Cuando una persona se expone a condiciones ambientales cálidas, los mecanismos fisiológicos de pérdida de calor se activan para mantener la temperatura corporal normal. Los flujos de calor entre el cuerpo y el ambiente dependen de la diferencia de temperatura entre:

1. el aire circundante y objetos como paredes, ventanas, el cielo, etc.
2. la temperatura superficial de la persona

La temperatura superficial de la persona está regulada por mecanismos fisiológicos, como variaciones en el flujo sanguíneo a la piel y por la evaporación del sudor secretado por las glándulas sudoríparas. Además, la persona puede cambiarse de ropa para variar el intercambio de calor con el ambiente. Cuanto más cálidas sean las condiciones ambientales, menor será la diferencia entre las temperaturas ambientales y la temperatura de la superficie de la piel o la ropa. Esto significa que el "intercambio de calor seco" por convección y radiación se reduce en condiciones cálidas en comparación con las frías. A temperaturas ambientales por encima de la temperatura de la superficie, se obtiene calor del entorno. En este caso, este calor extra junto con el liberado por los procesos metabólicos debe perderse por evaporación del sudor para el mantenimiento de la temperatura corporal. Por lo tanto, la evaporación del sudor se vuelve cada vez más crítica con el aumento de la temperatura ambiental. Dada la importancia de la evaporación del sudor, no sorprende que la velocidad del viento y la humedad del aire (presión del vapor de agua) sean factores ambientales críticos en condiciones de calor. Si la humedad es alta, todavía se produce sudor pero se reduce la evaporación. El sudor que no se puede evaporar no tiene efecto refrescante; gotea y se desperdicia desde un punto de vista termorregulador.

El cuerpo humano contiene aproximadamente un 60% de agua, unos 35 a 40 l en una persona adulta. Alrededor de un tercio del agua del cuerpo, el líquido extracelular, se distribuye entre las células y en el sistema vascular (el plasma sanguíneo). Los dos tercios restantes del agua corporal, el líquido intracelular, se encuentran dentro de las células. La composición y el volumen de los compartimentos de agua del cuerpo están controlados con mucha precisión por mecanismos hormonales y neurales. El sudor es secretado por millones de glándulas sudoríparas en la superficie de la piel cuando el centro termorregulador es activado por un aumento en la temperatura corporal. El sudor contiene sal (NaCl, cloruro de sodio) pero en menor medida que el líquido extracelular. Así, tanto el agua como la sal se pierden y deben reponerse después de sudar.

Efectos de la pérdida de sudor

En condiciones ambientales neutras y cómodas, se pierden pequeñas cantidades de agua por difusión a través de la piel. Sin embargo, durante el trabajo duro y en condiciones de calor, las glándulas sudoríparas activas pueden producir grandes cantidades de sudor, hasta más de 2 l/h durante varias horas. Incluso una pérdida de sudor de solo el 1% del peso corporal (» 600 a 700 ml) tiene un efecto medible sobre la capacidad para realizar el trabajo. Esto se ve por un aumento en la frecuencia cardíaca (HR) (HR aumenta alrededor de cinco latidos por minuto por cada porcentaje de pérdida de agua corporal) y un aumento en la temperatura central del cuerpo. Si se continúa trabajando se produce un aumento paulatino de la temperatura corporal, que puede alcanzar un valor en torno a los 40ºC; a esta temperatura, se pueden producir enfermedades por calor. Esto se debe en parte a la pérdida de líquido del sistema vascular (figura 1). Una pérdida de agua del plasma sanguíneo reduce la cantidad de sangre que llena las venas centrales y el corazón. Por lo tanto, cada latido del corazón bombeará un volumen sistólico más pequeño. Como consecuencia, el gasto cardíaco (la cantidad de sangre que expulsa el corazón por minuto) tiende a disminuir, y la frecuencia cardíaca debe aumentar para mantener la circulación y la presión arterial.

Figura 1. Distribuciones calculadas de agua en el compartimento extracelular (ECW) y el compartimento intracelular (ICW) antes y después de 2 h de ejercicio deshidratado a 30 °C de temperatura ambiente.

Un sistema de control fisiológico llamado sistema reflejo barorreceptor mantiene el gasto cardíaco y la presión arterial cerca de lo normal en todas las condiciones. Los reflejos involucran receptores, sensores en el corazón y en el sistema arterial (arteria aorta y carótida), que monitorean el grado de estiramiento del corazón y los vasos por la sangre que los llena. Los impulsos de estos viajan a través de los nervios al sistema nervioso central, desde donde los ajustes, en caso de deshidratación, provocan una constricción en los vasos sanguíneos y una reducción del flujo sanguíneo a los órganos esplácnicos (hígado, intestino, riñones) y a la piel. De esta forma, el flujo sanguíneo disponible se redistribuye para favorecer la circulación hacia los músculos activos y hacia el cerebro (Rowell 1986).

