Modelo calcula conforto térmico do corpo em ambientes abertos e fechados

Um programa de computador desenvolvido na Escola Politécnica (Poli) da USP utiliza um modelo térmico do corpo humano para estimar os efeitos do calor e do frio na temperatura do organismo. O modelo calcula condições de conforto térmico em ambientes de forma objetiva, substituindo avaliações pessoais por parâmetros como a vazão sanguínea na pele e a produção de suor.

“O programa divide o corpo humano em 15 cilindros de secções elípticas, representando tronco, cabeça e membros superiores e inferiores”, descreve o professor da Poli, Jurandir Itizo Yanagihara, que coordena a pesquisa. “O modelo usa dados da temperatura ambiente, radiação, umidade e velocidade do ar, metabolismo (atividade física) e tipo de roupa para calcular a temperatura corporal, dos tecidos e membros.”

Segundo o professor, “o equacionamento matemático envolve trocas de calor e massa nos tecidos, no sangue e também com o meio ambiente”. As secções elípticas aproximam o modelo da anatomia humana. “No início da pesquisa foram usados cilindros de secção circular representando tronco e membros, mas havia desproporção entre volume, massa, diâmetro, comprimento e área externa”, relata. “Depois foi criada uma transformada matemática, fórmula que usa coordenadas elípticas com um custo computacional reduzido.”

Aplicações
Cada cilindro é dividido em várias secções, que representam pele, gordura, músculos, ossos e, no caso do tronco, pulmões, vísceras e coração. “As diversas partes do corpo possuem temperaturas distintas”, explica o professor. O modelo com vários cilindros também serve para analisar situações em que a exposição ao calor não é uniforme. “Na indústria siderúrgica, por exemplo, os funcionários têm um lado do corpo mais exposto ao calor por radiação proveniente dos laminadores”.

Para validar o modelo foram usados dados ambientais na condição de neutralidade térmica e verificou-se que a temperatura de equilíbrio do corpo humano, cerca de 36,7 graus Celsius, foi atingida. “Depois, foram acrescentados os sistemas de controle da temperatura corporal para ambientes quentes (vasodilatação e transpiração) e frios (vasoconstrição e calafrios)”, afirma Yanagihara.

O sistema simula condições ambientais que causem estresse térmico no corpo humano. “É possível avaliar as condições em que o corpo humano atinge o limite da capacidade de controle térmico”, diz o professor. “O modelo calcula níveis de temperatura, radiação e umidade que levam ao colapso térmico, uma das causas de mortes entre imigrantes ilegais que tentam entrar nos Estados Unidos pelo deserto.”

O pesquisador destaca que as simulações são aplicáveis em projetos de ambientes e de sistemas de ar-condicionado. “Hoje, os parâmetros de conforto ainda são baseados em dados tabulados a partir de opiniões pessoais”. Na área médica, o modelo pode prever o comportamento do corpo em cirurgias que necessitem de abaixamento de temperatura.

Uma aplicação não descrita no texto, seria para determinação do conforto térmico em animais. Para isso, poderia ser adaptado o modelo ao formato do corpo dos animais analisados (suínos, bovinos, aves) e de acordo com os dados disponíveis (temperatura, umidade, velocidade do vento etc.) determinar como o animal reage diante de mudanças climáticas e como isso afeta sua produção. Isso seria de grande ajuda na tomada de decisões, pois os animais -diferentemente dos humanos- não possuem maneiras de expressar por palavras se estão ou não em conforto térmico.

Fonte: http://www.usp.br/agen/bols/2005/rede1738.htm

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