altAlgunas pautas a tener en cuenta para mantener frescos los edificios de colores oscuros. En este aspecto, los colorantes que reflejan la luz solar marcan la diferencia.

por CPS Color*


La acumulación de calor no solo afecta a las personas que usan colores oscuros. Lo mismo sucede con las superficies pintadas, como paredes,  marcos y fachadas. Aun así, los arquitectos, constructores o propietarios no quieren limitarse al blanco o a los colores pasteles para decorar un edificio. Las tendencias y los gustos recientes han elevado la demanda de colores oscuros para las fachadas.

Los nuevos colorantes con reflectancia de la luz solar son una respuesta a esta demanda: estos colorantes son beneficiosos tanto para los materiales como para los usuarios, al reducir, por ejemplo, la temperatura interior, los costos de energía y el estrés térmico. La combinación inteligente de colorantes convencionales para fachadas con excelentes propiedades de reflectancia térmica del sol hacen posible mantener frescas las fachadas oscuras.

Los revestimientos con reflectancia solar están diseñados para reflejar una porción significativa de radiación solar de las superficies de color, con el fin de mantenerlas frescas. La acumulación de calor se minimiza sin limitar las opciones de color disponibles actualmente. Esto puede representar una ventaja  en aplicaciones de pintura arquitectónica y decorativa como techos, fachadas, sistemas EIFS y marcos de ventanas. Los revestimientos con reflectancia solar ayudan a reducir el estrés térmico en materiales de construcción y contribuyen a una mejor durabilidad de aquellos materiales que son muy sensibles a la temperatura.

También pueden ayudar a reducir los costos de electricidad, puesto que se logra una menor demanda de aire acondicionado en climas calientes. Algunas reglamentaciones nacionales ya exigen la aplicación de superficies con reflectancia solar, con el propósito de proteger el medio ambiente y de restringir el llamado efecto isla de calor urbana.

Figura 1: Espectro típico de radiación solar
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Maximización de la  reflectancia solar total
El objetivo de los revestimientos es maximizar la reflectancia solar de la superficie revestida. Esto se logra mediante el retroesparcimiento físico de la radiación solar mediante partículas de pigmento. Este es un hecho bien conocido en el rango del espectro visible, en donde el esparcimiento en el espectro de los pigmentos determina la apariencia de su color. Sin embargo, la radiación solar no solamente está compuesta de “luz” visible, sino además de luz ultravioleta (UV) y de infrarrojo cercano (NIR), que domina la energía solar global irradiada en más de 50%.

La cantidad de energía solar total que absorbe la capa superior determina la acumulación de calor de una superficie revestida. La temperatura de la superficie depende en gran medida de la duración de la exposición. Para lograr superficies frescas, los pigmentos del revestimiento tienen que reflejar tanta energía como sea posible. Esta capacidad de reflexión se expresa en el valor de reflectancia solar total (TSR, por sus siglas en inglés), siendo 100% una reflexión total y cero total absorción.

Los pigmentos con valores TSR elevados muestran una reflexión elevada, junto con una baja acumulación de calor, y viceversa. Los revestimientos blancos tradicionales exhiben una reflectancia solar total de 75% o más, la cual, por definición, absorberá 25% de la energía incidente. Un revestimiento negro a base de pigmento negro carbón puede tener un TSR de tan solo 4% y, por lo tanto, absorberá 96% de la energía solar incidente. Los pigmentos con mayor capacidad de reflexión son aquellos a base de blanco TiO2, mientras que los pigmentos con la reflexión más baja son aquellos a base de negro carbón (PBk.7).



LRV vs. TSR en sistemas de aislamiento térmico exterior
Los arquitectos tienen opciones aparentemente infinitas cuando se trata de fachadas de edificios comerciales y residencias. No solamente hay muchos materiales disponibles con diferentes colores y texturas, sino que además existe una serie de propiedades ambientales y funcionales que es necesario tener en cuenta.

Los Sistemas de Aislamiento Térmico Exterior (EIFS, por sus siglas en inglés) constituyen una manera popular y muy efectiva de aislar térmicamente un edificio. Los sistemas de aislamiento para muros exteriores de múltiples capas brindan una eficiencia energética superior y permiten una flexibilidad mucho mayor en el diseño, en comparación con otros productos de revestimiento. Aunque similares en apariencia, los sistemas EIFS tienen componentes y  requerimientos de instalación muy diferentes a los del estuco convencional.

