Contracorriente

Temperatura y sensación térmica

2005-02-caLa temperatura es una medida del calor que tiene un cuerpo. Para determinarla se utilizan los termómetros, instrumentos basados en algún fenómeno físico cuantificable que brindan una medida objetiva de la temperatura (el fenómeno más utilizado es el de la expansión térmica). Por el contrario, nuestras sensaciones son subjetivas, poco exactas y difícilmente repetibles. Por esta razón, ya en un primer análisis, llama la atención que se haya propuesto cuantificar lasensación térmica.

Todos hemos experimentado que la sensación de calor o frío no sólo depende de la temperatura sino de otros factores. Si la temperatura es baja y además sopla viento, la sensación de frío es mayor; si la temperatura es alta, un ambiente húmedo aumenta la sensación de bochorno. Creo que todos estamos de acuerdo con esto, pero desde hace algunos años se hace referencia a la sensación térmica en forma cuantitativa. Es decir, se pretende determinar lo que las personas sienten con precisión en términos de una temperatura equivalente, lo que a diario se nos informa por la radio y la televisión.

La vieja y la nueva sensación térmica

La idea de cuantificar la sensación térmica se remonta a la Segunda Guerra Mundial. En el Ejército de Estados Unidos surgió la preocupación sobre el efecto que el frío intenso tenía en sus soldados, en particular por la acción del viento sobre las partes del cuerpo expuestas a bajas temperaturas. Los meteorólogos comenzaron a usar esta idea en los años setenta.

Para cuantificar el enfriamiento por el viento se utilizó un recipiente cilíndrico con agua a 33 ºC. Se determinó el calor perdido por el cilindro en función de la temperatura ambiente y la velocidad del viento. De esta manera se obtuvo una tabla mediante la cual se establecía la sensación térmica. Los valores así calculados son los que usted ha estado recibiendo a través de los medios hasta hace muy poco.

Efectivamente, en un día frío nuestro cuerpo pierde más calor, no sólo cuanto más baja es la temperatura ambiente sino también cuanto mayor es el viento. El viento sobre nuestra piel favorece la transferencia de calor y también la evaporación del sudor. Como consecuencia las pérdidas de calor son mayores en función de la velocidad del aire, lo que resulta en una mayor sensación de frío. (Nótese que el efecto del sudor no fue tenido en cuenta en la determinación de la sensación térmica, ya que el cilindro en cuestión no sudaba).

Recientemente, se ha reconsiderado la manera de calcular la sensación térmica. Según se informa en la Gacetilla Nº 4 de 2004 del Servicio Meteorológico Nacional (SMN), se trata de obtener un nuevo índice de sensación térmica, más realista y aplicable a diversas regiones climáticas. En noviembre del mismo año, el SMN adoptó el nuevo modelo para la sensación térmica. Para su cálculo se detalló lo siguiente:

  • La velocidad del viento debe ser la que corresponde a la altura promedio de la cara del ser humano (el viento se mide a 10 metros de altura, ahora para el cálculo se toma el valor que corresponde a 1,5 metros).
  • En lugar del enfriamiento de un cilindro, ahora se tiene en cuenta la forma del rostro humano.
  • Se incorporan detalles relacionados con la transferencia de calor entre la piel humana y el ambiente.
  • Se considera que las personas se encuentran en movimiento, con una velocidad de 5 km/h.
  • Se incorpora en el modelo la resistencia a la pérdida de calor del tejido de la piel humana.
  • No se considera radiación solar alguna.

A esta altura, el lector habrá percibido que la cuantificación de la sensación térmica no es una tarea sencilla y que presenta numerosos puntos controvertidos. Del propio punteo realizado en el párrafo anterior podemos rápidamente señalar lo siguiente.

  1. La sensación térmica depende de nuestra altura.
  2. La sensación térmica depende de la forma de nuestro rostro.
  3. La transferencia de calor entre la piel y el ambiente depende de numerosos detalles (por ejemplo, las cosas cambian si usted es pelado o si tiene barba).
  4. La sensación térmica depende de la velocidad con la que usted camina (hay diferencia si usted corre o se queda quieto).
  5. La transferencia de calor de la piel humana depende del individuo.
  6. Como seguramente usted ha experimentado, en días fríos conviene transitar por la vereda del sol.

Como si esto fuera poco

Lo anterior nos indica que el valor de la sensación térmica que regularmente nos anuncian depende de numerosos factores y no es de carácter universal. Algo muy llamativo es que la sensación térmica sea determinada para la piel desnuda (usted habrá advertido que la gente transita generalmente vestida). Es que la sensación térmica sólo se refiere al rostro expuesto al viento. También la situación cambia si usted camina a favor o en contra del viento (y si usted es narigón, caminar de perfil al viento puede resultar especialmente no recomendable). Por otro lado, nuestra sensación térmica depende de la actividad que estemos realizando, de nuestro estado de salud y… de nuestra edad. En invierno, por ejemplo, es recomendable tomar algo caliente antes de enfrentar un día frío: mejora la sensación térmica.

