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.