Se estudian las características de varios tipos de vestuarios ventilados para evaluar sus propiedades de enfriamiento.

1. Estudio del enfriamiento local de
prendas con ventiladores
Alumno: Isaac Isaí Marchena Grijalva
Operaciones Unitarias II
Semestre 2019-2
Profesor: Marco Antonio Núñez Esquer
A 28 de enero del 2019
Universidad de Sonora
Departamento de Ingeniería Química y Metalurgia
1

2. Presentación del artículo
Nombre del articulo: estudio sobre el
enfriamiento local de prendas con ventiladores y
aberturas colocadas en diferentes sitios del torso.
Autores: Zhao (China), Gao(China), Wang(China),
Kuklane(Suecia), Holmér(Suecia), Li(China).
Origen: Universidad Donghua, Shanghái, China.
Texto: Revista Internacional de Ergonomía
Industrial, volumen 43, publicación 3, págs. 232-
237, 2013.
2

3. Índice
Introducción…………………………………………………..(4)
Método………………………………………………………….(9)
Terminología…………………………………………………(21)
Resultados……………………………………………………(23)
Discusión.…………………………………………………….(28)
Limitaciones y sugerencias……………………………(31)
Conclusión……………………………………………………(33)
3

4. 4

5. Introducción
En trabajos con un ambiente caliente, las personas
están por lo general expuestas a riesgos
provocados por el calor.
Para la protección de las personas hacia este estrés
laboral por el calor y preservar la productividad se
han creado tecnologías de enfriamiento.
5

6. Introducción
TEMA A EXPONER EN GENERAL:
Prendas con pequeños
abanicos que recirculan
el aire ambiental.
¿CÓMO FUNCIONA?
Cuando la temperatura y
humedad en el
ambiente son menores
que las del cuerpo,
mejorando la perdida de
calor por convección y
evaporación del sudor.
6

7. Introducción
El sudor es un gran mecanismo de enfriamiento
para nuestro cuerpo, el cual puede disipar hasta
580 calorías por cada gramo evaporado.
Por lo tanto lo que se busca con este producto es
mejorar esa evaporación.
7

8. Introducción
Un aspecto importante a
conocer es la resistencia
a la evaporación, ya que
esta esta relacionado
directamente con la
evaporación del sudor.
Esta se ve ampliamente
afectada por el diseño
de las prendas, por
ejemplo: tamaños,
materiales y aberturas.
8

9. 9

10. Método (Diseño)
El diseño consiste en una camisa de manga corta
con dos unidades de ventilación (abanicos).
Los abanicos serán unos de 10 cm de diámetro
alimentados por cuatro pilas AA con una capacidad
de 2300 mAh y los abanicos serán montados en la
chaqueta y asegurados con un anillo plástico.
10

11. Método (Diseño)
Fig. 1. Chaquetas con abanicos y aberturas localizadas en diferentes sitios del torso. Los dos
abanicos se localizaron en (a) espalda alta; (b) espalda baja; (c) a lo largo de la espina dorsal;
(d) pecho; (e) abdomen.
 El aislamiento térmico y la resistencia a la evaporación de toda la camisa
de ventilación (los ventiladores se apagaron y las cremalleras se cerraron)
fueron 0.144
𝑚2∙°𝐶
𝑊
y 0.0173
𝑘𝑃𝑎∙𝑚2
𝑊
respectivamente.
11

12. Método (Pruebas)
Ya que las aberturas de la prenda puede
influenciar en el camino que tome el aire y por lo
tanto afectar la efectividad de enfriamiento, se
probaron las cinco camisas con cuatro condiciones
diferentes de aberturas.
12

13. Método (Pruebas)
ABERTURAS NORMALES
En este caso consta de
una camisa en la cual
ninguna de las aberturas
adicionales son usadas y
solo el aire circula por
las convencionales.
13

14. Método (Pruebas)
ABERTURAS FRONTALES
En este caso a la camisa
se le abrieron las
secciones frontales que
se encuentran arriba de
la zona del pecho. Las
mangas y el cuello se
cerraron con cuerdas.
14

15. Método (Pruebas)
ABERTURA POSTERIOR
Para esta prueba se
tenían las mismas
condiciones para las
mangas y el collar,
solamente que se
cerraron las aperturas
frontales y le abrió la
posterior.
15

16. Método (Pruebas)
COMBINADO
Aquí lo que se probo fue
tener las aberturas del
pecho y espalda abiertas
pero mangas y cuello
cerrado.
16

