Aislamiento de ropa

Aislamiento térmico mediante ropa.

El aislamiento de la ropa es el aislamiento térmico que proporciona la ropa . ^{[1] [2]}

Aunque la función principal de la ropa es proteger del frío, también existen prendas de protección para proteger del calor, como por ejemplo para los trabajadores metalúrgicos o los bomberos. En cuanto al confort térmico, sólo se considera el primer caso.

Confort termofisiológico

El confort termofisiológico es la capacidad del material de la ropa que favorece el equilibrio de humedad y calor entre el cuerpo y el ambiente. Es una propiedad de los materiales textiles que crea facilidad al mantener los niveles de humedad y calor en los estados activos y de reposo del ser humano. La elección del material textil influye significativamente en la comodidad del usuario. Diferentes fibras textiles tienen propiedades individuales que se adaptan a diferentes entornos. Las fibras naturales son transpirables y absorben la humedad, mientras que las fibras sintéticas son hidrofóbicas; repelen la humedad y no dejan pasar el aire. Los diferentes entornos exigen una selección diversa de materiales de vestir. De ahí la importancia de la elección adecuada. ^{[3] [4] [5] [6] [7] [8] [9]} Los principales determinantes que influyen en el confort termofisiológico son la construcción permeable y la tasa de transferencia de calor y humedad. ^[10]

Mecanismos de aislamiento.

Hay tres tipos de transferencia de calor : conducción (intercambio de calor por contacto), convección (movimiento de fluidos) y radiación .

El aire tiene una baja conductividad térmica pero es muy móvil. Hay pues dos elementos importantes para protegerse del frío:

• creación de una capa de aire quieto que sirve como aislamiento, mediante el uso de fibras ( lana , pieles , etc.)
• impedir que el viento penetre y reemplazar la capa de aire caliente cerca del cuerpo

Otro factor importante es la humedad . El agua es mejor conductor del calor que el aire, por lo que si la ropa está húmeda (debido al sudor , la lluvia o la inmersión), el agua reemplaza parte o la totalidad del aire entre las fibras de la ropa, provocando una pérdida térmica por conducción y/o evaporación.

Por tanto, el aislamiento térmico es óptimo con tres capas de ropa:

• una capa cerca del cuerpo para la higiene (que se cambia con más frecuencia que el resto de prendas), cuya función es eliminar el sudor para que no quede en contacto con la piel;
• una capa exterior muy unida o de tejido muy apretado como cortavientos , generalmente delgada; si hay riesgo de precipitación, debe ser impermeable, lo ideal es un tejido que detenga las gotas de agua pero que permita el paso del vapor de agua para eliminar el sudor evaporado. (se dice que un tejido de este tipo "respira");
• y entre ambos, una capa "gruesa" que atrapa el aire e impide el contacto entre la piel y la capa cortavientos (que al ser fina se acerca a la temperatura ambiente).

Las capas de aire atrapado entre la piel y la superficie exterior desempeñan un importante papel aislante. Si la ropa está muy apretada (como por las correas de una mochila), el aislamiento será peor en esos lugares. El aislamiento mejora cuando se minimiza la convección en las capas de aire.

Unidades y medida

El aislamiento de la ropa puede expresarse en unidades clo . ^[11] El clo tiene las mismas dimensiones que el valor R (metro cuadrado kelvin por vatio o m ² ⋅K/W) utilizado para describir el aislamiento utilizado en la construcción residencial y comercial; por lo tanto, cuanto mayor sea el valor, mejor será el rendimiento del aislamiento. .

1 clo = 0,155 K · m 2 · W −1 ≈ 0,88 K·m ² · BTU ·W ⁻¹ · ft ⁻² · °F ⁻¹ · hr ⁻¹ R. Un clo es la cantidad de aislamiento que le permite a una persona en reposo para mantener el equilibrio térmico en un ambiente a 21 °C (70 °F ) en una habitación normalmente ventilada (movimiento de aire de 0,1 m/s).

Hay varias formas de determinar el aislamiento que proporciona la ropa, pero las más precisas según ASHRAE Fundamentals son las mediciones en maniquíes calentados y en sujetos activos. Luego se pueden utilizar ecuaciones para calcular el aislamiento térmico. Debido a que el aislamiento de la ropa no se puede medir en la mayoría de las aplicaciones rutinarias de ingeniería, se pueden utilizar tablas de valores medidos para diversos conjuntos de ropa. ^[11] Según la norma ASHRAE-55 2010, existen tres métodos para estimar el aislamiento de la ropa utilizando las tablas proporcionadas.

