La ropa puede suministrar seguridad y confort a personas expuestas a ambientes tanto fríos como calientes. Con el fin de evaluar el impacto potencial de la humedad de la ropa en el fenómeno de enfriamiento, se realizaron varias pruebas para cuantificar la capacidad de enfriamiento evaporativo en algunas muestras de tela.
Época colonial: vestimenta, costumbres y juegos de la época
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1. G E R M Á N L Ó P E Z A N D R E A G P E .
8 V O S E M E S T R E
ENFRIAMIENTO DE TELAS POR
EVAPORACIÓN DE AGUA
OPERACIONES UNITARIAS II
Universidad de Sonora
División de Ingeniería.
Departamento de Ingeniería Química y
Metalurgia
22 de Febrero 2018 ❤
2. DATOS GENERALES DEL ARTÍCULO
Nombre del artículo: Enfriamiento de telas por evaporación de
agua (Fabric Cooling by Water Evaporation)
Nombre de los autores: Uwe Reischl (USA) y Ravindra S.
Goonetilleke (Hong Kong)
Nombre de la revista: Journal of Fiber Bioengineering and
Informatics (2016)
Datos de la publicación: 2016, pp:237-245.
3. PARTES DE LA EXPOSICIÓN
• Introducción
• Historia
• Métodos y procedimiento
• Plataforma de montaje
• Protocolo de prueba
• Resultados
• Contenido de agua
• Materiales de tela
• Análisis
• Discusión
• Conclusión
5. INTRODUCCIÓN
• Se evaluó el algodón, el poliéster, el nylon y la seda.
• Los resultados mostraron que la magnitud del enfriamiento
evaporativo se determinaron por la cantidad de agua contenida en
una muestra de tejido.
• Se entendió mejor el proceso de enfriamiento por evaporación de
las telas y ayudó en la selección de materiales de prendas que
optimizan la comodidad y la seguridad de los trabajadores.
7. HISTORIA
• La ropa puede complicar el proceso de evaporación creando una
barrera a la pérdida de calor metabólico a través del aislamiento
creado por la misma ropa.
• Poor lo que se empezaron a realizar investigaciones para crear
estas prendas más resistentes a los climas drasticos.
• El sudor evaporado de la superficie de la piel puede proporcionar
más enfriamiento que cuando el sudor se evapora de la prenda.
8. CONTINUACIÓN
• Cuando el sudor se evapora de una prenda, la ubicación del cambio
de fase de evaporación se traslada de la piel a la superficie externa
de la prenda, donde el calor se extrae del ambiente externo y no de
la superficie de la piel.
• Se llevaron a cabo una serie de pruebas para medir el enfriamiento
creado por la evaporación no afectada por la producción de calor
metabólico o la sudoración posterior.
10. MÉTODOS Y PROCEDIMIENTOS
• Las pruebas de túnel de viento se realizaron en muestras de
algodón, poliéster, nylon y tela de seda para determinar el
enfriamiento generado por la evaporación de agua de las muestras
de tela bajo condiciones controladas de temperatura, humedad y
velocidad del aire.
• Se utilizó como referencia una configuración de "control" que no
incluía una muestra de tela colocada en el sensor de temperatura.
12. ESTUDIO: TUNEL DE VIENTO
• En este estudio se utilizó un túnel de viento de flujo laminar de
presión negativa.
• Se colocaron muestras de tela sobre una plataforma de montaje que se
colocó en el centro del túnel de viento a 1,2 metros de la entrada.
• La velocidad del aire se mantuvo a 1,5 m / seg.
• La temperatura del aire se mantuvo a 22 ° C y humedad relativa
mantenida al 15%.
14. PLATAFORMA DE MONTAJE
• Las muestras de tela se colocaron en una plataforma de montaje de
forma convexa hecha de espuma de poliestireno impermeable al
agua.
• En la superficie de la plataforma de montaje se incrustó un termopar
de aislamiento fino de vidrio de tipo K de precisión que
proporcionaba una medición de temperatura de la parte inferior de
la muestra de tela.
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16. PROTOCOLO DE PRUEBA
• Las muestras de tela fueron irrigadas por aspersión con agua 10
segundos antes del inicio de cada prueba.
• El agua de riego se mantuvo a temperatura ambiente antes de la
aplicación y se aplicó hasta que se saturó una muestra de tejido.
• La saturación se determinó cuando el agua goteaba libremente
desde la plataforma de montaje.
• La caída de temperatura creada por cada muestra se midió durante
15 minutos.
17. • Las muestras de tela probadas para la condición "húmeda" se
saturaron inicialmente con agua de riego, pero luego se exprimieron
manualmente para eliminar todo el exceso de agua.
• Todas las muestras de tela, incluidas las condiciones saturadas y
húmedas, se probaron tres veces.
19. RESULTADOS
• Control
• La Tabla 1 resume el enfriamiento por evaporación observado para la
condición de "control" en comparación con la muestra de tela de algodón
saturada. La caída de temperatura observada para la condición de control
fue de 5.1 ° C durante los primeros cinco minutos y disminuyó a 4.4 ° C
después.
