(32ºC).
La transpiración se evapora consumiendo calor que cede nuestro cuerpo. Cuando la
humedad es muy alta, la evaporación es menor y por lo tanto la sensación térmica aumenta.
En tanto que, cuando la humedad es baja, aumenta la evaporación y por lo tanto nuestro
cuerpo pierde calor y nuestra sensación térmica disminuye.
2. Cuando el Cuerpo se enfría
Si el cuerpo empieza a enfriarse demasiado, existen dos factores que aceleran la pérdida
de calor del cuerpo humano y que definen, la sensación de frío:
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1) La diferencia térmica entre la piel y el medio ambiente
2) La velocidad del viento.
La pérdida continua de calor del organismo es tanto mayor, cuanto mayor es la diferencia
entre la temperatura de la piel (32ºC) y la temperatura del medio ambiente. Esta
diferencia se concentra en una capa de aire que rodea todo el cuerpo, de sólo algunos
milímetros de espesor llamada capa límite. Cuanto más reducida se halla el espesor de esa
capa por efecto del viento, mayor es la pérdida de calor por unidad de tiempo, esto se
traduce con la primera reacción corporal, que es la vaso-constricción de los conductos
sanguíneos, reduciendo el flujo de sangre por la piel. La segunda reacción es incrementar
la producción interna de calor mediante la estimulación de los músculos, pudiendo causar
temblores. Este sistema es también muy efectivo, y puede incrementar la producción de
calor corporal bruscamente. Por ejemplo si en una mañana de invierno la temperatura es
de 0ºC y existen condiciones de calma (sin viento), no se sentirá mucho frío al estar
normalmente abrigado, pero a la misma temperatura y con viento de 40 Km/h, la
sensación térmica será equivalente a 15º bajo cero.
Los dos sistemas más importantes de sensores para el sistema de control. Están
localizados en la piel y en el hipotálamo. El hipotálamo tiene un sensor de calor que inicia
la función de enfriamiento del cuerpo cuando la temperatura del núcleo del cuerpo
sobrepasa los 37° C. Los sensores de la piel son sensores de frío que inician las defensas
corporales contra el enfriamiento cuando la temperatura de la piel cae por debajo de
34°C.
Para el cálculo de la sensación térmica debido al viento, entra en la tabla siguiente por la
fila de la izquierda, que indica el valor de la velocidad del viento, y llega hasta la columna
que tiene la temperatura que marca el termómetro. En la casilla de cruce puedes leer el
valor del dato de la sensación térmica.
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Viento en Nudo
s
Viento en Km/h
TEMPERATURA (ºC)
Calma Calma 10 7.5 5 2.5 0 -2.5 -5 -7.5 -10 -12.5 -15-
17.5-20
-22.5
-25-
27.5-30
-32.5
-35-
37.5-40 -42.5 -45 -47.5 -50
Sensación térmica por efecto de enfriamiento del viento
3-6 8 7.5 5 2.5 0 -2.5 -5 -7.5 -10-
12.5-15 -17.5 -20
-22.5
-25-
27.5-30 -32.5 -35
-37.5
-40 -45 -47.5 -50 -52.5 -65
7-5 16 5 2.5-
2.5-5 -7.5 -10
-12.5
-15-
17.5-20 -25
-27.5
-32.5
-35-
37.5-40 -45
-47.5
-50-
52.5-
57.5-60 62.5 -65
-67.5
11-15 24 2.5 0 -5 -7.5 -10 -12.5-
17.5-20 -25 -27.5 -32.5 -35
-37.5
-42.5
-45-
47.5-52.5 -55
-57.5
-60 -65 -67.5-
72.5-75
-77.5
16-19 32 0-
2.5-
7.5-10 -12.5 -17.5
-22.5
-22.5
-25 -30 -35-
37.5-
42.5-
47.5-50
-52.5
-57.5 -60 -65-
67.5-70 -72.5
-77.5
-80 -85
20-23 40 -0 -5-
7.5-10 -15 -17.5
-22.5
-25 -30 -32.5 -37.5 -40 -45-
47.5-
52.5-55 -60
-62.5
-67.5
-70 -75 -77.5-
82.5-85 -90
24-28 48-
2.5-5 -10
-12.5
