El transporte y la utilización de hidrógeno líquido requieren nuevos dispositivos (válvulas, accesorios, bombas, etc.).

Estos componentes, procedentes de la industria aeronáutica, se habían probado a temperatura ambiente. Sin embargo, la estanqueidad no estaba garantizada a la temperatura del hidrógeno líquido (20K).

Algunos elementos utilizados para el nitrógeno líquido (77K) se emplean actualmente en criogenia. Pero, ¿siguen funcionando a 20K?

Dado el riesgo explosivo del hidrógeno, la tolerancia a las fugas es más estricta que en el caso del nitrógeno, inofensivo en dosis bajas.

Para estar seguros de que estos elementos están cualificados para el hidrógeno, hemos desarrollado un banco de pruebas que puede medir cualquier fuga para elementos de circuito a 20K hasta 100bar.

El nivel de fuga medido es inferior a 10^-8mbar.L.S^-1.

Para realizar la prueba, utilizamos una cámara de vacío de 600 mm de diámetro en la que colocamos el elemento a probar. Se utiliza un tubo de acero inoxidable de 6 mm de diámetro para presurizar el dispositivo con helio (de 0,2 a 100 bares). Si fuera necesario, se podría utilizar hidrógeno, pero el helio es más fácil de usar y más eficaz para las pruebas de estanqueidad.

Descripción del banco de pruebas :

Las pruebas se realizaron colocando los racores a probar en una cámara de vacío como se muestra a continuación :

Vista general del recinto vacío

1. Cabeza fría	Cabeza fría
2. Escudo de radiación 77K	Escudo de radiación 77K
3. Pantalla de radiación 20K	Pantalla radiativa 20K

COMPONENTES	ESQUEMA
1. Cámara de vacío
2. Pantalla radiativa 77K
3. Escudo de radiación 20K
4. Elementos a ensayar
5. Fuente de alimentación de helio

Vista en sección del aparato de medición con las 3 alimentaciones de conexión.

Abajo, vista de la zona de medición a 20K con las entradas de instrumentación.

Los racores se alimentan mediante un tubo de acero inoxidable 316 de 6 mm de diámetro. Un sistema de válvulas permite alimentar secuencialmente los 3 racores probados. La alimentación también permite drenar el helio residual de los distintos racores. Dos reguladores de presión regulan la presión. Uno permite un ajuste preciso de 0 a 2,5 bar. El otro permite un ajuste de 0 a 200 bares. Para comprobar la presión se utiliza un manómetro de precisión. El sistema de suministro puede verse en la foto de abajo :

La foto de arriba (derecha) muestra el detector de fugas PFEIFFER ASM340. El nivel mínimo detectable es de 1 – ^10-13 Pa m3/s. Esto corresponde a 1^,10-12 mbar.L/s. En primer plano puede verse el sistema de suministro de helio y el sistema de purga.

En el centro, el sistema de distribución de helio y, a la izquierda, la pantalla de control de la temperatura y el vacío.

- Un dispositivo de ensayo de fugas a 20K a 100bar para hidrógeno líquido

¿Qué es el SRI?

Frente a los retos del calentamiento global y las islas de calor urbano (UHI), la elección de los materiales utilizados en las grandes ciudades desempeña un papel muy importante. Entre los indicadores clave para medir su rendimiento térmico, el ISR (Índice de Reflectancia Solar) se está imponiendo como una referencia esencial.

Definición del ISR

El ISR es un índice que clasifica los revestimientos (pinturas, revoques, tejados, etc.) en función de su capacidad para resistir al calentamiento bajo la radiación solar. Se calcula a partir de dos medidas fundamentales: el albedo (reflectancia solar) y la emisividad térmica. El ISR se expresa en una escala de 0 a 100:

– 0 corresponde a una pintura de referencia negra, – 100 a una pintura blanca de referencia (con propiedades definidas: albedo, emisividad, etc.).

Los materiales muy reflectantes pueden tener un ISR superior a 100, mientras que las superficies muy oscuras o de baja emisividad (como ciertos metales) pueden tener un ISR negativo.

¿Cómo se mide el ISR?

Se mide in situ para evaluar el comportamiento real de las superficies en condiciones urbanas. También puede medirse en laboratorio, a menudo sobre muestras, mediante espectrometría. El método es válido para superficies horizontales opacas con una ligera pendiente, en condiciones estándar (luz solar, viento, etc.). Se requiere una emisividad mínima (>0,1) para que la medición sea pertinente.

