ES2296882T3 - Tejido que presenta propiedades de conduccion de la electricidad. - Google Patents
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Abstract
Tejido (1) que presenta propiedades de conducción de la electricidad y que comprende: - en el sentido respectivamente urdimbre o trama, unos grupos de hilos de carbono (12) y unos grupos de hilos (4) no conductores de la electricidad, formando dichos grupos de hilos de carbono unas bandas (2) regularmente separadas en una distancia d; - en el sentido respectivamente trama o urdimbre, unos grupos de hilos metálicos (13); - una capa de revestimiento aislante (15, 16) que recubre cada cara del tejido; caracterizado porque comprende también en el sentido respectivamente trama o urdimbre unos grupos de hilos no conductores de la electricidad, formando dichos grupos de hilos metálicos unas bandas (3) que conectan eléctricamente en paralelo las bandas (2) de hilos de carbono entre sí, estando las bandas (3) de hilos metálicos regularmente separadas en una distancia D por lo menos cinco veces superior a la distancia d, y porque la dimensión del tejido en el sentido respectivamente trama o urdimbre es superior a la distancia D que separa las bandas de hilos metálicos (13), de manera que la repartición de los hilos metálicos (13) y de los hilos de carbono (12) sobre el conjunto de la superficie del tejido confiere a este último una estructura matricial gracias a la cual es posible alimentar con tensión el tejido.
Description
Tejido que presenta propiedades de conducción de
la electricidad.
La presente invención se refiere al campo de los
textiles técnicos, y más precisamente a los textiles conductores de
la electricidad. La invención encuentra aplicaciones múltiples, y en
particular en la realización de toldos de camión, de elementos de
techado flexible y también de amueblado o de acondicionamiento
interior. La invención se refiere más particularmente a un tejido
calefactor que incorpora unos hilos metálicos y de carbono que
permiten un calentamiento por una alimentación "baja tensión",
y que es por construcción muy fácilmente configurable con cualquier
motivo de geometría, y con diferentes potencias superficiales de
calentamiento.
De manera conocida, los textiles conductores de
la electricidad están constituidos por un tejido elemental de
soporte que incorpora en urdimbre y/o en trama unos hilos de cobre o
más generalmente unos hilos metálicos. La presencia de estos hilos
confiere a la estructura de los tejidos una cierta conductividad
eléctrica permitiendo múltiples utilizaciones, y en particular para
constituir tejidos calefactores.
El objetivo de la invención es proporcionar un
tejido que presente propiedades eléctricas óptimas y continuas sobre
la superficie del tejido.
Han sido propuestas ya numerosas soluciones para
integrar dicho hilo conductor en el interior de un tejido.
Así, en el documento FR 2 340 016 ó US nº
4.538.054, se ha descrito un tejido conductor que incluye entre sus
hilos de trama, unos hilos conductores de la electricidad. Estos
hilos de trama están conectados eléctricamente en paralelo por dos
hilos de urdimbre conductores situados a cada lado del tejido.
Se concibe que este tipo de tejido presenta un
cierto número de inconvenientes. En efecto, cuando se desea
realizar unos tejidos que presentan una anchura suficiente, es
necesario someter los hilos de trama a una tensión relativamente
importante, generalmente igual a la tensión de red 220 voltios
alternos. El empleo de dicha tensión plantea problemas de seguridad
eléctrica, y en particular en lo que concierne a los riesgos de
contacto por las personas. Esta tensión eléctrica importante es
también necesaria teniendo en cuenta la mediocridad de las
conexiones que existen entre los hilos de urdimbre que forman el
electrodo, y los hilos de trama conductores.
Otro ejemplo de dicho tejido ha sido también
descrito en el documento FR 2 263 658. En este caso, la puesta en
paralelo de los diferentes hilos conductores se realiza por el
empleo de un fleje de cobre dispuesto en los orillos del tejido. El
empleo de estos flejes presenta dos inconvenientes importantes. Por
una parte, dichos flejes de cobre son relativamente rígidos e
impiden conformar el tejido muy simplemente. Por otra parte, la
conexión entre el fleje y los hilos conductores es relativamente
mediocre, y obliga por tanto al empleo de una tensión elevada, es
decir en la práctica la tensión de red 220 voltios, que induce una
corriente muy baja más compatible con dicha calidad de conexión.
