La baja emisividad (low e o baja emisividad térmica ) se refiere a una condición de superficie que emite niveles bajos de energía térmica radiante (calor). Todos los materiales absorben, reflejan y emiten energía radiante de acuerdo con la ley de Planck , pero aquí, la preocupación principal es un intervalo de longitud de onda especial de energía radiante, es decir, la radiación térmica de los materiales. En el uso común, especialmente en aplicaciones de construcción, el rango de temperatura de aproximadamente -40 a +80 grados Celsius es el foco, pero en la ingeniería aeroespacial y de procesos industriales, rangos mucho más amplios son de interés práctico.
La emisividad es el valor que se le da a los materiales en función de la relación entre el calor emitido y un cuerpo negro perfecto , en una escala de cero a uno. Un cuerpo negro tendría una emisividad de 1 y un reflector perfecto tendría un valor de 0.
La ley de Kirchhoff de la radiación térmica establece que la absorción es igual a la emisividad opaca (ε opaca ) para cada longitud de onda/frecuencia específica (los materiales suelen tener emisividades bastante diferentes en diferentes longitudes de onda). Por lo tanto, si el asfalto tiene un valor de emisividad de 0,90 en una longitud de onda específica (por ejemplo, una longitud de onda de 10 micrómetros o la radiación térmica a temperatura ambiente), su valor de absorbancia térmica también sería 0,90. Esto significa que absorbe y emite el 90 por ciento de la energía térmica radiante. Como es un material opaco, el 10 por ciento restante debe reflejarse. Por el contrario, un material de baja emisividad, como el papel de aluminio, tiene un valor de emisividad/absorbancia térmica de 0,03 y, como material opaco, el valor de reflectancia térmica debe ser 1,0 - 0,03 = 0,97, lo que significa que refleja el 97 por ciento de la energía térmica radiante. Los materiales de construcción de baja emisividad incluyen vidrios de ventanas fabricados con revestimientos de óxido de metal, así como materiales para envolver casas, aislamientos térmicos reflectantes y otras formas de barreras térmicas radiantes.
La emisividad térmica de varias superficies se enumera en la siguiente tabla. [1]
El vidrio de ventana es por naturaleza altamente emisivo térmicamente, como se indica en la tabla anterior. Para mejorar el control térmico (aislamiento y propiedades ópticas solares) se aplican recubrimientos de película delgada al vidrio sodocálcico crudo . Hay dos métodos principales en uso: deposición química en fase de vapor pirolítico y pulverización catódica por magnetrón. [2] [3] El primero implica la deposición de dióxido de estaño fluorado a altas temperaturas. Los recubrimientos pirolíticos se aplican generalmente en la planta de vidrio flotado cuando se fabrica el vidrio. El segundo implica depositar capas delgadas de plata con capas antirreflejo . La pulverización catódica por magnetrón utiliza grandes cámaras de vacío con múltiples cámaras de deposición que depositan de 5 a 10 o más capas en sucesión. Las películas a base de plata son ambientalmente inestables y deben estar encerradas en un acristalamiento aislante o una unidad de vidrio aislante (IGU) para mantener sus propiedades a lo largo del tiempo. Se pueden aplicar recubrimientos especialmente diseñados a una o más superficies de vidrio aislante. Un tipo de revestimiento (revestimiento de baja emisividad) reduce la emisión de energía infrarroja radiante , por lo que tiende a mantener el calor en el lado del vidrio donde se originó, mientras que deja pasar la luz visible. Esto da como resultado un acristalamiento con un mejor control de la energía: el calor que se origina en el interior en invierno permanece en el interior (el lado cálido), mientras que el calor durante el verano no se emite desde el exterior, lo que mantiene el interior más fresco.
El vidrio se puede fabricar con diferentes emisividades térmicas, pero esto no se utiliza para ventanas. Ciertas propiedades, como el contenido de hierro, se pueden controlar, modificando las propiedades de emisividad térmica del vidrio. Esta emisividad térmica "naturalmente" baja se encuentra en algunas formulaciones de borosilicato o Pyrex . Naturalmente, el vidrio de baja emisividad no tiene la propiedad de reflejar la radiación térmica/ infrarroja cercana (NIR); en cambio, este tipo de vidrio tiene una transmisión NIR más alta, lo que provoca una pérdida (o ganancia) de calor indeseable en un edificio con ese tipo de ventana.
Se ha sugerido que la alta reflectividad de las ventanas de baja emisividad puede contribuir a una concentración de radiación solar que potencialmente puede causar daños a su entorno; los daños a los revestimientos de las casas y a los automóviles se han reportado no solo en las noticias, [4] [5] sino que también pueden causar problemas legales. [6]
Las ventanas de baja emisividad también pueden bloquear las señales de radiofrecuencia. Los edificios sin sistemas de antenas distribuidas pueden sufrir una degradación de la recepción de teléfonos celulares . [7]
El aislamiento térmico reflectante se fabrica generalmente a partir de papel de aluminio con una variedad de materiales básicos, como espuma de polietileno de baja densidad , burbujas de polietileno, fibra de vidrio o materiales similares. Cada material básico presenta su propio conjunto de ventajas y desventajas en función de su capacidad para proporcionar una ruptura térmica, amortiguar el sonido, absorber la humedad y resistir la combustión durante un incendio. Cuando se utiliza papel de aluminio como material de revestimiento, el aislamiento térmico reflectante puede detener el 97% de la transferencia de calor radiante. Recientemente, algunos fabricantes de aislamiento térmico reflectante han cambiado a un revestimiento de polietileno metalizado. La eficiencia y la durabilidad a largo plazo de dichos revestimientos aún no se han determinado.
El aislamiento térmico reflectante se puede instalar en una variedad de aplicaciones y ubicaciones, incluidas las estructuras residenciales, agrícolas, comerciales, aeroespaciales e industriales. Algunas instalaciones comunes incluyen revestimientos de casas, revestimientos de conductos, revestimientos de tuberías, debajo de pisos radiantes, cavidades internas de paredes, sistemas de techos, sistemas de áticos, sistemas de fuselajes de aeronaves, sistemas de sondas espaciales y espacios de acceso. El aislamiento térmico reflectante se puede utilizar como un producto independiente en muchas aplicaciones, pero también se puede utilizar en sistemas combinados con aislamiento masivo donde se requieren valores R más altos.
Los recubrimientos de baja emisividad han encontrado aplicaciones en tecnología furtiva, reduciendo las emisiones infrarrojas térmicas de los equipos militares en las porciones infrarrojas de onda corta, media y larga del espectro electromagnético. [8]
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