Um programa de computador desenvolvido na Escola Politécnica (Poli) da USP utiliza um modelo térmico do corpo humano para estimar os efeitos do calor e do frio na temperatura do organismo. O modelo calcula condições de conforto térmico em ambientes de forma objetiva, substituindo avaliações pessoais por parâmetros como a vazão sanguínea na pele e a produção de suor.
‘O programa divide o corpo humano em 15 cilindros de secções elípticas, representando tronco, cabeça e membros superiores e inferiores’, descreve o professor da Poli, Jurandir Itizo Yanagihara, que coordena a pesquisa. ‘O modelo usa dados da temperatura ambiente, radiação, umidade e velocidade do ar, metabolismo (atividade física) e tipo de roupa para calcular a temperatura corporal, dos tecidos e membros.’
Segundo o professor, ‘o equacionamento matemático envolve trocas de calor e massa nos tecidos, no sangue e também com o meio ambiente’. As secções elípticas aproximam o modelo da anatomia humana. ‘No início da pesquisa foram usados cilindros de secção circular representando tronco e membros, mas havia desproporção entre volume, massa, diâmetro, comprimento e área externa’, relata. ‘Depois foi criada uma transformada matemática, fórmula que usa coordenadas elípticas com um custo computacional reduzido.’
Aplicações
Cada cilindro é dividido em várias secções, que representam pele, gordura, músculos, ossos e, no caso do tronco, pulmões, vísceras e coração. ‘As diversas partes do corpo possuem temperaturas distintas’, explica o professor. O modelo com vários cilindros também serve para analisar situações em que a exposição ao calor não é uniforme. ‘Na indústria siderúrgica, por exemplo, os funcionários têm um lado do corpo mais exposto ao calor por radiação proveniente dos laminadores’.
Para validar o modelo foram usados dados ambientais na condição de neutralidade térmica e verificou-se que a temperatura de equilíbrio do corpo humano, cerca de 36,7 graus Celsius, foi atingida. ‘Depois, foram acrescentados os sistemas de controle da temperatura corporal para ambientes quentes (vasodilatação e transpiração) e frios (vasoconstrição e calafrios)’, afirma Yanagihara.
O sistema simula condições ambientais que causem estresse térmico no corpo humano. ‘É possível avaliar as condições em que o corpo humano atinge o limite da capacidade de controle térmico’, diz o professor. ‘O modelo calcula níveis de temperatura, radiação e umidade que levam ao colapso térmico, uma das causas de mortes entre imigrantes ilegais que tentam entrar nos Estados Unidos pelo deserto.’
O pesquisador destaca que as simulações são aplicáveis em projetos de ambientes e de sistemas de ar-condicionado. ‘Hoje, os parâmetros de conforto ainda são baseados em dados tabulados a partir de opiniões pessoais’. Na área médica, o modelo pode prever o comportamento do corpo em cirurgias que necessitem de abaixamento de temperatura.
Júlio Bernardes, da Agência USP
