Sensación Térmica

Más allá del frío real, la temperatura del aire, la temperatura ambiente y la temperatura del agua, nosotros, como windsurfers, estamos atados más que todos a la temperatura denominada de sensación térmica, por la relación que tenemos con el viento y el efecto que este produce sobre nuestros cuerpos.  Al estar fuera del agua, navegando con fuertes vientos, en climas fríos y a veces hasta en contra del viento, el frío real que sufrimos, mejor llamado sensación térmica, supera ampliamente lo que el termómetro nos indica en ese momento.  Y si bien, esta nota debería estar auspiciada por fabricantes de camperas rompevientos y neoprenes, vamos a informarlos para que vean, el porque es importante en invierno ó dejar de navegar, aunque no querramos, ó hacerlo con un excelente neoprene para evitar la nefasta hiportermia ó hipotermia acumulativa que se dá en los huesos cuando invierno a invierno el frío empieza a calar en nuestro cuerpo y afecta nuestras articulaciones.

Entonces con la intención de conocer lo que pasa durante el invierno, publicamos a continuación una nota sobre que es la sensación térmica y como podemos calcularla.  Para aquellos fanáticos matemáticos incluimos también algunas fórmulas para sacar situaciones más precisas (si se conocen los datos del momento de temperatura del aire, temperatura del viento, velocidad del viento, etc) y para el resto publicamos una tabla que ejemplifica a la temperatura que se ve sujeto nuestro cuerpo con la sensación térmica, dado determinada temperatura ambiente y velocidad del viento.  Otro dato a tener en cuenta es que si bien la tabla de sensación térmica es aplicada sobre la superficie de la piel, un neoprene puede "aliviar" en principio este efecto pero una vez mojado con agua fría puede por el contrario "potenciar" el efecto, así que para no complicar más el tema, los valores publicados son valores generales en referencia a la superficie de la piel desnuda.

 

Tabla para calcular la sensación térmica por efecto del frío y del viento

Si en una mañana de invierno la temperatura es de 0 ºC y existen condiciones de calma (sin viento), si estamos normalmente abrigados no sentimos frío. Pero a la misma temperatura y con viento de 40 Km/h (23 nudos), la sensación térmica equivale a una temperatura de -15ºC (15ºC bajo cero). En la siguiente tabla puedes calcular la sensación térmica por efecto del viento para que cuando navegues entiendas el porque solo duraste 15 min. en el agua.

Entra en la tabla 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.


Como ejemplo más relevante en la tabla (ver gráfica) pusimos en color rosa una situación muy real:  viento de 40 km/h (23 nudos) y temperatura de 0º equivale a una sensación térmica de -15 ºC.

 

Viento en Nudos

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 EXPUESTO
AL VIENTO SIN LA APROPIADA VESTIMENTA

 

Más datos para fanáticos y matemáticos:

En el año 2004 comenzó a implementarse una nueva tabla (Nuevo WindChill).

Como es sabido, la temperatura del aire exterior no siempre es un indicador seguro y digno de confianza para determinar el frío que una persona puede sentir, si está expuesta al aire libre. Existen otros parámetros meteorológicos que influyen como la velocidad del viento, la radiación y la humedad relativa. El término sensación térmica es usado para describir el grado de incomodidad que un ser humano siente, como resultado de la combinación de la temperatura y el viento en invierno y de la temperatura, la humedad y el viento en verano.

Existen dos factores que aceleran la pérdida de calor del cuerpo humano y que definen, la sensación de frío: 1) La diferencia térmica entre la piel y el medio ambiente y 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. 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. 

Paul Siple en 1948 obtuvo un índice de enfriamiento. Consideró para ello 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. Este índice expresado en Kcal/m2 h está dado por:

Indice = (10,45 + 10 * Raíz (V) - V)*(33 - T) (1)

donde V es el módulo del viento en m/s y T la temperatura ambiente.