Los inconvenientes del empleo de una tensión elevada son los mismos
que los indicados anteriormente.
Además, la potencia disipada por unidad de
superficie, por un tejido de dimensiones dadas, es únicamente
función de la tensión aplicada. En otros términos, no es posible
adaptar la potencia disipada en función de la aplicación
deseada.
El objetivo de la presente invención es
proporcionar un tejido conductor que pueda ser empleado con unas
tensiones de alimentación del tipo "baja tensión", es decir
comprendida en la gama clásica que va de 12 voltios a 48 voltios.
Otro objetivo es permitir una gran modularidad de manera que se
asegure una disipación de energía por unidad de superficie que sea
configurable por el usuario de forma muy fácil.
Otro objetivo es proporcionar un tejido
recubierto cuyo recubrimiento no perturbe las propiedades de
conexión entre los hilos conductores.
La invención se refiere por tanto a un tejido
que posee propiedades de conducción de la electricidad.
Un tejido de este tipo está definido en la
reivindicación 1.
Dicho de otro modo, este tejido comprende,
dispuestas de forma regular, unas bandas de hilos de carbono que
aseguran una disipación de energía cuando son recorridos por una
corriente eléctrica. Estas bandas de hilos de carbono están
conectadas entre sí por unas bandas de hilos conductores tales como
unos hilos metálicos, sirviendo las bandas de hilos metálicos de
hilos de alimentación y de traída de la corriente con destino a los
hilos de carbono. Estas bandas de hilos de alimentación están
netamente más separadas unas de las otras que las bandas de hilos de
carbono.
Utilizando dos materiales de conductividad
netamente diferente, es decir unos hilos de carbono que presentan
una resistividad netamente superior a la de los hilos metálicos, la
parte esencial de la caída de tensión se realiza en los bornes de
los hilos de carbono, que aseguran por tanto una disipación de
energía muy netamente superior a la que tiene lugar en los hilos
metálicos transversales.
El tejido de los diferentes hilos de la banda de
hilos de carbono con los hilos metálicos de la banda de hilos de
alimentación asegura un contacto relativamente importante entre
estos diferentes hilos, y por tanto una conexión que permite el
paso de una corriente importante, y por tanto el empleo del tejido
en asociación con unas alimentaciones eléctricas de baja tensión,
del tipo de 12 voltios a 48 voltios.
Además, la repartición de los hilos metálicos y
de los hilos de carbono sobre el conjunto de la superficie del
tejido según la invención confiere a este último una estructura
matricial gracias a la cual es posible alimentar con tensión
cualquier longitud o anchura de tejido.
Dicho de otro modo, los hilos de alimentación
son suficientemente numerosos en toda la anchura del tejido para
constituir dos electrodos para cualquier porción del tejido.
Debido al tejido de los hilos metálicos y de los
hilos de carbono, la presión ejercida sobre la zona de contacto
entre estos diferentes hilos es suficiente para resistir la presión
del material plástico que es utilizado cuando tiene lugar la
operación de recubrimiento del tejido.
En la práctica, los hilos metálicos utilizados
pueden ser unos hilos a base de aleación de níquel, unos hilos de
aluminio, unos hilos de acero inoxidable, o también unos hilos
recubiertos con una capa de oro.
Se preferirá por ejemplo utilizar unas
aleaciones de níquel por su buena compatibilidad con la conexión
generalmente realizada con unas aleaciones de cobre. Teniendo en
cuenta el número muy bajo de hilos de alimentación metálicos, el
empleo de materiales relativamente costosos aumenta de forma casi
insensible el precio de coste del tejido de acuerdo con la
invención. Se privilegiarán por tanto las cualidades conductoras muy
buenas de algunos metales relativamente costosos.
Por otra parte, los hilos no conductores
utilizados entre los hilos metálicos pueden ventajosamente ser unos
hilos de poliéster, utilizados por su buen comportamiento
mecánico.
Otros metales pueden también ser utilizados
siempre que su resistividad sea suficientemente baja, comparada con
la de los hilos calefactores de carbono, y teniendo en cuenta la
relación entre las distancias d y D que separan las diferentes
bandas de hilos de carbono y de hilos de alimentación metálica.
