El índice de calor ( HI ) es un índice que combina la temperatura del aire y la humedad relativa , en áreas sombreadas , para establecer una temperatura equivalente percibida por los humanos, como el calor que se sentiría si la humedad fuera algún otro valor en la sombra. Por ejemplo, cuando la temperatura es de 32 °C (90 °F) con 70 % de humedad relativa, el índice de calor es de 41 °C (106 °F) (consulte la tabla a continuación). El índice de calor pretende describir las temperaturas experimentadas a la sombra, pero no tiene en cuenta el calentamiento por la luz solar directa, la actividad física o el enfriamiento por el viento.
El cuerpo humano normalmente se enfría mediante la evaporación del sudor . La alta humedad relativa reduce la evaporación y el enfriamiento, lo que aumenta la incomodidad y el potencial estrés por calor . Diferentes individuos perciben el calor de manera diferente debido a la forma del cuerpo, el metabolismo, el nivel de hidratación, el embarazo u otras condiciones físicas. La medición de la temperatura percibida se ha basado en informes sobre cómo se sienten los sujetos calientes en condiciones controladas de temperatura y humedad. Además del índice de calor, otras medidas de temperatura aparente incluyen el humidex canadiense , la temperatura del globo húmedo , la "temperatura exterior relativa" y el " RealFeel " patentado.
El índice de calor fue desarrollado en 1979 por Robert G. Steadman. [1] [2] Al igual que el índice de sensación térmica , el índice de calor contiene suposiciones sobre la masa y la altura del cuerpo humano, la ropa, la cantidad de actividad física, la tolerancia individual al calor, la exposición a la luz solar y a la radiación ultravioleta, y la velocidad del viento. Las desviaciones significativas de estos darán como resultado valores de índice de calor que no reflejan con precisión la temperatura percibida. [3]
En Canadá , se utiliza el humidex similar (una innovación canadiense introducida en 1965) [4] en lugar del índice de calor. Si bien tanto el humidex como el índice de calor se calculan utilizando el punto de rocío, el humidex utiliza un punto de rocío de 7 °C (45 °F) como base, mientras que el índice de calor utiliza un punto de rocío base de 14 °C (57 °F). ). [ se necesita más explicación ] Además, el índice de calor utiliza ecuaciones de equilibrio térmico que tienen en cuenta muchas variables además de la presión de vapor, que se utiliza exclusivamente en el cálculo del humidex. Un comité conjunto [ ¿quién? ] formado por Estados Unidos y Canadá para resolver diferencias desde entonces se ha disuelto. [ cita necesaria ]
El índice de calor de una combinación dada de temperatura ( bulbo seco ) y humedad se define como la temperatura de bulbo seco que se sentiría igual si la presión del vapor de agua fuera de 1,6 kPa . Citando a Steadman, "Así, por ejemplo, una temperatura aparente de 24 °C (75 °F) se refiere al mismo nivel de bochorno y a los mismos requisitos de vestimenta que una temperatura de bulbo seco de 24 °C (75 °F) con una presión de vapor de 1,6 kPa." [1]
Esta presión de vapor corresponde por ejemplo a una temperatura del aire de 29 °C (84 °F) y una humedad relativa del 40% en la carta psicrométrica del nivel del mar , y en la tabla de Steadman a un 40% de HR la temperatura aparente es igual a la temperatura real. entre 26 y 31 °C (79 y 88 °F). A una presión atmosférica estándar (101,325 kPa), esta línea base también corresponde a un punto de rocío de 14 °C (57 °F) y una proporción de mezcla de 0,01 (10 g de vapor de agua por kilogramo de aire seco). [1]
Un valor dado de humedad relativa provoca mayores aumentos en el índice de calor a temperaturas más altas. Por ejemplo, a aproximadamente 27 °C (81 °F), el índice de calor coincidirá con la temperatura real si la humedad relativa es del 45 %, pero a 43 °C (109 °F), cualquier lectura de humedad relativa superior al 18 % hará que el índice de calor sea superior a 43 °C . [5]
Se ha sugerido que la ecuación descrita es válida sólo si la temperatura es de 27 °C (81 °F) o más. [6] El umbral de humedad relativa, por debajo del cual un cálculo del índice de calor arrojará un número igual o menor que la temperatura del aire (un índice de calor más bajo generalmente se considera inválido), varía con la temperatura y no es lineal. El umbral suele fijarse en un arbitrario 40%. [5]
El índice de calor y su contraparte, el humidex, tienen en cuenta sólo dos variables, la temperatura de sombra y la humedad atmosférica (humedad), por lo que proporcionan sólo una estimación limitada del confort térmico . Otros factores como el viento, el sol y la elección individual de ropa también afectan la temperatura percibida; Estos factores están parametrizados como constantes en la fórmula del índice de calor. Se supone que el viento, por ejemplo, es de 5 nudos (9,3 km/h). [5] El viento que pasa sobre la piel mojada o sudorosa provoca evaporación y un efecto de sensación térmica que el índice de calor no mide. El otro factor importante es el sol; estar expuesto a la luz solar directa puede agregar hasta 15 °F (8,3 °C) al calor aparente en comparación con la sombra. [7] Ha habido intentos de crear una temperatura aparente universal , como la temperatura de globo húmedo , la "temperatura exterior relativa", la "sensación" o la propiedad " RealFeel ".
