Ensayos para la caracterización óptica de vidrios y productos de vidrio
En esta entrada hablamos de algunos de los ensayos que se realizan para la caracterización óptica de vidrios y productos de vidrio. Este tipo de ensayos son fundamentales para las empresas relacionadas con el sector de la construcción y edificación.
En concreto, en esta entrada hablaremos sobre las normativa que establece procedimientos para la determinación de la transmisión, reflexión y absorción UV-VIS-NIR, es decir de la ISO 9050 y UNE-EN 410. Asimismo, haremos referencia a normativa para la determinación de la emisividad, esto es a la norma EN 12898. Además, otros de los ensayos comunes en vidrios para edificación son los destinados a la medición de las coordenadas de color. Finalmente, hablaremos brevemente de la norma UNE-EN ISO 52022-1, centrada en dispositivos de protección solar combinados con acristalamiento.
Caracterización óptica en vidrios para construcción
La caracterización óptica de los vidrios para edificación es fundamental para temas tan diversos como la determinación de las coordenadas cromáticas, factores relacionados con la eficiencia energética u otros relativos al confort o la salud -como por ejemplo, el factor de daño en la piel o el factor de daño CIE.
Por ello, distintas normativas, relacionadas con vidrios para edificación, recogen métodos para la determinación de la transmitancia de luz, transmitancia de energía solar (directa o total), transmitancia ultravioleta, transmisión de energía solar total, o emisividad, entre otros.
A continuación vamos a hablar de algunas propiedades ópticas que pueden evaluarse en vidrios para edificación.
Color
El color es el resultado de la interacción de la radiación (luz/iluminante) con un objeto, que se halla mediante un detector (observador), teniendo en cuenta la manera en la que la luz interacciona con el objeto (geometría).
Se trata, pues, no de una propiedad intrínseca de los materiales, sino más bien de una sensación psicofísica, es decir, de una respuesta psicológica a un estímulo físico.
Ahora bien, mediante la colorimetría es posible caracterizar de manera numérica el color de un objeto. De modo que la colorimetría, además de estudiar el color, se encarga de su cuantificación. Por tanto, mediante los métodos y tecnologías apropiadas, es posible obtener una medida cuantitativa, objetiva y repetible con la que evaluar el color.
En concreto, por lo que respecta a la medida del color en sólidos translúcidos se realiza mediante la evaluación de los datos de transmitancia espectral del material.
En función del material en el que se evalúa el color, es posible realizar medidas de transmitancia regular o difusa, con componente especular incluida y excluida.
Transmitancia
La transmitancia puede definirse como la fracción o porcentaje de radiación incidente que atraviesa una muestra para unas longitudes de onda dadas.
Así, mediante la medición y evaluación de la transmitancia es posible saber, entre otras cosas, si un material transmite el UV, la transparencia en el espectro visible, y, en el caso de materiales traslúcidos, puede evaluarse el color.
Cabe distinguir entre transmitancia regular y difusa. De este modo, la transmisión regular o directa se da en los medios transparentes; mientras que la transmisión difusa se da cuando el haz incidente se difunde y es transmitido en diferentes direcciones.
Reflectancia
En cuanto a la reflectancia, puede definirse como la proporción de radiación incidente reflejada por una muestra o material para ciertas longitudes de onda.
La reflectancia puede ser difusa o especular. Así, como puede apreciarse en la imagen de bajo, cuando la luz es reflejada en múltiples direcciones se da la reflectancia difusa. Por su parte, cuando la luz es reflejada en la misma dirección que la luz incidente se da la reflectancia especular.
Absorbancia
Por otra parte, a la cantidad de radiación que absorbe un material se le denomina absorbancia. Esta propiedad también suele llamarse densidad óptica de transmitancia, o simplemente como densidad óptica (DO).
Emisividad
Según la norma UNE-EN 12898, la emisividad es la «proporción de la energía emitida por una superficie dada a una temperatura dada respecto a un emisor perfecto (cuerpo negro con emisividad normal y corregida =1,0) a la misma temperatura».
Así, según la citada norma, la emisividad es necesaria para tener en cuenta la transferencia de calor por radiación desde las superficies a la temperatura normalizada de 283K en la determinación del valor U y de la transmitancia total solar del acristalamiento de acuerdo con las normas EN 410, EN 673, EN 674, EN 675 y prEN1098.