-17.5 -20 -25-
27.5-
32.5-35 -40
-42.5
-47.5
-50 -55-
57.5-62.5
-67.5
-72.5
-75-
77.5-80 -85 -90 -95
29-32 56-
2.5-
7.5-10
-12.5
-17.5 -20 -25 -30-
32.5-37.5 -42.5 -45 -50
-52.5
-57.5
-60 -65-
67.5-
72.5-75 -80 -82.5
-87.5
-80 -95
33-36 64-
2.5-
7.5-10 -15 -20 -22.5
-27.5
-30 -35 -37.5 -42.5 -45 -50 -55 -60-
62.5-65 -70 -75
-75.5
-82.5
-85 -90 -92.5-
97.5
Vientos superiores a los
64 km/h producen un
peligroso efecto adicional
PELIGROSO
MUY PELIGROSO
Las partes del cuerpo expuestas al viento se pueden congelar en 1 minuto
EXTREMADAMENTE PELIGROSO
Las partes del cuerpo expuestas al viento se pueden congelar en 30 segundos
PELIGRO DE CONGELAMIENTO DEL CUERPO HUMANO EXPUESTOAL VIENTO SIN LA APROPIADA VESTIMENTA
Nuevo Índice de Sensación Térmica
Este nuevo índice, más realista y aplicable a diversas regiones climáticas, fue confeccionado
por investigadores de EEUU y Canadá.
Nuevas consideraciones:
1.- Utilización de la velocidad del viento corregida a 1.50 m de altura (altura promedio de la
cara del ser humano).
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2.- Se basa en un modelo que tiene en cuenta el rostro humano (en reemplazo de la
experiencia de Siple quien había considerado el enfriamiento que se producía en un litro de
agua contenido en un cilindro).
3.- Incorpora la teoría de transferencia de calor entre la piel y el medio ambiente.
4.- Considera una persona en movimiento con una velocidad promedio de alrededor de 5
km/h.
5.- Utiliza una tipificación de la resistencia del tejido de la piel del ser humano.
6.- Asume un escenario más desfavorable en cuanto a la radiación solar (por la noche y con
cielo despejado, cuando la pérdida de calor al espacio exterior es máxima).
Para obtenerlo se emplean las siguientes fórmulas:
Sensación Térmica (ºC) = 13.12 + 0.6215 * T – 11.37 * V 0.16 + 0.3965 * T * V 0.16
Viento en Km/h
Sensación Térmica (ºF)= 35.74 + 0.6215 * T - 35.75 * V 0.16 + 0.4275 * T * V 0.16
Viento en mph (millas por hora).
Si el viento se mide en el nivel de la cara, la velocidad deberá multiplicarse por 1.5 para usar
la ecuación o la tabla.
Indices de Comodidad Térmica o de Confort
Cuando se mide el ambiente térmico de una habitación o un lugar determinado es
importante recordar que el hombre no puede sentir la temperatura del local, sino el calor
que pierde su cuerpo. Los parámetros que se deben medir son aquellos que afectan a la
pérdida de energía. Estos son:
Ta = Temperatura del aire °C
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Tr = Temperatura radiante media °C
Va = Velocidad del aire m/s
Pa = La presión atmosférica
Hr = Humedad relativa
La sensación térmica se valora en la práctica a través de los llamados índices de confort; los
índices surgieron por la necesidad de observar los efectos de las variables que afectan los
intercambios físicos entre el cuerpo humano y el ambiente y sobre las respuestas fisiológicas
y sensoriales de las personas. En principio, mientras más variables se incluyan más precisa
será la evaluación. Sin embargo, la práctica muestra que a veces los más complicados no son
siempre los más exactos y los más simples no son siempre los más fáciles de aplicar.
La palabra confort se refiere, en términos generales, a un estado ideal del hombre que
supone una situación de bienestar, salud y comodidad en la cual no existe en el ambiente
ninguna distracción o molestia que perturbe físicamente o mentalmente al usuario.