El valor del SRI para ciudades y edificios

ElISR permite comparar la capacidad de los revestimientos para limitar el calentamiento urbano y sirve de criterio en proyectos de cubiertas, fachadas o revestimientos exteriores para reducir el efecto del calor y mejorar el confort térmico. También ayuda a identificar los revestimientos «fríos»: de color claro, muy reflectantes o de alta emisividad.

Al fomentar la elección de materiales de alto rendimiento según el ISR, también reducimos las necesidades de aire acondicionado, el consumo de energía y los efectos negativos sobre la salud y el confort.

Conclusión

El ISR es ahora un indicador esencial para cualquiera que desee construir o renovar de manera sostenible: reduciendo las islas de calor, optimizando el confort y cumpliendo las expectativas medioambientales.

En THEMACS Ingénierie, ponemos nuestra experiencia a su servicio: mediciones de albedo y emisividad, cálculos de ISR en laboratorio o in situ para ayudarle a elegir revestimientos de altas prestaciones contra el calor.

- ¿Qué es el SRI (Índice de Reflectancia Solar)?

Comprender y reducir las islas de calor urbano (ICH) depende sobre todo de la medición precisa de los parámetros físicos que influyen en la temperatura urbana. En THEMACS Ingénierie utilizamos tres enfoques complementarios: la medicióndel albedo, laemisividad y la cartografía térmica terrestre.

Medición del albedo

El albedo es la capacidad de una superficie para reflejar la radiación solar. Se mide con un valor comprendido entre 0 y 1. El objetivo de la medición es identificar las superficies que absorben más calor (betún, tejados oscuros) y proponer soluciones para aumentar la reflectividad (tejados claros, pinturas reflectantes). En THEMACS Ingénierie, utilizamos un dispositivo portátil innovador para medir rápidamente el albedo de diferentes materiales y revestimientos directamente in situ.

Medición de la emisividad

La emisividad se refiere a la capacidad de una superficie para devolver el calor absorbido en forma de radiación infrarroja. Medir la emisividad nos ayuda a comprender cómo se enfrían (o no) los materiales por la noche. Por ejemplo, una superficie de hormigón claro con una emisividad alta se enfría más rápido que una superficie de metal pulido con una emisividad baja. Las mediciones de la emisividad se realizan in situ con elemisómetro desarrollado por los ingenieros de Themacs para la caracterización detallada de los materiales urbanos.

Cartografía de la temperatura de las ciudades

La cartografía térmica puede utilizarse para visualizar la distribución espacial de las temperaturas de superficie e identificar las zonas más expuestas a las islas de calor urbano (UHI). Existen dos métodos principales:

a) Mediciones sobre el terreno

• Ventajas: gran precisión, posibilidad decomparar directamente diferentes pavimentos, mediciones puntuales específicas.
• Inconvenientes: cobertura geográfica limitada, necesidad de campañas de medición sobre el terreno.

b) Mediciones por satélite

• Ventajas: visión general de grandes zonas urbanas, seguimiento regular a lo largo del tiempo, detección rápida de zonas críticas.
• Inconvenientes: resolución espacial a veces insuficiente para distinguir calles estrechas o materiales específicos; depende de las condiciones meteorológicas (nubes, humedad).

Hacia un enfoque complementario

En THEMACS Ingénierie somos partidarios de un enfoque integrado:

• Mediciones sobre el terreno con nuestro dispositivo Thermocity para obtener datos precisos y detallados.
• Cartografía por satélite para tener una visión global de las UHI y seguir su evolución en el tiempo.

La combinación de estos métodos proporciona a las ciudades y a las autoridades locales un diagnóstico fiable y completo que les permite aplicar las soluciones adecuadas (elección de materiales, vegetación, planificación urbana).

- Posibles medidas para combatir las UHI: albedo, emisividad y cartografía térmica de las ciudades

Las islas urbanas de calor (IUC) suponen un grave problema para la salud pública, el confort térmico y el consumo de energía en las ciudades. En verano, las calles, los aparcamientos y las aceras contribuyen en gran medida a este fenómeno debido a su bajo albedo y su gran capacidad de almacenamiento de calor.