Al aire libre, en condiciones abiertas, a medida que aumenta la humedad relativa, primero se desarrolla neblina y, finalmente, una capa de nubes más espesa, lo que reduce la cantidad de luz solar directa que llega a la superficie. Por tanto, existe una relación inversa entre la temperatura máxima potencial y la humedad relativa potencial máxima. Debido a este factor, alguna vez se creyó que la lectura del índice de calor más alto realmente alcanzable en cualquier lugar de la Tierra era de aproximadamente 71 °C (160 °F). Sin embargo, en Dhahran , Arabia Saudita , el 8 de julio de 2003, el punto de rocío era de 35 °C (95 °F) mientras que la temperatura era de 42 °C (108 °F), lo que resultaba en un índice de calor de 81 °C (178 °F). F). [8]
El cuerpo humano requiere enfriamiento por evaporación para evitar el sobrecalentamiento. La temperatura de bulbo húmedo y la temperatura de globo de bulbo húmedo se utilizan para determinar la capacidad de un cuerpo para eliminar el exceso de calor. Una temperatura de bulbo húmedo sostenida de aproximadamente 35 °C (95 °F) puede ser fatal para personas sanas; a esta temperatura, nuestros cuerpos pasan de emitir calor al medio ambiente a obtener calor de él. [9] Por lo tanto, una temperatura de bulbo húmedo de 35 °C (95 °F) es el umbral más allá del cual el cuerpo ya no puede enfriarse adecuadamente. [10]
La siguiente tabla es de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica de EE. UU . Las columnas comienzan a 80 °F (27 °C), pero también hay un efecto de índice de calor a 79 °F (26 °C) y temperaturas similares cuando hay alta humedad.
Por ejemplo, si la temperatura del aire es de 36 °C (96 °F) y la humedad relativa es del 65 %, el índice de calor es de 49 °C (121 °F)
La exposición a pleno sol puede aumentar los valores del índice de calor hasta 8 °C (14 °F). [11]
Hay muchas fórmulas ideadas para aproximarse a las tablas originales de Steadman. Anderson y cols. (2013), [12] NWS (2011), Jonson y Long (2004) y Schoen (2005) tienen residuos menores en este orden. Los dos primeros son un conjunto de polinomios, pero el tercero es mediante una única fórmula con funciones exponenciales.
La siguiente fórmula aproxima el índice de calor en grados Fahrenheit, dentro de ±1,3 °F (0,7 °C). Es el resultado de un ajuste multivariado (temperatura igual o superior a 80 °F (27 °C) y humedad relativa igual o superior al 40%) a un modelo del cuerpo humano. [1] [13] Esta ecuación reproduce la tabla anterior del Servicio Meteorológico Nacional de la NOAA (excepto que los valores a 90 °F (32 °C) y 45%/70% de humedad relativa varían sin redondear en menos de ±1, respectivamente).
Los siguientes coeficientes se pueden utilizar para determinar el índice de calor cuando la temperatura se da en grados Celsius, donde
Un conjunto alternativo de constantes para esta ecuación que está dentro de ±3 °F (1,7 °C) de la tabla maestra del NWS para todas las humedades de 0 a 80 % y todas las temperaturas entre 70 y 115 °F (21–46 °C) y todos los índices de calor por debajo de 150 °F (66 °C) es:
El índice de calor no funciona bien en condiciones extremas, como la sobresaturación del aire, cuando el aire está saturado en más del 100% con agua. David Romps, físico y climatólogo de la Universidad de California, Berkeley, y su estudiante de posgrado Yi-Chuan Lu, descubrieron que el índice de calor subestimaba la gravedad de las olas de calor intensas, como la ola de calor de Chicago de 1995 . Otros problemas con el índice de calor incluyen la falta de disponibilidad de datos precisos sobre la humedad en muchas regiones geográficas, la suposición de que la persona está sana y la suposición de que tiene fácil acceso al agua y a la sombra. [15]
