De acordo com Fanger (1967), a equação do balanço energético do ser humano é representada pela interação estabelecida entre o corpo humano e o clima que o circunda. Nesse processo, as reações humanas são governadas pelo seu sistema termorregulador, mas as características individuais podem interferir nessa relação, intensificando ou não a carga térmica imposta pelo meio.
Nessa complexa relação, pode-se dizer que os mecanismos de troca de calor entre o ser humano e o meio dependem de fatores ambientais externos, como a temperatura do ar, a temperatura radiante, a umidade e a velocidade do vento; e de parâmetros individuais, como o metabolismo e as características do vestuário. O Quadro 4 apresenta onde essas variáveis interferem nos elementos do balanço térmico, afetando as respostas térmicas dos indivíduos.
Quadro 4 - Parâmetros relevantes na troca de calor.
Elementos do balanço térmico Variáveis Temp. do ar Temp. rad. Vel. do ar Umid. do ar Isolam. vest. Resist. evapor. Taxa metab. Trab. mecân. Produção de calor X X Transferência por radiação X X Transferência por convecção X X X Evaporação pela pele X X X Evaporação pela respiração X X Fonte: Carvalhais (2011).
Givoni (1976), Havenith (2005) e Giralt (2006) acrescentam aos parâmetros individuais, a capacidade de transpiração, a idade, o gênero, a capacidade aeróbia, a aclimatização, a adiposidade, o estado de saúde, a performance física, a alimentação, a hidratação e a etnia como elementos que influenciam a tolerância térmica.
Segundo Carvalhais (2011), a importância da influência exercida pela idade apresenta algumas controvérsias. No que se refere ao processo de envelhecimento, alguns estudos mostram que a variação da tolerância ao calor com a idade é menos expressiva quando não há doenças crônicas, adiposidade e performance física reduzida. Outros, admitem que as crianças e os idosos são mais susceptíveis a alterações patológicas quando expostos a ambientes extremamente quentes ou frios. Com relação às crianças, isso é mais evidente em exposições ao frio.
2.6.1 Temperatura do ar
Segundo Epstein e Moran (2006), dos seis agentes que causam estresse térmico, a temperatura do ar é, notadamente, o mais importante. Ela influencia as trocas de calor por convecção, condução e radiação. Quanto menor, maior é a perda de calor do corpo, mas quando se eleva acima da temperatura da pele, o corpo passa a ganhar calor do meio ao invés de perdê-lo (HAVENITH, 2005; SPILLERE; FURTADO, 2007).
A temperatura do ar também influencia o metabolismo e seu efeito se manifesta tanto no frio quanto no calor. Em um ambiente a 10°C, o tremor muscular pode duplicar o metabolismo de pessoas em repouso. No meio quente, considerando uma mesma atividade desenvolvida, um incremento na temperatura do ar de 29 para 38°C pode levar uma variação de 12% no metabolismo (LEITE, 2002).
Höppe (2002) observa que quando uma pessoa se desloca de um meio termicamente confortável para um meio externo quente a adaptação acontece a curto prazo porque a vasodilatação é mais rápida que a vasoconstrição e o esforço psicológico do indivíduo em adaptar-se ao calor é menor que ao frio.
2.6.2 Temperatura média radiante
No meio externo, a temperatura média da pele é altamente correlacionada com a temperatura do ar e a radiação solar em conjunto, explicando cerca de 68% de sua variação (BLAZEJCZYK; NILSSON; HOLMÉR, 1993). Hodder e Parsons (2007) constatam que um incremento de 200W/m² na intensidade da radiação solar direta é responsável por um aumento
superior a 2°C na temperatura média da pele e, de uma unidade na escala de sensação térmica. Estas alterações são inicializadas logo nos primeiros minutos de exposição, estabilizando-se após 10 a 12 minutos.
As respostas à elevação da temperatura média radiante e à exposição à incidência da radiação solar são mais pronunciadas durante o dia e quando a temperatura do ar é elevada. Considera-se que a quantidade perdida ou ganha depende do vestuário, da postura e posição do corpo em relação à fonte de radiação, e da radiação solar refletida e emitida pelo solo (Givoni, 1976; BLAZEJCZYK; NILSSON; HOLMÉR, 1993; KUBAHA et al., 2004; OSHIRO, 2010).
2.6.3 Umidade do ar
A umidade do ar atua diretamente no potencial evaporativo do corpo. Em geral, a concentração de umidade na pele é maior que no meio, tornando possível a perda de calor da pele por evaporação (RIVERO, 1986; HAVENITH, 2005; SPILLERE; FURTADO, 2007).
Assim, quando a capacidade evaporativa do ar é elevada, o processo de evaporação acontece na superfície da pele ou dentro dos seus poros, fazendo com que a pele permaneça seca. Nessas circunstâncias, as variações na umidade do ar não afetam o corpo humano como um todo.
