Información práctica sobre la prueba de resistencia a la evaporación del maniquí térmico ASTM F2370

Para evaluar el confort térmico en interiores, un maniquí térmico es un instrumento muy fiable. La norma ASTM F2370 es un método de ensayo para determinar el aislamiento térmico de las telas usadas en prendas de uso diario, mientras el usuario está de pie o caminando. Este artículo explica cómo realizar esta prueba en un laboratorio textil.

Maniquí térmico y de resistencia evaporativa

Es la propiedad de un material de resistir la transferencia de calor y la humedad a través de la evaporación. Tiene un papel esencial en los modelos de estrés térmico, que predicen el comportamiento del cuerpo humano en diferentes regiones climáticas. Para este propósito, los modelos de estrés térmico evolucionaron como maniquíes térmicos. Un maniquí térmico es un modelo artificial con forma humana que se utiliza para medir las tasas de transferencia de calor a través de diferentes partes del cuerpo. El maniquí utiliza estas tasas para determinar la distribución de las temperaturas de la piel y del interior.

Resumen de la norma ASTM F2370

El maniquí está equipado con los componentes del conjunto de prueba en el mismo orden en que se utilizaría en el uso diario. El maniquí tiene el tamaño y la forma de un cuerpo humano adulto. Se calienta internamente a una temperatura de la superficie de la piel que es uniforme en todo el cuerpo del maniquí. Tiene brazos y piernas móviles para medir el aislamiento térmico de la ropa del conjunto. El maniquí se mantiene en una cámara climática con humedad del aire ajustable, temperatura del aire definida y velocidad del aire.

Maniquí térmico

El modelo térmico fisiológico del maniquí recibe el flujo de calor de cada zona. Está ubicado dentro del rango de tres sensores de temperatura ambiente, tres sensores de humedad ambiente y dos sensores de velocidad del viento ambiente. Estos sensores están ubicados a 0.5 metros de distancia del maniquí. El eje se puede girar para retirar el sensor antes de colocar el vendaje y el maniquí. La precisión del sensor de humedad debe ser superior al 5% y el sensor de temperatura tiene una precisión de 0.2 °C. El sensor de velocidad del viento también tiene una precisión de más de 0.05 m/s.

El cuerpo del maniquí tiene tres posiciones: marcha dinámica, acostado y de pie estático. Las posiciones de pie estático y marcha dinámica se utilizan para probar la ropa, y la posición de acostado se utiliza principalmente para evaluar la resistencia al calor de la colcha y el saco de dormir. El sistema de control de movimiento utiliza un modo de conexión externa, lo que facilita la elección entre pruebas en estados dinámicos y estáticos. Un mecanismo de movimiento accionado por servomotor y un perfil de aluminio aeronáutico de alta resistencia se utilizan en todo el marco para configurar y controlar la amplitud y el movimiento de los modelos con precisión.

Usos de la tecnología de medición con maniquíes

En los campos de la investigación de la ergonomía de la ropa, la ciencia de la ropa, la biónica y la biofísica, se reconoce como un componente vital para medir la transferencia de calor, incluida la conducción, la convección, la radiación y la evaporación. Al usar uniformes de protección profesionales que evitan que el sudor se evapore, los cuerpos humanos no pueden enfriarse por sí solos, lo que genera incomodidad e incluso problemas de salud. Se usa ampliamente en la indumentaria, la industria aeroespacial, la seguridad contra incendios, el petróleo, la seguridad del tráfico, la salud ocupacional y otras áreas para evaluar el rendimiento integral de la resistencia al calor y la resistencia a la humedad de la ropa utilizando la mejor tecnología disponible.

Normas similares a ASTM F2370

Los siguientes métodos de prueba también se utilizan para medir las propiedades de resistencia térmica de las prendas.

1. GB/T 18398 – Método de prueba para la resistencia térmica de la ropa
2. GB/T 11048 – Propiedad de retención de calor de los textiles
3. ISO 15831 – Medición del aislamiento térmico mediante maniquí térmico
4. ASTM F1291 – Para medir el aislamiento térmico de la ropa utilizando un maniquí calentado
5. ASTM F1720 – Norma para el método de prueba estándar para medir el aislamiento térmico de los sacos de dormir utilizando un maniquí calentado

Procedimiento del método de prueba ASTM D2370

aparato

1. Generación de sudor y área de sudor: toda la superficie del maniquí debe tener la capacidad de producir sudor para representar a un ser humano real. Debe tener una red capilar alimentada por agua en toda su superficie.
2. Temperatura – La piel del maniquí debe tener una temperatura promedio de 34.5-35.5 °C. La temperatura debe mantenerse en todo el cuerpo.
3. Cámara de pruebas: las pruebas deben realizarse en condiciones uniformes. Coloque el maniquí en una habitación con dimensiones de 1.5 x 1.5 x 2.5 metros.