La deshidratación grave puede provocar agotamiento por calor y colapso circulatorio; en este caso, la persona no puede mantener la presión arterial y la consecuencia es el desmayo. En el agotamiento por calor, los síntomas son agotamiento físico, a menudo junto con dolor de cabeza, mareos y náuseas. La causa principal del agotamiento por calor es el esfuerzo circulatorio inducido por la pérdida de agua del sistema vascular. La disminución del volumen sanguíneo provoca reflejos que reducen la circulación en los intestinos y la piel. La reducción en el flujo sanguíneo de la piel agrava la situación, ya que la pérdida de calor de la superficie disminuye, por lo que la temperatura central aumenta aún más. El sujeto puede desmayarse debido a una caída en la presión arterial y el consiguiente bajo flujo de sangre al cerebro. La posición acostada mejora el suministro de sangre al corazón y al cerebro, y después de refrescarse y beber un poco de agua, la persona recupera su bienestar casi de inmediato.

Si los procesos que causan el agotamiento por calor "se vuelven locos", se convierte en un golpe de calor. La reducción gradual de la circulación de la piel hace que la temperatura aumente cada vez más, y esto conduce a una reducción, incluso a una interrupción de la sudoración y a un aumento aún más rápido de la temperatura central, lo que provoca un colapso circulatorio y puede provocar la muerte o daños irreversibles en el cerebro. Los cambios en la sangre (como alta osmolalidad, bajo pH, hipoxia, adherencia celular de los glóbulos rojos, coagulación intravascular) y daño al sistema nervioso son hallazgos en pacientes con golpe de calor. El suministro reducido de sangre al intestino durante el estrés por calor puede provocar daños en los tejidos y pueden liberarse sustancias (endotoxinas) que inducen fiebre en relación con el golpe de calor (Hales y Richards 1987). El golpe de calor es una emergencia aguda que pone en peligro la vida y que se analiza con más detalle en la sección sobre “trastornos por calor”.

Junto con la pérdida de agua, la sudoración produce una pérdida de electrolitos, principalmente sodio (Na⁺) y cloruro (Cl^–), pero también, en menor medida, magnesio (Mg⁺⁺), potasio (K⁺) y así sucesivamente (ver tabla 1). El sudor contiene menos sal que los compartimentos de fluidos corporales. Esto significa que se vuelven más salados después de la pérdida de sudor. El aumento de la salinidad parece tener un efecto específico sobre la circulación a través de efectos sobre el músculo liso vascular, que controla el grado de apertura de los vasos. Sin embargo, varios investigadores han demostrado que interfiere con la capacidad de sudar, de tal manera que se necesita una temperatura corporal más alta para estimular las glándulas sudoríparas; la sensibilidad de las glándulas sudoríparas se reduce (Nielsen 1984). Si la pérdida de sudor se reemplaza solo con agua, esto puede conducir a una situación en la que el cuerpo contiene menos cloruro de sodio que en el estado normal (hipoosmótico). Esto causará calambres debido al mal funcionamiento de los nervios y los músculos, una condición conocida anteriormente como "calambres del minero" o "calambres del fogonero". Se puede prevenir agregando sal a la dieta (¡beber cerveza era una medida preventiva sugerida en el Reino Unido en la década de 1920!).

Tabla 1. Concentración de electrolitos en plasma sanguíneo y en sudor

Adaptado de Vellar 1969.

La disminución de la circulación de la piel y la actividad de las glándulas sudoríparas afectan la termorregulación y la pérdida de calor de tal manera que la temperatura central aumentará más que en el estado completamente hidratado.

En muchos oficios diferentes, los trabajadores están expuestos al estrés por calor externo, por ejemplo, trabajadores en plantas siderúrgicas, industrias del vidrio, fábricas de papel, panaderías, industrias mineras. También los deshollinadores y los bomberos están expuestos al calor externo. Las personas que trabajan en espacios confinados en vehículos, barcos y aviones también pueden sufrir calor. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que las personas que trabajan con trajes protectores o que realizan trabajos pesados ​​con ropa impermeable pueden ser víctimas del agotamiento por calor incluso en condiciones de temperatura ambiental moderadas y frescas. Los efectos adversos del estrés por calor ocurren en condiciones donde la temperatura central es elevada y la pérdida de sudor es alta.

Rehidratación

Los efectos de la deshidratación debido a la pérdida de sudor pueden revertirse bebiendo lo suficiente para reemplazar el sudor. Por lo general, esto tendrá lugar durante la recuperación después del trabajo y el ejercicio. Sin embargo, durante el trabajo prolongado en ambientes calurosos, el rendimiento mejora si se bebe durante la actividad. El consejo común es, por lo tanto, beber cuando se tiene sed.

