CONFORT TERMICO

Condiciones para alcanzar confort térmico

Podemos definir el confort como un estado de completo bienestar físico, mental y social. Pretendemos que las personas se encuentren bien, no que estén menos mal. El confort, depende de multitud de factores personales y parámetros físicos.

De entre todos los factores, el confort térmico representa el sentirse bien desde el punto de vista del ambiente higrotérmico exterior a la persona. Los límites extremos, desde el punto de vista térmico, pueden resultar dañinos, e incluso mortales, para el ser humano.

Condiciones atmosféricas que afectan al confort humano

Temperatura

El adecuado control de la temperatura del medio ambiente que circunda el cuerpo humano elimina el esfuerzo fisiológico de acomodación, obteniéndose con ellos un mayor confort y la consiguiente mejora del bienestar físico y de las condiciones de salubridad.

Humedad

Una gran parte del calor que posee el cuerpo humano se disipa por evaporación a través de la piel. Como quiera que la evaporación se favorece con la humedad relativa del aire baja y se retarda si ésta es alta, se deduce que la regulación de la humedad tenga una importancia tan vital como la de la temperatura.

Un exceso de humedad no sólo da como resultado reacciones fisiológicas perjudiciales, sino que también afecta (por lo común en forma perjudicial) a las cualidades de muchas de las sustancias contenidas en el lugar de que se trate, y muy particularmente sobre los vestidos y muebles.

Confort térmico y humedad del aire ambiente

Las transferencias sensibles, (radiación, convección, y casualmente conducción) son menores según se eleva la temperatura (figura 1). Entonces, la disipación del calor metabólico, sólo se efectúa por medio de transferencias latentes, más difíciles de controlar cuanto más alta sea la humedad ambiente. Por encima de un cierto nivel de humedad, se produce un fenómeno de incomodidad fisiológica, que puede llegar a manifestarse en forma de sudor. Por lo tanto, en condiciones de verano, el ambiente será más confortable, cuanto más seco sea el aire.

Se puede observar la disipación de calor del cuerpo humano en función de la temperatura en el grafico situado a continuación:

Figura 1. Disipación de calor del cuerpo humano.

Movimiento del Aire

El movimiento del aire sobre el cuerpo humano incrementa la proporción de humedad y calor disipados con respecto a la que correspondería a un aire en reposo, dando ello lugar a que la sensación de calor y frío experimente variación. El aire que nos rodea está en constante movimiento, considerando como valor adecuado los 0,25 m/s a una altura del suelo inferior a 2 m.

Una velocidad mayor produce un efecto desagradable, que se hace difícil de soportar, tanto más cuanto menor sea la temperatura del aire.

Una velocidad inferior a 0,1 m/s produce así mismo una sensación de falta de aire, que ocasiona también molestias.

Pureza del Aire

Las personas respiramos normalmente, alrededor de 15 Kg de aire cada día, por lo que debemos de considerar la importancia que tiene su adecuada limpieza y renovación.

La composición física y química del aire comprende un determinado número de elementos diversos. La disminución de la proporción de oxígeno contenido, así como el aumento del anhídrido carbónico, debido a la combustión fisiológica son factores raramente importantes a causa de la pequeña ventilación que se requiere para anular sus efectos. La dilución de los olores humanos exige una gran ventilación y otros medios de eliminación de olores.

La eliminación de las partículas sólidas, en suspensión en el aire introducido en el recinto, es muy importante no sólo por lo que concierne a la salud, sino también por lo que tienen de molestas, así como por el detrimento que frecuentemente representa la suciedad depositada en los mobiliarios y demás objetos. El humo, ya sea producido en el interior de la habitación, ya en exterior de la misma, debe ser evacuado a causa de lo pernicioso que resulta para la vista y el aparato respiratorio.

Termo-fisiología del cuerpo humano

Condiciones para alcanzar confort térmico

El cuerpo humano se puede considerar como una máquina térmica que intercambia energía con su entorno, en forma de calor y humedad. Se alcanza el confort térmico, sólo si hay equilibrio entre el calor producido por el metabolismo y las diferentes formas de disipación. Estas son:

Transferencias conductivas, por contacto entre el cuerpo y otros sólidos: por ejemplo, los pies con el suelo, o la mano con una mesa. Esas transferencias son de poca importancia, en general.

• Transferencias convectivas: piel, ropa, o circulación de aire en los pulmones.

