Lunes, 4 de febrero de 2002

EL COMFORT TÉRMICO EN ACTIVIDADES DE AIRE LIBRE EN CONDICIONES DE FRÍO

David Rosa, ingeniero del Instituto de Biomecánica de Valencia y alpinista con dos expediciones a ochomiles a sus espaldas, estudia en este artículo todo lo referente al comfort térmico y los mecanismos fisiológicos de temperatura.

El confort térmico es un aspecto de gran importancia para la vestimenta para el aire libre, no sólo por su influencia en el confort final, sino que también por su importancia en la reducción del riesgo de lesiones térmicas (congelación en altas montañas, hipotermias en condiciones de frío extremo. etc.). No en vano, su valoración reviste cada día mayor importancia para los usuarios y el mercado se ha visto inundado por una gran oferta de productos diseñados con nuevos materiales (membranas técnicas, fibras, etc.) o nuevos conceptos para mejorar el confort térmico (ventilación, materiales de cambio de fase, etc.). Siendo el sector de la ropa y calzado uno de los que han sufrido un mayor aumento en la oferta de productos con estas características.

Sin embargo, la aparición creciente de productos para mejorar el confort térmico no se ha visto acompañada de la publicación de actividades científicas de investigación que permitan avanzar en el conocimiento de la respuesta térmica del cuerpo en diferentes situaciones y como actúan sobre ésta los diferentes materiales y productos. Lo que permitiría el desarrollo de nuevos y mejores productos. En la base de la carencia de estudios científicos se pueden encontrar diferentes razones, entre ellas cabe destacar por una parte el hecho de que el confort térmico depende de forma compleja de muchos factores como el ambiente, las características del sujeto, y la ropa o el calzado que lleve éste. Por otra, resulta difícil medir de forma objetiva la respuesta térmica del usuario y del producto.

El confort térmico está determinado al nivel termofisiológico, por lo tanto es decisivo que los atributos de conductividad térmica y permeabilidad a la humedad de la vestimenta se ajusten a las necesidades fisiológicas. Es decir, la prenda o calzado debe presentar un rango determinado de temperatura y humedad en el microclima creado entre la piel y la prenda, que dependerá del uso para el que esté destinado. Por lo que, para estudiar el confort térmico será necesario tener en cuenta conocimientos de fisiología, y en especial de termorregulación del cuerpo humano y de la influencia de la vestimenta y calzado en la respuesta termorregulatoria.

Termorregulación del cuerpo humano El estado que viene asociado al confort térmico es el de equilibrio, cuando la ganancia de calor es igual a la pérdida. Cuando no existe este equilibrio el cuerpo humano es capaz de poner en juego mecanismos fisiológicos de termorregulación para controlar el calor que cede al ambiente, con la finalidad de alcanzar de nuevo el equilibrio y mantener la temperatura del cuerpo dentro de los valores necesarios. En condiciones de frío, el cuerpo pierde calor con demasiada velocidad y es necesario que se reduzcan las pérdidas para evitar que la temperatura corporal descienda hasta niveles de peligro. Los mecanismos de retención de calor son:

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Reducir la producción de sudor al mínimo. Disminuir el flujo sanguíneo hacia la piel y extremidades. Si el cuerpo continua perdiendo calor se inician temblores (tiriteo), que no es más que ejercicio físico involuntario.

Influencia de la vestimenta y calzado en la respuesta termorregulatoria Los productos utilizados para la mejora del confort climático utilizan básicamente tres mecanismos y sus combinaciones para controlar temperatura y humedad: materiales que manejan humedad interna y externa (membranas, textiles técnicos, etc.), materiales que combaten la pérdida de calor, materiales de cambio de fase que absorben y devuelven calor y sistemas de ventilación. Los mecanismos de regulación de la respuesta térmica del cuerpo son:

1.- Manejo de la humedad mediante transporte de humedad para separarla del cuerpo e impermeabilidad. 2.- Aislamiento térmico, de forma estática (rellenos) o dinámica (cambio de fase). 3.- Ventilación natural o forzada

El estudio del confort térmico puede hacerse mediante experimentación, bien con personas bien con máquinas. Los trabajos con personas pueden hacerse sobre la base de recopilar la opinión de los usuarios (técnicas subjetivas) o sobre la base de medir diferentes parámetros como temperatura y humedad (técnicas objetivas).

Los ensayos con máquinas tienen la ventaja de ser más rápidos, repetibles y baratos. Estos ensayos suelen estudiar las propiedades de los materiales (impermeabilidad, transpirabilidad, conductividad térmicas y otras) o bien del producto acabado mediante maniquíes en condiciones controladas de temperatura y humedad. Como resultado ofrecen una serie de parámetros que ofrecen una idea de la adecuación del producto al uso (cuins, columna de agua, etc.). Disponer de métodos estandarizados de ensayo es uno de los principales objetivos en este campo. Sin embargo, falta establecer una relación clara entre los resultados de estos ensayos y las prestaciones reales de los materiales y productos. ¿Qué relación existe entre la conductividad térmica de un tejido y el confort final que experimentará el usuario?.