Nuestras sensaciones también dependen de nuestro pasado cercano. Un clásico experimento consiste en colocar una mano en agua caliente y otra en agua fría por unos minutos, y luego sumergir ambas manos en agua tibia: ello nos provocará sensación de frío en una mano y de calor en la otra. De modo que en este caso tenemos sensaciones térmicas diferentes según sea la parte del cuerpo que consideremos.

Discusión térmica

De los ejemplos anteriores concluimos que la sensación térmica depende de la persona en particular a la que nos referimos. Más aún, las sensaciones varían de acuerdo a las circunstancias y a las partes del cuerpo. Obviamente la sensación térmica depende fuertemente de la vestimenta utilizada (por esta razón nos abrigamos cuando hace frío).

Entonces, ¿qué nos dicen por la radio y la televisión? Lo que se ha querido cuantificar es la influencia de otros factores -además de la temperatura- en nuestra sensación térmica. No hay duda respecto a que el viento afecta nuestra sensación térmica especialmente en días fríos. ¿Pero cómo podemos cuantificar este fenómeno? Lo que se hizo originalmente fue determinar cuánto calor pierde un cilindro con una temperatura típica de la piel (33 ºC) cuando se lo expone a ambientes con temperaturas y velocidades del viento diferentes (posteriormente se tuvo en cuenta la forma del rostro humano). Con esto se cuantifica, mediante una temperatura equivalente, la transferencia de calor hacia el ambiente.

Existen numerosos factores que el cálculo de la sensación térmica no incluye. Hemos presentado factores subjetivos que dependen de la persona y las circunstancias que ella atraviesa en particular. Sin embargo, existen otros factores que dependen del ambiente, además del viento, que influyen en la sensación térmica. Entre ellos la humedad, la radiación solar y el medio circundante. La humedad cambia la conductividad térmica del aire y altera el efecto refrescante de la transpiración. El sol juega un rol muy importante: todos sabemos cómo cambia nuestra sensación cuando en un día frío nos ponemos al sol. Finalmente, es distinto encontrarse en un lugar abierto que en un lugar rodeado de edificios. En efecto, los edificios circundantes pueden adquirir una temperatura tal que sus paredes irradien lo suficiente como para cambiar apreciablemente nuestra sensación térmica.

Nos hemos enfocado en la determinación de la sensación térmica para días fríos. En días de calor, la humedad es el factor que más afecta la sensación de bochorno. En este caso, la sensación térmica cuantifica la dificultad que el organismo encuentra para disipar el calor producido por el metabolismo interno y la incomodidad asociada con una humedad excesiva. El cálculo de la sensación térmica para días de calor incluye una serie de parámetros que hacen su determinación aun más controvertida. En efecto, el resultado del cálculo depende de las dimensiones humanas, la radiación de la piel, el tipo de vestimenta, la temperatura interna del cuerpo, la actividad metabólica, la resistencia de la ropa a la transferencia de calor y de la humedad, la tasa de transpiración, y la tasa de ventilación por respiración.

Sensación de conclusión

En resumen, el valor que se calcula para la sensación térmica es arbitrario y subjetivo. En un día frío, una diferencia significativa entre la temperatura y la sensación térmica indica que en ese día hay un fuerte viento, información que se nos podría dar directamente. Finalmente, expresar la sensación térmica en unidades propias de la temperatura representa un error conceptual. La escala Celsius, por ejemplo, es una escala de temperaturas, no de sensaciones. Esto especialmente lleva a interpretaciones incorrectas sobre qué expresa la sensación térmica. No falta quien cree que la “temperatura verdadera” es la de la sensación térmica. Vemos así que el valor de la sensación térmica no sólo es arbitrario sino que también es confuso, ya que surge de un cálculo con el que se intenta cuantificar un fenómeno de transferencia de calor mediante una temperatura.

Sensación “viéntica”

Frecuentemente explico a mis alumnos que el cálculo de la sensación térmica dice que, por ejemplo, para una temperatura de 10 °C con un viento de 16 km/h la sensación térmica es de 5 °C. Es decir que esta es la temperatura equivalente sin viento. En resumen, el par (10 °C, 16 Km/h) es equivalente al par (5 °C, 0 km/h). Entonces, si A es equivalente a B, con el mismo derecho digo que B es equivalente a A.

Concluyo que en un día de 5 °C sin viento, la sensacion viéntica es de 16 km/h. Así como se incorpora el viento en una temperatura equivalente, podemos incorporar la temperatura en un viento equivalente. En el primer caso se calcula la temperatura equivalente sin viento, en el segundo calculamos el viento equivalente para una determinada temperatura de referencia (elegí 10 °C). Nota: la sensación viéntica para temperaturas mayores de 10 °C toma valores negativos.