17. Método
(Protocolo experimental)
Para este paso se simulo una piel (algodón) la cual
fue colocada en 4 posiciones del torso: pecho,
abdomen, espalda y glúteos.
Posteriormente los pedazos de algodón se
saturaron de agua para simular el sudor.
Las condiciones de operación fueron:
Temp. Maniquí: 34°C
Humedad relativa: 60%
Velocidad del viento: 0.4 m/s
17

18. Método
(Protocolo experimental)
Se tomaron muestras de perdida de masa cada 10
segundos durante el proceso.
También con ayuda de ocho termopares se
registraban los datos de temperatura.
Cada uno de los 20 escenarios se realizo 3 veces
para tener un promedio de los datos.
18

19. Método
(Cálculos y
análisis)
Donde:
◦ A = área total sudorosa en los maniquíes
◦ Ai = área de cada pieza de piel localizada en el
torso (cuatro en total)
◦ Qi = Perdida de calor en cada zona
Unidades:
◦ 𝐴 = 𝑚2
◦ 𝐴𝑖 = 𝑚2
◦ 𝑄𝑖 =
𝑤
𝑚2
La perdida de
calor en el
torso se
calculó con la
siguiente
fórmula:
19

20. Método
(Cálculos y
análisis)
Los cálculos de
resistencia a la
evaporación de
las camisas
incluyendo la
piel se calculó:
Donde:
◦ A = área total sudorosa en los maniquíes
◦ Psk = presión de vapor del agua en la piel
◦ Pa = presión de vapor del agua en el ambiente
◦ λ = Calor de vaporización del agua a 34°C
◦
𝑑𝑚
𝑑𝑡
= La razón de cambio de la evaporación de
agua
Unidades:
◦ 𝐴 = 𝑚2
◦ 𝑃𝑠𝑘 = 𝑘𝑃𝑎
◦ 𝑃𝑎 = 𝑘𝑃𝑎
◦ 𝜆 =
𝑊∙ℎ
𝑔
◦
𝑑𝑚
𝑑𝑡
=
𝑔
ℎ
20

21. 21

22. Terminología
UB: espalda alta
LB: espalda baja
MB: espalda media (a lo largo de la espina dorsal)
UF: pecho
LF: abdomen
NO: aberturas normales
FO: aberturas frontales
BO: aberturas posteriores
FBO: aberturas frontales-posteriores
22

23. 23

24. Resultados
Tabla de resultados en todas las condiciones.
24

25. Resultados
Pérdida de calor en todo el torso.
25

26. Resultados
Pérdida de calor en zonas específicas de piel.
(a) Pecho
(b) Abdomen
(c) Espalda
(d) Glúteos
26

27. Resultados
Resistencia a la evaporación dinámica.
27

28. 28

29. Discusión
El humedecimiento de la piel se veía
afectado por el aire, el cual podría
cambiar el coeficiente evaporativo de
transferencia de calor.
Las camisas ventiladas mejoraron el
enfriamiento por evaporación en
ambientes cálidos donde la presión de
vapor en el ambiente era menor que
en el de la piel (mayor temperatura
del cuerpo).
Los abanicos en las partes altas
pueden causar incomodidad debido a
que se encuentran en zonas
prominentes del cuerpo.
29

30. Discusión
El arreglo de ventiladores
inferiores frontales con
aberturas frontales y posterior
tubo el mejor desempeño.
Para un mejor enfriamiento los
abanicos deben ser colocados en
un sitio en el que el aire recorra
una mayor área antes de dejar el
sistema.
En general, los mejores arreglos
fueron los que incluían las
aberturas normales y las
frontales-posteriores.
30

31. 31

32. Limitaciones y sugerencias
Un uso recomendado puede ser tanto para
pacientes con altos índices de sudoración, como
con pacientes con dificultades con la sudoración,
además, des su uso en gente mayor.
Una sugerencia por parte de las personas que
probaron ente dispositivo fue anular el aire saliente
por el cuello.
La principal limitación son las baterías.
32

33. 33

34. Conclusión
Los diseños LF + FBO y UF + FO fueron los dos
diseños con menor y mayor resistencia a la
evaporación respectivamente.
Ni la localización de la ventilación ni el diseño de
las aberturas tuvieron diferencias significantes en el
enfriamiento del torso o en la reducción de las
resistencia evaporativa de la prenda.
34

35. 35