| AUTOR | DATA CRIADA | VERSÃO | NÚMERO DO DOCUMENTO |
|---|---|---|---|
| Dr. Gerard McGranaghan | 14 de outubro de 2014 | V1.1 | CC11 - 00041 |
Introdução
Este documento é uma breve pesquisa das informações relacionadas ao aquecimento por infravermelho de humanos e animais, normalmente chamado de aquecimento de conforto. Explica a lógica científica por trás do uso de radiação infravermelha de onda média e longa quando usada para aquecimento confortável.
A radiação infravermelha é usada como aquecimento confortável para o aquecimento de humanos e animais. Humanos e animais são expostos ao infravermelho quase todos os dias pelo sol e desenvolveram mecanismos especiais dentro da pele para maximizar os benefícios dessa fonte. Um conhecimento desses mecanismos e características deve ser levado em consideração ao selecionar o tipo de aquecedor para aquecimento confortável. Apesar da alta intensidade e do poderoso efeito de aquecimento de aquecedores de ondas curtas, este documento explica as desvantagens e problemas de saúde que o uso de aquecedores de "ondas curtas" pode causar.
BACKGROUND
O infravermelho é uma radiação eletromagnética não ionizante nos comprimentos de onda de 780nm a 1mm. Dentro dessa ampla faixa de onda, muitas vezes é subdividida em três regiões, IR-A, IR-B e IR-C, categorizadas da seguinte maneira
- IR-A: 700nm – 1400nm (0.7μm – 1.4μm)
- IR-B: 1400nm – 3000nm (1.4μm – 3μm)
- IR-C: 3000nm – 1mm (3μm – 1000μm)
A radiação infravermelha causa um efeito de aquecimento quando atinge uma superfície; no caso de aquecimento confortável, normalmente é a pele. No entanto, nem toda a radiação infravermelha é convertida em calor. Toda a radiação infravermelha pode ser
- Absorvido
- Transmitido
- Refletido
A quantidade de cada um depende das características da superfície e do material. O IR refletido não será convertido em calor, enquanto o IR absorvido é convertido em calor diretamente. O IR transmitido pode ser parcialmente convertido em calor, dependendo da espessura do alvo e da quantidade de radiação que pode passar. Comprimentos de onda mais curtos são geralmente mais transmissivos e, portanto, penetrantes, enquanto a energia infravermelha de ondas médias e longas geralmente penetra menos convertendo a maior parte de sua energia em calor na microrregião da superfície.
Absorção
No que diz respeito ao corpo humano, a absorção é altamente dependente das características da pele. A pele absorve principalmente devido ao seu teor de água 80% ou mais, portanto, possui um espectro de absorção como a água (Robinson 2014). Visto na Figura 1 abaixo, das três bandas biologicamente significativas, o IR-A e o IR-B têm menor absorção em comparação com o IR-C. Isso significa que o IR-C e o IR-B, que ocorrem em comprimentos de onda mais longos, são melhor absorvidos pela pele humana. Isso se traduziu em um aquecimento mais eficiente dos seres humanos através dessas bandas de ondas longas e médias. Obviamente, o uso de um aquecedor que forneça IR-A ainda aquecerá a pele, mas será menos eficiente, pois a pele também não absorve.
Refletividade
A pele também pode refletir a radiação infravermelha e, novamente, isso depende muito do comprimento de onda. Visto na Figura 2, a pele tem uma alta refletância nas bandas biologicamente significativas IR-A e isso diminui e se estabiliza nas bandas IR-B e IR-C.
Isso significa que, de toda a radiação infravermelha que atinge a pele, uma grande proporção da IR-A (radiação de ondas curtas) será refletida e, portanto, não causará aquecimento.
Portanto, o infravermelho em comprimentos de onda maiores ajuda favoravelmente com alta absorção e baixa refletância, que são duas propriedades essenciais necessárias para o aquecimento efetivo de um alvo. Por outro lado, o infravermelho nos comprimentos de onda mais curtos não é bem absorvido e é refletido pela superfície da pele.
