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Uno de los objetivos del proyecto REPARA 2.0 es conseguir firmes asfálticos con una reflectancia solar SR mayor del 33% (0,30), que van a minimizar el sobrecalentamiento de las ciudades, fenómeno también llamado efecto isla de calor urbana.

Según el sistema de Certificación LEED v4-ND auspiciada por US Green Building Council para el Desarrollo de Zonas Residenciales, en el capítulo GIB CREDIT: HEAT ISLAND REDUCTION, marca las medidas que tienen que adoptar las superficies horizontales de los pavimentos para minimizar el efecto de islas de calor en las ciudades.

La radiación solar es una radiación térmica que la podemos definir como un conjunto de radiaciones electromagnéticas emitidas por el sol que se propaga en formas de ondas con longitudes que abarcan desde 150 a 4000 nanómetros (nm). La radiación que alcanza la Tierra oscila entre 300 y 2500 nm, el resto es rechazada por la atmósfera. Este rango de longitudes de onda se divide en tres espectros electromagnéticos.

	Espectro Ultravioleta-UV	Longitudes de onda entre 280 - 400 nm
	Espectro Visible-VIS	Longitudes de onda entre 400 - 700 nm
	Espectro infrarrojo-IR	Longitudes de onda entre 700 - 2.500 nm

La magnitud que mide la radiación solar se denomina irradiancia y se expresa por W/m², cada longitud de onda tendrá una irradiancia determinada. La distribución estándar de la irradiancias de todas las longitudes del espectro solar viene definido por la norma ASTM G173-03.- AM 1,5 G (Figura 1), donde nos cuantifica la potencia de la energía que incide en la capa terrestre en cada uno los tres espectros (UV, VIS e IR). Estos valores son medidos al nivel de mar, temperatura de 20ºC y con una inclinación determinada del sol (37 ºC) hacia la superficie terrestre. Si sumamos todos los valores de irradiancias de todas las longitudes de onda el valor de la radiación total que llega a la Tierra es de 963,8 W/m². Con los valores de radiación solar incidente y midiendo la energía reflejada, podemos saber los porcentajes de reflectancia de una superficie.

Figura 1.- Representación gráfica del espectro solar AM 1,5 G- ASTM G173-03. Fuente: CHM

Se aprecia que aproximadamente el 5% de la energía que incide en la superficie terrestre corresponde al espectro ultravioleta (IV), el 43% al espectro visible (VIS) y un 52% al infrarrojo (IR).

La reflectancia solar de una superficie - SR, se define como la fracción o porción de la radiación solar incidente que se refleja en dicha superficie.

Figura 2.- Mecanismo de reflectancia solar. Fuente: CHM

El valor oscila entre 0 para las superficies sin reflectancia, hasta 1 para las superficies de reflectancia total. También se puede dar los valores en tanto por ciento. La absorbancia es un concepto inverso a la reflectancia.

Figura 3.- Escala de reflectancia solar. Fuente: CHM

Al estar compuesto el espectro solar por los espectros UV, VIS e IR, se puede determinar dentro de la reflectancia solar total, la parte reflejada en el espectro ultravioleta- UVR, el espectro visible - VISR y el infrarrojo – IRR.

Métodos de medición de reflectancia solar- SR en superficies opacas.

En el proceso de diseño de los pavimentos reflectantes empleamos dos métodos de ensayo para medir las reflectancias de todo el espectro solar en los materiales y en las mezclas desarrolladas. En uno se utiliza un espectrofotómetro UV-VIS-IR que mide reflectancias en muestras de laboratorio y en el otro se usa un piranómetro para medir las reflectancias solares en superficies de pavimentos ya construidos.

Piranómetro
Se calcula la reflectancia solar a partir de la medición de la intensidad de la radiación solar, incidente y reflejada por una superficie en un momento dado, aplicando la norma ASTM E1918 (ASTM 2006). Es necesario áreas grandes, como círculos con al menos cuatro metros de diámetro y cuadrados con cuatro metros laterales y de poca pendiente. Mide tanto la energía incidente como la reflejada en W/m².

Figura 4.- Detalle piranómetro y medición en campo. Fuente: CHM

Espectrofótometro UV-VIS-IR
Para medir la reflectancia solar en superficie planas se utiliza un espectrofotómetro UV-VIS-IR con esfera de integración siguiendo la norma ASTM E 903-12. Es el método idóneo para muestras pequeñas de laboratorio, de 5 x 5 cm de tamaño. No sirve para medir reflectancias en superficies de campo. El rango de medida está entre 300 y 2500 nm. de longitud de onda.

Figura 5.- Espectrofotómetro y muestras utilizadas. Fuente: CHM

Se obtiene el valor de reflectancia solar total en %. También se puede obtener el % de la reflectancia de los tres espectros (UV-VIS-IR) por separado, esta posibilidad de cálculo es muy importante para los criterios de diseño de las mezclas asfálticas reflectantes. Buscamos pavimentos con alta reflectancia en el visible e infrarrojo, y baja reflectancia en el UV (con ello evitaremos cualquier molestias a los usuarios de los pavimentos), para ello tendremos en cuenta el color y las características físico-químicas de los componentes de las mezclas (Figura 6)

Figura 6.- Representación gráfica de las reflectancia de los tres espectros solares –UV-VIS-IR. Fuente: CHM

Por tanto, con este sistema de diseño de obtener reflectancias de los pavimentos por separado podremos conseguir baja reflectancia del espectro ultravioleta-UV, lo que nos va a permitir circular por los pavimentos reflectantes reduciendo la necesidad de utilizar gafas de sol o protector solar, en contraposición de lo que ocurre en otras superficies como es la nieve, debido a su alta reflectancia del espectro ultravioleta-UV.