En una forma particular, las capas de
revestimiento, y por ejemplo de recubrimiento, que recubren las dos
caras del tejido pueden ser diferentes.
De esta manera, se asegura una disipación de la
energía que es diferente de una cara a la otra del tejido, lo que
permite orientar el flujo de calor en una dirección privilegiada. En
la práctica, se eligen unas capas de recubrimiento que posean unas
propiedades térmicas diferentes, por ejemplo utilizando unas cargas
en unas proporciones diferentes de una cara a la otra.
Ventajosamente, en la práctica, la distancia d
que separa las bandas de hilos de carbono puede estar comprendida
entre 1 y 10 centímetros, estando la distancia que separa las bandas
de hilos metálicos entonces comprendida entre 20 centímetros y 2
metros.
Gracias a estas dimensiones dadas a título
indicativo y no limitativo, es posible cortar el tejido conservando
la posibilidad de una alimentación cualquiera que sea la forma final
del recorte, siempre que sea superior a la dimensión D que separa
las rayas de hilos metálicos.
En la práctica, la alimentación puede obtenerse
conectando diferentes bandas de hilos de alimentación
alternativamente a uno de los dos bornes de la fuente de
alimentación eléctrica.
Según otra característica de la invención, el
tejido puede presentar en sus orillos, y en la vertical de los
extremos de las bandas de hilos metálicos, unas zonas en las cuales
las capas de recubrimiento están eliminadas. De esta manera,
realizando un recorte perpendicular a las bandas de hilos metálicos,
a nivel de estas últimas, es suficiente extraer las capas de
recubrimiento haciéndolas deslizar alrededor de los hilos metálicos
tirándolas hacia el exterior del tejido. Se procede así de la misma
manera que se pela un hilo metálico envainado pelando la zona
extrema de la banda del hilo metálico.
De ello resulta que el conjunto de los hilos
metálicos así pelados pueden ser reunidos para ser a continuación
colocados en unos bornes de alimentación dispuestos en los orillos
del tejido.
Estos bornes de alimentación pueden estar
dispuestos en el extremo de todos o parte de los bornes metálicos,
en función de la tensión de alimentación que se desea aplicar sobre
el tejido.
Así, haciendo variar el número de bandas de
hilos metálicos presentes entre dos bornes de alimentación
eléctrica, se hace variar la potencia disipada por unidad de
superficie, lo que permite adaptar el tejido a diferentes
aplicaciones.
La manera de realizar la invención así como las
ventajas que de ella resultan, resaltarán de la descripción del modo
de realización que sigue, proporcionado a título de ejemplo no
limitativo, con el apoyo de las figuras anexas, en las cuales:
La figura 1 es una vista esquemática de un
tejido de acuerdo con la invención.
La figura 2 es una vista en sección de detalle
que ilustra el tejido de los hilos de carbono y de los hilos
metálicos.
La figura 3 es una vista en perspectiva sumaria
de un orillo del tejido de acuerdo con la invención, durante la
realización de una conexión lateral.
La figura 4 ilustra una etapa ulterior a la de
la figura 3.
La figura 5 es una vista esquemática que ilustra
las diferentes posibilidades de alimentación de un dispositivo de
acuerdo con la invención.
Como ya se ha mencionado, la invención se
refiere a un textil calefactor que está realizado por tejido, y que
incorpora dos tipos de hilos conductores diferentes en los sentidos
urdimbre y trama.
Así, y como se ha ilustrado en el ejemplo de la
figura 1, el tejido (1) comprende unas bandas (2) de hilos de
carbono que están separadas en una distancia d. Este tejido (1)
comprende también unas bandas (3) de hilos metálicos.
En el ejemplo ilustrado, los hilos de carbono
presentan un título de 200 tex y comprenden 200 fibras por hilo.
Cada banda (2) comprende cinco hilos de carbono de este tipo. Las
bandas (2) de hilos de carbono están separadas en una distancia d de
5 centímetros.
En el ejemplo de la figura 1, los hilos
metálicos utilizados son unos hilos de níquel puro de veinte
centésimas de milímetro de diámetro. Cada banda (3) de hilos
metálicos comprende diez hilos de níquel, lo que representa una
anchura de banda del orden del centímetro.
