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Tanto a efectos de cálculo climático en viviendas, oficinas y centros de
trabajo, como en el caso de laboratorios de metrología o recintos de
experimentación en los cuales las investigaciones se han de realizar en
presencia de personas, resulta imprescindible tener en cuenta la
disipación térmica liberada por el cuerpo humano al entorno ambiental.
Para calcular la disipación térmica del cuerpo humano, recordemos
algunos aspectos técnicos básicos y los valores finales a tener en
cuenta, como sigue:
La medida tradicional de cantidad de energía (e) es la Kilocaloría o
[Kcal], cantidad de calor necesaria para aumentar 1ºC la temperatura de
1 Kg de agua.
El Calor Específico de la materia (Ce) es la cantidad de energía
necesaria para aumentar 1ºC la temperatura de 1 Kg de la misma.
La variación de Entalpía (E) es la cantidad de calor acumulada en un
material al variar su temperatura: E = Ce x t [Kcal/Kg].
Por ejemplo, la cantidad de calor necesaria para calentar una persona de
70 Kg que ha sufrido hipotermia, de 35º a 37ºC, considerando que el
cuerpo humano tiene un Ce=0.80 [Kcal/Kg ºC], sería:
E = 0.8 x (37-35º) = 1.6 [Kcal/Kg] ; e = E x M = 1.6 [Kcal/Kg] x 70 [Kg]
= 112 [Kcal].
La unidad de energía (trabajo) es el Julio [J], siendo 1 Kcal = 4.184 J
(4.184 KJ).
La unidad de potencia es el Watio = 1 J/seg, equivalente a 0.86 Kcal/h.
El núcleo del cuerpo humano (interior del tronco y la cabeza) se
mantiene a una temperatura constante de +37ºC. En reposo, la piel suele
tener una temperatura de +34ºC.
Teniendo en cuenta que el cuerpo humano disipa calor desde el núcleo
hacia la piel por conducción, podemos calcular la disipación del cuerpo
humano mediante la siguiente ecuación:
Q = DT x l / e = DT / R, siendo:
R = e / l la resistencia térmica.
l = la conductividad térmica, que en el cuerpo humano es de 0.60 [W/m x
ºC].
e = el espesor que atraviesa el flujo de calor.
Si consideramos un espesor de 3 cm =0.03 m entre el núcleo y la piel, el
flujo de calor disipado será:
Q = (37ºC – 34ºC) 0.60 / 0.03m = 60 [W/m2].
Este valor se aproxima al nivel metabólico de una persona en reposo: 1
Met = 58.15 w/m2.
Teniendo en cuenta que el cuerpo de un adulto tiene una superficie
estimada S=1,70 m2, la potencia disipada sería: P = Q x S = 60 x 1.70 =
102 W por persona.
Como 1 W= 0.86 Kcal/h, la potencia disipada se puede expresar como P=
102 x 0.86 = 87.7 Kcal/h, lo cual quiere decir que durante 24 horas una
persona disiparía 2105 Kcal de energía calorífica.
Estos valores han de ser multiplicados por el número de personas
trabajando y por el tiempo de permanencia de cada una en el interior del
recinto.
Para investigar la influencia de la climatología en el confort ambiental
se utilizan las cámaras bioclimáticas capaces de simular cualquier
condición ambiental, tanto natural como artificial, de forma acelerada.
CCI viene desarrollando desde el año 1967 cámaras de ensayos
bioclimáticos y de simulación ambiental para investigación del
comportamiento animal y vegetal bajo condiciones adversas, así como
también para la realización de ensayos de componentes y automatismos de
investigación en bioingeniería. A este respecto, es de destacar que CCI
ha suministrado este tipo de cámaras bioclimáticas a entidades tan
prestigiosas como el Consejo Superior de Deportes, Museo Nacional de
Ciencias Naturales, Ministerio de Educación y Ciencia, Consejo Superior
de Investigaciones Científicas, centros tecnológicos y universidades
diversas.
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