Aislamiento eficaz en los abrigos de invierno

Consejos y trucos para seleccionar chaquetas de invierno con propiedades aislantes superiores

Introducción

Como canadienses, todos estamos demasiado familiarizados con los extremados vientos fríos y escalofriantes que llegan cada año con el inicio de la temporada de invierno. En la mayoría de las zonas del país, las temperaturas pueden permanecer bajo cero durante más de seis meses… brrrrr!!! Sin el equipo y la ropa de invierno adecuada para combatir estas temperaturas frías, el invierno puede ser extremadamente desagradable y potencialmente conducir a lesiones graves o incluso la muerte si la exposición a los elementos continúa durante un período prolongado 1. La mayor parte de nuestra capacidad para soportar estas temperaturas extenuantes depende de nuestras chaquetas de invierno, sombreros, guantes y cualquier cosa que nos proporcione una barrera contra los penetrantes vientos de invierno y la nieve que sopla. Sin una chaqueta de invierno lo suficientemente aislada térmicamente, el riesgo de congelación o hipotermia aumentaría dramáticamente para el usuario. Esta es la razón por la que la selección del material aislante adecuado es crucial para mantenerse cómodo y caliente durante todo el invierno.

Propiedades termicas de las chaquetas de invierno

El papel más importante de una chaqueta de invierno es bloquear la transferencia de calor entre un individuo y su ambiente frío circundante. El calor se puede transferir a través de muchas diferentes maneras, incluyendo conducción, convección y radiación, todas las cuales son muy importantes para los diseñadores de chaquetas de invierno, y que se deben tener en cuenta al diseñar equipos de protección para uso de intemperie. Se han incorporado varios diferentes textiles de origen natural o sintético, en el diseño de prendas externas térmicamente aislantes para restringir la pérdida de calor durante períodos prolongados. Una de las propiedades más importantes que comparten estos materiales es su efusividad térmica. Idealmente, al diseñar la chaqueta de invierno más duradera y aislante, usted querría un material con una baja efusividad térmica y una baja conductividad térmica.

La efusividad se describe como la velocidad a la cual un material puede absorber el calor 2. Esta propiedad térmica está inversamente correlacionada con la conductividad térmica, que describe la capacidad de un material para transferir calor a través de él de manera efectiva. La efusividad térmica combina la idea de la capacidad de calor (como un material pierde calor en su entorno) y la difusividad térmica (qué tan rápido un material emite calor voluntariamente) 3. Estas propiedades térmicas están afectando constantemente la forma en que tocamos e interactuamos con nuestro entorno a diario. Explican por qué un metal se siente más frío al tacto que una manta caliente y difusa, o por qué un termo metálico mantendrá su café más caliente que una taza de cerámica. La conductividad térmica de la tela utilizada para hacer la manta es mucho menor que la del metal, por lo que el calor se aferra de manera más eficiente y nos hace sentir cálidos y acogidos cuando nos acurrucamos en ella.

Una aplicación de la efusividad térmica es la medición cuasi-cualitativa de la frialdad o la sensación de calidez de los materiales en textiles y tejidos. Cuando un textil o tela se mide desde la superficie con tiempos de prueba cortos por cualquier método o instrumento por la técnica transitoria, en la efusividad medida se incluyen varios mecanismos de transferencia de calor, a saber, la conductividad, convección y radiación, así como resistencia al contacto entre el sensor y la muestra. Como la propiedad dominante en la expresión de efusividad es la conductividad térmica, que es válida únicamente para sólidos, el término utilizado para describir correctamente el valor medido es conductancia térmica. Al considerar este punto en términos de efusividad térmica, el término más apropiado se convierte en efusión térmica. Con este concepto, la conductividad térmica nunca debe ser desvinculada de la expresión de efusividad térmica. Este es un hecho importante al considerar el uso cualitativo de la efusividad térmica para probar no sólidos.

Transferencia de calor en nuestro medio ambiente

El aire tiene una conductividad térmica relativamente baja; sin embargo, es muy móvil, lo que naturalmente aumenta la tasa de transferencia de calor entre usted y su entorno circundante 3. Los reportes de la sensacion termica , no es una informacion del clima que deba tomarse a la ligera y es una de las muchas razones por las que los textiles de invierno están diseñados para ser lo más resistentes al viento posible. Otros factores ambientales importantes a tener en cuenta al seleccionar ropa para usar al aire libre incluyen la humedad y precipitación. El agua es un mejor conductor térmico que el aire, y si la ropa está húmeda o húmeda debido a la lluvia, el sudor o la inmersión, las moléculas de agua ocuparán la mayoría de los interticios de aire entre las fibras de la ropa, lo que resulta directamente en un aumento significativo en la pérdida de calor 4.