Las bandas (3) de hilos metálicos están
separadas en una distancia D que vale aproximadamente un metro.
Teniendo en cuenta el hecho de que la
resistividad del níquel es aproximadamente cien veces inferior a la
del carbono, la caída de tensión medida a lo largo de los hilos de
alimentación de una banda (3) es despreciable con respecto a la
caída de tensión medida a lo largo de los hilos de cobre entre dos
bandas (3) sucesivas.
Es esta última caída de tensión que provoca el
calentamiento de los hilos de cobre y la disipación de energía
buscada.
Los hilos (4) utilizados para el resto del
tejido son unos hilos no conductores, por ejemplo unos hilos de
poliéster de alta tenacidad clásicos de 1.100 dtex, 200 hebras.
Desde luego, los valores y los materiales dados
anteriormente lo son únicamente a título de ejemplo, y la invención
cubre múltiples variantes de realización que se apartan del
mismo.
El tejido de los hilos metálicos (13, 14) con
unos hilos de carbono (12) tales como los ilustrados en la figura
2, proporciona una ventaja en lo que concierne a la superficie de
contacto entre estos diferentes hilos. En efecto, la zona de
contacto entre los hilos de carbono (12) y los hilos metálicos (13)
se extiende sobre una parte de la circunferencia de los hilos de
carbono (13), típicamente superior a un cuarto de esta
circunferencia. Los hilos de carbono que son más flexibles que los
hilos metálicos tienen tendencia a aplastarse, lo que aumenta
considerablemente la superficie de contacto.
Esta importante superficie de contacto permite
el paso de una corriente relativamente elevada, tal como las
utilizadas para unas alimentaciones en baja tensión del tipo 12 a 48
voltios.
En la figura 2, se observa también la presencia
de la capa de recubrimiento (15, 16) que recubre las dos caras del
tejido, impidiendo así cualquier riesgo de contacto con unas zonas
bajo tensión. En la forma ilustrada, las capas de recubrimiento
(15, 16) son idénticas y están realizadas por ejemplo en PVC. Sin
embargo, como se ha mencionado, estas capas (15, 16) pueden ser
diferentes de manera que influyan en la dirección del flujo de calor
liberado por los hilos de carbono (12).
A título de ejemplo, cuando el textil de acuerdo
con la invención es utilizado como cobertura superior de un
edificio, y que está destinado a asegurar una fusión controlada de
las nieves, se privilegiará el flujo de calor hacia la cara
superior del tejido. En este caso, la capa de recubrimiento (15)
situada sobre la cara superior del tejido presenta una mejor
conductibilidad térmica que la capa (16) situada sobre la cara
inferior.
Asimismo, el recubrimiento utilizado puede ser
tal que sus propiedades de conducción del calor varíen sobre la
superficie misma de una cara del tejido. Así, modulando esta
conductividad térmica, se puede uniformizar el flujo de calor
emitido entre las zonas que comprenden los hilos de carbono, y los
espacios situados entre estas bandas de hilos de carbono.
Otra característica de la invención se refiere a
la facilidad con la cual el tejido de acuerdo con la invención
puede ser conectado a la alimentación eléctrica. Las figuras 3 y 4
ilustran las manipulaciones necesarias para asegurar la conexión del
tejido a una fuente de alimentación.
Así, el tejido (1) presenta en su orillo (5)
diferentes hilos de trama que son aparentes a través de la capa de
recubrimiento (15). Entre estos hilos aparentes, se identifican los
hilos de poliéster (6) no conductores, y los hilos metálicos (13).
Estos hilos metálicos (13) forman parte de una banda (3) de hilos
conductores. Después de haber procedido a un entallado del tejido
según los planos (20, 21) paralelos a la trama, se han recortado los
hilos de urdimbre (4) de poliéster situados en esta región.
Se procede a continuación a un ligero entallado
(22) paralelo a los hilos de urdimbre para delimitar la zona que
será a continuación extraída. Esta entalla (22) puede ser realizada
por una herramienta apropiada o bien también no ser físicamente
materializada, sino simplemente resultar de la tracción que será
efectuada por el operador.