• Transferencias por radiación desde la piel o la ropa, hacia el entorno.

• Transferencias latentes debido a los procesos de respiración, o evaporación-transpiración.

Criterios de confort

Se considera que existe confort térmico, cuando se dan simultáneamente las dos siguientes condiciones:

Equilibrio térmico global

La producción de calor del cuerpo humano es igual a la emisión de calor hacia el entorno. Con potencias frigoríficas normales y una regulación de temperatura adecuada, la obtención del equilibrio térmico global no presenta dificultad. Este mismo criterio, en la práctica, se usa tanto para la previsión del consumo de energía, como para la verificación formal de las condiciones de confort.

Confort térmico local

El individuo no siente en ninguna parte de su cuerpo, ni calor ni frío desagradable. Las causas de incomodidad (corrientes de aire, efectos de pared, etc.) son múltiples, constituyen el segundo criterio, el cual en la práctica, necesita estudios más profundos.

Balance térmico global

El balance térmico global depende:

• En cuanto a la producción de calor, del metabolismo del ocupante y de la humedad del aire (evaporación más o menos importante en los pulmones);

• En cuanto a la emisión de calor, de la vestimenta, de la temperatura operativa y de la velocidad del aire.

Cuanto menor sea el equilibrio, mayor será el porcentaje previsible de insatisfacción.

Ecuación de confort

La ecuación comúnmente admitida, para la previsión de la sensación térmica global, fue establecida por el Prof. FANGER de la Universidad de Lyngby, en Dinamarca. Este, analizó las sensaciones de confort experimentadas por más de 1.300 sujetos sometidos a diversas condiciones climáticas. Los resultados de estos ensayos, conducen a una expresión matemática, que expresa el PPD (% de insatisfechos), en función, principalmente de:

• El metabolismo expresado en Met,

La producción de calor por parte del ser humano crece en proporción a la intensidad de la actividad que desarrolla.

La unidad de medida del calor metabólico es el met, equivalente a:

(calor en la unidad de tiempo por metro cuadrado de superficie de cuerpo desnudo).

• El vestido de los ocupantes, expresado en Clo.

La medida de la resistencia térmica de la vestimenta se expresa en clo, siendo:

• La temperatura operativa, la cual es función de la temperatura radiante media, de la temperatura del aire y de la velocidad del aire.

• La humedad.

La Figura 2, da, para un PPD del 10%, la temperatura operativa óptima, en función de la actividad, expresada en Met, y del vestido, expresado en Clo. Esta figura indica, en la zona sombreada, los intervalos admisibles en torno a la temperatura operativa, para mantener un PPD inferior al 10%.

Se observa que la temperatura operativa óptima es tanto más baja, cuanto más importantes sean los niveles de actividad y vestido. Pero la indicación más interesante para conceptuar instalaciones, es sin duda, que la tolerancia a la temperatura es tanto menor, cuanto menos importantes sean la actividad y el vestido. Por tanto, es en edificios de oficinas y para condiciones de verano, donde la regulación deberá ser más precisa.

Figura 2. Temperatura operativa óptima en función de la actividad y el vestido

Las pérdidas térmicas del cuerpo humano, se producen por convección, radiación y por los intercambios latentes (evaporación). En verano, como la temperatura ambiente es normalmente mayor, los dos primeros modos de intercambio son menos importantes, y es por tanto importante, que la humedad del aire sea baja, para favorecer el intercambio por evaporación. La deshumidificación, permite a la vez, mejorar el confort y controlar mejor el riesgo de condensación.

Incomodidad local

La ecuación del confort, expresa el equilibrio térmico de los ocupantes. Sin embargo, puede ocurrir que el equilibrio térmico, sólo sea alcanzado como media, quedando partes del cuerpo más calientes, y otras más frías. Se produce entonces, malestar localizado. En consecuencia, es necesario como complemento del equilibrio térmico global, evitar malestar local por calor o frío. Para ello se deben tener en cuenta los criterios expuestos a continuación.

Molestias debidas a corrientes de aire

Investigaciones recientes han demostrado, que a una velocidad media del aire, el malestar aumenta al aumentar las fluctuaciones temporales de velocidad del aire. Las fluctuaciones de velocidad se caracterizan por la intensidad de turbulencia Tu.

Esos trabajos, recogidos en el manual de ASHRAE, y más recientemente en el proyecto de norma europea, han llevado a proponer un índice de molestia DR (Draught Risk), que corresponde

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