Mas, quando a umidade excede os 60%, a perspiração não evapora tão facilmente e a pessoa começa a ganhar calor com o aumento da temperatura (BARBIERO, 2004; CAMARGO, 2007). Isso leva a condições extremamente estressantes e suportáveis somente por curtos períodos de tempo (HAVENITH, 2005). Por esse motivo, as exigências do organismo em climas quentes e úmidos são maiores que em climas quentes e secos (CARVALHAIS, 2011). Segundo a ISO 7730 (1994), o limite superior de umidade para o conforto pode alcançar o valor de 70%.
2.6.4 Velocidade do vento
O movimento do ar renova a camada de ar próxima à pele, favorecendo tanto o processo de perda de calor por evaporação quanto por convecção. Dessa forma, proporciona uma sensação de resfriamento do corpo (RIVERO, 1986; OLGYAY, 1992; CAMARGO, 2007; SPILLERE; FURTADO, 2007).
Até certo ponto, um aumento na velocidade do ar resulta em uma ampliação do limite superior da zona de conforto na proporção de 1°C para cada 0,2m/s (HAVENITH,
2005). Segundo Rivero (1986), um movimento de ar da ordem de 1,5m/s produz o mesmo efeito térmico sobre uma pessoa que a diminuição de 3°C na temperatura do meio. Entretanto, a sua eficiência depende da temperatura do ar, se esta for superior a da pele, ao invés de perder calor, o corpo passa a se aquecer e se for inferior, o corpo começa a se resfriar (HAVENITH, 2005).
Outro efeito proporcionado pelo vento diz respeito à capacidade evaporativa do ar. Em geral, a cada 0,45m/s de vento, há um decréscimo de 1mmHg do vapor d’água contido na atmosfera (OLGYAY, 1992). Isso implica em um aumento do potencial evaporativo do corpo, principalmente, quando a umidade não é tão alta, elevando, assim, a eficiência do resfriamento por transpiração. Segundo Givoni (1976), enquanto a sensação térmica é mais influenciada pela temperatura, a perspiração sensível é mais afetada pela umidade e velocidade do vento, pois é diretamente proporcional à capacidade evaporativa do ar.
A velocidade do vento também produz um efeito no vestuário. A sua elevação juntamente com o movimento de locomoção do corpo reduz o isolamento térmico da roupa e a sua resistência à passagem do vapor d’água, e aumenta o seu índice de permeabilidade à umidade (HUANG, 2007; SANTOS, 2009).
2.6.5 Taxa metabólica
O metabolismo varia de acordo com a atividade executada podendo elevar-se até vinte vezes à taxa de repouso, dependendo da exigência de trabalho muscular. Assim, quanto maior for a carga de atividade executada, maior é a produção do calor gerado pelo corpo que deve ser dissipado para o meio (RUAS, 2001; CAMARGO, 2007).
O nível de atividade também influencia o isolamento térmico requerido para o vestuário, pois quanto maior é a produção de calor metabólico, menor é o isolamento térmico necessário (HUANG, 2007).
2.6.6 Vestuário
Em climas quentes, as roupas impedem a incidência direta da radiação solar, reduzindo a porção absorvida pelo corpo. Segundo Blazejczyk, Nilsson e Holmér (1993), a transmitância da radiação solar através do vestuário é 13 a 58% e depende do tipo, cor e isolamento térmico do material. No caso do clima ser seco, a vestimenta mantém a umidade advinda da transpiração e evita que o corpo se desidrate, mas se for úmido ela deve permitir
que o ar quente retido entre a pele e o tecido seja removido pela ação do vento (CAMARGO, 2007; CARVALHAIS, 2011).
No caso de atividades leves, adicionando-se 0,1clo ao vestuário, o limite inferior da temperatura da zona de conforto desloca-se para baixo em 0,6°C, aumentando a tolerância para temperaturas mais baixas (CAMARGO, 2007; HAVENITH, 2005).
2.6.7 Efeito das variáveis climáticas nas respostas fisiológica e sensorial
O resultado final da interação entre os fatores ambientais e as características individuais é manifestado pelas respostas fisiológicas e sensoriais dadas por cada indivíduo. Considerando-se as mesmas variáveis individuais, o Quadro 5 descreve a relação existente entre os fatores ambientais e seus efeitos nas respostas fisiológica e sensorial.
A relação estabelecida entre esses parâmetros e os seus efeitos termofisiológicos são expressos por meio de índices térmicos. Ao longo do tempo, eles vêm sendo desenvolvidos tanto como medida de sensação térmica (resposta subjetiva de conforto ou desconforto) quanto como medida de impacto térmico (resposta fisiológica objetiva). A seguir são brevemente descritos alguns dos índices mais utilizados na avaliação de condições quentes e que vêm sendo aplicados em diferentes estudos e trabalhos nos últimos anos.