LOW E
Low-e
bajo emisivo
Racionalización de la energía y ahorro operativo
El vidrio low-e ha dejado de ser un vidrio exótico de muy poco
uso, para pasar a ser de uso común en toda construcción donde se
busque un uso racional de la energía y bajo cos¬tos operativos
del edificio. El vidrio low-e pertenece a la categoría de los
vidrios que poseen capas metálicas sobre su superficie que le
confieren diferentes propiedades, según las característi¬cas de
esas capas (en inglés estas capas se denominan "coating").
Los vidrios con coating se desarrollaron durante la crisis del
petróleo en los años 70 cuando se hizo prioritario reducir el
consumo de fuentes naturales de energía. En este punto, el mayor
problema del vidrio es la gran canti¬dad de calor que se pierde
a través de su superficie con los consiguientes mayores costos
de calefacción y refrigeración y aumento de la emisión de
dióxido de carbono a la atmósfera. La aparición del vidrio low-e
revoluciona el concepto del uso del vidrio en la construcción
permitiendo sustanciales ahorros energéticos.
Para poder comprender el funcionamiento de un vidrio low-e se
debe, previamente, conocer algunas caracterís¬ticas de la
energía de radiación del sol y de los objetos.
Los distintos tipos de energía de radiación
La energía de radiación se caracteriza porque se transmi¬te sin
contacto entre el cuerpo que la emite y el receptor. El ejemplo
típico es el sol: su energía atraviesa el espacio (y los
vidrios) y calienta los objetos sin que haya ningún contacto
físico entre ellos.
La energía del sol está compuesta por radiaciones de diferentes
longitudes de onda: la radiación ultravioleta (2%), la radiación
visible (49%) y la radiación infrarroja (49%). Esta última es
calor, por lo que podemos ver que casi el 50% de la radiación
solar es calor.
La radiación infrarroja del sol calienta los objetos a los que
alcanza: edificios, muebles, piso, objetos y personas, lo que
origina que éstos, a su vez, aumenten su tem¬peratura. Estos
objetos calientes emitirán a su vez su propia radiación, la que
llamaremos "radiación de los cuerpos calientes" para
diferenciarla de la "radiación del sol".
La diferencia entre ambas radiaciones (la del sol y la de los
cuerpos calientes) radica en la diferente longitud de onda en la
que ocurren: la del sol ocurre en longitudes de onda bajas (onda
corta), mientras que la de los cuer¬pos calientes ocurre en
longitudes de onda altas (onda larga).
En resumen, la radiación infrarroja (calor) de onda corta del
sol impacta sobre los objetos, los calientes y, como
consecuencia, éstos emiten radiación (calor) de onda larga. Este
calor tiende a salir de la habitación a través de la ventana
aumentando de esta manera el valor de K (coeficiente de
transmisión de calor), es decir, desperdiciando energía.
Todo esto es importante porque está directamente ligado a la
forma en que actúa el vidrio low-e, como se verá a continuación.
Cómo es un vidrio Low-e:
Un vidrio low-e es, básicamente, un vidrio float incoloro en una
de cuyas caras se ha aplicado una capa (coating) de
características bajo emisivas, es decir, que su capacidad de
transmitir (emitir) la energía calórica es baja (de allí el
nombre de bajo emisivo). Como consecuencia el calor radiante de
los cuerpos calientes (de onda larga) que trata de irse del
ambiente, es reflejado nuevamente hacia el interior.
A su vez, como el vidrio es prácticamente transparente deja
entrar la energía de onda corta del sol lo cual es muchas veces
beneficioso para aprovechar esa energía gratis. Normalmente el
vidrio low-e se utiliza dentro de una uni¬dad de DVH pues es
donde se obtienen los mayores re¬sultados.
Si se tiene en cuenta que la radiación de onda larga
intercambiada entre las superficies de los vidrios de un DVH es
cercana al 60% del calor que atraviesa el ancho de la cámara,
podemos tener una idea de la importan¬cia de limitar esa
transferencia. El vidrio low-e tiene un coeficiente de emisión
de 0.2 contra 0.84 de un vidrio común, por lo que su uso en un
DVH reduce el intercam¬bio de radiación aproximadamente un 75%
con lo que se reduce el valor K.
El proceso es el siguiente:
Si el DVH está conformado con dos vidrios comunes, el calor
saliente del interior de la vivienda impacta contra el vidrio
interior del DVH y lo calienta. Como resultado éste empezará a
emitir radiación hacia el interior de la cámara. La cantidad de
calor que emitirá estará definida por su coeficiente de
emisividad (en este caso 0.84). En un DVH de este tipo
obtendremos un valor K de 2.80 W/m2.K
Pero en un DVH con un vidrio low-e, la emisión de radia¬ción
hacia el interior de la unidad será mucho menor de¬bido a que su
coeficiente de emisión es de 0.20. Como consecuencia, se obtiene
un valor K de 1.80 W/ m2.K
Los altos desarrollos actuales en la tecnología permiten
disponer de vidrios low-e capaces de ser usados como vidrio
monolítico pues soportan las inclemencias climáticas y de
limpieza.
