domingo, noviembre 23, 2008

Todo lo que el sudor puede hacer por usted

Imagine que existe una casa capaz de liberar el calor acumulado. Aumenta peligrosamente la temperatura y sus habitantes no necesitan instalar aire acondicionado, utilizar ventiladores o tomar duchas frías (más allá de lo higiénicamente necesario). Por el contrario, cuando -por la razón que sea- aumenta la energía interna de la casa en forma de calor, éste se conduce inteligentemente desde cada punto del interior hacia las paredes exteriores mediante un sistema de conductos invisibles.
El mecanismo final de expulsión del calor es muy curioso. En la superficie de todo el perímetro de la casa hay unos sensores que detectan la temperatura.
Cuando la temperatura supera un determinado umbral, un mecanismo se dispara y de las paredes emana un fluido especial que recubre toda la superficie exterior. (Por supuesto, en versiones posteriores del inmueble todo esto será programable. Nota del Comercial). Esa película fina y viscosa se encarga de absorber el calor allí acumulado; luego, a medida que el fluido va evaporándose, se lo lleva lejos de la casa, dejándola mucho más fresca que antes y, por supuesto, se garantiza que las paredes volverán a quedar perfectamente secas... ¿Quién no querría vivir en una casa así?


"Todo lo que el sudor puede hacer por usted", en tres fases

1ª fase

La sangre, ese increíble sistema de distribución de energía y recogida de desechos, también se encarga de recoger el calor desde todas las células del cuerpo y transportarlo a la superficie, es decir, a la piel, que aumentará sensiblemente de temperatura T. Este no es el único sistema de recogida de calor, que también es transportado directamente a través de los tejidos. Pero la actuación de la sangre es más efectiva y cobra importancia cuando se necesita una disipación rápida de calor. En esos momentos, los vasos se dilatan para facilitar el proceso sanguíneo y la pérdida de agua -por sudor- acelera el ritmo cardíaco y hace a la sangre más viscosa potenciando así la captación de calor. Por supuesto, todos estos cambios fisiológicos tienen un límite.

Pero vayamos paso a paso. La manera en que el calor pasa de una célula -que ha efectuado un proceso de generación trabajo/calor- a la sangre puede imaginarse como un contacto entre moléculas: una celular y otra sanguínea. La del caudal sanguíneo, compuesto en una gran parte por agua -con un alto calor específico c- tiene muchas maneras de vibrar lo que le permite tomar la energía cinética de la molécula celular de muchos modos a la vez. Por lo que, varias moléculas celulares contribuirán a excitar una única molécula sanguínea. Se facilita así la absorción de calor. Una vez en el caudal sanguíneo, cobra importancia la conducción térmica de calor regida por el factor lambda λ del agua, relativamente alto, lo que hace que el ritmo de conducción del calor sea elevado. En el dibujo, la Q con el punto encima denota la derivada de Q respecto el tiempo, es decir, el ritmo de conducción de Q (véase el primer post sobre derivación), la A es el área transversal del conducto (por lo que la dilatación de los vasos aumentará el ritmo de conducción) y el término final es el gradiente de temperatura: una medida sobre cómo varía la T en el espacio. Esta es la llamada fórmula de Fourier.

2ª fase

El calor llega a la superficie de un modo optimizado pues los diferentes vasos arteriales se subdividen muchas veces y abarcan más superficie en la epidermis, de modo similar a un fractal. Todo el calor conducido estará ahora bien distribuido en la piel, que elevará su temperatura. Y la piel está preparada para tal situación, gracias al sistema de glándulas sudorípadas. Éstas se encargan de segregar sudor, -compuesto básicamente de agua (95%), sales minerales y otras sustancias como la urea (responsable del mal olor, para beneficio de los fabricantes de desodorante)- que viaja por pequeños conductos hasta la superficie cubriéndola de una película de fluido que absorverá el calor Q de la piel de un modo mucho más efectivo que si lo hiciera el aire.

3ª fase

El sudor, finalmente, se evaporará, pues las moléculas que tienen una parte en contacto con el aire y no con el fluido tendrán más posibilidades de escapar de las fuerzas que las mantienen unidas al resto del fluido absorbiendo calor para ello. Estas moléculas pueden volver azarosamente del aire al sudor sobre la piel y de nuevo quedar enganchadas a él. Estos procesos alcanzarían un equilibrio mutuo si no hubieran efectos externos, es decir, si el sistema sudor/aire estuviera totalmente aislado. Pero no os preocupéis: el propio viento, aunque leve, se lleva lejos a las moléculas de sudor que ya habían escapado de nosotros, así que ésas ya no podrán volver a ser captadas, escapando para siempre con el calor acumulado y disminuyendo definitivamente la temperatura T de la piel. Por supuesto, si queréis acelerar el proceso, siempre os podéis abanicar o, simplemente, limpiaros de vez en cuando el sudor.

Esta es la razón por la que la ropa puesta a secar en el tendero seca antes si hace viento, las pérdidas por calor aumentan en las placas solares situadas en zonas de alto viento y podemos enfriar la sopa rápidamente soplando sobre el plato.

En fin, hay muchas más cosas que el sudor hace por nosotros como potenciar el olor de ciertas sustancias -que a su vez sirven para enviar señales (perfumes, feromonas, etc...)-, hidratar y lubrificar la piel...

¿Y qué ocurre cuando desciende demasiado la temperatura del cuerpo?

En este caso, ocurre el proceso inverso. Los vasos sanguíneos no se dilatan sino que se contraen cerca de la piel y en las extremidades –que se volverán pálidas- para minimizar el transporte de calor hacia la superficie y evitar pérdidas. Lo importante aquí es conservar el poco calor que nos queda en el interior del cuerpo. Pero si disminuye demasiado la temperatura, corremos el riesgo de congelación en los dedos de manos y pies. El ritmo cardíaco y la viscosidad sanguínea disminuyen y uno tiende a acurrucarse en la cama, o en el suelo, disminuyendo la superficie de contacto para perder menos calor todavía por conducción directa desde la piel.

Pero, ahora, necesito un descanso. Después de tanto escribir, estoy sudando... felizmente.

PD: ¿A algún arquitecto se le ha ocurrido diseñar una casa que sude?

3 comentarios:

jordi dijo...

Molt interessant.
Però no has dit res del càntir! Ntx! :-)

Comentar que un dels mecànismes que utilitza el cos per evitar la pèrdua de calor és posar els pels de punta, que faciliten la creació d'una capa aïllant d'aire.

Salut!

Valentine dijo...

Hola. Yo de arquitectura se poco, pero sí sé que la casa Geox (los de los zapatos) inventaron una membrana con capacidad de eliminación del sudor pero a la vez impermeable a la humedad externa. EStà hecha de un tipo de silicona "agujereada" de una cierta manera. Calcularon lo que medían las gotas de condensación del sudor y lo que medían las gotas del exterior para hacer los conductos de manera que la humedad salga y no entre. Se utiliza para calzado y prendas de vestir técnicas. Quizás sobre la misma idea se podría cunstruir un habitáculo. ;)
Valentine.

Ender el Xenocida dijo...

Hola. Con ese sistema tendríamos garantizada la evacuación del calor una vez llevado a la superficie de las paredes exteriores, y evitar que entre humedad a la casa. Nos faltaría todavía el mecanismo para transportar el calor desde el interior de la casa a las superficies exteriores y algo que segregara sudor (agua) una vez detectada la subida de temperatura en las paredes, aunque esta parte creo que sería la más fácil de resolver...
Saludos.

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