I + D / Nanotecnología aplicada a materiales textiles. Desarrollo de fibras, hilatura y tejeduría
EFITERM – I+D DE DISPOSITIVOS DE PROTECCIÓN SOLAR PARA LA SOSTENIBILIDAD DE EDIFICACIONES
Fecha: 2020 – 2021
MOTIVACIONES
La eficiencia energética de edificaciones es uno de los requerimientos principales actualmente en términos de sostenibilidad y nuevas construcciones, los dispositivos de protección solar son sistemas capaces de controlar y aprovechar de forma óptima la entrada de la radiación solar, tanto para incrementar la eficiencia energética, ya sea de calefacción como de refrigeración, como para el aprovechamiento de la luz natural.
El impacto energético de estos dispositivos de protección solar supone un ahorro de energía destinada a calefactar una vivienda de en torno al 40% del consumo energético y una rebaja de 5˚C aproximadamente en épocas estivales debido a que las ventanas son uno de los puntos de la vivienda donde mayor es el índice de transmitancia térmica.
Las aportaciones que proporcionan estos dispositivos son:
- Ahorro energético y sostenibilidad. Los dispositivos de protección solar contribuyen al ahorro energético y dan lugar a un notable descenso del consumo de energía y, por tanto, de las emisiones de CO2, contribuyendo al aumento de la sostenibilidad impactando positivamente en el medio ambiente.
- Confort térmico. La regulación de la temperatura interior de los recintos aumenta el confort térmico en las estancias y reduce el uso de sistemas de climatización.
- Confort lumínico. Mejora el confort visual de los usuarios mediante el aprovechamiento de la luz natural y el consecuente ahorro energético.
Estos dispositivos se rigen por una serie de normativas, las cuales determinan tanto las características de los dispositivos y sus diferentes configuraciones ya sean exteriores o interiores, y su combinación con acristalamientos, las mediciones de transmitancia y reflectancia que se deben realizar sobre el dispositivo y su clasificación según su nivel de protección térmico y el confort visual que otorguen.
- Norma: UNE-EN 410 – Vidrio para la edificación – Determinación de las características luminosas y solares de los acristalamientos.
- Norma: UNE-EN-ISO-52022-1:2017– Eficiencia energética de los edificios. Propiedades térmicas, solares y de luz diurna de los componentes de los edificios y sus elementos. Parte 1: Método simplificado de cálculo de las características solares y de luz diurna de los dispositivos de protección solar combinados con acristalamiento.
- Norma: UNE-EN 14501 – Celosías y persianas – Confort térmico y luminoso – Evaluación del comportamiento.
OBJETIVOS
El objetivo principal del proyecto es mejorar las propiedades tanto térmicas como visuales de dispositivos textiles para protección solar, con el fin de incrementar la eficiencia energética en edificaciones mediante el estudio de las variables que influyen en su producción. de estructuras de tejido, ligamentos, materiales y acabados.
Para alcanzar los objetivos del proyecto se debe realizar un estudio en profundidad de las variables que puedan ser modificadas para incrementar las propiedades de los dispositivos, estas variables pueden ser: las materias utilizadas, las estructuras y ligamentos.
Los objetivos específicos del proyecto son:
- Investigación de diferentes materiales y su comportamiento, llevando a cabo diferentes composiciones utilizando mezcla de materias primas y diferentes tipos de fibra, así como la profundización en el uso de fibras con aditivos especiales y su incremento de propiedades frente a fibras convencionales
- Desarrollo de hilos texturizados mediante diferentes tecnologías (DTY/ATY/BCF) para obtener hilos óptimos para mejorar la tupidez del dispositivo y el apantallamiento.
- Estudio teórico y en planta piloto de tejeduría de las diferentes materias y tupideces de los tejidos mediante estructuras (dobles, triples telas) y ligamentos.
- Investigación de las capacidades del género de punto por urdimbre, su tupidez y propiedades para la producción de dispositivos de protección solar como alternativa a los procesos convencionales de tejeduría de calada.
- Acabado de los prototipos textiles mediante procedimientos mecánicos con el fin de reducir el impacto ambiental del producto durante su producción, su uso y su reciclado, evitando el acabado químico.
- Caracterización de propiedades de reflectancia y transmitancia para cuantificar el nivel de protección y confort que ofrece el dispositivo.
- Fabricación de prototipos a escala industrial a partir de las muestras obtenidas a escala laboratorio con resultados mejores.
- Difusión y transferencia de los resultados del proyecto a las empresas manufactureras de los sectores implicados y al público en general según los planes de difusión y transferencia descritos.
RESULTADOS OBTENIDOS
Durante la ejecución del proyecto EFITERM se han alcanzado avances en el estudio y desarrollo de dispositivos de protección solar con un elevado grado de novedad ya que se han desarrollado tejidos técnicos para aplicaciones de protección solar y visual que aportan un aumento de la sostenibilidad al presentar buenas propiedades térmicas y visuales incrementando el confort del usuario y reduciendo el consumo eléctrico.
Las aplicaciones de estos tejidos técnicos se dirigen al sector del textil hogar en general, el contract, y otros sectores con aplicación directa de estos artículos.