La Temperatura de enfriamiento producida por el viento en 0ºC es:

WC = -0.04544 * (Indice) + 33 (2)

Reemplazando (2) en (1)

WC = -0.04544 [(10.45 + 10 * RAIZ (V) - V) * (33 - T)] + 33

Otra forma de calcular la sensación térmica por efecto del viento que encontré en la web es la siguiente:

WC (windchill) = 33 + (T - 33) * (0.474 + 0.454 * RAIZ((V * 0.6214) * 0.447) - 0.0454 * ((V * 0.6214) * 0.447))

Donde T es la temperatura en ºC
V es la velocidad del viento en Km/h

Equivalencias en las unidades de viento: 1 km/h = 0,6214 mph = 0,54 Kt (nudos)

 

Humedad ambiente

En el verano el elemento que aumenta la sensación térmica es la humedad. Cuando la humedad es elevada, el valor de la sensación térmica es superior al de la temperatura del aire. En este caso la sensación térmica refleja la dificultad que el organismo encuentra para disipar el calor producido por el metabolismo interno y nos sentimos incómodos.

Si en el verano la humedad es baja, la sensación térmica es menor que la temperatura real del aire. En este caso notamos una sensación de bienestar, porque la piel se enfría más debido a una mayor evaporación de la transpiración.

Cuando la temperatura del aire es menor que 32ºC (temperatura de la piel), el viento disminuye la sensación térmica. En cambio si la temperatura supera los 32ºC la aumenta.

Este índice se conoce internacionalmente como Heat Index y en su cálculo están involucrados una serie de parámetros que se mencionan a continuación (cuya magnitud aproximada se halla entre paréntesis):

En orden de arribar a una ecuación que utilice variables más convencionales, se hicieron numerosas regresiones. La ecuación resultante:

Indice de calor (Heat Index):
HI = -42,379 + 2,04901523 * T + 10,14333127 * H - 0,22475541 * T * H - 6,83783 * 10-3 * T2 - 5,481717 * 10-2 * H2 + 1,22874 * 10-3 * T2 * H + 8,5282 * 10-4 * T * H2 - 1,99 * 10-6 * T2 * H2

T es la temperatura en ºF y H es la humedad relativa en %
Equivalencia de temperatura: TºF = 1.80 * TºC + 32

Válida para valores de temperatura mayores a 27ºC y humedad relativa superior al 40%

Tiene un error de  ±1.3°F. Aunque sólo aparecen la temperatura y la humedad como variables, todos los parámetros antes mencionados están implicados en ella.

Steadman, R.G., 1979: The assessment of sultriness. Part I: A temperature-humidity index based on human physiology and clothing science. J. Appl. Meteor., 18, 861-873.

 

A continuación hay dos tablas para calcular en una los efectos de la humedad y en la otra los efectos de la velocidad del viento.

Tabla para calcular la sensación térmica por efecto del calor y la humedad. Se escoge la fila de la tabla correspondiente al valor de la temperatura del aire (columna de la izquierda) y se va hasta el cruce con la columna de la humedad relativa (fila de arriba). En el punto de cruce de las dos tomamos ese valor.

Ejemplo: aire a 25º y humedad relativa 80% . Leemos 27º

TEMP. (º C)

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

                               

Una vez obtenido el valor de la temperatura de la sensación térmica (27º en el ejemplo), se calcula el posible incremento por los efectos de la velocidad del viento.
Si ese día sopla mucho viento (50 km/h) tenemos menos sensación térmica.

En la siguiente tabla entramos por la izquierda ,en 27 ºC, y llegamos a la columna de 50 km/h. Ahí podemos ver que este efecto va a rebajar en 3 grados la sensación térmica, quedando finalmente en 24 ºC .

Temperatura (ºC)

Velocidad del viento menor a 12,5 km/h

Velocidad del viento entre 12,5 y 21,5 km/h

Velocidad del viento entre 21,5 y 36 km/h

Velocidad del viento entre 36 y 50 km/h

Velocidad de viento superior a 50 km/h

20

0

-1

-3

-4

-4

21

0

-1

-3

-4

-4

22

0

-1

-2

-3

-4

23

0

-1

-2

-3

-4

24

0

-1

-2

-3

-4

25

0

-1

-2

-3

-4

26

0

-1

-2

-3

-3

27

0

-1

-2

-3

-3

28

0

-1

-2

-3

-3

29

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

+1

36

0

0

0

+1

+1

37

0

0

0

+1

+2

38

0

0

0

+1

+2

39

0

0

+1

+2

+2

40

0

0

+1

+2

+3

41

0

0

+1

+2

+3

42

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 entonces 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 forma más eficaz que tiene el cuerpo para perder calor es la transpiración. 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.

