Se presenta un análisis de los mecanismos de transferencia de calor vigentes cuando un motociclista conduce su vehículo en climas calientes. Dentro de estos mecanismos se encuentra el enfriamiento evaporativo.

1. Long-Distance Riding
in Hot Weather
Operaciones unitarias II
Jesus Fco. Bustamante Arce
2/10/2014

2. Long-Distance Riding
in Hot Weather
Tom Austin
Motorcycle Industry Council
Verano de 2010, Long-Distance Riding
in Hot Weather, Iron butt, 4, 62-66

3.  Introducción
 Regulación de la temperatura corporal.
 Funcionamiento del enfriamiento evaporativo.
 Ejemplos de Flujo de Calor hacia y desde el cuerpo.
 Requisitos mínimos de agua
 Ropa Absorbente
 Otras fuentes de calor
 Otras fuentes de enfriamiento
 Conclusiones

4. Introducción

5.  Los climas cálidos se vuelven un riesgo para los
motociclistas de largas distancias cuando la temperatura
esta sobre la temperatura de la piel (34°C).
3 de los 4 mecanismos por los cuales los conductores
permanecen frescos ya no funcionan cuando la
temperatura del aire está por encima de la temperatura
de la piel.

6.  Entonces la probabilidad de un golpe de calor se dispara.
Es posible manejar con seguridad y comodidad, aun con
temperaturas arriba de los 38°C, pero hay que saber
cómo funcionan las cosas cuando la temperatura del aire
es excede la temperatura de la piel.

7. Regulación de la temperatura
corporal.

8.  Al ser de sangre caliente, debemos mantener una
temperatura en promedio de 37°C, si se tiene un cambio
de temperatura de solo 5 grados se estaría seriamente
enfermo; con 10°C más caliente o frio moriríamos.
Con el equipo adecuado, podemos manejar con
comodidad a temperaturas bajo cero. Con un adecuado
aislamiento y protección contra el viento. Para calentar
el cuerpo el metabolismo crea (100 watts en reposo y
140 watts con actividad ligera) calor suficiente para
mantener nuestra temperatura corporal.

9.  Sin embargo, es mucho más difícil mantener una
temperatura cómoda y segura cuando la temperatura
ambiente supera la temperatura de la piel.
El aislamiento no funciona porque al estar aislado el
calor producido no tiene a donde irse y produce
sobrecalentamiento.

10.  Es por eso que a temperatura de aire a 25°C o menor
son temperaturas confortables.
Pero a temperaturas mayores se tiene un aumento en la
tasa de transpiración.
Los cuerpos intercambian calor con su entorno a través
de la convección, conducción, radiación y evaporación.

11. Conducción: Radiación
 La conducción implica el
transporte de energía
mediante contacto físico
en ausencia de
movimiento relativo. El
cual juega un papel casi
insignificante.
 Es el mecanismo de
transferencia de calor
que no depende del
contacto físico con el
entorno, solo de la
temperatura. El calor se
irradia desde una
superficie caliente a los
alrededores fríos.

12. Convección:
 Implica el transporte de energía por medio del aire que
rodea el cuerpo. La transferencia de calor ocurre cuando
el aire a una temperatura entra en contacto con la piel a
una temperatura diferente.
A velocidad de aire 0 se tiene muy poca transferencia de
calor por convección.

13. Funcionamiento del enfriamiento
evaporativo.

14.  Conducción, convección y radiación son más fáciles de
entender que el enfriamiento evaporativo porque
implican que el flujo de calor va desde una superficie
caliente a un medio circundante más frio.

15.  La evaporación es más complicada esta se produce
cuando aire en contacto con agua no está saturado,
cuando el aire está seco, esto hace que el aire se
evapore hasta que el aire este saturado; en ese punto se
detiene la evaporación. La “humedad relativa” en el aire
es entonces 100%, lo que significa que ya no puede
retener más agua.

