Baja emisividad

La baja emisividad ( o baja emisividad térmica ) se refiere a una superficie que emite bajos niveles de energía térmica radiante (calor). Todos los materiales absorben, reflejan y emiten energía radiante según la ley de Planck, pero en este caso, la principal preocupación es un intervalo de longitud de onda específico de la energía radiante: la radiación térmica de los materiales. En aplicaciones comunes, especialmente en la construcción, el rango de temperatura de aproximadamente -40 a +80 grados Celsius es el que se considera, pero en la ingeniería aeroespacial y de procesos industriales, se consideran rangos mucho más amplios.

La emisividad es un valor que se asigna a los materiales en función de la relación entre el calor emitido y el de 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 radiación térmica de Kirchhoff establece que la absorción es igual a la emisividad opaca (ε _opaco ) para cada longitud de onda/frecuencia específica (los materiales suelen tener emisividades muy diferentes a distintas longitudes de onda). Por lo tanto, si el asfalto tiene un valor de emisividad de 0,90 a una longitud de onda específica (por ejemplo, una longitud de onda de 10 micrómetros, o 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. Entre los materiales de construcción de baja emisividad se incluyen los vidrios para ventanas fabricados con recubrimientos de óxido metálico, así como los materiales de revestimiento para viviendas, los aislamientos térmicos reflectantes y otras formas de barreras térmicas radiantes.

La emisividad térmica de varias superficies se muestra 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 de soda-cálcica crudo . Existen dos métodos principales en uso: deposición química de vapor pirolítica y pulverización catódica por magnetrón. ^{[ 2 ] [ 3 ]} El primero implica la deposición de dióxido de estaño fluorado a altas temperaturas. Los recubrimientos pirolíticos generalmente se aplican en la planta de vidrio flotado cuando se fabrica el vidrio. El segundo implica depositar capas delgadas de plata con capas antirreflectantes . 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 inestables ambientalmente y deben estar encerradas en vidrio aislante o una Unidad de Vidrio Aislante (UVA) para mantener sus propiedades a lo largo del tiempo. Se pueden aplicar recubrimientos especialmente diseñados a una o más superficies del vidrio aislante. Un tipo de recubrimiento (recubrimientos de baja emisividad) reduce la emisión de energía infrarroja radiante , lo que tiende a retener el calor en el lado del vidrio donde se originó, permitiendo el paso de la luz visible. Esto da como resultado un acristalamiento con un mejor control de la energía: el calor que se origina en el interior durante el invierno permanece dentro (el lado cálido), mientras que el calor durante el verano no se emite al exterior, manteniendo así el interior más fresco.

El vidrio puede fabricarse con diferentes emisividades térmicas, pero esto no se utiliza para ventanas. Ciertas propiedades, como el contenido de hierro, pueden controlarse, modificando así las propiedades de emisividad térmica del vidrio. Esta baja emisividad térmica, inherente al vidrio, se encuentra en algunas formulaciones de borosilicato o Pyrex . Por naturaleza, el vidrio de baja emisividad no refleja la radiación infrarroja cercana (NIR) ni la radiación térmica; en cambio, este tipo de vidrio presenta una mayor transmisión de NIR, lo que provoca una pérdida (o ganancia) de calor indeseable en un edificio con este tipo de ventana.

El aislamiento térmico reflectante se fabrica típicamente con papel de aluminio y diversos materiales de núcleo, como espuma de polietileno de baja densidad , burbujas de polietileno, fibra de vidrio o materiales similares. Cada material de núcleo presenta sus propias ventajas e inconvenientes, según su capacidad para proporcionar un aislamiento térmico, amortiguar el sonido, absorber la humedad y resistir la combustión en caso de incendio. Cuando se utiliza papel de aluminio como material de revestimiento, el aislamiento térmico reflectante puede bloquear el 97 % de la transferencia de calor radiante. Recientemente, algunos fabricantes de aislamiento térmico reflectante han optado por un revestimiento de polietileno metalizado. La eficiencia y durabilidad a largo plazo de estos revestimientos aún no se han determinado.

El aislamiento térmico reflectante se puede instalar en una variedad de aplicaciones y ubicaciones, incluyendo estructuras residenciales, agrícolas, comerciales, aeroespaciales e industriales. Algunas instalaciones comunes incluyen revestimientos para casas, conductos y tuberías, debajo de pisos radiantes, dentro de cavidades de paredes, sistemas de techos, sistemas de áticos, sistemas de fuselaje de aeronaves, sistemas de sondas espaciales y espacios de acceso restringido. El aislamiento térmico reflectante se puede usar como producto independiente en muchas aplicaciones, pero también se puede combinar con aislamiento masivo cuando se requieren valores R más altos .

Los recubrimientos de baja emisividad han encontrado aplicaciones en la tecnología furtiva, reduciendo las emisiones infrarrojas térmicas de los equipos militares en las porciones infrarrojas de onda corta, onda media y onda larga del espectro electromagnético. ^{[ 8 ]}

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