Preparación de la muestra

1. Tome tres prendas idénticas para realizar la prueba. Si no dispone de prendas idénticas, realice la prueba con una sola prenda.
2. Tome la talla de la prenda según el maniquí. Las prendas deben tener un ajuste adecuado al maniquí según lo requiera el uso final. Si el uso final son prendas ajustadas o holgadas, deben probarse en el maniquí según corresponda.
3. Las prendas deben acondicionarse durante 12 horas antes de la prueba.

Procedimiento de prueba de ASTM F2370

1. Tome prendas de prueba de acuerdo con el tamaño del maniquí térmico.
2. Ajuste la temperatura de la piel del maniquí térmico entre 32 y 35 ℃.
3. Establezca el estado experimental del maniquí, es decir, estático o dinámico, y establezca la longitud y la velocidad del paso.
4. Ajuste la temperatura de la cámara climática de acuerdo con el valor estimado de resistencia térmica de la ropa que se va a probar. Cuando esté desnudo, la temperatura no debe ser inferior a 10 ℃ por debajo de la temperatura de la piel. Cuando el valor de resistencia térmica esté entre 1 y 3, no debe ser inferior a 20 ℃ por debajo de la temperatura de la piel. Cuando la temperatura sea superior a 3, no debe ser inferior a 30 ℃ por debajo de la temperatura de la piel.
5. Ajuste la humedad de la cámara climática al 30-50%.
6. Regular la velocidad del viento de la cámara climática entre 0.15-8 m/s.
7. Tome nota de los valores ambientales de la cámara climática, asegurándose de que el cambio de la temperatura ambiente en la cámara climática no sea mayor a 1 ℃, el cambio de la humedad relativa no sea mayor al 5% y el cambio de la velocidad del viento no sea mayor al 50%. Durante 30 a 60 minutos, mantenga constante el valor ambiental.
8. Después de que el maniquí caliente ingrese al equilibrio térmico dinámico, se medirán la temperatura de la piel, la temperatura ambiente y la potencia de calentamiento cada minuto, y este estado se mantendrá durante más de 10 minutos.
9. Comience la prueba vistiendo al maniquí con la ropa de prueba. El maniquí debe mantenerse caliente durante más de 20 minutos hasta que entre nuevamente en el equilibrio térmico dinámico.
10. Se completa la prueba de resistencia térmica y se pueden estudiar los datos de la prueba.

Conclusión

Los maniquíes térmicos miden la temperatura de la piel y la pérdida de calor con gran precisión. También reproducen diferentes temperaturas ambientales para analizar el comportamiento humano con precisión. Con esta invención es posible obtener valores de la ropa en diferentes zonas y mediciones detalladas de la sensación térmica. Estos hallazgos son útiles para comprender los grupos y zonas corporales de diferentes naturalezas humanas.

Experiencia y conocimientos

• Si es posible, elija ropa ajustada según el uso final para reducir la incertidumbre de la medición porque la ropa suelta tiende a cambiar de forma a medida que cambia la postura del maniquí.

Preguntas Frecuentes

1. ¿Cómo funcionan los maniquíes térmicos?

El maniquí térmico mide la diferencia de pérdida de calor en un entorno controlado y envía los datos de todos los sectores al modelo físico. El modelo fisiológico lee la temperatura de la piel, la frecuencia respiratoria y la tasa de sudoración en todas las secciones. Luego envía estos valores al maniquí, pronosticando cómo reaccionaría el cuerpo humano en un entorno particular.

2. ¿Durante cuánto tiempo se utilizan los maniquíes térmicos?

Al Dr. Harwood Belding se le atribuye el desarrollo del primer maniquí térmico operativo para el ejército de los Estados Unidos en 1941. Las pruebas implicaron la utilización de voluntarios humanos para probar ropa y equipos de protección.

Recursos relacionados

EN 342 ASTM F2370 Sistema de maniquí térmico de sudor DR606-34T

Investigación de ropa ignífuga en laboratorios de combustión

Sala climática sin cita previa DR048-16