Han sido muchos los especialistas y los organismos internacionales que se han dedicado al
estudio de este tema. Por ejemplo la OMS (Organización Mundial de la Salud) define el
confort como “Un estado de completo bienestar físico, mental y social”. Pero estos estudios
no solo se han orientado a conceptualizar el término confort, sino que también han
formulados clasificaciones un función de las energías que lo afectan (lumínico, térmico,
acústico…). Así mismo, han analizado tantos los distintos parámetros como los factores que
inciden en la sensación de bienestar, elaborándose tablas, formulas e incluso se han marcado
algunas pautas de diseños, tomando en cuenta los niveles de confort.
Estos niveles de confort se pueden cuantificar los por los llamados índices de confort.
Los estudios recientes sobre el confort bioclimático siguen teniendo los dos enfoques básicos
señalados por Morgan y Baskett (1974): el enfoque analítico o racional, basado en el balance
energético humano, y el enfoque sintético o empírico, basado en combinaciones de diversas
variables meteorológicas. Los índices empíricos ignoran el papel decisivo de la fisiología
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humana, la actividad, la ropa y otros datos personales (altura, peso, edad, sexo…). Los índices
racionales son más recientes, suelen estar desarrollados por técnicas informáticas, y
dependen del equilibrio de energía humano (HÖPPE, 1993). Aquí, la teoría de transferencia
de calor, se aplica como punto de partida racional para describir los diversos intercambios
del flujo de radiación sensible y latente, junto con algunas expresiones empíricas, que
describen los efectos fisiológicos de control reguladores.
TIPOS DE ÍNDICES DE CONFORT:
Temperatura Aparente (TA).- Es la temperatura en la cual se combina la temperatura
del aire y humedad relativa; la TA es una medida de cuánto calor siente o percibe una
persona promedio en varias temperaturas y humedades relativas.
TA= -9.93122+1.186145T+0.122310*HR
Donde:
T= temperatura del aire (°C)
HR= Humedad relativa (%).
Temperatura Aparente (°C)
Riesgo Categoría
<26,7 Ninguno 026,7 a 32,2 Ambiente muy cálido, precaución a una larga exposición al
sol y (o) actividad física. I32,2 a 40,6 Ambiente caliente, extrema precaución a una larga
exposición al sol y (o) actividad física. II40,6 a 54,4 Ambiente muy caliente. Peligro por una larga exposición al
sol y (o) actividad física. III54,4 o mayor Peligro extremo por una larga exposición al sol. IV
Temperatura Efectiva (TE).- Temperatura equivalente a la temperatura de aire en calma
que experimenta un sujeto sedentario, sano, a la sombra, vestido con ropa de trabajo, si
la humedad relativa fuera del 100%.
TE= Ta - 0.4(t-10)(1-HR/100)
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Donde:
Ta= temperatura del aire (°C)
HR= Humedad relativa (%).
Tabla de Temperatura del aire equivalente a la del mismo ambiente con una velocidad del viento de aproximadamente 4,8 km/h a 1,5 m de altura.
Temperatura
(°C)
Viento (km/h)
0 10 20 30 40 50 60 70 80
12 12 11 10 9 9 8 8 8 7
8 8 6 5 4 3 3 2 2 2
4 4 1 0 -1 -2 -3 -3 -4 -4
0 0 -3 -5 -6 -7 -8 -9 -9 -10
-4 -4 -8 -10 -12 -13 -14 -14 -15 -15
-8 -8 -13 -15 -17 -18 -19 -20 -21 -21
-12 -12 -18 -20 -22 -23 -24 -25 -26 -27
-16 -16 -22 -25 -27 -29 -30 -31 -32 -32
-20 -20 -27 -30 -33 -34 -35 -36 -37 -38
-24 -24 -32 -35 -38 -39 -41 -42 -43 -44
-28 -28 -37 -41 -43 -45 -46 -48 -49 -50
-32 -32- -42 -46 -48 -50 -52 -53 -54 -55
-36 -36 -46 -51 -53 -55 -57 -59 -60 -61
-40 -40 -51 -56 -59 -61 -63 -64 -65 -67
Peligro de congelamiento del cuerpo humano expuesto al viento sin la apropiada vestimenta, según el valor de la temperatura equivalente.
