¿Qué son las pruebas de radiación solar en productos y materiales?

Nunca pensamos en ello, pero muchos de los objetos que nos rodean están expuestos a la luz solar durante varias horas al día. La radiación solar tiene un impacto significativo en muchos de los productos y materiales que usamos a diario. Desde el plástico de los muebles de jardín hasta la tapicería de los cochesy las telas de la ropa, por nombrar solo algunos.

Por este motivo, las pruebas de radiación solar son esenciales para garantizar la durabilidad y fiabilidad de muchos productos y se utilizan en diversos sectores de la fabricación.

Hoy describiremos el ensayo de radiación solar y el instrumento de laboratorio con el que lo realizamos: la cámara de iluminación. 

¿Qué es la radiación solar?

Por radiación solar entendemos la energía emitida por el sol en forma de luz, que a su vez se divide en luz visible, ultravioleta (UV) e infrarroja (IR). Si bien es fundamental para la vida, la exposición prolongada a la radiación solar puede causar diversos tipos de daños a los materiales. Por ejemplo, los rayos UV pueden degradar las moléculas de polímeros, volviendo los plásticos quebradizos y propensos a agrietarse, mientras que la luz visible e infrarroja pueden calentar los materiales, provocando dilatación térmica y cambios estructurales. 

Por este motivo, es necesario comprender el efecto de la radiación solar sobre cada tipo de producto y material, y realizar una serie de pruebas rigurosas para verificar las limitaciones y cualquier defecto de diseño.

Cámara de crecimiento

Descubre las últimas novedades de las cámaras de crecimiento FDM.
Más información.

Pruebas de radiación solar

Los diversos ensayos de radiación solar tratan precisamente de este tema.

Para realizarlas se dispone de un instrumento especial de laboratorio llamado cámara de iluminación.

La cámara de iluminación es un tipo particular de cámara climática parámetros humedad relativa en su interior, dispone de diferentes sistemas de iluminación que simulan la exposición a la radiación solar.

Los procedimientos de prueba de la radiación solar están descritos en una serie de normas emitidas por organismos reconocidos internacionalmente, como ISO, la Organización Internacional de Normalización.

Entre ellas podemos mencionar ISO 4892-2 e ISO 16474-1:2013, que regulan los ensayos de exposición solar de materiales plásticos y pinturas y barnices, respectivamente.

Cómo funciona la prueba de radiación solar

Las pruebas de radiación solar se realizan colocando una muestra del producto o material a probar y exponiéndola a la radiación solar durante un período de tiempo predeterminado o una serie de ciclos. 

Bien, pero ¿ qué tipo de radiación?

Existen varios tipos de lámparas que simulan diferentes intensidades de radiación solar. Las más comunes son las siguientes:

• Lámparas UV (ultravioleta): Como su nombre indica, estas lámparas emiten únicamente la parte ultravioleta del espectro luminoso. Se utilizan para evaluar la degradación de polímeros, la pérdida de elasticidad y otros cambios físicos y químicos causados ​​por la radiación UV. Son especialmente útiles para analizar plásticos, recubrimientos y tejidos.

• Lámparas de xenón: Las lámparas de xenón están diseñadas para replicar el espectro completo de la luz solar, incluyendo la luz visible y parte de la radiación infrarroja. Por consiguiente, se utilizan para probar cómo reaccionan los materiales a la luz solar directa, incluyendo cambios de color, envejecimiento y resistencia térmica.

• Lámparas fluorescentes: Estas lámparas emiten luz que simula las condiciones de iluminación artificial en interiores. Se utilizan para probar materiales destinados a ambientes interiores, donde la luz solar directa es limitada. Por lo tanto, son esenciales para evaluar el efecto de la iluminación artificial en materiales y productos destinados principalmente al uso en interiores.

¿No encuentras la camara perfecta para tus ensayos?

Crea tu entorno directamente en línea, según tus necesidades específicas.
Descubre más.

La cámara de iluminación FDM

FDM – Environment Makers cuenta con una sólida trayectoria de más de 70 años en el campo de los ensayos medioambientales

Nuestras cámaras climáticas y ambientales pueden ser equipadas con Solar Boxes para realizar todos los ensayos de productos y materiales de acuerdo a las normas mencionadas.

