La efusividad térmica – Efusividad térmica de los textiles de prendas de vestir

Entienda la relación entre temperatura y tacto.

Introducción

La industria de la confección está compuesta por empresas que diseñan, producen y venden ropa, calzado y accesorios. Esta industria representa uno de los mercados de consumo más grandes de Canadá valorado en aproximadamente 24.95 mil millones de dólares en 2016. El valor de la industria de la confección sigue creciendo y se espera que alcance un estimado de 29.66 mil millones para el 2020. Múltiples aspectos contribuyen al éxito de una empresa de ropa / ropa en este mercado global extremadamente competitivo. Algunos de estos aspectos incluyen el estilo popular, el diseño visualmente atractivo y la calidad del material. Crear un producto hecho de un material de alta calidad puede tener un gran impacto en la popularidad y el rendimiento de ese artículo de ropa. Las propiedades térmicas de un textil o tejido pueden desempeñar un papel muy importante en el dempeño de ese artículo de ropa cuando se expone a diferentes condiciones ambientales. Una propiedad de la tela conocida como efusividad térmica es el secreto detrás de lo que hace que una camisa de entrenamiento sea efectiva para la absorción de humedad o que un suéter de lana sea capaz de retener calor. Tener en cuenta la efusividad térmica de una tela al diseñar una prenda de ropa puede afectar su rendimiento, durabilidad y popularidad.

Efusividad térmica vs efusividad térmica

La efusividad de un material es su capacidad para intercambiar energía térmica con su entorno. Aunque la cantidad de efusividad térmica se puede expresar en términos de propiedad a granel de e = √k∙ρ∙Cρ cuando se mide, no se mide en términos de propiedades a granel.

e es la efusividad térmica
k es la conductividad térmica
p es la densidad
Cp es la capacidad calorífica

Una aplicación de la efusividad térmica es la medición cualitativa de la frialdad o la sensación de calidez de los materiales en textiles y telas. Cuando un textil o tejido se mide desde la superficie con pequeños tiempos de prueba por cualquier método o instrumento transitorio, la efusividad medida incluye varios mecanismos de transferencia de calor, incluyendo conductividad, convección y radiación, así como la resistencia al contacto entre el sensor y la muestra. Como la propiedad dominante en la expresión de efusividad térmica es la conductividad térmica, que es válida solo 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 efusancia térmica. Entendiendo esto, la conductividad térmica nunca debe separarse de la expresión de efusividad térmica. Este es un dato importante cuando se considera el uso cualitativo de la efusividad térmica para analizar no sólidos.

Factores de influencia

Las propiedades térmicas de un material o una prenda de vestir pueden ser determinadas por más sentidos y no solamente el de tacto. Los sentidos que influyen esta determinación incluyen el sentido visual/vista (color), auditivo/oido y táctil/tacto. Para encontrar un equilibrio térmico deseable, las empresas de confecciones deben considerar todos los datos ingresados. El color de una prenda puede cambiar la percepción de calidez de una prenda de ropa en un rango notablemente grande de 3 a 4 °C. El rango “cálido” generalmente ocurre entre amarillo y rojo-violeta en el círculo de color y el rango “frío” entre azul-violeta y amarillo-verde. La ropa hecha de piel y cuero con frecuencia parece más cálida que los materiales sintéticos debido a su apariencia, que se asocia comúnmente con el calor interno o calidez.

Círculo de color seccionado en colores cálidos y fríos
Figura 1: Círculo de color seccionado en colores cálidos y fríos

Propiedades térmicas de las telas comunes

El aprovechamiento de la potencia térmica de las telas y los textiles ha contribuido al éxito de la comercialización y el comercio minorista de múltiples estilos de ropa. La ropa deportiva es un sector de la industria de la confección que depende en gran medida del rendimiento térmico de la tela. El nylon y el spandex son dos de los materiales más populares de la ropa deportiva, ya que tienen efusividad térmica: hay que agradecerle a la efusividad térmica por su éxito en el ambicioso mercado de ropa. El nylon es una alternativa asequible a la seda, que se deriva de materiales sintéticos a base de plantas. Spandex, (un anagrama para “expande”), se compone principalmente de poliuretano, un material común de aislamiento para casas y edificios. Ambos materiales no solo son muy elásticos, sino que tienen una efusividad térmica relativamente alta, lo que les permite facilitar la transferencia de calor del usuario a su entorno. El aspecto de enfriamiento del spandex y el nylon es ideal para la ropa deportiva y ha llegado a un aumento global en sus niveles de producción en la última década. A partir del 2010, el spandex estaba presente en aproximadamente el 80% de toda la ropa fabricada en los Estados Unidos, lo que la convierte en una de las telas artificiales más populares de América del Norte. Estos materiales que absorben la humedad y disipan el calor continúan ganando popularidad en los mercados mundiales de ropa como alternativas transpirables para el algodón convencional.