PELIGROSO Las partes del cuerpo expuestas al viento pueden congelarse en 30 minutos.
MUY PELIGROSO Las partes del cuerpo expuestas al viento pueden congelarse en 10 minutos.
EXTREMADAMENTE PELIGROSO
Las partes del cuerpo expuestas al viento pueden congelarse en 5 minutos.
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Así como también los parámetros personales:
Índice metabólico.- Se utiliza 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.
El cuerpo humano consume energía para su mantenimiento, y la obtiene en la digestión de los
alimentos. El residuo energético es calor, que el cuerpo aprovecha para mantener una
temperatura adecuada para los procesos orgánicos que en él se producen (metabolismo basal).
El órgano encargado de mantener la temperatura interior del cuerpo es la piel y lo hace disipando
más o menos calor, lo cual depende de la producción de calor y de la temperatura del ambiente.
Se produce más calor, cuanto mayor sea la actividad física, pero también varía dependiendo de
la edad (mayor cuanto más joven), el tamaño, el peso o el sexo del sujeto. Al relacionar la unidad
del índice con la unidad de superficie de piel, se aproximan los valores para una parte de estas
diferencias.
La unidad de medida es el met (o equivalente metabólico) cantidad de calor emitido por metro
cuadrado de piel.
Algunos ejemplos:
Durmiendo, 0.8 met
Una persona sentada relajada, 1 met
Caminando, 3.4 met
Corriendo, 9.5 met
Índice de indumento.- Sirve para valorar el aislamiento que el indumento (la ropa o vestimenta
más otros accesorios, como zapatos o sombreros) que las personas se ponen frente a las
inclemencias del tiempo.
Su unidad de medida es el clo y se determina entre cero (0) clo que es la falta total de
aislamiento, es decir, la desnudez y un (1) clo que es el indumento normal de un varón (cuando
se definió), es decir traje con chaqueta de algodón, camisa de algodón, ropa interior normal,
también de algodón, calcetines y zapatos. Una indumentaria muy abrigada para un varón
occidental (con ropa de lana, sombrero, abrigo, bufanda, etc.) tiene un valor entre 3 y 4 clo.
Este índice sirve para valorar el influjo de la indumentaria sobre las necesidades térmicas del
cuerpo humano ante las temperaturas ambientales. Obviamente, cuanto más abrigada sea la
indumentaria, se requiere menor temperatura para la comodidad.
Índice de Zaiden.- Es el abrigo que proporciona la cantidad de grasa del cuerpo.
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Cálculo de la Temperatura Aparente y la Sensación Térmica por agentes atmosféricos.
Santa Cruz de la Sierra
Año: 2012
Temp. Aire max diaria
(°C) promedio
Humedad (%) promedo diaria,
promedio mensual
Velocidad del viento (km/h)
promedio
Temp. Aparente (°C)
Sensación Térmica (°C)
ENERO 30,03 84,03 15,29 35,97 39,00FEBRERO 29,43 84,75 19,39 35,34 35,00MARZO 31,61 78,32 15,97 37,15 43,00ABRIL 29,17 72,17 17,93 33,49 33,00MAYO 25,32 68,32 19,13 28,46 25,00JUNIO 27,00 67,87 20,07 30,40 29,00JULIO 24,32 68,32 20,90 27,28 24,00
AGOSTO 28,03 53,58 21,58 29,87 29,00SEPTIEMBR
E30,73 58,50 19,90 33,68 35,00
OCTUBRE 32,29 57,35 19,84 35,38 36,00NOVIEMBRE 32,73 57,77 17,47 35,96 39,00DICIEMBRE 31,68 73,06 19,65 36,58 41,00
Cochabamba
Año: 2012
Temp. Aire max diaria
(°C) promedio
Humedad (%) promedo diaria,
promedio mensual
Velocidad del viento (km/h)
promedio
Temp. Aparente (°C)
Sensación Térmica (°C)
ENERO 25,29 64,65 9,16 27,97 26,00FEBRERO 26,18 64,89 6,79 29,06 27,00MARZO 26,84 62,48 6,23 29,55 28,00ABRIL 27,90 53,57 5,33 29,71 29,00MAYO 26,23 52,29 6,03 27,57 26,00JUNIO 26,40 50,83 3,93 27,60 26,00JULIO 26,19 49,87 5,13 27,24 26,00
