Hoy en día en el ámbito de la edificación se cuenta con una oferta de vidrios bastante amplia. Dentro de esa oferta podemos encontrar diversas tecnologías orientadas al ahorro energético mediante el control solar, la eficiencia lumínica y, en el caso de vidrios múltiples, el aislamiento térmico. Para lograr ese cometido, las tecnologías de producción de vidrios se han enfocado principalmente en modificar su capacidad para reflejar, transmitir, absorber y/o re-irradiar la energía solar.

Las tecnologías más avanzadas han permitido producir vidrios que no solo responden de manera específica a la radiación solar en su conjunto, sino que son capaces de responder de manera distinta a los diferentes rangos del espectro solar, generando múltiples opciones para el control solar, lumínico y térmico. Por otro lado, muchas de las tecnologías se pueden combinar para mejorar sus prestaciones y ampliar aún más las posibilidades de aplicación.

En los siguientes apartados trataremos de establecer una clasificación de los diferentes tipos de vidrio de acuerdo a sus propiedades. El objetivo no es desarrollar una clasificación exhaustiva, sino definir líneas generales que sean de ayuda para decidir el tipo de vidrio más adecuado para cada situación arquitectónica.

Vidrios tintados absorbentes

Se trata de vidrios coloreados mediante la adición de óxidos metálicos a la mezcla fundida del vidrio normal. Los colores más comunes son el bronce, el gris y el verde-azul. El color específico depende de los óxidos metálicos empleados. Por ejemplo el vidrio verde se obtiene mediante óxido de hierro, el bronce mediante óxido de selenio y el gris mediante una combinación de óxidos de cobalto, níquel, selenio y hierro.

Debido a los óxidos metálicos incorporados, los vidrios tintados absorben una buena parte de la radiación solar que incide sobre ellos, incluyendo en mayor o menor medida la luz natural. Los vidrios grises y bronce reducen la transmisión de calor y de luz en similares proporciones. Los vidrios verdes y azules permiten una transmisión de luz bastante mayor, así como una transmisión de calor ligeramente menor en comparación con los otros colores.

Si nos concentramos en la porción del espectro visible, que en realidad es una parte pequeña de espectro electromagnético global, tenemos que los vidrios claros neutros se suelen comportar de manera más o menos equitativa ante las longitudes de onda correspondientes a los diferentes colores. En cambio un vidrio tintado verde transmitirá más luz natural correspondiente a la porción verde del espectro visible, mientras que reflejara y absorberá más la luz cálida. De manera similar, un vidrio tintado bronce, reflejará y absorberá más luz verde y azul, y transmitirá más luz cálida.

Los vidrios tintados tienen su mayor aplicación en climas cálidos y en edificios con elevadas posibilidades de sobrecalentamiento, ya que reducen significativamente la transmisión directa de radiación solar al espacio, así como el deslumbramiento. Sin embargo es importante considerar también posibles desventajas:

• Al absorber la radiación solar, los vidrios tintados se calientan mucho más que un vidrio claro (lo cual puede incluso percibirse al tacto). Ya que una parte del calor absorbido es re-irradiado hacia el interior, los beneficios de reducir la transmisión directa disminuyen. En ese sentido los vidrios tintados pueden no ser, por si solos, tan efectivos para reducir el coeficiente de ganancia de calor solar como otros tipos de vidrio.
• Cuando son demasiado oscuros, los vidrios tintados reducen excesivamente la transmisión de luz. Eso puede aumentar la demanda de iluminación artificial, y con ello las cargas de refrigeración. También pueden obstruir demasiado la visibilidad al exterior.

De cualquier manera es posible agregar hojas de vidrio claro, o bien recubrimientos bajo emisivos, a los sistemas de acristalamiento con vidrios tintados para reducir la cantidad de energía re-irradiada al espacio.

Vidrios reflectantes

Los vidrios reflectantes han sido concebidos para aumentar la cantidad de radiación solar reflejada hacia el exterior, reduciendo de esa manera la radiación transmitida y absorbida por el propio vidrio. Este efecto se suele conseguir revistiendo una de las superficies del vidrio con una delgada capa metálica, de cuyo espesor dependerá en buena medida su coeficiente de reflectancia.

Uno de los métodos más comunes para crear la capa metálica sobre el vidrio es el conocido como pirolítico. Éste consiste en la aplicación de óxidos metálicos vaporizados sobre la superficie semi-fundida del vidrio, durante su proceso de producción. El vapor reacciona con la superficie del vidrio, que se encuentra a una elevada temperatura, y deja una capa metálica completamente integrada a la misma. Esta capa, también conocida como capa dura, ofrece una excelente resistencia a la intemperie y una gran versatilidad para su posterior procesamiento y colocación.

Otro método es el denominado magnetrónico, el cual consiste en aplicar el revestimiento metálico en frío, dentro de una cámara de alto vacío, mediante pulverización catódica. El procedimiento implica magnetizar la superficie del vidrio para ordenar las partículas metálicas en capas extraordinariamente finas y con una capacidad de reflexión casi perfecta. Comparados con los vidrios reflectantes pirolíticos, los vidrios magnetrónicos suelen ofrecer coeficientes de sombra más bajos y mayor variedad de tonos. Sin embargo la capa metálica es mucho menos resistente a la intemperie y la manipulación, por lo que siempre se coloca hacia la cámara de gas en ventanas de dos o más vidrios, o bien en contacto con la capa de butyral polivinilo (PVB) de vidrios laminados. Los vidrios magnetrónicos no pueden ser posteriormente endurecidos, templados ni curvados.