A continuación, el operador ejerce una tracción
sobre la zona delimitada por los recortes (20, 21, 22). Esta zona
(25) desliza sobre los hilos metálicos (13), y es a continuación
extraída como en la figura 4. Esta zona contiene las porciones de
hilos de poliéster (4) que han sido previamente cortadas cuando
tiene lugar la realización de las entallas (20, 21). Los diferentes
hilos metálicos (13) son entonces aparentes en el orillo del tejido,
y es suficiente al operador reunirlos para ponerlos en posición en
el órgano de conexión apropiado. La conexión de la banda (3) de
hilos metálicos (13) está así asegurada.
Desde luego, el operador elige según la
configuración del tejido y la tensión de alimentación las bandas (3)
que deben ser así peladas.
Así, pueden ser utilizadas diferentes
configuraciones de alimentación.
Así, como se ha ilustrado en la figura 5a, la
fuente de alimentación (26) puede ver su borne superior conectado a
los bornes de los hilos metálicos (3a, 3c, 3e), mientras que su
borne inferior está conectado a las bandas (3b, 3d). Dicho de otro
modo, todos los segmentos de hilos de carbono entre dos bandas (3)
de hilos metálicos son sometidos a la tensión de alimentación de la
fuente (26).
En la otra configuración ilustrada en la figura
5b, la fuente de alimentación (27) presenta su borne superior
conectado a las bandas (3a, 3e) del tejido, mientras que su borne
inferior está conectado a la banda (3c) del tejido. En este caso, y
con tensión de alimentación constante, los segmentos de hilos de
carbono son sometidos a una diferencia de potencial igual a la mitad
de la de la configuración anterior.
De ello resulta que el calor desprendido por la
unidad de superficie es igual al cuarto de la que es disipada en el
caso de la configuración de la fuente de alimentación (26).
La misma lógica puede ser declinada con la
configuración de la fuente de alimentación (28) ilustrada en la
figura 5c. En este caso, la fuente de alimentación (28) está
conectada por su borne positivo a la banda (3a) y por su borne
negativo a la banda (3e). A fuente equivalente, la tensión impuesta
a los hilos de carbono vale el cuarto de la de la configuración
(26), lo que se traduce por una potencia disipada dieciséis veces
inferior.
Desde luego, el esquema de cableado de las
diferentes bandas metálicas (3) puede ser adaptado en función de la
potencia de disipación buscada, determinando la longitud de los
hilos de carbono necesaria, y por tanto el múltiplo de la distancia
D para obtener la disipación de la potencia deseada.
Este cableado puede también ser variable en el
interior mismo del tejido, para concentrar la disipación de energía
en ciertas zonas particulares.
De la misma manera, este cableado puede ser
adaptado en función de la tensión nominal de las fuentes
(26-28) utilizadas.
Así, a título de ejemplo, para una potencia a
disipar del orden de 100 watios por metro cuadrado, una tensión de
alimentación de 12 voltios puede ser suficiente. Se trata entonces
de aplicaciones que permiten un ligero calentamiento del tejido en
vista a la eliminación de la condensación presente sobre éste cuando
es utilizado para realizar unas tiendas de capitel u otras
construcciones análogas.
Para un esquema de cableado, una alimentación de
24 voltios cuadriplicará la potencia disipada por unidad de
superficie. Así, con una disipación de 400 watios por metro
cuadrado, el tejido podrá ser utilizado para realizar unos techos o
unas techumbres superiores aptas para soportar la nieve. En este
caso, el calentamiento permitirá asegurar una ligera fusión de la
nieve. Esta fusión será controlada, de manera que se evitarán las
acumulaciones de agua cuando tiene lugar la fusión de las nieves,
gracias a un control de las zonas en las cuales la nieve fundirá en
primer lugar.
Cuando el mismo esquema de configuración es
utilizado con una fuente de alimentación de 48 voltios, corresponde
por tanto a una disipación de 1.600 watios por metro cuadrado, el
tejido podrá entonces ser utilizado para unas aplicaciones de
calefacción, por ejemplo para formar unos tabiques o unos techos
calefactores.
