Proyecto STAR, Smart Textile Architecture

Cada año, los núcleos urbanos aumentan. Actualmente, según el informe del Banco Mundial¹, la mitad de los habitantes del mundo, más de 4.000 millones, viven en zonas urbanas. Y, según prevén varios informes, en 2050 el 66% de la población mundial, unos 6.000 millones de personas, vivirá en urbes. En concreto, en España, el 80% de las personas ya reside en ciudades.

Frente a las ventajas que esto presenta tales como el crecimiento económico y social y el progreso e innovación cultural, surgen problemáticas energéticas que afectan drásticamente a la sostenibilidad de los núcleos urbanos.

Se puede resumir el estado del sistema energético actual según los siguientes puntos: - Aumento del consumo energético. - Agotamiento de las fuentes de energía convencionales. - Concentración geográfica de las fuentes convencionales de energía y de las tecnologías de aprovechamiento: España tiene una dependencia energética del exterior sobre el 80%. - Aumento de las emisiones de gases de efecto invernadero que provocan el calentamiento global de la tierra. - Falta de suministro eléctrico en grandes zonas del planeta.

Ante esta previsión, es necesario transformar las ciudades actuales en “Smart Cities” que, mediante la tecnología, crean servicios públicos más eficientes y protegen el medio ambiente mejorando así, la calidad de vida de sus ciudadanos (2015, Plan Nacional de Ciudades Inteligentes).

En este marco de Industria 4.0², las empresas del sector textil deben dar respuesta a las demandas de la sociedad adaptando su portfolio de productos al mundo digital para poder seguir siendo competitivas. Los productos tradicionales deben dar paso a nuevos productos conectados y dotados de diferentes dispositivos tecnológicos, que ofrezcan nuevos servicios y funcionalidades a los usuarios.

La propuesta desarrollada en este proyecto se centra en la investigación y desarrollo de estructuras textiles inteligentes aplicadas al entorno arquitectónico y constructivo que permitan interaccionar con los usuarios y mejorar su calidad de vida.

El desarrollo de textiles tensados inteligentes presenta retos y oportunidades para el sector textil, que deberá adaptar sus procesos para poder ofrecer tejidos funcionales de alto valor añadido.

La flexibilidad y la versatilidad son aspectos clave del producto final, para poder adaptarse a diseños complejos tanto curvos como planos. Además, es importante mantener la ligereza de los tejidos para poder ser transportados, y la resistencia para soportar las condiciones climáticas del exterior y los esfuerzos de flexión.

Afrontar estos desafíos con éxito permitirá la entrada en el mercado de un producto innovador, aplicable en multitud de campos y que dará pie a la generación de nuevos modelos de negocio.

El objetivo del proyecto ha sido la investigación y desarrollo de textiles inteligentes aplicados al entorno arquitectónico y constructivo que permitieran a los usuarios interactuar con infraestructuras tecnológicas, sostenibles y creativas que mejoren su calidad de vida.

Durante el desarrollo del proyecto, se ha realizado un estudio del estado del arte, tanto de los materiales textiles tensados como de la energía solar y las células fotovoltaicas flexibles. Además, se ha investigado en materiales para la impresión de células fotovoltaicas, los componentes electrónicos de los sensores ambientales y los polímeros electroactivos.

El desarrollo experimental se ha focalizado en la obtención de los siguientes prototipos:

• Estructura textil con célula fotovoltaica flexible integrada, capaz de alimentar un sistema de alumbrado LED y cargar el móvil. En el desarrollo, se han realizado diferentes pruebas mediante las tecnologías de bordado, laminado y hot-melt, y se han utilizado diferentes modelos de células fotovoltaicas flexibles (OPV, CIGS y a-Si).
• Estructura textil con sensores ambientales integrados para la monitorización de la luz y la temperatura. Para ello, se ha diseñado y fabricado una PCB mediante la tecnología de fresado y se han realizado las conexiones mediante bordado. Además, se ha diseñado una APP de control para el móvil mediante la que se pueden controlar los valores de luz y temperatura en tiempo real.
• Tejido con sensores de elongación integrados capaces de detectar la tensión a la que está sometido en una estructura tensada.
• Colector solar textil capaz de calentar el agua y el aire que fluyen por su interior.

Todos los prototipos se han sometido a ensayos de laboratorio, para validar su resistencia a condiciones medioambientales, y a tests de usuario para validar el correcto funcionamiento de cada uno de ellos.

Durante todo el proyecto, se han realizado actividades enfocadas a la transferencia de conocimiento y a la difusión de los resultados obtenidos.

Entre ellas destaca: la publicación de noticias en las redes sociales, la publicación del abstract del proyecto en la web, la edición y diseño del cartel y tríptico del proyecto, la aparición en distintas revistas del sector (iARCQO, Protección Solar y Sector Textil, protección solar y construcción), la participación en el Congreso Sinergias de la UPV, en el Foro UEPAL, la grabación de un video de difusión y la edición del Informe Final del proyecto.

Tras el desarrollo del proyecto, se han obtenido diferentes prototipos de estructuras de arquitectura textil tensada que reducen el consumo energético de las Ciudades Inteligentes (o Smart Cities):

• Estructura textil con célula fotovoltaica flexible integrada, capaz de alimentar un sistema de alumbrado LED y cargar el móvil.

• Estructura textil con sensores ambientales integrados para la monitorización de la luz y la temperatura.

• Tejido con sensores de elongación integrados capaces de detectar la tensión a la que está sometido en una estructura tensada.

Figura 5 - Sofwtware de control de los sensores de elongación.

1. Sectores de aplicación

El “textil tensado” es un concepto utilizado principalmente en el campo de la arquitectura textil. Sin embargo, el uso de este tipo de tejidos se presenta en muchos más campos como: agricultura, protección solar, impermeabilización, impresión digital y serigrafía, instalaciones deportivas, náutica y embarcaciones, parques infantiles, construcción y rehabilitación, arquitectura y obra civil, automoción, aeronáutica, toldos de camión…

2. Productos

La combinación de células de película finA con textiles puede dar lugar a materiales ligeros, portables, resistentes, versátiles y flexibles capaces de generar energía. A continuación, se indican algunos ejemplos de aplicación en producto:

El proyecto ‘STAR - Smart Textile Architecture - Investigación y desarrollo de estructuras textiles inteligentes aplicados al entorno arquitectónico y constructivo que permitan interaccionar con los usuarios y mejorar su calidad de vida’, cuenta con el apoyo de la Conselleria d'Economia Sostenible, Sectors Productius, Comerç i Treball de la Generalitat Valenciana a través del IVACE.

¹. Urban Development. (2019). https://www.worldbank.org/en/topic/urbandevelopment/overview

^2. Se refiere a la cuarta revolución industrial, que se basa en la disponibilidad en tiempo real de toda la información relevante al producto, proporcionada por una red accesible en toda la cadena de valor, así como la capacidad para modificar el flujo de valor óptimo en cualquier momento. Esto se logra a través de la digitalización y la unión de todas las unidades productivas de una economía. Para ello es necesaria la fusión de tecnologías tales como Internet de las Cosas (IoT) la computación y el big data.