Tabla 1: Caída de temperatura observada para la condición de "control" y muestra de
algodón saturado. Los valores representan el promedio de tres ensayos
21. CONTENIDO DE AGUA
• La Tabla 2, resume el enfriamiento por evaporación observado para las
muestras de algodón "húmedo" y "saturado".
• Durante los primeros 1.5 minutos de exposición, el enfriamiento creado por
la muestra "húmeda" fue sustancialmente mayor que el de la muestra
"saturada".
• Después de dos minutos de exposición, la muestra de algodón "saturada"
presentó un enfriamiento sustancialmente mayor que la muestra de
algodón "húmedo".
Tabla 2: disminución de la temperatura de la muestra de algodón observada para las condiciones
"húmeda" y "saturada".
23. MATERIALES DE TELA
• La Tabla 3 resume el enfriamiento por evaporación para las muestras de
tejido saturado de algodón, poliéster, nailon y seda.
• Durante los primeros 1.5 minutos, la caída de temperatura medida fue
mayor para el Nylon y seda en comparación con la caída de temperatura
para algodón y poliéster.
• Sin embargo, se revirtió después de cinco minutos cuando el
enfriamiento del algodón y el poliéster era mayor que el de nylon y seda.
25. ANALISIS
• La comparación de la caída de temperatura creada por la muestra
de algodón con la caída de temperatura creada por la condición de
"control" sugiere que el enfriamiento mejorado para la muestra de
tela de algodón saturada se debió al agua contenida en la muestra
de tela.
• Como se muestra en la Fig. 1, el enfriamiento de "control"
disminuyó con el tiempo mientras que la muestra de tela de algodón
no mostró tal disminución.
26. • Esta diferencia en el enfriamiento sugiere que la cantidad de agua
retenida por la muestra de tela determina la capacidad de
enfriamiento final así como también la duración del proceso de
enfriamiento.
Fig. 1: Enfriamiento evaporativo para la muestra de algodón saturado en comparación
con el "control" durante un período de 15 minutos.
27. • La relación entre la retención de agua en un tejido y la capacidad de
enfriamiento por evaporación de la muestra se ilustra en la Fig. 2. La
muestra de algodón saturada (alto contenido de agua) exhibió el mayor
enfriamiento global que la muestra húmeda.
Fig. 2: Se observó enfriamiento evaporativo para las muestras de algodón saturadas y
húmedas. La muestra húmeda generó una mayor caída de temperatura durante los primeros
1.5 minutos
28. • La dinámica de las ventajas relativas de enfriamiento ofrecidas a lo
largo del tiempo por cada una de las muestras de tela se ilustra en
la figura 3.
• Esto sugiere que el enfriamiento máximo no siempre ocurre cuando
el agua retenida en una muestra es alta.
Fig. 3: Ilustración de la ventaja relativa de la refrigeración por evaporación de la muestra húmeda a la
saturada durante los primeros 1.5 minutos seguida de una desventaja de enfriamiento.
29. • En la Fig. 4 se ilustra una comparación de la dinámica de
enfriamiento exhibida por las muestras de algodón, poliéster, nailon
y seda.
• Se observa que las muestras de algodón y poliéster ofrecían un
mayor enfriamiento general por evaporación que las muestras de
seda y nailon.
Fig. 4: enfriamiento evaporativo observado para las muestras de tela de algodón, poliéster, seda y nylo
después de 1,5 minutos de exposición al flujo de aire.
30. • Es importante tener en cuenta que las muestras de nylon y seda
inicialmente proporcionaron un mayor enfriamiento por evaporación.
• La comparación algodón/poliéster arrojó p=0.05, la comparación
algodón/seda rindió p=0.001, y la comparación algodón / nylon
arrojó p= 0.006.
• p= probabilidad de que los resultados de los datos de su
muestra ocurran por casualidad
32. DISCUSION
• El agua introducida en una tela se dispersa y también se retiene en
respuesta a la interacción de la tensión superficial de la molécula de
agua, la cohesión y la adhesión a las fibras de la tela.
• Estas fuerzas interactúan con las gotas de agua y las fibras de la
tela que influyen en la cantidad total de agua que se almacena en
ella y también determina el área de superficie sobre la que se puede
evaporar el agua.
• La cantidad que una tela pueda tener para capturar agua
determinará la capacidad de evaporación del material.
33. • La Fig. 6 ilustra el mecanismo mediante el cual las fibras promueven la
dispersión del agua sobre un área más grande en un tejido que aumenta la
capacidad de enfriamiento global a través de la evaporación.
• Esto se ilustra en la Fig. 3 que muestra la ventaja de enfriamiento que
ofrecen las telas húmedas.
Fig. 6: Interacción de gotitas de agua con fibras de tela que aumenta el área de superficie
disponible para la evaporación y posterior enfriamiento de la piel.
35. CONCLUSIÓN
• Los resultados de este estudio sugieren que una persona que usa una
prenda adecuada experimenta un mejor enfriamiento que una sin una
prenda de vestir.
• La ropa mojada puede crear un enfriamiento mayor que el generado
por el agua que se evapora directamente de la piel.
• El enfriamiento inicial de las telas húmedas es mayor cuando la tela
contiene una cantidad mínima de agua (húmeda) mientras que la
refrigeración es óptima cuando la tela contiene altos niveles de agua
(saturada).