Destaca de lo que precede que el tejido de
acuerdo con la invención presenta múltiples ventajas y en
particular:
- \bullet
- la posibilidad de ser alimentado de forma totalmente segura por unas alimentaciones de baja tensión del tipo 12 a 48 voltios;
- \bullet
- una modularidad muy grande debida a su estructura matricial, que permite obtener las propiedades buscadas cualquiera que sea la forma de los recortes del tejido;
- \bullet
- una gran facilidad para realizar la conexión a las fuentes de alimentación eléctrica.
El tejido de acuerdo con la invención presenta
múltiples aplicaciones gracias por una parte a su estructura
matricial, y por otra parte a su gran facilidad de conexión.
Así, este tejido puede ser utilizado para
múltiples aplicaciones de calefacción, en paredes exteriores de
edificio, así como en paredes interiores del tipo tabique u otras.
Puede también ser utilizado para unas funciones de calentamiento
entre todas clases de artículos aptos para ser revestidos con un
textil. Puede también tratarse de accesorios utilizados en el
hábitat tales como unos estores.
Gracias a sus excelentes cualidades eléctricas,
este tejido puede también ser utilizado para unas aplicaciones
antiestáticas, y en particular en unos campos donde es necesario
efectuar unas extracciones de polvo tales como las industrias
mineras, o los túneles automóviles o ferroviarios, o bien también en
la industria de la electrónica.
Puede también ser utilizado para equipar unos
edificios de manera que les confiera propiedades de jaula de
Faraday.
Claims (8)
1. Tejido (1) que presenta propiedades de
conducción de la electricidad y que comprende:
- -
- en el sentido respectivamente urdimbre o trama, unos grupos de hilos de carbono (12) y unos grupos de hilos (4) no conductores de la electricidad, formando dichos grupos de hilos de carbono unas bandas (2) regularmente separadas en una distancia d;
- -
- en el sentido respectivamente trama o urdimbre, unos grupos de hilos metálicos (13);
- -
- una capa de revestimiento aislante (15, 16) que recubre cada cara del tejido;
caracterizado porque comprende también en
el sentido respectivamente trama o urdimbre unos grupos de hilos no
conductores de la electricidad, formando dichos grupos de hilos
metálicos unas bandas (3) que conectan eléctricamente en paralelo
las bandas (2) de hilos de carbono entre sí, estando las bandas (3)
de hilos metálicos regularmente separadas en una distancia D por lo
menos cinco veces superior a la distancia d, y porque la dimensión
del tejido en el sentido respectivamente trama o urdimbre es
superior a la distancia D que separa las bandas de hilos metálicos
(13), de manera que la repartición de los hilos metálicos (13) y de
los hilos de carbono (12) sobre el conjunto de la superficie del
tejido confiere a este último una estructura matricial gracias a la
cual es posible alimentar con tensión el tejido.
2. Tejido según la reivindicación 1,
caracterizado porque los hilos metálicos (13) se eligen entre
los hilos de níquel, los hilos de aluminio, los hilos de acero
inoxidable y los hilos recubiertos con una capa de oro.
3. Tejido según la reivindicación 1,
caracterizado porque los hilos (14) no conductores de la
electricidad son unos hilos de poliéster.
4. Tejido según la reivindicación 1,
caracterizado porque las capas de revestimiento aislante (15,
16) son unas capas obtenidas por recubrimiento.
5. Tejido según la reivindicación 1,
caracterizado porque las capas de revestimiento aislante (15,
16) son diferentes en las dos caras del tejido.
6. Tejido según la reivindicación 1,
caracterizado porque la distancia d que separa las bandas (2)
de hilos de carbono está comprendida entre 1 y 10 centímetros, y
porque la distancia D que separa las bandas (3) de hilos metálicos
está comprendida entre 20 centímetros y 2 metros.
7. Tejido según la reivindicación 1,
caracterizado porque presenta en los orillos (5), y en la
vertical de los extremos de las bandas (3) de hilos metálicos, unas
zonas (25) en las cuales las capas de recubrimiento (15, 16) están
eliminadas.
8. Tejido según la reivindicación 1,
caracterizado porque comprende además unos bornes de
alimentación dispuestos sobre los orillos, en el extremo de algunos
grupos de hilos metálicos.
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