La experimentación con personas es más costosa y presenta una gran variabilidad ya que la respuesta termofisiológica depende de las características de los individuos (edad, hidratación, forma física, etc.). Sin embargo, la predicción de la situación climática en la vestimenta o calzado, bajo condiciones de uso reales son solo posibles con este tipo de técnicas.En los ensayos con personas basados en técnicas subjetivas, se recopila información a través de encuestas a usuarios que prueban los productos en condiciones controladas de uso en el ambiente o de temperatura y humedad en cámaras climáticas. Es la forma tradicionalmente utilizada por las empresas y, aunque esta metodología permite obtener información sobre las sensaciones del usuario, que es precisamente sobre lo que se quiere actuar, por si sola no proporciona criterios para el diseño y desarrollo de productos. Se sabe si funciona o no, pero no porqué ni cómo mejorarlo.

En ese sentido, los ensayos basados en técnicas objetivas pretenden caracterizar el comportamiento fisiológico del cuerpo humano ante diferentes condiciones térmicas determinadas por el ambiente, la ropa, la variación entre sujetos, etc. Para esta caracterización, es necesaria la medida de diversas variables fisiológicas sobre los sujetos y la medida de los parámetros térmicos del ambiente. Son numerosos los trabajos realizados que contemplan este tipo de técnicas en el estudio del efecto de la ropa (Nielsen, 1992; Ilmarinen, 1989; Rissanen, 1997; McLellan, 1996) y del ambiente (Snellen, 1966; ISO 10551, 1995) en la respuesta corporal global. El principal problema a que se enfrentan este tipo de trabajos, especialmente en el estudio de productos con un interfase ajustado con el cuerpo (calzado, mochilas, etc.) dónde la inclusión de un cuerpo extraño puede producir molestias y daño, es el tamaño y robustez de los sensores.

La gran evolución de la tecnología de materiales y de la microelectrónica en los últimos años ha

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posibilitado el desarrollo de nuevos sensores de medida de temperatura y humedad con mejores características y pequeño tamaño. Existen múltiples formas de medir la humedad del aire (Geisslinger, 1997), desde métodos donde las propiedades mecánicas de un material cambian con la proporción de vapor de agua contenida en el aire hasta técnicas muy complejas y precisas basadas en métodos ópticos. Para la medida de la humedad fisiológica es necesario que los sensores tengan un tamaño reducido, sólo los sensores electrónicos permiten esta característica. Al igual que en los sensores de humedad, los sensores de temperatura electrónicos presentan mejores características de precisión y pequeño tamaño. Dentro de la técnica de medida de la temperatura se puede distinguir, entre sensores electrónicos de contacto y sensores infrarrojos de temperatura que no requieren contacto físico con la superficie de medida. El reto consiste en medir al mismo tiempo temperatura y humedad con el menor tamaño y mayor robustez posibles.

En este contexto, el Instituto de Biomecánica de Valencia (IBV) lleva más de dos años investigando sobre las características térmicas de diferentes componentes de las prendas para el aire libre. Se ha desarrollado un sensor robusto y de reducido tamaño (ver fotografía) para medir temperatura y humedad en diferentes zonas del pie y del cuerpo. Este proyecto incluye el estudio de diferentes productos construidos con diversos componentes y materiales en condiciones ambientales reales y en cámaras climáticas. El proyecto se centra en el estudio del calzado para actividades de aire libre en condiciones climáticas de desierto, clima mediterráneo y alta montaña. Los estudios dealta montaña se van a desarrollar durante el invierno en el Vallede Benasque. Este proyecto se ha desarrollado en colaboración

con el fabricante de calzado, Calzados FAL, S.A. especialista en calzado para aire libre.

Este proyecto permitirá determinar el efecto en el confort térmico de los diferentes componentes del calzado técnico (membranas, forros, cierres, etc.) y de los materiales utilizados en su fabricación (Gore-Tex, thinsulate, etc.). Así como, generar conocimientos sobre el efecto de los calzados técnicos en la respuesta termorregulatoría del cuerpo humano en ambientes extremos. Determinar la relación entre medidas objetivas de variables fisiológicas y la percepción de los sujetos en estos ambientes. Por último, determinar la validez de los ensayos en cámara climática frente a ensayos al aire libre en situaciones ambientales extremas.Además, se dispondrá de una instrumentación contrastada que permitirá abordar trabajos futuros en condiciones de mayor altitud y frío.

David RosaInstituto de Biomecánica de Valencia

Colaborador de barrabes.com

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