Los resultados obtenidos se detallan a continuación:
- Se ha llevado a cabo un estudio comparativo de diferentes tipologías de hilo para aplicaciones técnicas sobre dispositivos de protección solar.
Durante la ejecución del proyecto, se concluyen las capacidades de cada material donde se han empleado hilos de diferente naturaleza como PES, PES recubierto de PVC, PP, hilos conductores con capacidad de apantallamiento y diferentes trenzados y torcidos de estos materiales.
- Se han obtenido hilos texturizados mediante varias tecnologías con altos volúmenes y títulos bajos para aplicaciones de altas densidades en tejeduría.
Se ha conseguido texturizar mediante tecnología DTY hilos POY y POY microfibra logrando hilos voluminizados con altas densidades y bajos títulos con el objetivo de obtener dispositivos de protección solar con altos grados de tupidez, también se han llevado a cabo pruebas de texturizado de hilos mediante tecnologías Taslan y BCF con el fin de comparar los materiales obtenidos frente a la tecnología DTY.
De las tres tecnologías trabajadas, los materiales obtenidos mediante DTY proporcionan mayores capacidades y propiedades mecánicas además de reducir el título del hilo drásticamente, elemento diferenciador a la hora de obtener dispositivos de protección solar ya que permite el empleo de altas densidades de material.
- Se ha desarrollado un estudio teórico de ligamentos y estructuras para el desarrollo de prototipos utilizando la tecnología de tejeduría de calada
Durante la ejecución del proyecto se ha procedido a realizar un cálculo teórico previo de los parámetros físicos de los tejidos en función del ligamento y densidades que se empleen. Con este estudio se ha concluido la importante mejora sobre el prototipo que comporta el empleo de estructuras más tupidas como son las dobles telas haciendo uso de ligamentos compuestos.
- Se han llevado a cabo pruebas de desarrollos mediante la tecnología de género de punto por urdimbre.
Se han desarrollados diferentes demostradores mediante tecnología de género de punto con el fin de obtener una alternativa frente a la tejeduría de calada en la producción de dispositivos de protección solar textiles.
- Se han obtenido prototipos de dispositivos de protección solar con altas capacidades de control térmico y visual mediante el empleo de la tecnología de tejeduría de calada.
Durante el desarrollo experimental se han aplicado los resultados teóricos previos adquiridos en el estudio de ligamentos y estructuras.
Las conclusiones más relevantes son:
- Se han obtenido tejidos de altos grados de tupidez.
- Se han estudiado las diferentes variables que influyen en el desarrollo como el color o las densidades de material extrayendo que hay factores a tener en cuenta según la aplicación final exterior o interior del dispositivo.
- Se han desarrollado prototipos mono materiales que facilitan su reciclabilidad sin reducir las prestaciones.
Tras las pruebas de caracterización mediante procedimientos ópticos se han conseguido valores de niveles de protección térmicos de altas prestaciones. Los valores de gtot obtenidos nos presentan unos dispositivos capaces de gestionar la energía solar incidente y gestionarla de manera eficiente ofreciendo una protección térmica alta sin llevar a cabo procesos productivos costosos como son los materiales compuestos a base de fibra de vidrio.
- Se ha desarrollado un estudio de acabados mediante procedimientos mecánicos sobre los dispositivos obtenidos para alcanzar mayores valores de tupidez y compactación de estructura, así como de estabilidad dimensional.
En la ejecución del proyecto se han desarrollado diferentes pruebas de acabado mediante procedimiento mecánico como son rameado, termofijado y calandrado sobre el tejido además de una comparativa frente a acabados químicos para valorar las características que aporta cada tipo de acabado.
Los acabados mediante procedimientos mecánicos confieren al tejido una resistencia mecánica mejorada además de incrementar la tupidez y compactación del ligamento y estructura. Al llevarse a cabo un tratamiento térmico y mecánico (presión) sobre el dispositivo esto provoca un termofijado que mejora la caída del tejido además de evitar encogimientos favoreciendo la estabilidad dimensional, además de la mejora de sus propiedades frente a desgarro y rotura.
- Se ha escalado industrialmente el proceso productivo de obtención de tejido mediante tecnología de tejeduría de calada para aplicaciones en dispositivos de protección solar.
Durante la ejecución del proyecto se ha llevado a cabo un proceso de producción a escala industrial a partir de los resultados obtenidos de la fase de prototipado mediante procesos de tejeduría de calada industrial y acabado mediante procedimientos mecánicos, verificando la viabilidad industrial del proceso tanto técnica como económicamente.
Este proyecto cuenta con el apoyo de la Conselleria d’Economia Sostenible, Sectors Productius, Comerç i Treball de la Generalitat Valenciana, a través del IVACE, y está cofinaciado por los fondos FEDER de la UE, dentro del Programa Operativo FEDER de la Comunitat Valenciana 2014-2020.
EXPEDIENTE: IMDEEA/2020/9
IMPORTE: 216.231,26 €
Para consultar los resultados detallados del proyecto haga click en el siguiente enlace:
INFORME DE RESULTADOS
Información adicional
- Año: 2020 – 2021
- Estado: Finalizado
- Entidad: IVACE