Vista microscópica de fibras de nailon sintético
Figura 2: Vista microscópica de fibras de nailon sintético.

La mayoría de las telas convencionales están compuestas por fibras de algodón, seda o lana que se tejen y tejen entre sí utilizando una variedad de técnicas. El algodón es una tela extremadamente popular que generalmente se utiliza para hacer ropa relativamente barata. El algodón está compuesto por más de 85% de celulosa, el polímero natural más abundante del mundo. La celulosa tiene una estructura molecular extremadamente única que influye fuertemente en su capacidad y conductividad térmica. La estructura de cada célula consiste en anillos entrelazados que tienen un centro hueco lleno de aire. Debido a la concentración de aire adicional que está presente en los tejidos de algodón, estos tienen una baja efusividad térmica y se sienten calidos al tacto. Aunque el algodón es un buen aislante, tiene una elasticidad pobre y absorbe rápidamente la humedad, lo que hace que sus propiedades térmicas solo sean eficientes en condiciones estables.

Fibras de algodón.
Figura 3: Fibras de algodón.

La capacidad de un tejido para adaptarse a un entorno cambiante puede aumentar su deseabilidad entre los consumidores. Si una tela absorbe fácilmente la humedad, su conductividad térmica será mayor y facilitará la pérdida de calor del usuario con respecto al entorno circundante. El algodón es un ejemplo de una tela que absorbe humedad rápidamente lo cual disminuye sus propiedades aislantes. Un tejido que repele la humedad puede mantener una conductividad térmica y una efusividad más bajas: la efusividad térmica mantiene el cuerpo caliente durante períodos de tiempo más largos. La lana es un material que tiene una baja efusividad térmica y puede eliminar fácilmente la humedad. La lana es un producto natural que está hecho de piel de oveja y puede absorber 1/3 de su peso en agua antes de verse mojado. Esta cualidad lo convierte en uno de los mejores materiales aislantes del mercado. La lana de oveja estándar se utiliza comúnmente para hacer mantas, aislamiento y ropa. Cada fibra de lana contiene altos niveles de queratina, una proteína con una conductividad térmica extremadamente baja que también es repelente a la humedad. El gran porcentaje de queratina presente en la lana es la razón por la que las fibras tejidas pueden mantener una forma establecida y crear una barrera contra la humedad. La lana es un tejido muy sustentable que se puede fabricar sin el uso de ningún producto o proceso sintético. Es un tejido extremadamente versátil que se puede utilizar para producir numerosos tipos de ropa, como ropa resistente al sudor o chaquetas aislantes cálidas. La lana es sin duda uno de los tejidos térmicos líderes en el mercado y es muy sustentable debido a su sistema de producción  ecológico.

Conclusión

Seleccionar un tejido con las propiedades térmicas ideales no es una tarea fácil y puede estar influenciado por la percepción de calidez del consumidor, así como por múltiples factores ambientales. Los diseñadores de ropa son constantemente desafiados a crear productos que satisfagan los estándares visuales del consumidor y les ayuden a mantener un alto grado de comodidad. A medida que la industria del vestido continúa creciendo, también lo hace la cantidad de competencia. Un alto nivel de competencia hace que incluso un aspecto pequeño, como la efusividad térmica de un material, pueda marcar una diferencia sustancial entre un producto que falle y un producto que funcione.

Autora: Kallista Wilson | Escritora técnica junior | Thermtest

Referencias

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Imagen

https://www.shutterstock.com/image-photo/different-clothes-on-rack-440287354

https://www.shutterstock.com/image-vector/vector-illustration-infographics-color-wheel-warm-683724181

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Particolare_di_calza_di_nylon.jpg

https://www.shutterstock.com/image-photo/cotton-fiber-texture-background-white-fluffy-1501661933