Transmissão
Finalmente, a pele também pode transmitir radiação e é novamente uma função do comprimento de onda. De fato, para IR próximo (~ 1.2 μm, isto é, próximo ao final da IR-A), cerca de 65% da IR pode atingir a derme (Schroeder et al. 2008). Além do 2 μm, a pele é opaca. De fato, apesar de a pele ser aquecida pelo IR-A que supera a alta refletividade da pele, o IR próximo é potencialmente mais perigoso que o IR médio e distante, pois pode penetrar na área dérmica da pele e causar maior lesão.
Portanto, o IR-C biologicamente significativo possui alta absorção, baixa refletividade e baixa transmissividade, todas elas beneficiando o aquecimento da pele, que finalmente transmite o calor para o interior do corpo por difusão no tecido interno mais frio. É também a banda de onda intrinsecamente mais segura e é por isso que o conforto IR geralmente visa comprimentos de onda mais longos (confortavelmente nas regiões IR-B e IR-C)
Saúde
Além do perigo direto de contato com o próprio emissor quente, a radiação infravermelha de ondas curtas de alta intensidade pode causar queimaduras térmicas se a pele receber muita exposição por muito tempo ou a unidade de aquecimento estiver posicionada muito perto do alvo. Esses efeitos do envelhecimento são conhecidos dos braços e faces de Bakers dos sopradores de vidro (Cho et al 2009). Os danos nos olhos podem ocorrer por um longo período de tempo, portanto, óculos ou limites de tempo são recomendados (Voke 1999). O IR próximo é responsável pelo fotoenvelhecimento da pele (Schroeder et al. 2008), onde a exposição ao IR-A induz efeitos biológicos semelhantes à luz UV (Schroeder et al 2009). Portanto, se possível, o IR-B e o IR-C devem ser usados como alternativas que não têm esses efeitos prejudiciais.
Dadas as razões acima descritas sobre as limitações naturais do corpo humano em relação ao IR-A, é mais benéfico e menos prejudicial concentrar-se nas faixas de ondas de faixa intermediária IR-B e IR-C em comprimentos de onda entre os mícron 3-10. A saída espectral dos aquecedores de cerâmica é, portanto, posicionada muito bem para essas tarefas (veja a figura 4 abaixo)
Resumo
A radiação infravermelha é absorvida, transmitida ou refletida, dependendo das características da superfície. No caso de humanos ou animais, essa superfície é a pele. A pele que cobre o corpo humano evoluiu com características de absorção, transmissão e reflexo, provavelmente como resultado da exposição ao sol. As características de defesa natural evoluíram, como absorção favorável do IR de ondas longas e alta refletividade do IR de ondas curtas. Além disso, estudos recentes descobriram que o IR de ondas curtas (IR-A) é prejudicial à pele, resultando em envelhecimento prematuro. O infravermelho nas bandas IR-B e IR-C não tem efeitos prejudiciais e deve ser favorecido.
OBSERVE: Os produtos de aquecimento por infravermelho podem ser comprados em Infravermelho de Herschel.
Referências
Peter Schroeder, Judith Haendeler, Jean Krutmann, O papel da radiação infravermelha próxima no fotoenvelhecimento da pele, Gerontologia Experimental, Volume 43, Edição 7, Edição 2008, Julho 629, Páginas 632-0531, ISSN 5565- XNUMX,
Correspondência pessoal. Professor Anthony Robinson, Departamento de Engenharia Mecânica e Manufatura, Trinity College, Dublin 2.
Soyun Cho, Mi Hee Shin, Yeon Kyung Kim, Jo-Eun Seo, Young Mee Lee, Chi-Hyun Park e Jin Ho Chung, Efeitos da radiação infravermelha e do calor no envelhecimento da pele humana in vivo, Journal of Investigative Dermatology Symposium Proceedings (2009) 14, 15 – 19;
Schroeder P, Calles C, Krutmann J. Prevenção de efeitos prejudiciais mediados por radiação infravermelha-A na pele humana. Cartas de terapia de pele. 2009 Jun; 14 (5): 4-5.
Dra. Janet Voke, Efeitos da radiação no olho, Parte 1 - Efeitos da radiação infravermelha no tecido ocular, Optometria Hoje, maio de 1999
