La humedad se refiere al vapor de agua (agua en estado gaseoso) suspendido dentro de un gas. Una molécula de vapor de agua es mucho más pequeña que los virus y bacterias comunes, así que no puede transportar esos patógenos.
Figura 1. Tamaño relativo de patógenos comunes con respecto al agua en los estados líquido y gaseoso. μm, micrómetros (micras); 1 mm = 1000 μm
Hay tres conceptos clave que se utilizan cuando se habla de humedad:
Humedad absoluta
La humedad absoluta (HA) es la cantidad física de vapor de agua presente por litro de gas, y se mide en mg/l H2O. Esto se refiere al contenido de agua solamente, no tiene relación con la temperatura del gas.
Humedad relativa
La humedad relativa (HR) se refiere a la cantidad de vapor de agua por litro de gas, en comparación con la cantidad máxima posible que puede contener el gas. Por ello se expresa siempre como un valor porcentual.
La capacidad de un gas, y por consiguiente la HR, depende de la temperatura. Los gases más calientes pueden contener más vapor de agua.
En esta animación, el círculo gris representa la capacidad del gas, mientras que el círculo azul oscuro representa la cantidad de vapor de agua que hay en el gas.
Al 100 % de HR, conteniendo 44 mg/l H2O de humedad absoluta, el gas se satura y ya no puede contener más vapor de agua.
En la segunda imagen, el gas está a la misma temperatura, así que el círculo gris es del mismo tamaño (sigue pudiendo contener solamente 44 mg/l H2O de vapor de agua). Sin embargo, el gas solamente contiene 11 mg/l H2O (el círculo azul), que corresponde a una HR del 25 %.
Punto de rocío
El punto de rocío es la temperatura a la que se satura el gas, es decir, cuando contiene la máxima cantidad de vapor posible.
Si la temperatura cae por debajo de este punto, la capacidad del aire se reduce y el exceso de vapor de agua debe perderse como condensación.
En la animación del punto de rocío, el gas se encuentra inicialmente a 37 °C y contiene 44 mg/l H2O. Sin embargo, el gas luego se enfría a 23 °C. Esto reduce su capacidad máxima de 44 a 21 mg/l H2O. El vapor de agua extra que ya no puede contener se pierde como agua líquida a través del proceso de condensación.
Para calentar y humidificar el gas se emplea energía.
- Calor sensible es la cantidad de energía que se utiliza para cambiar la temperatura del gas.
- Calor latente de vaporización es la cantidad de energía necesaria para convertir agua en vapor de agua, aumentando la humedad absoluta del gas.
Es importante saber que para humidificar el gas se usa mucha más energía que para calentarlo. El 85 % de la energía que utilizamos para acondicionar el aire sirve para aumentar el contenido de vapor de agua.
Figura 5. Gasto de energía necesario para acondicionar gases en relación con las condiciones del aire inspirado. Los valores calculados representan un adulto con un volumen tidal de 500 ml y una frecuencia respiratoria de 12 respiraciones por minuto.
Calor y humedad en nuestras vías respiratorias
Para que nuestras vías respiratorias calienten y humidifiquen el aire que respiramos, necesitan una fuente de la que obtener calor y agua.
El sistema de transporte mucociliar (MTS) es un elemento fundamental de la fisiología de las vías respiratorias y uno de los principales responsables del calentamiento y la humidificación del aire.1 Se refiere a la acción coordinada de las tres capas que recubren las vías respiratorias.
- Una capa mucosa.
- Una capa acuosa (solución).
- Una capa epitelial ciliada.
Juntas, estas capas forman el sistema de transporte mucociliar (MTS) y ayudan a proteger los pulmones. El moco es pegajoso y atrapa los residuos inhalados. Los cilios atraviesan la capa acuosa para empujar el moco hacia arriba, donde se traga o se expectora por las vías respiratorias.
La efectividad de este sistema depende en gran medida del calor y la humedad del aire inspirado.2 Un aire más frío y seco influye en la viscosidad del moco, en la profundidad de la capa acuosa y tanto en la coordinación de los cilios como en la frecuencia con la que laten.
El gas calentado y humidificado contribuye a que las secreciones de las vías respiratorias se mantengan fluidas y facilita una expulsión mucociliar continuada.1–4