Pero, hay algunos problemas muy importantes en esto. Una es que el impulso de beber no es lo suficientemente fuerte como para reemplazar la pérdida de agua que ocurre simultáneamente; y en segundo lugar, el tiempo necesario para reponer un gran déficit hídrico es muy largo, más de 12 horas. Por último, existe un límite en la velocidad a la que el agua puede pasar desde el estómago (donde se almacena) hasta el intestino (intestino), donde tiene lugar la absorción. Esta tasa es más baja que las tasas de sudoración observadas durante el ejercicio en condiciones de calor.

Ha habido una gran cantidad de estudios sobre varias bebidas para restaurar las reservas de agua corporal, electrolitos y carbohidratos de los atletas durante el ejercicio prolongado. Los principales resultados son los siguientes:

• La cantidad de fluido que se puede utilizar, es decir, transportar a través del estómago al intestino, está limitada por la "tasa de vaciado gástrico", que tiene un máximo de aproximadamente 1,000 ml/h.
• Si el líquido es "hiperosmótico" (contiene iones/moléculas en concentraciones más altas que la sangre), la velocidad se ralentiza. Por otro lado, los “líquidos isoosmóticos” (que contienen agua e iones/moléculas en la misma concentración, osmolalidad, que la sangre) pasan a la misma velocidad que el agua pura.
• La adición de pequeñas cantidades de sal y azúcar aumenta la tasa de absorción de agua del intestino (Maughan 1991).

Con esto en mente, puede hacer su propio “líquido de rehidratación” o elegir entre una gran cantidad de productos comerciales. Normalmente, el equilibrio de agua y electrolitos se recupera bebiendo junto con las comidas. Se debe alentar a los trabajadores o atletas con grandes pérdidas de sudor a beber más de lo que necesitan. El sudor contiene alrededor de 1 a 3 g de NaCl por litro. Esto significa que las pérdidas de sudor superiores a 5 l por día pueden causar una deficiencia de cloruro de sodio, a menos que se complemente la dieta.

También se aconseja a los trabajadores y atletas que controlen su equilibrio hídrico pesándose regularmente, por ejemplo, por la mañana (a la misma hora y en las mismas condiciones), y traten de mantener un peso constante. Sin embargo, un cambio en el peso corporal no refleja necesariamente el grado de hipohidratación. El agua se une químicamente al glucógeno, la reserva de carbohidratos en los músculos, y se libera cuando se usa glucógeno durante el ejercicio. Pueden ocurrir cambios de peso de hasta aproximadamente 1 kg, dependiendo del contenido de glucógeno del cuerpo. El peso corporal “mañana a mañana” también muestra cambios debido a “variaciones biológicas” en el contenido de agua—por ejemplo, en mujeres en relación con el ciclo menstrual se pueden retener hasta 1 a 2 kg de agua durante la fase premenstrual (“premenstrual tensión").

El control del agua y los electrolitos.

El volumen de los compartimentos de agua del cuerpo, es decir, los volúmenes de líquido extracelular e intracelular, y sus concentraciones de electrolitos se mantienen muy constantes a través de un equilibrio regulado entre la ingesta y la pérdida de líquidos y sustancias.

El agua se obtiene de la ingesta de alimentos y líquidos, y parte se libera mediante procesos metabólicos, incluida la combustión de grasas y carbohidratos de los alimentos. La pérdida de agua de los pulmones tiene lugar durante la respiración, donde el aire inspirado toma agua en los pulmones de las superficies húmedas de las vías respiratorias antes de exhalarlo. El agua también se difunde a través de la piel en pequeñas cantidades en condiciones cómodas durante el descanso. Sin embargo, durante la transpiración se puede perder agua a razón de más de 1 a 2 l/h durante varias horas. El contenido de agua corporal está controlado. El aumento de la pérdida de agua por la sudoración se compensa con la bebida y la reducción de la formación de orina, mientras que el exceso de agua se excreta mediante el aumento de la producción de orina.

Este control tanto de la entrada como de la salida de agua se ejerce a través del sistema nervioso autónomo y de las hormonas. La sed aumentará la ingesta de agua y se regulará la pérdida de agua por los riñones; tanto el volumen como la composición electrolítica de la orina están bajo control. Los sensores en el mecanismo de control están en el corazón, respondiendo a la “plenitud” del sistema vascular. Si se reduce el llenado del corazón, por ejemplo, después de una pérdida de sudor, los receptores enviarán este mensaje a los centros cerebrales responsables de la sensación de sed y a las áreas que inducen una liberación de hormona antidiurética (ADH) de la hipófisis posterior. Esta hormona actúa para reducir el volumen de orina.

