TGBH sin bulbo húmedo

Demostrando la eficacia de las mediciones de TGBH usando un bulbo húmedo sin agua en lugar de un bulbo húmedo estándar

Con los años, el índice de temperatura de globo y bulbo húmedo (TGBH) se ha convertido en el método predominante para medir los factores ambientales relacionados con el estrés térmico. Ahora, Quest ofrece una tecnología alternativa. Los Questemp QT44, QT46 y QT48 ofrecen todas las funciones de monitoreo de estrés térmico TGBH tradicional, sin la molestia de mantener un bulbo húmedo. Con la colaboración del Dr. Thomas Bernhard en la Universidad de Florida del Sur, se implementaron los modelos matemáticos necesarios para crear virtualmente un bulbo húmedo sin agua, a través de una combinación de las temperaturas de bulbo seco, de globo, la humedad relativa y la velocidad del viento. Entonces este bulbo húmedo sin agua se utiliza para calcular una estimación razonable del TGBH.

Introducción

Quest comenzó a producir equipos para controlar el estrés por calor usando el TGBH en 1991. Mientras que los dispositivos para medir TGBH se han convertido en algo común, los operadores de estos instrumentos lamentaban la necesidad de controlar el nivel del agua y limpiar la contaminación de la mecha en el bulbo húmedo. Con la introducción de los Questemp 44, 46 y 48, los usuarios ya no necesitan atender estas cuestiones.


Descripción de los modelos

El TGBH se puede calcular fácilmente a través de la siguiente fórmula:

donde:
TGBH : temperatura de globo de bulbo húmedo
TBH : temperatura de bulbo húmedo
TG : temperatura de globo
TBS : temperatura de bulbo seco

En el caso de los QuesTemp 44, 46 y 48 las temperaturas de globo y bulbo seco se miden como antes; sin embargo, la temperatura de bulbo húmedo se estima mediante un modelo matemático que es una versión del bulbo húmedo psicrométrico ajustada por viento. En el caso en que el QuesTemp 44, 46 o 48 no posea el anemómetro AirProbe, la velocidad del viento se estima ingresando la variable meteorológica más aproximada al entorno de medición. La velocidad de viento recomendada en estos instrumentos es de 0,3 m/s para ambientes interiores y 2,0 m/s al aire libre:

Métodos

Los datos se recogieron bajo tres condiciones distintas.
• El primer conjunto fue tomado en el laboratorio. Los instrumentos se colocaron dentro de una cámara ambiental y la Temperatura se varió de 5°C a 60°C; la humedad se varió de 19% a 97% HR. El calor radiante era mínimo y un ventilador de circulación de aire dentro de la cámara generaba un flujo variable a través del tiempo.
• El segundo conjunto fue tomado al aire libre. Los datos se tomaron tanto en horas diurnas como en horas nocturnas, operando bajo diferentes condiciones térmicas (sobre roca, hierba, y asfalto) y meteorológicas.
• El último conjunto de datos fue tomado en un ambiente cerrado con un intenso calor radiante y sin flujo de aire para evaluar la eficacia del bulbo húmedo calculado en el peor escenario posible.

Para cada medición se instaló una barra de sensores waterless en el conector primario de un QT46 y una barra con sensor de bulbo húmedo standard en el conector secundario, de manera de tener una comparación directa e inmediata. Se utilizó el termoanemómetro AirProbe 9 específico para los Questemp para permitir las correcciones automáticas por viento. Los datos se recogieron a intervalos de un minuto en todos los escenarios.

RESULTADOS

Bulbo Húmedo vs Bulbo sin Agua (waterless)
Los resultados mostraron que, en condiciones normales, el bulbo húmedo calculado obtuvo valores TGBH que estaban dentro de las tolerancias aceptables. La Tabla 1 y la Figura 1 muestran las diferencias entre las temperaturas de TGBH obtenidas con un bulbo húmedo medido (sensor estándar) y uno calculado (mediante el sensor waterless) en todos los conjuntos de datos.

A lo largo de todos los conjuntos de datos había una desviación media de 0,11ºC, que está bien dentro del margen de error aceptable para el instrumento.

La incertidumbre de medición para los datos combinados se calculó como Uc = 0,54ºC. Usando un factor de cobertura de k = 2, la incertidumbre expandida de medición se calculó como U = 1,1ºC. Esta incertidumbre se determinó a partir de una combinación de las especificaciones del termómetro sensor y análisis estadístico de las diferencias de bulbo húmedo.

Se ha argumentado que la condición cerrada sin viento no es realista debido a la completa falta de flujo de aire.

El solo movimiento del operario crea un desplazamiento mínimo de aire. Si se acepta esta premisa y se retira el conjunto de datos en los que no hubo viento, las diferencias son aún más pequeñas, como se ve en la Tabla 2. Mientras que el bulbo húmedo sin agua funcionó bien, hay algunas condiciones que en lo posible deben evitarse para minimizar el error en la medición.
Áreas sin ningún movimiento de aire
Como se ve en el tercer conjunto de datos, las mediciones en zonas sin movimiento de aire tenderán a ser subestimadas en aproximadamente un grado Celsius. Esta condición rara vez ocurre en un entorno real, ya que el movimiento solo del operador va a crear un mínimo flujo de aire.
Cambios dinámicos en el ambiente térmico
El modelo de bulbo húmedo se comporta mejor en condiciones estacionarias y puntos fijos de monitoreo. Los cambios repentinos en las condiciones ambientales pueden generar un desvío momentáneo en la medición del sensor waterless mientras el sistema se reajusta.
Entornos con condensación
Si el agua se condensa en el sensor waterless se generará un desvío temporal. Este desvío es recuperable al evaporar el líquido.

RESUMIENDO

Los datos obtenidos demuestran la eficacia de las mediciones de TGBH usando un bulbo húmedo calculado en lugar de un sensor de bulbo húmedo. Mientras que el sensor de bulbo húmedo es el estándar y siempre debe ser considerado dado que es el que establece la legislación argentina, este es un cambio positivo para muchas situaciones en las que el mantenimiento de bulbo húmedo es poco práctico o inconveniente. En condiciones normales, los resultados de TGBH se hallan dentro de una tolerancia más que aceptable; y la incertidumbre ampliada de medición dio un resultado de +/- 1,1ºC. Aun así, se debe prestar atención en situaciones en las que no hay movimiento de aire o condiciones ambientales rápidamente cambiantes, ya que estas condiciones son las que producen mayores discrepancias en los instrumentos de estrés térmico con bulbo húmedo tipo waterless, sin agua.

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