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¿Por qué no entra el agua por los huecos de la tela de un paraguas?

Categoría: Tecnología

En un día lluvioso, muchas gotas golpean la tela del paraguas, pero la persona debajo no se moja. Sin embargo, esa tela es un tejido hecho de hilos, y entre los hilos quedan espacios vacíos. Si hay huecos, ¿por qué no entra el agua? La clave parece estar en las propiedades del agua más que en la tela. En este artículo seguimos el rastro del tratamiento repelente, el tamaño de los huecos y las vías específicas de fuga del paraguas, para finalmente ver otras soluciones para la impermeabilización.

1. Cómo son los huecos de la tela y qué tamaño tienen las gotas de lluvia

La tela de un paraguas es un tejido formado por hilos entrelazados vertical y horizontalmente. Entre los hilos quedan huecos tan pequeños que son difíciles de ver a simple vista. En las telas con tratamiento repelente, se explica que estos huecos restantes actúan como pasajes para el aire [1].

El tamaño de las gotas de lluvia varía. Según la explicación de la NASA, las pequeñas gotas de agua dentro de las nubes tienen un diámetro menor a 0,1 mm, mientras que las gotas grandes durante una lluvia torrencial pueden alcanzar hasta unos 6 mm [9].

Si comparamos solo los huecos de la tela con el tamaño de las gotas, no parece haber una respuesta clara. El hecho de que las partículas de agua «no entren» no es solo una cuestión de tamaño.

2. Por qué el agua tiende a formar esferas y cómo ayuda el tratamiento repelente

El agua tiene la propiedad de agruparse en la superficie, conocida como tensión superficial. Por esta razón, el rocío sobre las hojas forma esferas.

El tratamiento repelente aplicado a la tela del paraguas consiste en tratar la tela con un agente repelente para hacer que la superficie de las fibras sea incompatible con el agua (hidrofobicidad) [1]. Así, el agua no se extiende sobre la superficie de las fibras, sino que forma gotas y rueda.

El grado de «incompatibilidad con el agua» se representa mediante el ángulo que forman la superficie de la fibra y la gota de agua (ángulo de contacto). Se considera que existe repelencia si el ángulo es mayor de 90 grados. Además, se explica que cuanto más densa sea la estructura de la tela, mayor será el efecto de impermeabilización [2].

3. Por qué cuanto más pequeño es el hueco, más difícil es que el agua entre

La presión necesaria para empujar agua dentro de un tubo delgado que repele el agua aumenta cuanto menor es el radio del tubo. Escrito en una fórmula, la presión es inversamente proporcional al radio. Si el radio se reduce a la mitad, la presión necesaria se duplica [3].

Los huecos de la tela no son tubos redondos, sino que tienen formas irregulares, por lo que no se obtienen valores exactos según esta fórmula. Sin embargo, se cree que la dirección general de que «cuanto más pequeño es el hueco, más difícil es que entre el agua» es la misma.

Hay paraguas que llevan esta idea al extremo. El paraguas «Nurenza», fabricado por un fabricante de paraguas en Fukui, utiliza una tela de poliéster de ultra alta densidad con un tejido especial, según se presenta en su artículo promocional [7]. No obstante, esto se basa en un artículo de presentación de la empresa, por lo que no se puede aplicar a todos los paraguas en general.

4. Las dos formas de impermeabilizar una tela: tapar los huecos o dejarlos abiertos

Existen dos grandes tipos de tratamientos para evitar que el agua pase a través de la tela.

Uno es crear una película impermeable sobre la tela, tapando los huecos mismos (tratamiento impermeable no transpirable). Se puede aumentar la resistencia a la presión de agua, pero tampoco pasa el aire ni el vapor de agua [1]. Las telas cubiertas con película corresponden a este método.

El otro es dejar los huecos abiertos y hacer solo que la superficie de las fibras sea incompatible con el agua mediante un tratamiento repelente (tratamiento impermeable transpirable). La fuerza de impermeabilización es inferior a la de la película, pero el diccionario explica que se pueden evitar los inconvenientes de la película [1]. Este artículo se centra en las telas que utilizan este método.

Como tercera solución, es conocida la historia de la membrana GORE-TEX utilizada en ropa de montaña. Se dice que tiene más de 1.400 millones de poros por centímetro cuadrado; cada poro es mucho más pequeño que una gota de agua pero más grande que el vapor de agua, por lo que no deja pasar las gotas pero sí el vapor [8]. No es un caso de paraguas, pero es un ejemplo de poros que dejan pasar el vapor, pero no las gotas.