• Si el conjunto en cuestión coincide razonablemente bien con uno de la Tabla 1, se puede utilizar el valor indicado de aislamiento intrínseco de la ropa;
• Es aceptable sumar o restar prendas de la Tabla 2 de los conjuntos de la Tabla 1 para estimar el aislamiento de conjuntos que difieren en la composición de las prendas;
• Es posible definir un conjunto de ropa completo como una combinación de prendas individuales utilizando la Tabla 2. ^[1]

Otra unidad que se utiliza es el " tog ":

1 tog = 0,1 K · m 2 · W −1 ≈ 0,645 clo

1 clo = 1,55 togs

El nombre proviene de la palabra "togs", jerga británica para referirse a la ropa. ^[12]

Conjuntos de ropa y prendas.

Otras consideraciones y ejemplos

Otros factores que influyen en el aislamiento de la ropa son la postura y la actividad. Sentarse o tumbarse cambia el aislamiento térmico debido a la compresión de las capas de aire en la ropa, pero al mismo tiempo, dependiendo del material del que estén hechas, las sillas y la ropa de cama pueden proporcionar un aislamiento considerable. Si bien es posible determinar el aumento del aislamiento que proporcionan las sillas, las situaciones de sueño o descanso son más difíciles de evaluar a menos que el individuo esté completamente inmóvil. ^[1] El movimiento del cuerpo disminuye el aislamiento de un conjunto de ropa bombeando aire a través de las aberturas de la ropa y/o provocando movimiento de aire dentro de la ropa. Este efecto varía considerablemente según la naturaleza del movimiento y de la ropa. Por lo tanto, no se dispone de estimaciones precisas del aislamiento de la ropa para una persona activa, a menos que se realicen mediciones para la condición específica (por ejemplo, con un maniquí andante). Una estimación aproximada del aislamiento de la ropa para una persona activa es:

I _{cl, activo} = I _cl ×(0,6+0,4/M) 1,2 met < M < 2,0 met

donde M es la tasa metabólica en unidades met e I _cl es el aislamiento sin actividad. Para tasas metabólicas menores o iguales a 1,2 met, no se recomienda ningún ajuste. ^[1]

El aislamiento de la ropa se correlaciona con la temperatura del aire exterior, las temperaturas operativas interiores, la humedad relativa y también con la presencia de un código de vestimenta en el ambiente en cuestión. Estudios recientes han desarrollado modelos dinámicos predictivos de aislamiento de ropa que permiten un cálculo del confort térmico, simulación de energía, dimensionamiento de HVAC y operación del edificio más precisos que la práctica anterior. De hecho, normalmente se utilizan simplificaciones (0,5 clo en verano, 1,0 en invierno). Esto puede provocar que los sistemas tengan un tamaño y/o funcionamiento incorrectos. Un modelo que sea capaz de predecir cómo los ocupantes del edificio se cambian de ropa mejoraría enormemente el funcionamiento del sistema HVAC. ^[2]

Como se mencionó, la adaptación de la ropa tiene un papel importante para lograr el confort térmico y es probablemente el ajuste más efectivo que los ocupantes pueden hacer para adaptarse en un ambiente térmico. Además, la variabilidad de la ropa también puede depender de factores no relacionados con las condiciones térmicas, como un código de vestimenta o influencias sociales, preferencias de estilo que pueden diferir debido al género o la posición laboral. Según el estándar ASHRAE-55, sólo si las personas hacen libremente ajustes en la ropa para satisfacer sus preferencias térmicas, es aceptable utilizar un valor promedio único representativo para todos. ^[1]

Algunos valores básicos de aislamiento pueden considerarse como ejemplos de condiciones típicas ^[13]

• cuerpo desnudo: 0 ;
• ropa de verano: 0,6 clo;
• equipo de esquí : 2 clo ;
• equipo polar ligero: 3 clo ;
• equipo polar pesado: 4 clo ;
• Edredón de plumas polares : 8 clo.