AGOSTO 27,52 45,39 5,55 28,26 27,00SEPTIEMBR
E27,77 46,43 7,47 28,68 28,00
OCTUBRE 27,87 47,13 8,68 28,89 29,00NOVIEMBRE 28,80 46,20 10,33 29,88 30,00DICIEMBRE 27,71 54,42 9,77 29,59 29,00
La Paz
Año: 2012
Temp. Aire max diaria
(°C) promedio
Humedad (%) promedo diaria,
promedio mensual
Velocidad del viento (km/h)
promedio
Temp. Aparente (°C)
Sensación Térmica (°C)
ENERO 14,77 78,81 11,52 17,23 12,15
NOMBRE: SERGIO MAURICIO CHAVARRÍA REGISTRO:
PROYECTO DE HIDROLOGÍA ACERCA DE LA SENSACIÓN TERMICA
FEBRERO 15,32 78,29 10,71 17,82 13,57MARZO 15,19 73,52 10,13 17,08 13,90ABRIL 15,87 64,17 10,03 16,74 14,83MAYO 14,45 58,32 10,90 14,34 12,26JUNIO 15,40 54,73 10,30 15,03 14,02JULIO 14,58 46,10 11,42 13,00 11,97
AGOSTO 15,68 47,16 10,42 14,43 14,27SEPTIEMBR
E15,87 55,77 11,03 15,71 14,02
OCTUBRE 15,13 63,42 12,10 15,77 12,13NOVIEMBRE 16,80 54,33 11,73 16,64 14,72DICIEMBRE 15,23 70,19 11,97 16,71 12,37
Las tablas con información detallada acerca del historial meteorológico de los tres
Departamentos, se encuentran en los anexos.
CONCLUSIÓN
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Basándonos en los datos obtenidos todos los datos y conceptos obtenidos anteriormente,
podemos darnos cuenta que numerosos factores afectan el valor de la sensación térmica que
regularmente nos anuncian y estos no son de carácter universal. Una de las cosas más
representativas es que la sensación térmica es determinada para la piel desnuda (y es que lo
normal es que la gente esté con ropa). Dichos datos se refieren no solo únicamente al rostro
que está expuesto al viento. Esto cambiará también dependiendo de que una persona
camine a favor o en contra del viento. Además, nuestra sensación térmica depende de la
actividad que estemos realizando, de nuestra edad y... demás factores como por ejemplo
cuando uno esté con fiebre o cuando hace frio ya que en ese caso se recomienda tomar algo
caliente antes de enfrentar un día frío: esto mejora la sensación térmica.
Las sensaciones también dependen de otros factores. Un experimento clásico consiste en
colocar una mano en agua caliente y otra en agua fría por unos minutos, y luego sumergir
ambas manos en agua tibia: ello nos provocará sensación de frío en una mano y de calor en
la otra. Esto demostrará que en este caso tenemos sensaciones térmicas diferentes según
sea la parte del cuerpo que consideremos.
Estos ejemplos nos llevan a concluir que la sensación térmica depende de la persona en
particular a la que nos referimos. Además, las sensaciones varían de acuerdo a las
circunstancias y a las partes del cuerpo, la sensación térmica depende fuertemente de la
vestimenta utilizada (por esta razón nos abrigamos cuando hace frío o usamos ropa más
liviana cuando hace calor).
A todo esto, ¿la información dada por radio y la televisión es buena o correcta? Lo que se ha
querido cuantificar es la influencia de otros factores -además de la temperatura- en nuestra
sensación térmica. No hay duda respecto a que el viento afecta nuestra sensación térmica
especialmente en días fríos. ¿Pero cómo podemos cuantificar este fenómeno? Lo que se hizo
originalmente fue determinar cuánto calor pierde un cilindro con una temperatura típica de
la piel (33 ºC) cuando se lo expone a ambientes con temperaturas y velocidades del viento
diferentes (posteriormente se tuvo en cuenta la forma del rostro humano). Con esto se
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cuantifica, mediante una temperatura equivalente, la transferencia de calor hacia el
ambiente.
