Métodos de transferencia del calor: conducción, convección, conversión, radiación y evaporación

18-May-2018

 

El calor se puede transferir a, desde o dentro del cuerpo por conducción, convección, conversión, radiación o evaporación

 

 

Es el resultado del intercambio de energía por colisión directa entre las moléculas de dos materiales a diferentes temperaturas. Se conduce del material con mayor temperatura al material con menor temperatura, al colisionar las moléculas que se mueven más rápidamente del material más caliente con las moléculas del material más frio y cuando aceleración.

 

El calor se puede transferir por conducción al paciente:

  1. utilizando está a más temperatura que la piel del paciente, por ejemplo, una compresa caliente o parafina caliente, se transfiere desde el agente al paciente y la temperatura de los tejidos superficiales en contacto con el agente aumenta;

  2.  Si el agente físico está mas frio que la piel del paciente, como una compresa fría, se transfiere calor desde el paciente al agente y la temperatura de los tejidos superficiales en contacto con la compresa disminuye.

  3. Desde una zona del cuerpo a otra, por ejemplo, cuando se calienta una zona del cuerpo aplicando un agente térmico externo, los tejidos adyacentes (seguido del tejido) y en contacto con esa zona aumentan u temperatura debido al calentamiento por conducción.

  4. Si hay aire entre el agente térmico y el paciente, el calor se transfiere primero al aire y luego desde el aire al paciente.

Velocidad de transferencia de calor por conducción

La tasa a la cual se transfiere el calor por conducción entre dos materiales depende de la diferencia de temperatura entre los materiales, su conductividad térmica y el área de contacto.

La relación entre estas variables se expresa mediante la siguiente formula:

Velocidad de transferencia de calor = (área de contacto) *  (conductividad térmica) * (diferencia de temperatura)  / grosor del tejido

IMPORTANTE

Las joyas se deben retirar de cualquier parte del cuerpo que va a entrar en contacto con un agente térmico por conducción para evitar el sobrecalentamiento o enfriamiento de la piel que contacta con el metal.

Si no se quitan, el calor e transferirá con rapidez al metal, con riesgo de causar quemaduras en la piel.

 

Recomendaciones para agentes térmicos por conducción 

  1. El hielo consigue un enfriamiento más rápido que el agua, incluso a la misma temperatura, en parte porque tiene una mayor conectividad térmica que el agua (Fig.2), pero también por la cantidad de energía que gasta en convertir el hielo en agua.

  2. Cuando más extensa sea el área del contacto entre el agente térmico y el paciente, mayor será la transferencia total del calor. Por ejemplo, si se aplica una compresa caliente en toda la espalda o sumergirse completamente en la tina de Hubbard, la cantidad total de calor transferida será mayor, que si en una zona pequeña como en la pantorrilla.

  3. La velocidad de aumento de la temperatura disminuye en proporción al grosor del tejido. Cuando una compresa caliente (por ejemplo) entra en contacto con la piel del paciente, la temperatura de la piel es la que más aumenta y los tejidos más profundos son lo que ven progresivamente menos afectados. Cuando más profundo el tejido, menos cambia su temperatura.

  4. Están muy indicados para el calentamiento o el enfriamiento de los tejidos superficiales.

 

La transferencia de calor por convección se produce como resultado del contacto directo entre un medio circulante y otro material con diferente temperatura. Durante el calentamiento o el enfriamiento por convección, el agente térmico está en movimiento, de forma que partes nuevas del agente con la temperatura inicial del tratamiento entran continuamente en contacto con el cuerpo del paciente.

 

Como resultado, la transferencia de calor por convección transfiere más calor en el mismo tiempo que la transferencia de calor por convección utilizando el mismo material y temperatura inicial.

 

Por ejemplo, la inmersión en un baño de chorros eleva la temperatura de la piel del paciente más rápidamente que la inmersión en un recipiente con agua a la misma temperatura, y cuando más rápido se mueva el agua, más será la velocidad de transferencia de calor.

 

La sangre circulante en el cuerpo también transfiere calor por convección para reducir los cambios locales en la temperatura del tejido.

