Giovedì, 27 ottobre 2011 19: 47

Caso di studio: Indici di calore: formule e definizioni

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I. Indice di stress termico (ITS)

Il miglioramento equazione del bilancio termico è:

dove è l'evaporazione necessaria per mantenere l'equilibrio termico,  è il carico solare e la produzione di calore metabolico H viene utilizzato al posto del tasso metabolico per tenere conto del lavoro esterno. Un miglioramento importante è il riconoscimento che non tutto il sudore evapora (ad esempio, alcune gocce) quindi il tasso di sudore richiesto è correlato al tasso di evaporazione richiesto da:

where NSC è l'efficienza della sudorazione.

Usato all'interno, il trasferimento di calore sensibile è calcolato da:

Per condizioni esterne con carico solare,  è sostituito con e tenuto conto del carico solare (RS ) di:

Le equazioni utilizzate si adattano ai dati sperimentali e non sono strettamente razionali.

Massima perdita di calore per evaporazione è:

e l'efficienza della sudorazione è data da:

ma

nsc = 1, ecc

e

nsc = 0.29, ecc

L'indice di stress termico (IST) in g/h è dato da:

where  è il tasso di evaporazione richiesto , 0.37 convertito in g/h eNSC è l'efficienza della sudorazione (McIntyre 1980).

II. Tasso di sudore richiesto

Simile agli altri indici razionali, si ricava dai sei parametri fondamentali (temperatura dell'aria (), temperatura radiante ( ), umidità relativa velocità dell'aria (v), isolamento degli indumenti ( ), tasso metabolico (M) e lavoro esterno (W)). Sono richiesti anche i valori effettivi dell'area di radiazione per la postura (seduti = 0.72, in piedi = 0.77). Da questo l'evaporazione richiesta è calcolata da:

Le equazioni sono fornite per ogni componente (vedi tabella 8 e tabella 9). La temperatura media della pelle è calcolata da un'equazione di regressione lineare multipla o si assume un valore di 36°C.

Dall'evaporazione richiesta (Ereg) e massima evaporazione (Emax) e l'efficienza della sudorazione (r), si calcolano:

Umidità della pelle richiesta 

Tasso di sudore richiesto 

III. Tasso di sudorazione previsto in 4 ore (P4SR)

Passi compiuti per ottenere il P4SR valore dell'indice sono riassunti da McIntyre (1980) come segue:

If , aumentare la temperatura del bulbo umido di .

Se il tasso metabolico M > 63 , aumentare la temperatura a bulbo umido della quantità indicata nel grafico (vedi figura 6).

Se gli uomini sono vestiti, aumentare la temperatura del bulbo umido di .

Le modifiche sono additive.

Il (P4SR) è determinato dalla figura 6. Il P4SR è poi:

IV. Frequenza del battito cardiaco

where M è il tasso metabolico, è la temperatura dell'aria in °C e Pa è la tensione di vapore in Mb.

Givoni e Goldman (1973) forniscono equazioni per prevedere la frequenza cardiaca di persone (soldati) in ambienti caldi. Definiscono un indice per la frequenza cardiaca (RSI) da una modifica della temperatura rettale di equilibrio prevista,

IHR è poi:

where M = tasso metabolico (watt), = lavoro meccanico (watt), clo = isolamento termico degli indumenti,  = temperatura dell'aria = carico termico totale metabolico e ambientale (watt), = capacità di raffreddamento evaporativo per indumenti e ambiente (watt).

La frequenza cardiaca di equilibrio (in battiti al minuto) è quindi data da:

per RSI 225

cioè una relazione lineare (tra temperatura rettale e frequenza cardiaca) per frequenze cardiache fino a circa 150 battiti al minuto. Per IHR >225:

cioè una relazione esponenziale quando la frequenza cardiaca si avvicina al massimo, dove:

= frequenza cardiaca di equilibrio (bpm),

65 = frequenza cardiaca a riposo presunta in condizioni confortevoli (bpm) e t = tempo in ore.

V. Indice di temperatura del globo a bulbo umido (WBGT)

La temperatura del globo a bulbo umido è data da:

per condizioni con radiazione solare, e:

per condizioni interne senza radiazione solare, dove Tnwb= temperatura di un termometro a bulbo umido a ventilazione naturale, Ta = temperatura dell'aria e Tg = temperatura di un globotermometro nero di diametro 150 mm.

 

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Contenuti

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