Figura 2: Sección típica de una aplicación EIFS
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El valor de reflectancia luminosa (LRV, por sus siglas en inglés) de un color indica solamente cuánta luz visible de ese color será reflejada. El negro tiene un LRV de cero por ciento y absorbe toda la luz, lo que significa que las superficies negras pueden llegar a calentarse mucho. En contraste, el blanco tiene un LRV de 100% y mantiene los edificios luminosos y frescos. Todos los demás colores se ubican entre estos dos extremos.

Los fabricantes de EIFS sugieren elegir un acabado con un LRV de, al menos, 20. Emplear un acabado acrílico con un LRV inferior a 20 podría ocasionar daños en la placa aislante de poliestireno expandido y hacer que el color se desvanezca o cambie, cuando se usan acabados de colores más oscuros.

Figura 3: Escala de LRV
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El valor TSR, por otro lado, toma en consideración la cantidad total de energía irradiada por la luz solar, no solo en el rango visible. Por lo tanto, dos objetos pueden ser idénticos en el color visible, pero poseer diferentes características reflectivas en la región del infrarrojo cercano. Por ejemplo, uno permanece más fresco al ser expuesto a la luz solar que el otro. Esto puede llevar a una situación en la que dos colores tengan LRV idénticos, pero posean un nivel de acumulación de calor radicalmente distinto, dependiendo de si la pigmentación refleja en el rango del infrarrojo cercano o no.

En los sistemas EIF, el TSR o la reflectancia térmica es más importante que la mera reflectancia lumínica. Los nuevos avances hacen posible el desarrollo de fórmulas de colores oscuros con valores LRV por debajo de 30, empleando, bien sea pigmentos especialmente diseñados que reflejan la luz del sol, o pigmentos inorgánicos normales con buenas propiedades de TSR. Por lo tanto, el LRV no debe ser el único factor a tener en cuenta al decidir qué colores se pueden usar para los sistemas EIF.

Colorantes negros con reflectancia de infrarrojo cercano
Debido a que el valor TSR abarca todo el rango de radiación, entre la luz UV y el infrarrojo cercano, los pigmentos negros presentan valores TSR más bajos que los pigmentos blancos. El negro carbón (PBk.7), el pigmento negro más comúnmente utilizado, presenta una gran absorción de la radiación invisible del infrarrojo cercano. En fachadas que usan sistemas EIF, los colorantes que contienen los pigmentos de negro de óxido de hierro, como el PBk.11 y el PBk.33 son de uso común, debido a sus excelentes propiedades de resistencia a las condiciones climáticas y a la exposición a la luz.

En marzo de 2012, CPS Color lanzó el primero de una serie de colorantes con reflectancia de infrarrojo cercano, el Novapint D-803, que contiene un pigmento de óxido de hierro-cromo funcional con reflectancia del infrarrojo cercano (PBr.29) de BASF.

Debido a que este producto es un colorante con mono pigmentación, el valor TSR es mayor, mientras que la intensidad del negro es menor, comparado con el negro carbón. El colorante fue desarrollado para tintado en fábrica de sistemas para fachadas de alta calidad, a base de agua, con el fin de crear superficies frescas desde los techos hasta las fachadas. El revestimiento que contiene el colorante con reflectancia del infrarrojo cercano ha demostrado tener una temperatura superficial mucho menor que un revestimiento similar con pigmentos negros, al ser expuestos a las mismas condiciones.  

Colores oscuros, fachadas frescas
Los pigmentos con reflectancia del infrarrojo cercano de los colorantes mantienen los objetos más frescos al maximizar el valor TSR. Un valor TSR elevado produce temperaturas superficiales menores, lo cual, a su vez, tiene muchas ventajas: superficies más frescas, menor consumo de electricidad y mayor durabilidad de los materiales, entre ellos, los sistemas EIF.

Y esto es exactamente lo que hacen los colorantes Novapint D de CPS, que reflejan la radiación solar. Combinan colorantes para fachadas convencionales que tienen excelentes propiedades de reflectancia del calor solar con un colorante negro funcional que refleja el infrarrojo cercano, para reemplazar el negro de óxido de hierro.

Los colorantes han sido especialmente desarrollados para pinturas y yesos de fachadas a base de agua y son compatibles con resina sintética, silicona y pinturas y yesos a base de silicato. En pocas palabras, estos colorantes con reflectancia solar minimizan la acumulación de calor en aplicaciones de pintura arquitectónicas y decorativas y proporcionan colores frescos para las fachadas de los edificios.

Autores: - Bas van Ravenswaaij, gerente global de producto, colorantes, CPS Color, Sittard, Países Bajos
- Judith Huijnen, gerente de producto, Colorants EMEA, CPS Color, Sittard, Países Bajos

Author: Latin Press

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