De manera similar, los mecanismos fisiológicos controlan la composición de electrolitos de los fluidos corporales a través de procesos en los riñones. El alimento contiene nutrientes, minerales, vitaminas y electrolitos. En el presente contexto, la ingesta de cloruro de sodio es el tema importante. La ingesta de sodio en la dieta varía con los hábitos alimenticios, entre 10 y 20 a 30 g por día. Esto normalmente es mucho más de lo necesario, por lo que el exceso es excretado por los riñones, controlado por la acción de múltiples mecanismos hormonales (angiotensina, aldosterona, ANF, etc.) que son controlados por estímulos de osmorreceptores en el cerebro y en los riñones. , respondiendo a la osmolaridad de principalmente Na⁺ y Cl^– en la sangre y en el líquido de los riñones, respectivamente.

Diferencias interindividuales y étnicas

Se pueden esperar diferencias entre hombres y mujeres, así como entre personas jóvenes y mayores en la reacción al calor. Difieren en ciertas características que pueden influir en la transferencia de calor, como el área superficial, la relación peso/altura, el espesor de las capas de grasa aislantes de la piel y la capacidad física para producir trabajo y calor (capacidad aeróbica » tasa máxima de consumo de oxígeno). Los datos disponibles sugieren que la tolerancia al calor se reduce en las personas mayores. Comienzan a sudar más tarde que las personas jóvenes, y las personas mayores reaccionan con un mayor flujo sanguíneo en la piel durante la exposición al calor.

Comparando los sexos se ha observado que las mujeres toleran mejor el calor húmedo que los hombres. En este entorno, la evaporación del sudor se reduce, por lo que el área de superficie/masa ligeramente mayor en las mujeres podría ser una ventaja para ellas. Sin embargo, la capacidad aeróbica es un factor importante a considerar cuando se comparan individuos expuestos al calor. En condiciones de laboratorio, las respuestas fisiológicas al calor son similares, si grupos de sujetos con la misma capacidad de trabajo físico (“consumo máximo de oxígeno”—VO_{2 máximo}) se prueban, por ejemplo, hombres jóvenes y mayores, o hombres contra mujeres (Pandolf et al. 1988). En este caso, una determinada tarea de trabajo (ejercicio en una bicicleta ergométrica) dará como resultado la misma carga en el sistema circulatorio, es decir, la misma frecuencia cardíaca y el mismo aumento de la temperatura central, independientemente de la edad y el sexo.

Las mismas consideraciones son válidas para la comparación entre grupos étnicos. Cuando se tienen en cuenta las diferencias de tamaño y capacidad aeróbica, no se pueden señalar diferencias significativas debidas a la raza. Pero en la vida diaria en general, las personas mayores tienen, en promedio, un VO más bajo_{2 max} que las personas más jóvenes, y las mujeres un VO más bajo_{2 max} que los hombres en el mismo grupo de edad.

Por lo tanto, al realizar una tarea específica que consiste en una determinada tasa de trabajo absoluta (medida, por ejemplo, en Watts), la persona con menor capacidad aeróbica tendrá una frecuencia cardíaca y una temperatura corporal más altas y será menos capaz de hacer frente al esfuerzo adicional. de calor externo, que uno con un VO más alto_{2 max}.

Para propósitos de salud y seguridad ocupacional se han desarrollado una serie de índices de estrés por calor. En estos se tienen en cuenta la gran variación interindividual en respuesta al calor y al trabajo, así como los ambientes cálidos específicos para los que se construye el índice. Estos se tratan en otra parte de este capítulo.

Las personas expuestas repetidamente al calor tolerarán mejor el calor incluso después de unos pocos días. Se aclimatan. La tasa de sudoración aumenta y el consiguiente aumento del enfriamiento de la piel conduce a una temperatura central y una frecuencia cardíaca más bajas durante el trabajo en las mismas condiciones.

Por lo tanto, la aclimatación artificial del personal que se espera que esté expuesto al calor extremo (bomberos, personal de rescate, personal militar) probablemente sea beneficiosa para reducir la tensión.

En resumen, cuanto más calor produce una persona, más debe disipar. En un ambiente cálido, la evaporación del sudor es el factor limitante para la pérdida de calor. Las diferencias interindividuales en la capacidad de sudoración son considerables. Si bien algunas personas no tienen glándulas sudoríparas, en la mayoría de los casos, con el entrenamiento físico y la exposición repetida al calor, aumenta la cantidad de sudor producido en una prueba estándar de estrés por calor. El estrés por calor da como resultado un aumento en la frecuencia cardíaca y la temperatura central. La frecuencia cardíaca máxima y/o una temperatura central de alrededor de 40ºC establece el límite fisiológico absoluto para el rendimiento laboral en un ambiente caluroso (Nielsen 1994).

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