16.  A 30°C un metro cubico de aire puede contener 30
gramos de vapor de agua, (una onza fl. 29.57ml). Esto
puede parecer poco pero cuando la temperatura del aire
es de 30°C o mayor rara vez se satura, incluso cuando
se esté cerca del mar.

17.  El enfriamiento evaporativo funciona por algo llamado
calor latente de vaporización. “el calor latente” es la
cantidad de calor absorbido liberado cuando una
sustancia se somete a un cambio de estado. Como el
agua se está vaporizando, esta, absorbe calor del
ambiente circundante, que enfría lo que este en contacto
con ella. 1 mililitro de agua vaporizada consume
aproximadamente 580 calorías de calor de los
alrededores.

18.  La eficiencia del enfriamiento evaporativo depende del
nivel de humedad. El efecto de la humedad en la
evaporación se puede medir con un termómetro de
bulbo húmedo, que es termómetro con un extremo
cubierto con tela mojada.

19.  El efecto de enfriamiento de la evaporación puede ser
muy grande con bajas humedades.
Por ejemplo al medio día el 26/7/2009, la temperatura
del aire en el valle de la muerte en california fue de
40°C con una humedad relativa de 13%. La temperatura
de bulbo húmedo fue solo de 19°C en estas condiciones
una camisa mojada se sentirá muy fría.
En contraste en el mismo día pero en Houston la
humedad relativa era de 42%. Y la temperatura de bulbo
húmedo fue 27°C en estas condiciones una camisa
mojada se sentiría fría pero no tanto como en el primer
caso.

20.  El enfriamiento evaporativo del sudor es lo que permite
que los seres humanos sobrevivan en condiciones
desérticas. No se transpira lo suficiente para llevar la
temperatura de la piel a la temperatura de bulbo
húmedo pero si a una normal de 34°C

21.  La radiación solar también puede ser un factor, pero
cuando se esta en la sombra o usando ropa que refleje
la radiación se lograra una temperatura entre la
temperatura de bulbo seco y la de bulbo húmedo, pero
se sentiría más cómodo en el valle de la muerte que en
Houston a la misma temperatura.

22. Ejemplos de Flujo de Calor hacia
y desde el cuerpo.

23.  Con poca actividad como en una motocicleta en
carretera pavimentada nuestro metabolismo produce
140 watts de calor que tienen que ser eliminados. Para
evitar un aumento de temperatura estos 140 watts
tienen que fluir desde el cuerpo a sus alrededores.

24.  El uso de literatura publicada por el Dr. Rod Nave de la
Universidad Estatal de Georgia y Zhag. De la
Universidad De Montfort en el Reino Unido, se ha
compilado una serie de modelos y coeficientes de
transferencia de calor relacionados que producen
estimaciones de los niveles de temperaturas razonables
para estar cómodos.

25.  Los modelos indican que, sin notable transpiración, la
combinación de conducción, convección, radiación y
enfriamiento evaporativo nos permite esta cómodos a en
un ambiente interior a una temperatura ambiente de
27°C, usando ropa ligera.

26. Figuras

27.  Teniendo en cuenta otras necesidades corporales de
agua, son alrededor de 3 oz por hora, tendríamos que
beber al meno 10 onzas de agua por hora para evitar la
deshidratación.

28.  Por encima de 34°c, el nivel de transpiración requerida
aumenta debido a que por la temperatura del aire ahora
se está transportando calor al cuerpo. Además de los
140 watts del metabolismo, 99 watts de calor se
transfieren al cuerpo mediante radiación, convección, y
conducción. Para disipar lo 239 watts se necesitaran 12
oz por hora de sudor.

29.  Consideremos ahora lo que ocurre al usar una
motocicleta, supongamos que estamos manejando sin
casco y usando ropa ligera. Debido a que la
transferencia de calor por convección está en función de
la velocidad del aire que se pone en contacto con el
cuerpo, el calor transferido al cuerpo aumenta
significativamente. Con aire a 40°C las transferencias
convectivas de calor son solo de 22 watts en condiciones
tranquilas, a 550 watts en condiciones de autopista.