Hay muchos factores que no incluye el cálculo de la sensación térmica. He presentado
factores que dependen de la persona y las circunstancias que ella atraviesa en particular. Sin
embargo, existen otros factores que dependen del ambiente, además del viento, que
influyen en la sensación térmica. Entre ellos la radiación solar, la humedad y el medio
circundante. La humedad cambia la conductividad térmica del aire y altera el efecto
refrescante de la transpiración. El sol juega un rol muy importante: ya sabemos cómo cambia
nuestra sensación cuando en un día frío nos ponemos al sol. Finalmente, es distinto
encontrarse en un lugar abierto que en un lugar rodeado de edificios. En efecto, los edificios
circundantes pueden adquirir una temperatura tal que sus paredes irradien lo suficiente
como para cambiar apreciablemente nuestra sensación térmica.
Intenté enfocarme en la determinación de la sensación térmica para días de calor, donde la
humedad es el factor que más afecta la sensación de bochorno. En este caso, la sensación
térmica cuantifica la dificultad que el organismo encuentra para disipar el calor producido
por el metabolismo interno y la incomodidad asociada con una humedad excesiva. El cálculo
de la sensación térmica para días de calor incluye una serie de parámetros que hacen su
determinación aún más controvertida. En efecto, el resultado del cálculo depende de las
dimensiones humanas, la radiación de la piel, el tipo de vestimenta, la temperatura interna
del cuerpo, la actividad metabólica, la resistencia de la ropa a la transferencia de calor y de la
humedad, la tasa de transpiración, y la tasa de ventilación por respiración.
Resumiendo podemos concluir, que el valor que se calcula para la sensación térmica es
arbitrario y subjetivo. En un día frío, una diferencia significativa entre la temperatura y la
sensación térmica indica que en ese día hay un fuerte viento, información que se nos podría
dar directamente. Finalmente, expresar la sensación térmica en unidades propias de la
temperatura representa un error conceptual. La escala de grados Celsius, por ejemplo, es
una escala de temperaturas, no de sensaciones. Esto lleva a interpretaciones incorrectas
sobre qué expresa la sensación térmica. No falta quien cree que la "temperatura verdadera"
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es la de la sensación térmica. Vemos así que el valor de la sensación térmica no sólo es
arbitrario es también confuso, ya que surge de un cálculo con el que se intenta cuantificar un
fenómeno de transferencia de calor mediante una temperatura.
Y finalmente respecto a la Sensación térmica y la Temperatura Aparente calculadas para los
tres departamentos: Santa Cruz, Cochabamba y La Paz; estos datos pueden ser utilizados
para determinar, posibles aumentos de consumos eléctricos, ya que si las personas no se
encuentran en un estado de confort, recurrirán a la tecnología disponible como, aires
acondicionados o calefacción.
Los datos recolectados en Santa Cruz, Cochabamba y La Paz indican que el año 2012 en Santa
Cruz los datos de las sensaciones térmicas fueron elevados para los meses de Marzo y
Diciembre, en Cochabamba todos los meses fueron normales salvo por Enero, Mayo, Junio y
Julio y en La Paz la sensación térmica fue baja todo el año.
Entonces, ante el aumento gradual de las temperaturas y las consecuencias que pueden
provocar, son necesarios planes integrales de información y coordinación entre distintos
estamentos (servicios meteorológicos y de salud), las distintas Administraciones (nacionales,
autónomas y privadas).
El estrés térmico, es una enfermedad que puede afectar a la mayoría de los bolivianos, afecta
aspectos fisiológicos tales como mal humor, fatiga, cansancio, falta de concentración, etc.
Esto conlleva a una disminución en el rendimiento del trabajador y a un mayor número de
accidentes laborales y errores por parte del trabajador.
Es de suma importancia el brindar información que permitan prevenir y disminuir los efectos
negativos en la población, especialmente en aquellos grupos más vulnerables como ancianos
gente con enfermedades crónicas, niños y demás.
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