 

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).

2.- Se basa en un modelo que tiene en cuenta el rostro humano (en reemplazo de la experiencia de Siple quien había considerando 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.

También se incluye el tiempo de congelamiento. Este se calcula como:

Ft = ((-24.5 x ((0.667 x (V10 x 8/5)) + 4.8)) + 2111) x (-4.8 - ((Tair - 32) x 5/9)) -1.668

Ft es el tiempo de congelamiento en minutos, Tair y V son la temperatura del aire en ºF y la velocidad del viento en mph > 16 medida a una altura de 33 Pies.

Ft = ((-24.5 x ((0.667 x V10) + 4.8)) + 2111) x (-4.8 - Tair)  -1.668

Ft es el tiempo de congelamiento en minutos, Tair y V son la temperatura del aire en ºC y la velocidad del viento en Km/h > 25 medida a una altura de 10 metros.

Tablas:

Sensación Térmica para temperaturas desde +5 a -20°C

T (°C)

V10 (km/h)

5

0

-5

-10

-15

-20

5

4

-2

-7

-13

-19

-24

10

3

-3

-9

-15

-21

-27

15

2

-4

-11

-17

-23

-29

20

1

-5

-12

-18

-24

-30

25

1

-6

-12

-19

-25

-32

30

0

-6

-13

-20

-26

-33

35

0

-7

-14

-20

-27

-33

40

-1

-7

-14

-21

-27

-34

45

-1

-8

-15

-21

-28

-35

50

-1

-8

-15

-22

-29

-35

55

-2

-8

-15

-22

-29

-36

60

-2

-9

-16

-23

-30

-36

65

-2

-9

-16

-23

-30

-37

70

-2

-9

-16

-23

-30

-37

75

-3

-10

-17

-24

-31

-38

80

-3

-10

-17

-24

-31

-38



Sensación Térmica  para temperaturas entre -25 y -50°C

T(°C)

V10 (km/h)

-25

-30

-35

-40

-45

-50

5

-30

-36

-41

-47

-53

-58

10

-33

-39

-45

-51

-57

-63

15

-35

-41

-48

-54

-60

-66

20

-37

-43

-49

-56

-62

-68

25

-38

-44

-51

-57

-64

-70

30

-39

-46

-52

-59

-65

-72

35

-40

-47

-53

-60

-66

-73

40

-41

-48

-54

-61

-68

-74

45

-42

-48

-55

-62

-69

-75

50

-42

-49

-56

-63

-69

-76

55

-43

-50

-57

-63

-70

-77

60

-43

-50

-57

-64

-71

-78

65

-44

-51

-58

-65

-72

-79

70

-44

-51

-58

-65

-72

-80

75

-45

-52

-59

-66

-73

-80

80

-45

-52

-60

-67

-74

-81

donde
T = Temperatura actual del aire en ºC
V10 = Velocidad del viento medida a 10 metros en km/h (así es reportada desde los observatorios meteorológicos)

Nota:

El  índice Sensación Térmica  no afecta a los objetos y no disminuye el valor de la temperatura. Sólo describe lo que el ser humano siente en esas condiciones de temperatura y viento. No tiene en cuenta la radiación recibida por el sol, así que un día soleado puede hacer que nuestra sensación térmica se eleve entre 6 y 10 unidades.

Guía
Bajo riesgo de congelamiento para la mayoría de las personas
Se incrementa el riesgo de congelamiento para la mayoría de las personas,  dentro de los 30 minutos de exposición
Alto riesgo para la mayoría de las personas entre 5 y 10 minutos de exposición
Alto riesgo para la mayoría de las personas en 2 a 5 minutos de exposición
Alto riesgo para la mayoría de las personas en 2 minutos de exposición o menos

 

 

Bueno amigos, espero que toda esta info les ayude para escaparle al frío ó para en caso que no quede otra, navegar de la manera más segura y confortable posible

Hasta la próxima y Buenos Vientos
Mark Royo Celano
mark@windsurfers.com.ar

 


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