30. Reduciendo la velocidad del viento debajo de 10 mph, la
transferencia de calor por convección se reduce 70% y aun
se tiene aire suficiente para el enfriamiento evaporativo
eficiente.

31.  El efecto de reducir la velocidad del viento a 10 mph a
una temperatura ambiente de 40 °C se ilustra en la
Figura 5. En comparación con el equilibrio térmico con la
piel expuesta a la alta velocidad del viento, el
calentamiento por convección se reduce de 550 watts a
165 watts y el enfriamiento por evaporación se reduce
de 767 watts a solo 382 watts. La tasa de sudoración
requerida se reduce en aproximadamente un 50% a un
19 oz

33. Requisitos mínimos de agua

34.  Llevar un agua especialmente si está a condiciones de 45°C.
99% de la transpiración es agua también hay rastros de
cloruro de sodio y otros electrolitos que se pierden con el
sudor. A pesar de las exageraciones en publicidad para
vender “bebidas para deportistas”, las dietas típicas son
suficiente para remplazar los electrolitos perdidos a través del
sudor y sin la necesidad de suplementos de glucosa o cloruro
de sodio.

35.  Pero a altas tasas de transpiración durante más de 4-5
horas. Para estas condiciones extremas, las bebidas
deportivas como gatorade son una alternativa mejor que
el agua pura, a menos que la pérdida de sal este siendo
remplazada por el consumo de comida salada.
Reponer la glucosa no es tan importante para manejar
una larga distancia ya que no se está haciendo un alto
nivel de trabajo.

36. Ropa Absorbente

37.  La cantidad de agua calculada para el enfriamiento
evaporativo supone que todo el sudor se queda en el
cuerpo para su evaporación. Es necesario usar ropa que
se mantenga en contacto con la piel, al igual que lo hace
la tela en el termómetro de bulbo húmedo, en la figura 7
se muestra una camisa de LDcomfort el caso también
es importante debido al área superficial relativamente
alta de la cabeza

38. Otras fuentes de calor

39.  Algunos motociclistas están mejor vestidos para conducir
que otros. La necesidad de agua antes descrita supone
que la motocicleta no contribuye a la carga térmica en el
conductor. Eso es una mala suposición de algunos
modelos.

40.  Los motores enfriados por agua no necesariamente son
más calientes en climas cálidos porque el termostato
controla la temperatura del refrigerante.
Pero el calor residual absorbido por el refrigerante tiene
que ser transferido al aire a través del radiador. Cuanto
mayor sea la temperatura del aire que entra en el
radiador, mayor es la temperatura del aire que sale del
radiador.

41.  A 34°C, la salida de aire del radiador puede ser de 60°C
y tal vez ser reducido a 44°C antes de que tenga
contacto con la pierna. Se sentirá caliente pero no
quemara. Si la temperatura ambiente es de 5 grados
mayor la pierna puede estar expuesta a 49°C eso si es
lo suficientemente caliente para quemar en pocos
minutos si la pierna no está aislada de la descarga del
radiador.

42. Otras fuentes de enfriamiento

43.  Los chalecos de evaporación y “cambio de fase” son dos
opciones para mejorar el enfriamiento, pero no por
mucho tiempo, aunque los se afirma que pueden
mantenerte fresco por hasta 3 horas. Pero sin la
molestia de un chaleco de cambio de fase se puede
mojar la superior de una LD comfort en una parada o
mientras se conduce.

44. Conclusiones

45.  El número mágico es 34°C, menos de 34°C que es
bastante fácil de mantener. Un traje de malla se siente
bien por encima de 34°C donde el viento ya no está de
nuestro lado para largos viajes a temperaturas mayores a
34°C es necesario:
 Minimizar la exposición de la piel al viento
 Ropa interior absorbente, incluyendo uso un forro para el
casco
 Llevar agua suficiente para rehidratación
 Aislar partes de su cuerpo expuestas al aire de salida del
radiador

46.  La principal recomendación es:
Viste bien, beber bien y disfrutar el paseo

47. Gracias por su atencion.