Una nueva forma de pensar en el confort térmico en días calurosos

La piel es el principal órgano termorregulador del cuerpo humano, y la ropa actúa como una resistencia térmica interpuesta entre el cuerpo y el ambiente, representando una barrera al intercambio de calor por convección. Su resistencia depende del tipo de tejido, de la fibra y del ajuste al cuerpo. Se mide a través de intercambios secos selectivos relativos al usuario, y su unidad de medida se conoce como clo (del término inglés clothes).

El confort térmico se define como el estado mental que expresa la satisfacción del hombre con el medio ambiente que le rodea y es un factor muy importante a la hora de considerar la eficiencia energética de los edificios. Las variables de confort se dividen en ambientales y humanas: la temperatura, la temperatura radiante media, la velocidad y la humedad relativa conforman las variables ambientales, mientras que el metabolismo generado por la actividad física y la resistencia térmica que ofrece la ropa son variables humanas.

Si una habitación está fría, tienes algunas opciones: puedes optar por ponerte una camiseta más abrigada o encender la calefacción. Sin embargo, si la habitación está calurosa, la elección no es tan sencilla. Solo podemos usar cierta cantidad de ropa en el lugar de trabajo, y en algunos círculos empresariales está mal visto utilizar prendas más ligeras, como camisetas. Por lo tanto, la solución por defecto es encender el aire acondicionado.

Afortunadamente, nuestra adaptación a temperaturas más cálidas podría cambiar si se hace realidad un descubrimiento publicado en la revista Science esta semana. Yi Cui y sus colegas de la Universidad de Stanford han descubierto un tejido que mantiene la piel 2 °C más fresca que una prenda de algodón.

En términos de comodidad, se trata de una reducción significativa, que podría ser buena no solo para el usuario, sino también para la factura de energía. Si el nuevo tejido de protección ambiental pudiera evitar temperaturas más altas que las actuales, se ahorrarían grandes cantidades de energía en los meses de verano.

El objetivo del Dr. Cui era reducir inicialmente la temperatura de las personas ajustando la forma en que el calor irradiaba sus cuerpos. Más de la mitad de la temperatura corporal está en la parte infrarroja del espectro electromagnético. Esto significa que la longitud de onda es mayor que la longitud de onda de la luz visible.

Materiales como el polietileno dejan pasar ambas longitudes de onda y, por lo tanto, son inútiles para tejer ropa: dejan pasar la luz y el calor y no nos protegen del frío ni de la desnudez. Por el contrario, tejidos como la lana, el algodón y la seda no dejan pasar ninguna de las longitudes de onda, por lo que retienen los rayos infrarrojos y nos calientan.

La respuesta a las investigaciones de Cui provino de la investigación sobre las baterías. Un material comúnmente utilizado en las baterías modernas se llama nanoPE. Es un tipo de polietileno perforado con poros que miden entre 50 y 1.000 nanómetros (mil millonésimas de metro). Estos poros se utilizan para el paso regular de iones dentro de la batería y tienen las dimensiones adecuadas para hacer que el material sea opaco a la luz visible. Sin embargo, estos poros no afectan la parte infrarroja del espectro electromagnético y bloquean menos del 10% de los rayos infrarrojos.

Cuando sale de fábrica, el nanoPE se parece a una lámina de plástico y no es muy cómodo de usar. Para solucionar la situación, el equipo de Stanford realizó tres cambios. Primero, perforaban la lámina a intervalos regulares con una pequeña aguja, para permitir que el aire entrara y saliera. Luego agregaron una sustancia llamada polidopamina, que hace que el plástico sea más hidrófilo. Esto significa que en lugar de repeler el sudor y provocar que se acumule en la piel, el nanoPE modificado absorbe la transpiración y la lleva a la superficie exterior del tejido, donde el sudor se evapora. Finalmente, para aumentar las propiedades mecánicas del material, el producto final consistió en dos láminas de nanoPE separadas por una malla de algodón muy espaciada.

Luego, el equipo probó cómo el material agregado afectaba el rendimiento del nanoPE. En una habitación a una temperatura de 23,5 °C, la temperatura de la piel desnuda era de 33,5 °C. La piel cubierta por tela de algodón estaba a 37°C, mientras que la piel cubierta solo por nanoPE estaba a 34,3°C. Las variaciones con perforaciones, malla y otras modificaciones no funcionaron tan bien en términos de rendimiento térmico, pero aún así redujeron la temperatura de la piel al menos 2 °C en comparación con el algodón.

Por supuesto, los diseñadores no serán los primeros en apresurarse a crear diseños de moda con la nueva tela, pero el descubrimiento ha creado una nueva forma de pensar sobre la reducción de la temperatura corporal. Manipular las ondas emitidas por el cuerpo humano a través de los tejidos es claramente una idea que funciona. Además de usarse en interiores, el nuevo tejido del Dr. Cui tiene varias aplicaciones en exteriores: después de todo, en los desiertos no hay aire acondicionado y la gente que trabaja allí, como los soldados, probablemente sea muy consciente de la moda. Los siguientes pasos fueron encontrar materiales que realizaran una tarea de forma más cómoda para el usuario que el nanoPE.

Fuente: The Economist