Además, nuestras cámaras de iluminación pueden equiparse con diversos sistemas de iluminación que se pueden organizar en su interior según las necesidades del cliente. Además de las lámparas que hemos mencionado, las cámaras de iluminación FDM también incluyen lámparas específicas para el cultivo de organismos, como BioLamp y ArabLamp. Esta última fue diseñada específicamente para el cultivo de Arabidopsis. La hemos descrito aquí.

¿Necesitas una cotización o tienes preguntas sobre el producto?

Contáctenos para obtener más información sobre este producto.
Contáctenos.

Descubra la solución FDM para pruebas de envejecimiento solar: nuestra cámara de pruebas de luz de xenón simula la radiación solar con una lámpara de xenón de 1600 W, conforme a las normas ISO 11341 y ASTM G155.

Normas de referencia

• MIL-STD-810H Método 505.7 — Procedimientos de prueba de radiación solar (luz solar)
• IEC 60068-2-5 — Ensayo Sa: Radiación solar simulada a nivel del suelo
• ISO 4892-1/2/3/4 — Plásticos — Métodos de exposición a fuentes de luz de laboratorio (xenón, arco de carbono, fluorescencia UV)
• ASTM G155 — Práctica estándar para el funcionamiento de aparatos de lámpara de arco de xenón
• SAE J1960 / SAE J2527 — Exposición acelerada de materiales exteriores de automóviles (arco de xenón)
• ISO 105-B02 — Textiles — Solidez del color a la luz artificial (arco de xenón)

Fuentes autorizadas

• ASTM G155 — Norma para aparatos de arco de xenón.
• IEC 60068-2-5 — Simulación de la radiación solar a nivel del suelo.
• OMM — Organización Meteorológica Mundial — Datos de referencia de irradiancia global.

Preguntas frecuentes sobre las pruebas de radiación solar

¿Cuál es la diferencia entre la prueba de radiación solar y la prueba de fotoestabilidad ICH?

La prueba de radiación solar (MIL-STD-810 Método 505, IEC 60068-2-5) simula todo el espectro solar (UV+Vis+IR, 300-3000 nm) con una irradiancia de 1120 W/m² y evalúa la degradación mecánica, térmica y cromática de los materiales. La prueba de fotoestabilidad farmacéutica (ICH Q1B) utiliza únicamente UV-Vis (320-800 nm) con una dosis fija de 1,2 millones de lux·hora + 200 Wh/m² UV para resaltar la fotodegradación de las moléculas activas. Las aplicaciones y duraciones son diferentes: solar = días/semanas, fotoestabilidad = 24-96 h.

¿Cómo se simula la radiación solar en una cámara climática?

Dos tecnologías principales: lámparas de xenón con filtros de luz diurna (espectro completo de 290 a 3000 nm, más realista pero costosa) y halogenuros metálicos/HMI (alta potencia, generalmente para pruebas de simuladores fotovoltaicos solares). Parámetros de control: irradiancia total (W/m²), distribución espectral, temperatura del panel negro (BPT) de hasta 100 °C y temperatura ambiente de 25 a 55 °C. Las normas definen ciclos de luz/oscuridad (20 h encendido + 4 h apagado, MIL-STD-810) o estado estacionario (IEC 60068-2-5).

¿Para qué productos son obligatorias las pruebas?

Automoción: Interiores de vehículos (volantes, salpicaderos, tapicerías) con xenón y SAE J2412 1250h ciclos. Exteriores de vehículos: Pinturas, cromo, plásticos con SAE J2527 5000h. Construcción: Ventanas, fachadas, pinturas exteriores con EN ISO 11431. Textiles: Solidez del color a la luz ISO 105-B02. Paneles fotovoltaicos: Prueba UV IEC 61215 15 kWh/m². Productos farmacéuticos: ICH Q1B para fármacos fotosensibles.

¿Cuál es la diferencia entre los simuladores solares de clase A, B y C?

Clasificaciones IEC 60904-9 y ASTM E927 para simuladores fotovoltaicos: Clase A máxima precisión (coincidencia espectral 0,75-1,25, uniformidad ±2%, estabilidad ±2%) — utilizada para la cualificación y certificación de módulos. Clase B : intermedia (0,6-1,4 / ±5% / ±5%) — pruebas de I+D y control de calidad. Clase C (0,4-2,0 / ±10% / ±10%) — cribado rápido. Una prueba de simulación solar en un laboratorio fotovoltaico certificado requiere una Clase A o AAA.