Normativa aplicable a vidrios para edificación en materia de caracterización óptica
ISO 9050
En primer lugar, la norma ISO 9050 hace referencia al vidrio en la construcción. En concreto, a la determinación de transmitancia de luz, transmitancia solar directa, transmitancia de energía solar total, transmitancia ultravioleta y factores de acristalamiento relacionados.
Así, la ISO 9050 es una norma internacional que especifica métodos para determinar la transmisión de luz y energía de la radiación solar para acristalamientos en edificios. Como la propia norma indica, estos datos característicos pueden servir como base para los cálculos de iluminación, calefacción y ventilación de las habitaciones y pueden permitir la comparación entre diferentes tipos de acristalamiento.
La norma ISO 9050 es aplicable tanto a acristalamientos convencionales como a acristalamientos de control solar absorbentes o reflectantes, que se utilizan como aberturas acristaladas.
Por ello, la norma ofrece las fórmulas de cálculo para acristalamiento simple, doble y triple. Además, establece procedimientos generales de cálculo de unidades compuestas por más componentes.
Cabe señalar que la ISO 9050 es aplicable a todos los materiales transparentes. Ahora bien, como la norma señala, una excepción es el tratamiento del factor de transferencia de calor secundario y el factor de energía solar total para aquellos materiales que muestran una transmitancia significativa en la región de longitud de onda de la radiación a temperatura ambiente (5 μm a 50 μm), como ciertas hojas de plástico.
Además, la ISO 9050 indica las fórmulas de cálculo para la determinación del factor de daño CIE y del factor de daño de la piel.
Finalmente, la norma explica cómo determinar el índice general de reproducción cromática del acristalamiento en transmitancia Ra.
UNE-EN 410
Por su parte, la UNE-EN 410 se trata de una norma española que hace referencia a la determinación de las características luminosas y solares de los acristalamientos para edificación.
Como la norma señala, se excluyen de la misma la luz angular y las propiedades solares del vidrio para la edificación.
Así, la UNE-EN 410 indica los métodos para la determinación de propiedades ópticas de los vidrios para edificación. En concreto para:
- Factor de transmisión luminosa. Según la norma señala, es la fracción de la luz incidente transmitida por el vidrio.
- Factor de reflexión luminosa. Se trata de la fracción de la luz incidente reflejada por el vidrio.
- Factor de transmisión de la energía solar total (factor solar). La norma explica que es la fracción de la radiación solar incidente transmitida totalmente por el vidrio.
- Reparto del flujo energético solar incidente.
- Factor de transmisión directa de la energía solar. Es la fracción de la radiación solar incidente transmitida directamente por el vidrio.
- Factor de reflexión directa de la energía solar. Según la norma señala, es la fracción de la radiación solar incidente reflejada por el vidrio.
- Factor de absorción directa de la energía solar.
- Factor de reemisión térmica hacia el interior.
- Factor de transmisión del ultravioleta. Es la fracción del componente ultravioleta incidente de la radiación solar transmitida por el vidrio.
- Índice de reproducción de color (para la transmisión), que, según la norma, es el cambio en el color de un objeto debido a la transmisión de la luz a través del vidrio.
- Coeficiente de sombreado. Según la norma, es la razón entre el factor solar del vidrio y el factor solar de un vidrio de referencia (vidrio flotado transparente).
EN 12898
En cuanto a la EN 12898, se trata también de una norma española que establece un procedimiento para la determinación de la emisividad en vidrio para la edificación.
Según se explica en ella, mediante dicho procedimiento se determina la emisividad a temperatura ambiente de las superficies de vidrio y vidrio de capa.
La norma excluye a ciertos componentes de acristalamiento para la aplicación de este procedimiento. En concreto, a aquellos que tengan al menos una de las siguientes características:
a) con superficies rugosas o estructuradas donde la radiación incidente es reflejada de forma difusa;
b) con superficies curvas donde la radiación incidente es habitualmente reflejada con ángulos incapaces de alcanzar el detector si se emplean los accesorios comunes para la reflectancia;
c) transparentes a los infrarrojos.
Otra normativa relacionada. UNE-EN ISO 52022-1
Finalmente, la norma UNE-EN ISO 52022 trata sobre la eficiencia energética de los edificios. En concreto, sobre las propiedades térmicas, solares y de luz diurna de los componentes de los edificios y sus elementos. Así, en la parte 1 de la norma, se establece un método simplificado de cálculo de las características solares y de luz diurna de los dispositivos de protección solar combinados con acristalamiento.
