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“Índice de Confort, Sensación Térmica e Impacto de Olas de Calor en las Personas”

Por: Lic. En Física Ernesto Urriola

Calor

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.

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, por ejemplo:

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 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:

Mano

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.

Desde tiempo remoto se ha encontrado que el tiempo atmosférico y el clima afectan a la salud y bienestar humano. Hace 2 500 años, Hipócrates en su obra Sobre los Aires, Aguas y Lugares, hacía las diferencias regionales del clima y su relación con los estados de salud; por lo cual podría llamarse el padre de la bioclimatología.

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:

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 mucho los especialistas y los organismos internacionales que se han dedicado al estudio de este tema. Por ejemplo la OMS 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.

Tipos de índices de confort

EvaporaciónLos 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 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:

Humidex:

El Humidex, propuesto por Lally y Watson (1960), utiliza la temperatura del aire y el vapor de agua para caracterizar ambientes cálidos y húmedos. Fue adoptado por el Atmospheric Environment Service de Canadá y cambiado a grados Celsius (MASTERTON y RICHARDSON, 1979). Es un índice que pretende involucrar en un mismo dato el efecto combinado de la temperatura del aire y la humedad de la atmósfera; por lo tanto la unidad de medida es en grados Celsius, el humidex es la sensación de calor que el cuerpo humano percibe en un tiempo determinado (sensación estática). Ha sido utilizado principalmente para prevenir morbilidad o mortalidad de personas

Humidex= Ta+ 5/9* (pa-10)

Donde:

Ta= Temperatura del bulbo seco (°C)

pa= Presión parcial de vapor (hpa)

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+0.122310HR
Donde:

T= temperatura del aire (°C)

HR= Humedad relativa (%)

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)

Donde:

Ta= temperatura del aire (°C)
HR= Humedad relativa (%).

TABLAS DE ÍNDICES DE CONFORT TERMICO

La forma de dar a conoce al publico estos índices de confort, suele ser por lo general, a través de tablas de confort térmico.

Estas tablas, están dadas en términos de humedad relativa y las temperaturas en °C, en las cuales se busca cuantificar el efecto de estas variables en la sensación térmica de las personas, un ejemplo lo podemos ver en la tabla #1.

tabla #1

Tabla 1

En la cual se observa el índice humidex en función de la temperatura y el porcentaje de humedad relativa. La banda de colores, indica los rangos de sensibilidad térmica de las personas. Donde a partir de la banda verde, se comienza a sentir cierto des-confort hasta llegar a la banda roja donde el peligro a sufrir un infarto es inminente.

La importancia de estos índices de confort recae en que estos, 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. Estudios realizados en E.U., México y Chile revelan que cuando las temperaturas dadas están por encima o por debajo de lo normal, el consumo eléctrico aumenta de manera considerable.

En países de latitudes más altas, se hacen estudios de olas de calor, para prever posibles consumos de energía por encima de lo normal, ejemplos:

El fuerte calor llevó a que a las 11:00 am se alcanzara un consumo de 53 500 MW, que superó al hasta ahora récord histórico que se alcanzó el 10 de diciembre de 2003, cuando el intenso frío provocó un consumo de 53 400MW.

Hasta ahora el período estival más caluroso en los últimos 500 años ha sido el de 2003, cuando se registraron al menos 3 000 muertes vinculadas a las altas temperaturas.

De acuerdo con un estudio aparecido en la revista Science, los inviernos europeos también se están tornando más calientes. Este estudio fue realizado por investigadores de la Universidad de Berna, en Suiza, y sus conclusiones señalan que el promedio de temperaturas anuales durante las últimas tres décadas fueron las más calientes de las últimas cinco centurias.

El aumento de esta temperatura no solo se limita a los lugares con latitudes mayores a las de Panamá. (Ubicada en una zona intertropical cercana al ecuador, razón por la cual se le considera de un clima tipo Tropical).