Clima de invierno canadiense
Figura 1: Clima de invierno canadiense

Abajo como aislamiento térmico

Idealmente, el material del que está hecha una chaqueta de invierno debe proteger al usuario del viento, el agua y la nieve, pero esto es más fácil decirlo que hacerlo. La combinación correcta de telas es extremadamente difícil de encontrar, y muchos materiales térmicamente aislantes son costosos de cosechar o producir. Un material preferido entre muchos fabricantes y consumidores es down (pluma). “Down” es un material natural que se obtiene de gansos y plumaje de pato y se refiere a la pluma suave o racimo de materiales que reside justo al lado de la piel del ave 3. Down es único porque es muy esponjoso y no tiene los tallos puntiagudos largos que se encuentran en la mayoría de los otros tipos de plumas. “Down” puro normalmente se mezcla con otras plumas más “típicas” para así reducir el costo para los fabricantes. Una mayor proporción de racimos descendentes de plumas es ideal, pero también aumentará significativamente el precio de la prenda. Un buen estándar para seleccionar una mezcla de plumas/down lleva aproximadamente una proporción 70:30 de plumas típicas y plumas clásicas con calidad premium (down), clasificada como una mezcla que contiene más de 80% de “down”. Es un aislante extremadamente eficaz y es relativamente fácil de comprimir, haciéndolo un material muy codiciado para mochileros y viajeros.

Símbolos utilizados
Figura 2: Símbolos utilizados para indicar el relleno de una chaqueta (plumón vs plumas).

“Down” tiene una resistencia térmica media de 0,21 – 0,3 m² (°C/W) 4. Uno de los mayores problemas con down no está relacionado con sus propiedades térmicas sino que tiene que ver con cómo se obtiene el material. La cosecha de down ha sido considerada por muchos como poco ética; sin embargo, grandes fabricantes como North Face y Patagonia están presionando hacia la cosecha del plumaje utilizado para sus prendas de invierno de manera más sostenible y ética, infligiendo poco daño a los animales. Como consumidores, es importante ampliar nuestra definición de calidad más allá de la funcionalidad de una prenda de invierno y distribuir nuestro apoyo a empresas como estas dos que están avanzando hacia mejores métodos de cosecha.

Clasificacion de Down (plumas) basado en su rendimiento térmico

Los productos hechos de “down” generalmente se clasifican de acuerdo con su capacidad y peso de rellenado. La capacidad de llenado es una medición universal que indica la calidad general del “down” y normalmente está representada por un número que oscila entre 300 y 900. Este valor se relaciona directamente con el número de centímetros cúbicos que una onza de “down” tomará cuando se comprime en un cilindro por un peso calibrado 3. El “down” de alta calidad restringirá la compresión más que el “down” de baja calidad y dejará espacio adicional para que se formen bolsas de aire entre racimos de plumas. Estas bolsas de aire proporcionan una baja efusividad térmica y bloquean el movimiento del calor a través del material. Las chaquetas de invierno con una mayor capacidad de llenado también tienden a ser más cómodas de usar durante períodos prolongados. Las clasificaciones de capacidad de llenado por debajo de la gama 500 le dan a la chaqueta una sensación abultada y desigual. Cualquier valor entre 800 – 900 es considerada por el estándar de la industria como calidad premium.

Otro método utilizado para determinar la calidad del “down” es el peso de llenado, medido como la cantidad real de onzas. Al igual que la capacidad de llenado, el peso de llenado y la calidad no están directamente correlacionados. Una chaqueta con una alta capacidad de llenado no se calienta automáticamente porque, en realidad, podría tener una cantidad muy pequeña de material. Por otro lado, usted podría tener una chaqueta muy pesada llena de aislamiento de baja calidad que no le mantendría casi tan caliente como una chaqueta más ligera con aislamiento de mejor calidad. Es importante investigar tanto el poder de llenado como el peso de llenado de una chaqueta de plumas antes de comprarla para asegurarse de que usted pague por la calidad en lugar de la cantidad.

Down puede parecer el material óptimo de aislamiento para las chaquetas de invierno, sin embargo, no es eficaz cuando se moja. Los racimos de “down” formarán manojos de plumas cuando se exponen al agua, y perderán todos las bolsas de aire que atrapan el aire caliente. Al Down también le tomará mucho tiempo para secarse una vez mojado y es un material difícil de impermeabilizar porque la mayoría de las chaquetas de “down” requieren bolsas cosidos llamados deflectores que impiden que el “down” caiga a la parte inferior con el tiempo.

Un edredón relleno con plumaje
Figura 3: Un edredón relleno con plumaje.

Alternativas

Down puede ser un material difícil de trabajar, por lo cual empresas de ropa para el aire libre han encontrado éxito diseñando prendas cálidas y duraderas con otros materiales. Un ejemplo de una alternativa al Down es el poliéster sintético. Esta tela sintética se compone de fibras individuales, tejidas de una manera específica para crear pequeños ntersticios que atrapan el aire caliente cercano al cuerpo. Los sintéticos a menudo son más pesados que los de mayor calidad y no se empacan tan compactos como los de mejor calidad. Sin embargo, le dan al usuario una cobertura térmica más consistente, ya que los deflectores no están obligados a mantener las hojas de aislamiento en un solo lugar.