5. Por qué el agua puede filtrarse a pesar de la repelencia

La repelencia es un asunto de la superficie de la tela, donde el agua forma gotas y rueda. Si el agua entra por los huecos es un problema diferente, y se explica que la repelencia sola puede permitir que el agua se filtre durante lluvias prolongadas [4].

Una prueba para medir la impermeabilidad de la tela es la prueba de resistencia a la presión de agua. Se aplica presión de agua desde un lado de la tela y se observa la presión hasta que las gotas de agua aparecen en el lado opuesto [2]. Se interpreta que cuanto mayor es la presión que soporta, mayor es la impermeabilidad. Para uso en exteriores, se introduce la cifra de 10.000 mm de resistencia a la presión de agua como referencia para lluvia intensa [4].

Otro factor es el tiempo. El tratamiento repelente de los paraguas puede deteriorarse en unos pocos años, y puede ocurrir que no repela la lluvia y el lado interior se moje, según un artículo de un fabricante de paraguas [5]. Las telas expuestas durante muchos años pierden tanto la repelencia como la resistencia de la tela misma.

6. Otras vías de entrada de la lluvia además de la tela, como las costuras

Además del deterioro de la tela, las fugas de agua en los paraguas también ocurren en las costuras. Según el artículo del fabricante, intervienen el tamaño de los agujeros de la aguja, el material del hilo, la distancia entre costuras y los deshilachados [5]. Los agujeros por donde pasó la aguja pueden convertirse directamente en vías de paso para el agua.

Que el agua fluya siguiendo la punta del paraguas o el eje central también se considera una de las causas [5]. Weather News informa, citando a tiendas especializadas en paraguas, que girar el paraguas cerrado para sacudir el agua puede ejercer carga en los mecanismos superior e inferior, lo que podría llevar a una condición donde el agua entra por la parte superior y cae siguiendo el eje central [6].

La historia que comenzó con las propiedades de la tela terminó llegando a los detalles de la construcción del paraguas como objeto.

7. Experimento para investigar por tu cuenta con una gota de agua

Para lo que puedes hacer hoy: deja caer una gota de agua con una cuchara sobre la superficie de tu paraguas y sobre un pañuelo de algodón, y compara si el agua forma gotas o se filtra. Hazlo en un lugar donde no importe mojarse (como la bañera), junto con un adulto.

Para lo que puedes hacer al salir: en un día lluvioso, observa la zona de las costuras del paraguas y el área alrededor del eje central. Quizás puedas ver dónde se acumula el agua o por dónde fluye.

Para información oficial: busca sitios web de fabricantes de paraguas o de textiles en japonés. Encontrarás explicaciones sobre el tratamiento repelente. Si buscas términos como «resistencia a la presión de agua» o «grado de repelencia», podrás leer sobre los tipos de pruebas.

Fuentes

  1. Kotobank «Procesamiento impermeable» (Enciclopedia Mundial / Enciclopedia Británica Internacional) https://kotobank.jp/word/防水加工 (Explica los dos tipos de procesamiento impermeable y la descripción del repelente.)
  2. Testex «Prueba de resistencia al agua de la tela» https://www.testextextile.com/water-resistance-test-of-fabric-water-penetration-and-surface-wetting/ (Detalles sobre el ángulo de contacto y la prueba de resistencia a la presión de agua.)
  3. arXiv 1002.0598 «Absorción de gotas de agua por capilares no mojables» https://arxiv.org/pdf/1002.0598 (Relación entre la presión para entrar en tubos finos y el radio; se limita a la confirmación del resumen.)
  4. BE-PAL «¿Qué es la transpirabilidad impermeable?» https://www.bepal.net/archives/345716 (Diferencia entre repelencia e impermeabilidad; referencias de resistencia a la presión de agua.)
  5. WARGO Causas y soluciones para las fugas de paraguas https://wargo.jp/en/blogs/hokusai-column/leakage-umbrella-causes-countermeasures (Deterioro del tratamiento repelente, costuras y eje central.)
  6. Weather News «Cómo sacudir el agua del paraguas» https://weathernews.jp/news/202606/070251/ (Relación entre cómo sacudir el agua y los síntomas de fugas.)
  7. Hiragana Times «NURENZA» https://hiraganatimes.com/highlights/nurenza-umbrella-that-repels-rain-drops-and-stays-dry (Presentación de un paraguas con tela de ultra alta densidad.)
  8. Sitio oficial de GORE-TEX https://www.gore-tex.com/blog/lab (Valores numéricos de los poros de la membrana; solo extractos de búsqueda.)
  9. NASA GPM «¿Qué tan grande puede llegar a ser una gota de lluvia?» https://gpm.nasa.gov/resources/faq/how-big-can-raindrop-get (Tamaño de las gotas de lluvia.)