Cómo seleccionar un Low-e
Como ya se explicó, la función del vidrio low-e es reflejar el
calor de los cuerpos radiantes hacia el interior de la vi¬vienda
impidiendo que salga de la misma y ahorrando energía. De este
modo, se obtiene una mejora en el valor de K del 35% respecto a
un DVH con vidrios comunes (de 2.80 W/m2.K a 1.80 W/m2.K) y un
66% si se lo compara con un vidrio común único (5.70 W/m2.K)
En zonas frías:
En zonas frías el DVH deberá estar conformado por un vidrio low-e
y un vidrio común de modo no sólo de obtener un bajo valor de K
como ya se indicó, sino también para aprovechar el ingreso de
calor gratuito del sol.
En zonas cálidas:
En estos casos es necesario también limitar el ingreso de calor
radiante del sol, para lo cual el vidrio exterior deberá ser de
control solar (de color o reflectivo). Además, de la conjunción
de un vidrio de control solar con otro bajo emisivo se alcanza
una mejora del coeficiente de sombra total de aproximadamente un
10 %, respecto de si se empleara un vidrio interior con una
emisividad E=0.80.
Con distintos valores de ganancia solar:
El desarrollo de la tecnología de fabricación de los vidrios con
coating permitió la aparición de vidrios Low-e con di¬ferentes
tipos de ganancia solar: alta, moderada o baja.
Estos vidrios low-e, entonces, permiten no sólo reducir la
pérdida de calor del interior de la vivienda sino que,
adicionalmente, impiden el ingreso del calor radiante del sol
(es decir cumple en parte la función de un vidrio reflectivo).
En qué cantidad reflejará esta radiación, dependerá de las
características del coating aplicado. Mientras que un vidrio low-e
con alta ganancia de calor funciona mejor en invierno, uno con
baja ganancia de calor solar funciona mejor en verano.
El low-e con moderada ganancia de calor son particularmente
adecuados para climas donde funciona (durante el año) tanto la
calefacción como la refrigeración.
¿Qué es la emisividad?
Aunque todos los materiales emiten calor, lo hacen a distinta
velocidad. La emisividad es la capacidad que tienen los
materiales de emitir calor según las propiedades de su
superficie y puede medirse a través del coeficien¬te de
emisividad (E).
Es un valor adimensional entre O y 1 y cuanto más cercano a cero
se encuentre, indica que emite calor a mayor velo¬cidad.
Por ejemplo el vidrio común tiene una emisividad de 0.80
mientras que el del vidrio low-e es de 0.2. Esto im¬plica que el
vidrio bajo emisivo retiene el calor más tiempo.
Tipos Low-e según métodos de fabricación:
De acuerdo al método de fabricación, pueden distinguir¬se dos
tipos de vidrios low-e que deben ser muy tenidas en cuenta tanto
en el momento de la selec¬ción de los vidrios low-e como durante
su procesamiento e instalación. Estos son:
1 - Pirolítico (también llamado HardCoat o de Capa Blanda)
En este caso, la capa metálica es aplicada a alta temperatura
sobre la superficie del vidrio durante el proceso de fabricación
del float.
Ventajas:
* El coating es relativamente durable, lo que per¬mite su
manipuleo fácil.
* Puede ser laminado y templado
* Puede ser usado como vidrio monolítico
* Permite la ganancia pasiva de calor solar
Desventajas:
* Mayor valor de K que el Low-e soft coat
* Mayor valor de ganancia de calor solar compa¬rado con el low-e
soft coat.
2 - Magnetrónico (también llamado Soft Coat o de Capa Blanda)
Aquí el revestimiento se aplica fuera de la línea del float en
múltiples capas de plata opticamente transparente en forma de
sandwich entre capas de óxidos metálicos en cámara de vacío (sputter
coat). Este proceso provee el más alto nivel de performance y un
coating prácticamente invis¬ible.
Ventajas:
* Alta transmisión de luz visible
* Ultra baja emisividad que da óptimos valores de K en el
invierno.
* Un 70% menos de transmisión de luz ultra¬violeta comparada con
un vidrio común.
* Se pueden obtener en una amplia gama prestaciones térmicas.
* Alta claridad óptica
Desventajas:
* En la fabricación del DVH, se debe eliminar el coating del
borde del vidrio, para asegurar un correcto sellado de la
unidad.
* El coating es más sensible al manipuleo
* Se deberá consultar al fabricante si el vidrio a utilizar
puede ser laminado y templado.
Importancia
de la preelaboración correcta para vidrio Low-E
En
conexión con las crecientes preocupaciones por el calentamiento
global, el vidrio de baja emisividad se está convirtiendo cada día
más popular, porque ofrece potencial de ahorro de energía dentro
de los ambientes construidos. Este vidrio puede reducir la
pérdida de energía hasta un 30% o 50%, y constituye una
herramienta potente en el campo del diseño arquitectónico para
reducir la dependencia de combustibles fósiles.