Como explica la norma, este documento forma parte de una serie destinada a la armonización internacional de la metodología para evaluar el rendimiento energético de los edificios.
Así, el método especificado en la norma se basa en las características térmicas, solares y lumínicas del acristalamiento y las características solares y lumínicas del dispositivo de protección solar, para estimar la transmisión de energía solar total, la transmisión de energía directa y la transmisión de luz de un dispositivo de protección solar combinadas para un acristalamiento.
Laboratorios Eyco
Laboratorios Eyco cuenta con capacidad técnica para realizar ensayos ajustados a las normas:
- ISO 9050. Glass in building. Determination of light transmittance, solar direct transmittance, total solar energy transmittance, ultraviolet transmittance and related glazing factors.
- UNE-EN 410. Vidrio para la edificación. Determinación de las características luminosas y solares de los acristalamientos.
- EN 12898. Vidrio para la edificación. Determinación de la emisividad.
- UNE-EN ISO 52022-1. 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.
Además, Laboratorios Eyco está acreditado por ENAC para la realización de ensayos en sólidos translúcidos y líquidos, que, según las pautas de la CIE nº15, permitan:
- La determinación de coordenadas cromáticas CIE, en geometría 0º:0º, 0º:di.
- La determinación de diferencias de color, según el sistema CIELAB, en geometría 0º:0º, 0º:di.
Por otra parte, Laboratorios Eyco cuenta con capacidad técnica para ofrecer servicios de medida del color de acuerdo a diferentes normas internacionales, entre las que se encuentran las siguientes:
- ISO 11664-1. Colorimetría.
- ASTM E308:2008. Standard Practice for Computing the Colors of Objects by Using the CIE System.
- ASTM D2244. Standard Practice for Calculation of Color Tolerances and Color Differences from Instrumentally Measured Color Coordinates.
FAQ
¿Qué es la caracterización óptica de vidrios para edificación?
La caracterización óptica consiste en evaluar cómo interactúa la radiación solar con el vidrio utilizado en ventanas y fachadas. Mediante este análisis se determinan propiedades fundamentales como la cantidad de luz y de calor que el vidrio deja pasar, refleja o absorbe, lo cual es clave para el diseño arquitectónico y la eficiencia energética.
¿Qué normativas regulan los ensayos ópticos en vidrios de construcción?
Los cálculos y ensayos de las propiedades luminosas y solares de los vidrios para la edificación se rigen principalmente por dos estándares internacionales: la norma UNE-EN 410 (ámbito europeo) y la norma ISO 9050 (ámbito global). Ambas definen los métodos para determinar los factores de transmisión, reflexión y el factor solar total.
¿Cuáles son los ensayos clave para determinar el rendimiento de un vidrio?
Para conocer el comportamiento técnico y estético de un vidrio en la edificación, se realizan de forma integrada los siguientes ensayos espectrofotométricos:
- Transmitancia y reflectancia luminosa: Miden el porcentaje de luz visible que atraviesa el vidrio o que es reflejada por este.
- Transmitancia y reflectancia solar: Evalúan la energía del espectro solar completo (incluyendo el infrarrojo y el ultravioleta).
- Medición del color: Determina las coordenadas cromáticas para asegurar la homogeneidad estética y el tono visual deseado en fachadas.
¿Qué es el factor solar (valor g) y por qué es tan relevante?
El factor solar o valor g es la relación entre la energía solar total que entra en un edificio a través del vidrio y la energía solar que incide sobre él. Es un parámetro crítico en la edificación sostenible, ya que un control preciso del valor g ayuda a reducir el uso de aire acondicionado en verano y a aprovechar las ganancias térmicas en invierno.
¿Por qué realizar los ensayos de caracterización óptica en Eyco?
Realizar estos análisis con Eyco garantiza la máxima precisión gracias a nuestra especialización en propiedades ópticas y el cumplimiento riguroso de las exigencias técnicas del mercado. Contar con informes de ensayo fiables permite a los fabricantes marcar CE sus productos, certificar vidrios de capas de altas prestaciones y ofrecer datos de transmitancia y color exactos para proyectos de edificación exigentes.
