Transpiración, Enfriamiento del Cuerpo

Cuando la temperatura ambiente está por encima de la corporal, entonces toda la transferencia del calor por radiación, conducción y convección se dirige hacia el interior del cuerpo en vez de hacia fuera. Puesto que debe haber una transferencia neta de calor hacia fuera, entonces el único mecanismo que le queda al cuerpo bajo esas condiciones es la evaporación de la transpiración de la piel y el enfriamiento por evaporación de esa transpiración. Incluso, aunque uno no se percata de la transpiración, los textos de fisiología citan una cantidad aproximada de 600 gramos por dia, de "pérdida insensible" de sudor de la piel.

El efecto del enfriamiento por evaporación del sudor, hace uso del muy alto calor de vaporización del agua. Este calor de vaporización es de 540 calorías/gm. en el punto de ebullición, pero aún mas grande, de 580 cal./gm., a la temperatura normal de la piel.

¿Por Que el Calor de Vaporización es Mayor a la Temperatura Corporal?

Si la tasa de evaporación de la transpiración es gm/dia = gm/hr.

entonces la tasa de enfriamiento es
Q/t = vatios.

Como parte de la regulación fisiológica de la temperatura corporal, la piel comenzará a sudar casi precisamente a 37°C., y la transpiración aumentará rapidamente con el aumento de la temperatura corporal. Guyton informa de que una tasa de transpiración máxima esta sobre 1,5 litros/hora, pero que despues de 4 a 6 semanas de aclimatación al clima tropical, se pueden alcanzar ¡3,5 litros/hora!. Tendríamos que quedarnos sentado y quietos, bebiendo constantemente, sólo para ¡evitar la deshidratación! Esa tasa máxima se corresponde con una potencia máxima de enfriamiento de cerca de ¡2,4 kilovatios!

Transferencia de Calor por VaporizaciónEnfriamiento por Evaporación
Modelación del Enfriamiento del Cuerpo Humano
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Conceptos sobre Transferencia del Calor

Ejemplos sobre Transferencia del Calor

Referencia
Guyton
Cap. 47
 
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Transferencia de Calor por Vaporización

Si una parte de un líquido se evapora, enfría el líquido que permanece por debajo, porque debe extraer de este, el calor de vaporización necesario, con objeto de poder hacer el cambio de fase al estado gaseoso. De esta manera, es un medio de transferencia de calor importante en ciertas circunstancias, como en el enfriamiento del cuerpo humano, cuando está sujeto a temperaturas ambientes por encima de la temperatura corporal.

Enfriamiento por Evaporación
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Conceptos sobre Transferencia del Calor

Ejemplos sobre Transferencia del Calor
 
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Enfriamiento por Evaporación

Debido al gran calor de vaporización del agua, su evaporación de la superficie de un líquido, es un mecanismo de enfriamiento muy efectivo. El cuerpo humano hace uso del enfriamiento por evaporación, por medio de la transpiración para emitir energía, incluso cuando está rodeado de una temperatura mas alta que la corporal. El proceso de enfriamiento es un ejemplo de aproximación al equilibrio térmico. La tasa de enfriamiento por evaporación está dada por

Si m = gm de agua a 100°C., se evapora en t = seg., la tasa de enfriamiento a 100°C. es
Q/t= cal/s = vatios = BTU/hr.

La velocidad de enfriamiento de un líquido (por debajo de la ebullición) es mas complicado, ya que el calor de vaporización cambia con la temperatura, y la tasa depende de la temperatura ambiente y de la humedad relativa.

La Vaporización como Mecanismo de Transferencia de Calor
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Conceptos sobre Transferencia del Calor

Ejemplos sobre Transferencia del Calor

Equilibrio Térmico
 
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