Poliéster sintético
Figura 4: Poliéster sintético.

Materiales Termicos Especializados

Columbia es un ejemplo de una empresa que está aprovechando el poder de la conducción térmica y la radiación en el diseño de sus productos para uso al aire libre 3. En muchos de sus forros de chaqueta,  utilizan un material reflectante llamado Omniheat, diseñado para tener propiedades térmicas similares a las que se encuentran en las mantas térmicas de la NASA. El propósito principal de este revestimiento plateado de la chaqueta es reflejar el calor que irradia de su cuerpo hacia usted mismo. Cuando te quedas quieto, alrededor del 87% del calor corporal se pierde debido al movimiento de este calor hacia afuera en forma de radiación infrarroja  3. Esta es una cantidad sustancial de movimiento de un tipo muy específico de energía. Bloquear la radiación externa del calor corporal es aún más importante que prevenir la transferencia de calor a través de la conducción, que sólo representa aproximadamente un 13% de la transferencia de calor que se está produciendo entre un individuo y su entorno. La radiación es un mecanismo de transferencia de calor que la tecnología Omniheat aprovecha y evita la pérdida de calor bloqueando la radiación infrarroja que emitimos de nuestro cuerpo.

Otro diseño térmico interesante que emerge como un aislador eficaz para las chaquetas de invierno es la tecnología Thermoball diseñada por North Face. Este material sintético tiene como objetivo aprovechar el calor ligero del “down” y mantener una resistencia al agua que se encuentra en las chaquetas hechas de mezclas de poliéster  4. Thermoball consiste en fibras sintéticas Primaloft que se hilan en millones de bolas diminutas que se agrupan en un arreglo similar a las plumas. Aunque Thermoball aún no ha superado la capacidad de aislamiento térmico del natural down, tiene un valor de resistencia térmica que es significativamente mayor que la mayoría de las mezclas de poliéster tradicionales y es mucho más resistente al agua.

Mejorar el Calor a través de capas

En general, la mayor énfasis se pone en la importancia de nuestra capa externa de ropa, pero qué tipo de telas y materiales se utilizan para las capas de abajo también puede afectar nuestro confort y calidez general. La lana es un material popular que se utiliza con frecuencia para hacer suéters de invierno cálidos debido a su resistencia térmica naturalmente alta y habilidades para transpirar. La lana es una gran opción para una capa media que te mantendrá seco y caliente en algunas de las condiciones invernales más duras y si quieres evitar la “picazón” asociada con la lana, prueba una mezcla de merino. El vellón es otro material de invierno popular que está hecho enteramente de poliéster sintético y será cálido y acogedor sin pesarte. También es un tejido ideal para usar en condiciones más húmedas o cuando se hace ejercicio en el frío debido a sus habilidades naturales para la absorción de humedad. Otro contendiente poco probable para una capa inferior térmicamente resistente es la seda. La seda muestra excelentes propiedades de resistencia térmica, pero se debe evitar su uso como capa externa porque es extremadamente ligera y transpirable, permitiendo que el aire frío de invierno pase a través de ella fácilmente.

Conclusión

Cuando se expone a las extrema condiciones invernales que acompañan a los inviernos canadienses, el rendimiento de una chaqueta de invierno depende en gran medida de sus propiedades térmicas. Una chaqueta hecha de un material con baja conductividad térmica y alta efusiva térmicamente será capaz de prevenir la pérdida de calor y proporcionar una barrera eficaz contra el viento frío de invierno. Down tiene la efusividad térmica más baja en comparación con otros materiales populares para uso al aire libre; sin embargo, no funciona bien cuando se expone al agua y puede ser muy costoso e inhumano de cosechar. Muchas empresas están trabajando para diseñar materiales artificiales similares a los que se comportan de manera similar a los grupos de plumaje cálidos, que son más económicos de producir y responden mejor cuando se exponen al agua. También es extremadamente importante usar capas correctamente con ropa hecha de tejidos térmicos resistentes como el vellón, la seda o la lana. El invierno es una hermosa época del año, y usar ropa con propiedades aislantes efectivas puede hacer un mundo de diferencia al hacer que el tiempo pasado a la intemperie sea mucho más agradable.

Referencias

  1. Reingardiene, D. [Hypothermia]. Medicina (Kaunas) 39, 90–97 (2003).
  2. Glossary of Terms and Definitions. Thermtest Inc. https://thermtest.com/thermal-resources/glossary.
  3. Everything You Need to Know About Winter Jacket Tech | Popular Science. https://www.popsci.com/winter-jacket-guide/.
  4. Steinhardt, E. Determining an Easily Measured Factor of Merit for The Thermal Performance of Jackets. 7