FENÔMENOS DE TRANSPORTE – A TRANSFERÊNCIA DE CALOR DO CORPO HUMANO

O calor metabólito produzido pelo corpo humano é dissipado como calor latente e calor sensível. O primeiro caso ocorre pela vaporização da água nos pulmões e na pele, que absorve o calor do corpo e libera quando a umidade se condensa em superfícies frias. O segundo caso, o calor sensível, é transferido por convecção e radiação, nos pulmões ocorre quando o ar inalado é aquecido.

Figura 1 – mecanismos de perda de calor do corpo humano descansando

A taxa de transferência de calor do corpo é igual à taxa metabólica de calor no corpo, que varia entre cerca de 100W para um trabalho leve de escritório até cerca de 1000W durante um trabalho físico pesado (ÇENGEL, 2012). Sabemos que esse valor é um valor experimental, portanto, pode haver erros pois a vestimenta no corpo pode atuar como isolante, impedindo a transferência de calor.

Calor sensível é influenciado pela temperatura corporal (da pele), do ambiente e do movimento do ar. O calor latente é influenciado pela umidade da pele e do ambiente circundante. O calor sensível da pele passa primeiro pela vestimenta e, da vestimenta para o ambiente. As equações abaixo representam a transferência de calor por convecção e por radiação do corpo humano vestido.

A tabela a seguir mostra os coeficientes de transferência de calor por convecção a pressão de 1 atm.

Figura 2 – Coeficientes de transferência de calor por convecção a pressão de 1atm.

O calor sensível do corpo externo é a combinação da transferência por convecção e por radiação, sabendo que para que o conforto térmico seja alcançado a temperatura corporal deve estar em 33 oC com ou sem veste.

Figura 3 – Rede de resistências térmicas simplificada para
transferência de calor a partir da pessoa vestida

Outra forma de analisarmos a perda de calor sensível é através dos pulmões pela respiração. Quando respiramos, o ar expirado sai a uma temperatura próxima a temperatura interna corporal, assim ocorre a transferência de calor sensível por convecção.

A perda de calor latente é sentida através da evaporação da água da pele, ou seja, para o equacionamento é necessário levar em consideração a pressão de vapor da água na pele e no ar ambiente, e a quantidade de umidade da pele.

Quando a pele está totalmente molhada, a perda de calor latente por evaporação é máxima, porém deve-se levar em consideração o vestuário pois, sabe-se que ele serve como isolamento para a transferência de calor. A taxa de evaporação máxima para um homem médio é de carca de 1L/h (0,3g/s), que representa um limite máximo de 730W para a taxa de resfriamento evaporativo. Uma pessoa pode perder 2kg de água por hora durante um treino em um dia quente, mas qualquer excesso de suor desliza para fora da superfície da pele sem evaporação (ÇENGEL, 2012). Nos pulmões também ocorre perda de calor latente que se dá pela respiração.

Figura 4 – Taxa de evaporação de uma pessoa média, 730W.

A fração de calor sensível varia de cerca de 40% no caso de trabalhos pesados até cerca de 70% durante trabalhos leves. O resto da energia é rejeitado pelo suor do corpo em forma de calor latente. (ÇENGEL, 2012)

REFERÊNCIAS

ÇENGEL, Yunus A. Tranferência de Calor e Massa. [S. l.]: AMGH Editora LTDA., 2012.