El impacto más dramático y relevante se dará en los trópicos, según un estudio encabezado por un grupo de investigadores de la Universidad de de Washington. Esta idea está estructurada sobre la base que los organismos en los trópicos no suelen experimentar mucha variación de la temperatura porque hay poca estacionalidad, de modo que aún pequeños cambios de temperatura podrían tener un impacto mucho más grande que cambios similares en regiones con climas de mayor estacionalidad.

Las temperaturas en los trópicos no fluctúan tanto, así que los cambios en temperatura relativamente pequeños predichos por los modelos de cambio climático serían muy grandes respecto a los que los organismos tropicales están adaptados a tolerar. Quizás solo se alcance un cambio de unos 2 grados, pero muchos organismos de las áreas tropicales nunca ha experimentado un cambio de esa magnitud.

En cambio, las latitudes más altas suelen registrar notables fluctuaciones de temperatura, desde veranos calientes hasta inviernos fríos, y así las plantas y animales ya están adaptados a una amplia gama de temperaturas. Plantas que florecen más temprano y animales que cambian sus patrones de migración e hibernación en respuesta al aumento de las temperaturas, podrían ser una ilustración de la adaptabilidad de la vida en latitudes más altas.

A fin de comprobar qué tanto podría afectar estos cambios leves de temperatura a los trópicos, el grupo de investigadores realizo experiencias en las cuales simularon en diferentes especies, de plantas y animales, cambios de temperaturas. Con lo cual arrojaron las siguientes conclusiones:

Gráfica #1.

Gráfica 1

Variación de la Temperatura Máxima en Panamá en tres Décadas

Tomando en cuenta la importancia y relevancia, que representa un aumento de temperatura de tan solo 2 grados, en los trópicos, el departamento de Hidrometeorología de ETESA en Panamá, se encamina a estudiar, cual ha sido el comportamiento de las temperaturas máximas en la República de Panamá.

En la gráfica #1, se aprecia el comportamiento de la temperatura máxima en la república de Panamá, a lo largo de 37 años. Lo cual corrobora la información que dice que en los trópicos no hay mucha variación en la temperatura, en comparación con otras regiones del mundo.

Pero algo que no se puede negar, es que la percepción de las personas en Panamá, es que cada día que pasa, pareciera que las temperaturas fueran mayores, se puede deber a un aumento en la frecuencia de incidencia de temperaturas limites.

Tabla#2 frecuencia de Temperaturas máximas

temperatura en °C 1971-1980 1981-1990 1991-2000 2001-2008
30,0 - 30,9 94 121 108 63
31,0 - 31,9 120 109 123 118
32,0 - 32,9 157 154 148 122
33,0 - 33,9 121 109 148 115
34,0 - 34,9 42 49 77 89
35,0 - 35,9 6 11 31 31

En la tabla #2, se aprecia los valores de temperaturas máximas diarias en un periodo que va desde 1971-2008 en la República de Panamá. Se agruparon por la frecuencia con que se repetía el valor de las temperaturas más altas formando un acumulado, es decir, es el conteo de uno o varios días que alcanzaron cierta temperatura.

La tabla #2, se va a clasificar siguiendo los siguiendo los siguientes criterios:

Criterio A - Que al menos dos días consecutivos coincidan o sobrepasen la temperatura fijada como límite arbitrario.

Se cuantificó el número de casos encontrados en el periodo de 1971-2008, como se observa en la tabla#3

Tabla #3 Frecuencia de temperaturas. Criterio A

temperatura en °C 1971-1980 1981-1990 1991-2000 2001-2008
30,0 - 30,9 72 94 71 46
31,0 - 31,9 76 67 88 85
32,0 - 32,9 99 84 88 79
33,0 - 33,9 74 60 85 74
34,0 - 34,9 28 36 38 53
35,0 - 35,9 3 10 15 21

Criterio B - Que al menos tres días consecutivos coincidan o sobrepasen la temperatura límite fijada como se contabiliza en la tabla #4