Para analizar y anticipar estos impactos, THEMACSIngénierieThermocity ha desarrollado una herramienta especializada en la cartografía térmica de las infraestructuras viarias.

Por qué cartografiar las carreteras en verano?

Las carreteras constituyen una gran parte de las superficies urbanas. Compuestas principalmente de asfalto y hormigón, absorben cantidades masivas de radiación solar, absorbiendo calor durante el día y liberándolo por la noche, lo que contribuye al desarrollo de la UCI.

La cartografía de su temperatura permiteidentificarlas zonas más calientes de la ciudad , compararla eficacia de losmateriales utilizados (asfalto ligero, drenaje, materiales convencionales ) y dar prioridad a las medidas de planificación (firmes innovadores, reverdecimiento del perímetro, soluciones de refrigeración).

Thermocity: una solución de medición innovadora

Gracias a Thermocity, THEMACS Ingénierie :

• mediciones térmicas de alta resolución,
• una cartografía precisa de las temperaturas de superficie,
• un análisis comparativo de barrios, calles y materiales.

Estos datos pueden utilizarse para tomar decisiones eficaces para contener las islas de calor.

Relevancia para ciudades y municipios

La cartografía térmica de las calles en verano permite adaptarla elección de materiales a la hora de renovar caminos ycalles yoptimizarel reverdecimiento en zonas sensibles . También ofrece la posibilidad de reducirlos costes energéticos indirectos asociados a la climatización y mejorarel confort térmico de los residentes, especialmente durante los periodos calurosos.

Gracias a los datos recogidospor Thermocity, las ciudades pueden integrar soluciones sostenibles y eficientes en sus proyectos de desarrollo urbano.

Conclusión

Las carreteras desempeñan un papel importante en la intensidad de las islas de calor urbanas. Con Thermocity, THEMACS Ingénierie ofrece una experiencia única para medir, comprender y actuar con eficacia.

La cartografía de las temperaturas de las calles en verano proporciona a las ciudades una herramienta de toma de decisiones esencial para construir espacios urbanos más confortables y sostenibles.

- Thermocity: cartografiar las calles para comprender mejor las islas de calor urbano (UHI)

Las islas urbanas de calor (IUC) son el resultado de una diferencia significativa de temperatura entre las ciudades y las zonas rurales circundantes, de hasta +10 °C, sobre todo por la noche. Este fenómeno acentúa el malestar térmico, aumenta los riesgos para la salud durante las olas de calor e incrementa el consumo de energía para refrigerar los edificios.

Hay varias formas de reducir la intensidad de las olas de calor:

Aumentar el albedo de las superficies

Un albedo elevado significa una mayor capacidad para reflejar la radiación solar. En las grandes ciudades, la mayoría de las infraestructuras se construyen con materiales oscuros.

Por ello, para aumentar el albedo es necesario utilizar materiales de color claro, como tejados blancos, pinturas reflectantes y pavimentos y calzadas de color claro. Esto reduce la absorción de calor y disminuye la temperatura de los edificios.

Optimizar la emisividad de los materiales

La emisividad es la capacidad de una superficie para devolver el calor absorbido en forma de radiación infrarroja.

Para mejorar la emisividad, hay que elegir materiales claros y difusores, como el hormigón o las baldosas claras. Esto ayuda a enfriar las superficies por la noche y limita la acumulación de calor.

Aumentar la vegetación

La vegetación actúa como regulador natural del calor y contribuye a mejorar la calidad del aire en la ciudad.

Por tanto, es necesario aumentar la cantidad de espacios verdes en las zonas urbanas, sobre todo cerca de los edificios y las carreteras, mediante el desarrollo de parques urbanos, arboledas, jardines y fachadas verdes. Estos elementos mejoran la circulación del aire, proporcionan sombra y reducen la acumulación de calor.

Repensar la morfología urbana (cañones urbanos)

Las calles estrechas bordeadas de edificios altos atrapan el calor y reducen la circulación del aire.

Para remediar este efecto de cañón urbano, es necesario proporcionar más espacio entre los edificios, crear pasillos de ventilación y variar las alturas y orientaciones de los edificios. Esto mejora la circulación del aire y limita el atrapamiento del calor.

Conclusión

La lucha contra las islas de calor urbanas se basa en una combinación de soluciones: una elección juiciosa de los materiales, una planificación urbana adecuada y el fomento de la naturaleza en la ciudad.