 

Por ejemplo, cuando se aplica un agente térmico sobre una zona del cuerpo y se produce un cambio local en la temperatura del tejido, la circulación mueve continuamente la sangre caliente fuera de la zona y lleva sangre más fría para devolver la temperatura del tejido a su nivel normal. La vasodilatación aumenta el flujo de sangre, aumentando la velocidad a la cual la temperatura del tejido vuelve a los niveles normales.

 

La transferencia de calor por conversión implica la conversión de una forma de energía no térmica, como la energía mecánica, eléctrica o química, en calor.

Por ejemplo, el ultrasonido, que es una forma mecánica de energía, se convierte en calor cuando se aplica a la intensidad suficiente sobre un tejido que absorbe ondas de ultrasonido.

 

El ultrasonido causa la vibración de moléculas en el tejido, generando así fricción entre las moléculas, causando un aumento de la temperatura.

Cuando se aplica diatermia, una forma de energía electromagnética, sobre el cuerpo, causa la rotación de las moléculas polares, lo que da lugar a la fricción entre las moléculas y aun aumento de la temperatura del tejido.

 

A diferencia del calentamiento por conducción o convección, el calentamiento por conversión no se ve afectado por la temperatura del agente térmico.

 

La potencia del ultrasonido y la diatermia se mide normalmente en vatios, que es la cantidad de energía producida en julios producidos por segundo.

La transferencia de calor por conversión no exige el contacto directo entre el agente térmico y el cuerpo; sin embargo no requiere que el material implicado en la intervención sea un buen transmisor de este tipo de energía.

 

Por ejemplo, se debe utilizar gel, loción o agua para favorecer la transmisión entre el transductor ultrasónico y el paciente para que se transmita el ultrasonido.

 

Los agentes físicos que calientan por conversión pueden tener también otros efectos fisiológicos no térmicos.

 

Por ejemplo, aunque la energía mecánica del ultrasonido y la energía eléctrica de la diatermia pueden producir calor por conversión, se piensa que también tienen efectos directos mecánicos o eléctricos sobre el tejido.

 

 

El calentamiento por radiación implica la transferencia directa de energía de un material con una temperatura más elevada a otro con una temperatura inferior sin necesidad de que haya contacto o intervención de un medio de transmisión.

 

Se diferencia de la conversión, en el cual el medio y el paciente pueden estar a la misma temperatura. La tasa de aumento de la temperatura causada por la radiación depende de la intensidad de la radiación, de los tamaños relativos de la fuente de radiación y de la zona a tratar, de la distancia de la fuente a la zona de tratamiento y del ángulo de la fuente de radiación con respecto al tejido.

 

Para evaporarse y cambiar así de estado líquido a gas o a vapor un material tiene que absorber energía. Esta energía se absorbe en forma de calor, bien del mismo material o de un material adyacente, causando una disminución de temperatura.

 

Por ejemplo, cuando se calienta un spray con vaporización de frio debido al calor de la piel del cuerpo, cambia de su estado líquido a vapor a su temperatura especifica de evaporación. Durante este proceso, el spray absorbe calor enfriando así la piel.

 

La evaporación del sudor actúa también enfriando el cuerpo. Es unos grados (el sudor) más alta que la temperatura normal de la piel; por tanto si la temperatura de la piel aumenta como consecuencia de la actividad física y la humedad del ambiente es suficientemente baja, el sudor el producido en respuesta al aumento de temperatura se evaporará, reduciendo la temperatura local del cuerpo.

 

Si la humedad de ambiente es alta, la evaporación es menor. La sudoración es un mecanismo homeostático cuyo objetivo es ayudar a que la temperatura corporal vuelva a su rango normal.

Bibliografía

Cameron,M.,. Agentes térmicos: frio y calor. En Agentes físicos en rehabilitación de la investigación a la práctica(132-134). España: Elsevier.

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¡Hola! Soy Fernanda Miranda. Estudiante de Fisioterapia

 

Actualmente curso el 7mo Semestre

en la Universidad  La Salle Noroeste

en Sonora, México

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