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

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):

Presión de vapor (1.6 kPa),

Dimensiones humanas (determina el área superficial de la piel - 1.7 metros de altura (5' 7"), 67 Kg (147 libras))

Radiación efectiva en el área de la piel (0.80)

Diámetro significativo de un ser humano (basado en el volumen y densidad del cuerpo - 15.3 cm)

Cobertura de ropa (Se asume pantalón largo y camisa de manga corta - 84%)

Temperatura interna del cuerpo ( 36.9ºC/98.6°F)

Presión de vapor del cuerpo (depende de la temperatura y salinidad - 5.65 kPa)

Temperatura superficial y presión de vapor de la piel y ropa (afecta la transferencia de calor desde la piel por radiación y convección. Los valores se determinaron por medio de un proceso iterativo), actividad (metabolismo - 180 W/m² de piel teniendo en cuenta una persona caminando fuera a una velocidad de 5 Km/h (3.1 mph))

Velocidad efectiva del viento (vector suma del movimiento del cuerpo y el promedio de la velocidad del viento. El ángulo entre los vectores influye en la convección desde la superficie de la piel - 5 Kt (nudos))

Resistencia de la ropa a la transferencia de calor (se asume que la ropa está compuesta 20% por fibra y 80% de aire)

Resistencia de la ropa a la transferencia de humedad (como la ropa es mayormente aire, se utiliza pura difusión aquí)

Radiación desde la superficie de la piel (coeficiente determinado en previos estudios)

Convección desde la superficie de la piel (influenciado por la viscosidad cinemática y el ángulo del viento-coeficiente determinado en previos estudios)

Tasa de transpiración (se asume uniforme y que no gotea del cuerpo)

Tasa de ventilación (cantidad de calor que se pierde por exhalación - 2 a 12% dependiendo de la humedad)

Resistencia de la piel a la transferencia de calor (función de la actividad, temperatura de la piel, entre otros)

Resistencia de la piel a la transferencia de humedad (función de la diferencia de presión de vapor a través de la piel. Decrece con el aumento de la actividad)

Resistencia superficial a la transferencia de calor (cuando la radiación y la convección desde la piel decrecen, este valor también lo hace)

Resistencia superficial a la transferencia de humedad (similar al ítem anteriorm pero depende además de las condiciones de la capa de aire que está justo sobre la superficie de la piel.

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

Una producción de
Windsurfers Argentinos - www.windsurfers.com.ar

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
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60	-2	-9	-16	-23	-30	-36
65	-2	-9	-16	-23	-30	-37
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T (°C) V₁₀ (km/h)	5	0	-5	-10	-15	-20
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