Una
de las principales características del vidrio Low-E es que es un
material revestido. Tales revestimientos son microscópicos,
invisibles en la práctica, con una capa metálica o de óxido
metálico, depositada directamente sobre la superficie del vidrio.
El revestimiento de baja emisividad reduce la radiación infrarroja
de una hoja de vidrio caliente a una hoja más fría, y por lo
tanto hace disminuir el factor U de la ventana. Se han diseñado
diferentes clases de revestimientos Low-E para ofrecer difusión
solar alta, moderada o baja. A medida que aumenta el uso de baja
emisividad, los fabricantes tienen que tener conciencia de las
exigencias especiales de este tipo de vidrio durante las diversas
fases de producción para así poder asegurar la mejor calidad
posible de producto final.
Los
revestimientos blandos representan el mayor tipo de vidrio Low-E.
Durante todo el proceso de fabricación, y primordialmente en las
fases de preelaboración, se deberá tener cuidado muy especial. El
vidrio con revestimiento blando es muy delicado y puede dañarse
fácilmente en cualquiera de las numerosas fases de producción. La
manipulación siempre constituye una amenaza a la integridad de los
revestimientos blandos, pero también se pueden alterar por el
contacto con otros materiales o con agentes atmosféricos, tales
como la condensación. Para un revestimiento blando los rayones son
una amenaza muy especial, porque éstos pueden tener efecto de
largo plazo. Si bien un rayón del revestimiento se puede hacer
aparente de forma inmediata, también se puede dar el caso de que
el daño se note mucho más tarde. De cualquier manera que sea, esto
degrada la calidad del producto final.
Cómo evitar daños al vidrio Low-E durante la elaboración previa
Además del cuidado a tener durante las operaciones de manipulación
del vidrio, adoptando medidas apropiadas también es posible
minimizar los daños en los procesos de corte y pulido. La
creciente disponibilidad de soluciones y de máquinas automáticas
en las que éstas se encargan de reducir al mínimo las operaciones
de manipulación, desempeñan un papel clave en esta materia.
En
lo esencial, la carga automática para operaciones de corte se
puede diseñar con ventosas que sujetan el lado no revestido del
vidrio y llevan el material a la mesa de corte en posición
horizontal, asegurando de esta manera que no habrá contacto entre
la máquina y el revestimiento. Para esta operación se cuenta con
diversas soluciones. Estas incluyen las nuevas líneas de corte,
soluciones completas que permiten el almacenamiento, manejo y
corte de hojas de vidrio Low-E y float. Las soluciones permiten
reducir las operaciones manuales en el manejo del vidrio, y de
esta manera se evitan los riesgos de dañar los revestimientos.
Además, las líneas de corte pueden dotarse de un cabezal
específico para procesar vidrio Low-E que efectúa simultáneamente
corte y eliminación de bordes.
Por
regla general, el corte del vidrio de baja emisividad requiere el
uso de aceites de evaporación rápida. Una esmerada selección del
tipo de aceite más apropiado puede reducir al mínimo su consumo.
El pulido automatizado es conveniente
El
pulido manual presenta un alto riesgo de daños al vidrio de baja
emisividad. Las máquinas automáticas, evitan la manipulación
innecesaria y también cumplen los requerimientos del mercado en
cuanto a alta producción. Las operaciones de pulido también se
pueden combinar con posibilidades de fabricación flexibles que
correspondan al crecimiento del mercado en aplicaciones de
arquitectura y de doble acristalamiento. El diseño del seamer
ofrece reducido manejo manual del vidrio y apoya los beneficios
del trabajo horizontal a través de todo el proceso de
fabricación.
Esmerilado
El
uso de máquinas de canteado bilateral para operaciones de
esmerilado puede ser beneficioso en la elaboración de vidrio Low-E.
Para que el esmerilado sea efectivo se necesitan ciertas
precauciones. En primer lugar, el vidrio (que se maneja en
posición horizontal) deberá colocarse con la capa de
revestimiento hacia arriba. Antes de entrar en el transportador de
la máquina deberá estar completamente remojado en agua limpia. La
correa superior, que está en contacto con el revestimiento, deberá
garantizar fricción del vidrio en una parte mucho más alta con
respecto a la correa inferior. Además deberá estar hecha de un
material que no dañe el revestimiento, y también deberá estar
siempre lavada y limpia. En consecuencia, el agua de enfriamiento
de la rueda debería ser muy limpia y estar tan libre de impurezas
como fuese posible. Durante el movimiento del vidrio a través de
la máquina deberá evitarse el contacto con piezas de la máquina
que potencialmente lo pudieran dañar. Para estas operaciones, se
ofrecen soluciones tecnológicamente avanzadas que respondan a los
requerimientos específicos de los clientes.
Una
cosa es clara: en un mundo donde la eficiencia energética puede
contribuir a reducir nuestra demanda de energía, el uso de vidrio
de baja emisividad continuará aumentando. Los fabricantes deberán
considerar cómo podrán asegurarse de que tendrán procedimientos
de control de la calidad para asegurar, a su vez, que cada fase de
la producción será elevada al máximo.
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