En THEMACS Ingénierie ofrecemos nuestra experiencia y herramientas de medición para ayudarle a diseñar ciudades más resilientes y confortables.

- ¿Cómo combatir las islas de calor urbanas?

Las islas urbanas de calor (IUC) se refieren a las importantes diferencias de temperatura entre los centros urbanos y las zonas rurales circundantes, sobre todo por la noche. Comprender los parámetros que influyen en ellas es esencial si queremos preverlas con mayor eficacia y aplicar soluciones adecuadas.

En THEMACS Ingénierie, analizamos los tres principales factores que más influyen en las UHI : el albedo, la emisividad y los cañones urbanos.

Albedo

El albedo se refiere a la capacidad de una superficie expuesta a la radiación solar para reflejar la energía recibida. Oscila entre 0 y 1:

• 0 corresponde a una superficie completamente negra que absorbe totalmente la energía emitida por el sol.
• 1 corresponde a una superficie perfectamente blanca que refleja todos los rayos solares.

Una superficie oscura, como los suelos impermeables (hormigón, asfalto), los tejados oscuros o las paredes (ladrillos), absorbe una gran cantidad de energía y, por tanto, acumula mucho calor. Este calor se libera masivamente por la noche, contribuyendo a la formación de islas urbanas de calor.

Emisividad

La emisividad térmica es una propiedad adimensional que caracteriza la capacidad de una superficie para emitir radiación infrarroja. Depende de varios parámetros, como la temperatura, la longitud de onda y el estado de la superficie.

• Un material con una alta emisividad libera fácilmente el calor absorbido.
• Un material de baja emisividad retiene este calor durante más tiempo, contribuyendo a calentar el aire ambiente.

En las grandes ciudades, el calor aumenta rápidamente debido a factores como el intenso tráfico rodado, los aparatos de aire acondicionado, las chimeneas y el uso de materiales difusores (betún, baldosas, pintura mate, etc.). Por tanto,la emisividad desempeña un papel crucial a la hora de determinar cómo se enfría una ciudad por la noche. Los materiales mal elegidos pueden amplificar las UHI al ralentizar el enfriamiento nocturno.

Cañones urbanos

Los cañones urbanos son zonas donde los edificios están tan juntos que hay poco espacio entre ellos, lo que limita la circulación del aire.

Esta configuración tiende a atrapar el calor acumulado, sobre todo durante el día, cuando brilla el sol (Figura 1). Reduce el intercambio de calor, sobre todo radiativo, durante la noche. Como resultado, el calor acumulado por los edificios y el suelo no puede disiparse de forma eficaz, lo que acentúa el UHI.

Figura 1 – El «factor de visión del cielo» – (Fuente: APUR)

- Parámetros que influyen en las UHI: albedo, emisividad, concepto de cañón urbano

Una isla urbana de calor ( IUC ) es un aumento de las temperaturas del aire y de la superficie en los centros urbanos en comparación con las zonas rurales o boscosas vecinas, sobre todo por la noche.

Las causas

Este fenómeno se debe a la forma en que están construidas las ciudades (asfalto, tejados oscuros, falta de vegetación, densa actividad humana), lo que provoca una circulación de aire reducida y una gran absorción de calor durante el día, que luego se libera por la noche. La temperatura puede ser hasta diez grados más alta que en las zonas circundantes, especialmente durante los periodos de calor intenso.

Un ejemplo del índice UHI en el distrito ⁹ de París :

Fuente : https://www.construction21.org/france/articles/h/paris-icu.html

Las consecuencias

Estas cúpulas de calor que cubren las zonas urbanas pueden causar incomodidad térmica y tener un gran impacto en la salud humana y el consumo de energía en las zonas urbanas. Este fenómeno se agrava con el tiempo. Para remediarlo, es necesario aumentar el albedo de las superficies e incrementar el reverdecimiento de los edificios y los espacios urbanos.

Nuestra experiencia

THEMACS Ingénierie le ofrece una caracterización rápida del albedo de sus materiales y revestimientos de superficie para reducir las islas de calor circundantes. Para ello, podemos medir la emisividad espectral y caracterizar el albedo en diferentes superficies utilizando nuestro dispositivo portátil de medición del albedo.

- ¿Qué es una isla de calor urbana?