Tabla #4 Frecuencia de temperaturas. Criterio B

temperatura en °C 1971-1980 1981-1990 1991-2000 2001-2008
30,0 - 30,9 22 27 37 17
31,0 - 31,9 44 42 35 33
32,0 - 32,9 58 70 60 43
33,0 - 33,9 47 49 63 41
34,0 - 34,9 14 13 39 36
35,0 - 35,9 3 1 16 10

Comparando, las tablas # 3 y 4. Se aprecia que a medida que el tiempo avanza, la frecuencia de incidencia de temperaturas máximas en periodos de 2 y 3 días consecutivos, va en aumento.

Es importante resaltar que la última columna le falta dos años de data para completar la década, y aun así es significativa en comparación con las décadas del 1970 y 1980. Lo cual indica que en la ciudad de Panamá, los ciclos de temperaturas máximas, a medida que pasan los años se hacen más frecuentes. Esto contrasta claramente con el sentido de que los panameños, cada vez sentimos más calor.

Este incremento en la frecuencia de temperaras máximas en las décadas de 1990 hasta el 2008 es preocupante, por el hecho de que cuando estos máximos de temperatura se extienden por más de tres días, se crea un clima de des-confort en las personas, lo cual causa un estrés térmico. El cual se le denominaa la tensión yriesgo originado por el calor debido a una sobrecarga térmica. Puede verse influenciado por diversos factores como la humedad, velocidad del aire ytemperatura ambiente.

La exposición constante a cargas térmicas elevadas puede producir efectos fisiológicos al trabajador tales comomal humor, fatiga, cansancio, falta de concentración, etc., lo queconlleva a una disminución en el rendimiento del trabajador y a un mayor número de accidentes laborales.

Gráfica #2

Gráfica 2

La gráfica #2, da una mejor perspectiva del problema, se aprecia que a temperaturas de 33,0°C – 33,9 °C se a mantenido sin muchos cambios a lo largo de este tiempo, pero para las temperaturas de 34,0-35,9°C se experimenta un crecimiento a lo largo del tiempo. Todo esto aplicado para el criterio A, es decir dos días consecutivos con temperaturas altas.

En el gráfico #3, se aprecia el comportamiento de los ciclos de temperaturas máximas que duran tres días consecutivos. Se hace más evidente que estos ciclos van en aumento.

Gráfica #3

Gráfica 3Como se puede apreciar, en el grafico #3, las temperaturas de 34,0°C y 35,9°C que en décadas pasadas no eran muy comunes, se están presentando con mayor frecuencia en las últimas décadas.

La frecuencia de ciclos de temperaturas máximas, prácticamente se ha triplicado en las últimas décadas, lo cual percibimos como un aumento en la temperatura causando dentro de la ciudad de Panamá un alto índice de des-confort térmico, a continuación presentamos el índice de confort térmico, Humidex y Temperatura Aparente, calculados para Panamá (estación de Tocumen) en el mes de mayo del 2009.

Índice Humidex calculado para las temperaturas máximas registradas en la ciudad de Panamá en el mes de Abril 2009.

Tabla #5 índice Humidex, para Panamá

Tabla #5

En la tabla #5 apreciamos que, a medida que la humedad relativa y la temperatura aumentan, los índices de confort se incrementan.

Rangos de Colores

Temperatura Aparente (TA), para abril del 2009 en la ciudad de Panamá.

Tabla #6 índice de temperatura aparente

Tabla #6

Rangos de colores

Una vez analizadas las tablas #5 y #6; se aprecia que la ciudad de Panamá se encuentra en sus temperaturas máximas en una zona de des-confort térmico.

Conclusiones

El estrés térmico, es una enfermedad que podría afectar a la mayoría de los panameños, la cual afecta aspectos fisiológicos tales comomal humor, fatiga, cansancio, falta de concentración, etc. lo queconlleva a una disminución en el rendimiento del trabajador y a un mayor número de accidentes laborales.

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