Temperatura de equilibrio térmico

La temperatura ambiente a la que el cuerpo de una persona estará en equilibrio térmico depende de la tasa de generación de calor por unidad de área P y del aislamiento térmico de la ropa R. La fórmula empírica es: ^{[ cita necesaria ]}

T = 31°C − P · R

o, si se toma R como el número de clos y P como el número de vatios por metro cuadrado,

T = (31 − 0,155 · P · R )°C

Temperatura de equilibrio térmico

• persona en traje de verano (pantalones cortos y torso desnudo) en reposo ( P = 60 W/m ² , R = 0,4 clo): T = +27 °C;
• equipo polar pesado, en reposo ( P = 60 W/m ² , R = 4 clo): T = −6 °C;
• caminata lenta en equipo polar ligero ( P = 120 W/m ² , R = 3 clo): T = −25 °C;
• dormir en un edredón polar ( P = 48 W/m ² , R = 8 clo): T = −28 °C;
• caminata rápida en equipo polar pesado ( P = 180 W/m ² , R = 4 clo): T = −80 °C.

Ver también

• Comodidad  : sensación de tranquilidad física o psicológica.
• Ropa  : objetos que se usan para cubrir una parte del cuerpo.
• Traje de exposición  : ropa para protegerse contra un ambiente extremo.
• Sensación térmica  : descenso de la temperatura corporal debido al paso de aire de menor temperatura.

Referencias

1. Norma ANSI/ASHRAE 55-2010, Condiciones ambientales térmicas para ocupación humana
2. Schiavon, S.; Lee, K. "H. (2012), Modelos dinámicos predictivos de aislamiento de ropa basados ​​en el aire exterior y las temperaturas operativas interiores" (PDF) . Edificación y Medio Ambiente . 59 : 250–260. doi :10.1016/j.buildenv.2012.08.024.
3. Cubrić, Ivana Salopek; Skenderi, Zenun (marzo de 2013). "Evaluación del confort termofisiológico utilizando los principios del análisis sensorial". Colegio Antropológico . 37 (1): 57–64. ISSN  0350-6134. PMID  23697251.
4. Canción, Guowen (20 de enero de 2011). Mejora de la comodidad en la ropa. Elsevier. pag. 114.ISBN​ 978-0-85709-064-5.
5. Stevens, Katy (2008). Confort termofisiológico y protección resistente al agua en prendas de protección soft shell. Universidad de Leeds (Escuela de Diseño).
6. Tendencias textiles. Publicaciones de Eastland. 2001. pág. dieciséis.
7. Conferencia, Instituto Textil (Manchester, Inglaterra) (1988). Preimpresión de las actas de la conferencia: Conferencia mundial anual de 1988 del Textile Institute, Sydney, Australia, 10-13 de julio. Instituto Textil. pag. 9.ISBN​ 978-1-870812-08-5.{{cite book}}: Mantenimiento CS1: varios nombres: lista de autores ( enlace )
8. Ruckman, JE; Murray, R.; Choi, SA (1 de enero de 1999). "Ingeniería de sistemas de vestimenta para la mejora del confort termofisiológico: El efecto de las aberturas". Revista Internacional de Ciencia y Tecnología de la Ropa . 11 (1): 37–52. doi :10.1108/09556229910258098. ISSN  0955-6222.
9. Varshney, RK; Kothari, VK; Dhamija, S. (17 de mayo de 2010). "Un estudio sobre las propiedades de confort termofisiológico de los tejidos en relación con la finura de las fibras constituyentes y las formas de la sección transversal". La Revista del Instituto Textil . 101 (6): 495–505. doi : 10.1080/00405000802542184. ISSN  0040-5000. S2CID  135786524.
10. Collier, Billie J. (2000). Entendiendo los textiles. Archivo de Internet. Upper Saddle River, Nueva Jersey: Prentice Hall. pag. 539.ISBN​ 978-0-13-021951-0.
11. Capítulo sobre confort térmico, volumen Fundamentos del manual de ASHRAE , ASHRAE , Inc., Atlanta, GA, 2005.
12. ""Los soldados estadounidenses en Alaska reciben prendas súper cálidas". El boletín científico. vol. 39, núm. 8 (22 de febrero de 1941), págs. 124-125. Publicado por: Sociedad para la Ciencia y el Público". JSTOR  3917809. {{cite journal}}: Citar diario requiere |journal=( ayuda )
13. Notas del curso "Factores humanos: entorno ambiental" del Prof. Alan Hedge, Universidad de Cornell