Los vidrios reflectantes suelen ser bastante efectivos para reducir el coeficiente de ganancia solar (SHGC), así como el deslumbramiento en los espacios interiores, por lo que se recomiendan para climas cálidos con tasas elevadas de radiación solar incidente. Sin embargo también pueden bloquear en gran medida el paso de la luz natural, haciendo necesario un uso más intensivo de la iluminación artificial. Por otro lado, los vidrios más reflectantes pueden provocar problemas serios en su entorno, al reflejar la radiación solar hacia otros edificios y hacia las persona. De hecho en algunos países existen normas que establecen coeficientes de reflectancia máximos permitidos.

Vidrios bajo emisivos (Low-E)

Los vidrios bajo emisivos se producen con las mismas tecnologías que los vidrios reflectantes (tanto con el método pirolítico como el magnetrónico) pero son diseñados para reflejar principalmente la radiación térmica infrarroja, siendo por lo general bastante transparentes al resto del espectro solar. Si asumimos que la emisividad es el inverso de la reflectancia a la radiación infrarroja, tenemos entonces que mientras más alto es el valor de ésta última, más bajo será el valor de emisividad. Por ejemplo, un vidrio claro estándar tiene una emisividad de 0.84, lo cual indica que de la radiación de onda larga que incide sobre él refleja el 14% mientras que absorbe (y posteriormente emite) él 84%. En cambio un vidrio con recubrimiento Low-E, con una emisividad de 0.04, refleja el 96% de la radiación de onda larga, mientras que absorbe y emite solo el 4%.

La aplicación más eficiente de los vidrios bajo emisivos suele ser en climas fríos y en edificios con elevados requerimientos de calefacción, dado que su cometido principal es reducir el factor U del acristalamiento, disminuyendo los flujos de calor radiante pero permitiendo una buena transmisión de luz natural. Sin embargo en determinadas circunstancias, por ejemplo cuando el acristalamiento se orienta de manera adecuada, los vidrios bajo emisivos también pueden ofrecer buenas prestaciones en lugares con periodos tanto fríos como cálidos.

Para lograr su cometido los recubrimientos bajo emisivos generalmente se aplican en la superficie #2 (superficie interior del vidrio exterior) de sistemas herméticos de doble vidrio claro. En los climas y/o periodos fríos los espacios interiores, que suelen estar a una temperatura superior a la del ambiente exterior, irradian energía en forma de infrarrojos lejanos (la máxima radiación tiene una longitud de onda próxima a los 10 micrómetros). El vidrio interior absorbe el 84% de ese calor radiante, elevando su temperatura y re-irradiando calor hacia el vidrio exterior más frío. Sin embargo el recubrimiento bajo emisivo en la superficie #2 solo absorbe del 3 al 20% de esa energía, reduciendo significativamente el flujo de calor hacia el exterior.

Algunos especialistas recomiendan aplicar la capa de baja emisividad en la superficie #3 (superficie exterior del vidrio interior) cuando la prioridad es reducir las pérdidas de calor al exterior. Sin embargo otros establecen que, en ese caso, el hecho de que el recubrimiento Low-E este en la superficie #2 o en la #3 no marca una gran diferencia. Un caso en el que si se recomienda aplicar el recubrimiento Low-E en la superficie #3 es en los sistemas de doble vidrio con un vidrio tintado absorbente al exterior. En ese caso el recubrimiento impide el flujo de calor radiante desde el vidrio absorbente, mejorando significativamente el valor de SHGC.

Vidrios espectralmente selectivos

Los vidrios espectralmente selectivos se producen con tecnologías similares a las de los reflectantes y bajo emisivos, y de hecho suelen considerarse como una variable de éstos últimos. Su diferencia principal respecto a los vidrios bajo emisivos es que además de reflejar de manera eficiente la radiación de onda larga también refleja la radiación ultravioleta, permitiendo al mismo tiempo un adecuado aprovechamiento de la luz natural. En otras palabras, los vidrios espectro selectivos ofrecen una baja transmitancia solar (global), una elevada transmitancia visible y una baja emisividad.

Debido a sus características, muchos especialistas consideran que los vidrios espectralmente selectivos son los más eficientes y los que ofrecen un mayor rango de aplicaciones hoy en día. Se indica que pueden ayudar a lograr importantes ahorros energéticos tanto en climas y/o periodos cálidos, al reducir las ganancias solares, como en climas y/o periodos fríos, al reducir las pérdidas de calor a través del acristalamiento. Su efectividad desde luego dependerá de otros aspectos, como la proporción, distribución y orientación del acristalamiento en el edificio.

Como en el caso de los vidrios bajo emisivos, se recomienda emplear el recubrimiento espectralmente selectivo en la superficie #2 (superficie interior del vidrio exterior) de sistemas de acristalamiento de doble vidrio. También se recomienda, si se desea mejorar aún más la transmitancia visible, aplicar dicho recubrimiento sobre vidrios extra-claros con bajo contenido de hierro.

Comparación de distintos tipos de vidrio

En la tabla que aparece abajo es posible comparar las propiedades ópticas de los tipos de vidrio descritos líneas arriba. En este caso se trata de vidrios con características más o menos estándar, por lo que resulta importante señalar que el mercado actual ofrece vidrios con una enorme variedad de prestaciones, lo cual puede llegar a dificultar su clasificación.

Se observa que el vidrio absorbente seleccionado reduce tanto la transmitancia solar como la visible, manteniendo una elevada emisividad. El vidrio reflectante disminuye aún más la transmitancia solar, pero hace lo mismo con la visible. El vidrio bajo emisivo no reduce de manera significativa la transmitancia solar, pero ofrece una transmitancia visible elevada y un bajo valor de emisividad. Finalmente, el vidrio espectralmente selectivo reduce de manera importante la transmitancia solar y la emisividad, manteniendo una elevada transmitancia visible.

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