Guía para la formulación del color en Colorimetría

Qué es la Colorimetría

La colorimetría es la ciencia que se ocupa de la medición cuantitativa y la especificación física del color, permitiendo describir objetivamente lo que el ojo humano percibe como una sensación subjetiva. El significado de la colorimetría va más allá de la simple identificación de los colores e incluye el estudio de las relaciones matemáticas existentes entre los estímulos físicos y las sensaciones psicológicas asociadas a los colores.

Esta disciplina se basa en principios físicos, fisiológicos y psicológicos, proporcionando un lenguaje común y estandarizado para la comunicación del color en los ámbitos industrial y científico. Mediante instrumentos como espectrofotómetros y colorímetros, la colorimetría permite:

• Cuantificar numéricamente cada tonalidad de color
• Crear estándares de referencia reproducibles
• Garantizar la coherencia cromática en la producción industrial
• Definir las tolerancias de aceptación de las diferencias de color

La importancia de la colorimetría en el contexto industrial moderno es fundamental, ya que permite a las empresas mantener estándares de calidad elevados y constantes en la producción de materiales coloreados, desde la industria textil hasta la automovilística, pasando por la impresión y la fabricación de pinturas y recubrimientos.

Métodos Colorimétricos

Los métodos colorimétricos representan el conjunto de técnicas y procedimientos estandarizados que permiten medir y evaluar los colores con precisión científica. La elección del método colorimétrico más adecuado depende de la aplicación específica y de los requisitos de precisión necesarios.

Los principales métodos colorimétricos utilizados actualmente en el ámbito industrial incluyen:

• Método espectrofotométrico: utiliza espectrofotómetros para medir la reflectancia o la transmitancia de una muestra en diferentes longitudes de onda del espectro visible, proporcionando datos completos sobre el comportamiento óptico del material.
• Método triestímulo: basado en los principios de la CIE (Commission Internationale de l’Éclairage), utiliza los valores triestímulo X, Y y Z para describir matemáticamente un color en relación con la percepción del observador estándar.
• Método densitométrico: especialmente utilizado en el sector de la impresión, mide la densidad óptica de las tintas y de otros materiales coloreados.
• Sistema de Munsell: organiza los colores según tres atributos: tonalidad, valor y croma, creando un sistema tridimensional ordenado.

La variedad de métodos colorimétricos disponibles permite a los profesionales seleccionar el enfoque más adecuado para las necesidades específicas de su sector industrial, garantizando resultados fiables y repetibles en las mediciones del color.

Colorimetría y Estrella de Ostwald

La Estrella de Ostwald representa uno de los primeros sistemas de organización cromática desarrollados sobre bases científicas. Ideada por el químico alemán Wilhelm Ostwald a principios del siglo XX, esta metodología organiza los colores mediante una estructura en forma de estrella que permite visualizar las relaciones entre las diferentes tonalidades de forma intuitiva y sistemática.

En el sistema de Ostwald, los colores se disponen de manera que:

• El blanco se encuentra en el centro de la estrella,
• Los colores puros se sitúan a lo largo del perímetro exterior,
• Los matices intermedios se distribuyen siguiendo líneas radiales desde el centro hacia el exterior,
• Las variaciones de luminosidad siguen trayectorias circulares concéntricas.

Aunque ha sido superada por sistemas más modernos, como CIE Lab o el sistema Munsell, la estrella en colorimetría conserva un importante valor histórico y didáctico, representando una etapa fundamental en la evolución de las ciencias del color. Incluso hoy, algunos aspectos conceptuales de este sistema influyen en el enfoque utilizado para clasificar y armonizar los colores en diferentes sectores industriales.

Aplicaciones prácticas de la colorimetría

La colorimetría aplicada se utiliza en numerosos sectores industriales en los que la precisión del color representa un factor crítico para la calidad del producto final. En las industrias manufactureras, desde la producción de automóviles hasta la confección, la colorimetría aplicada permite mantener elevados estándares de coherencia cromática a lo largo de toda la cadena productiva, reduciendo los residuos y optimizando los procesos.

Para garantizar el cumplimiento de los estándares de calidad, las empresas realizan periódicamente pruebas específicas de control de calidad. Un programa eficaz de pruebas colorimétricas contempla controles sistemáticos de los materiales de entrada, durante las fases de procesamiento y sobre el producto acabado, permitiendo identificar rápidamente cualquier desviación respecto a los parámetros cromáticos establecidos e intervenir con las correcciones necesarias.

La formulación del color

Son numerosos los sectores que utilizan la colorimetría para obtener siempre el color correcto: desde la moda y el diseño hasta la industria química y la automoción, la formulación del color resulta, por tanto, fundamental.

Sin embargo, encontrar una fórmula capaz de reproducir exactamente el color deseado puede ser extremadamente complejo sin la ayuda de programas especializados, especialmente para quienes no cuentan con una larga experiencia en el sector.

Afortunadamente, el uso de sistemas numéricos avanzados y su representación gráfica puede simplificar considerablemente esta tarea, haciéndola más accesible incluso para quienes están menos familiarizados con el proceso.

La formulación del color es, de hecho, un proceso que utiliza modelos matemáticos para prever y crear colores específicos mediante la combinación de diferentes pigmentos y materiales. Estos modelos tienen en cuenta el tipo de material utilizado y sus propiedades ópticas para prever con precisión el color final.

De este modo, los coloristas pueden calcular y obtener la tonalidad exacta deseada mediante instrumentos avanzados y métodos científicos.

Sin embargo, no se trata simplemente de mezclar colores al azar, ya que una fórmula está compuesta por una serie de ingredientes, entre ellos colorantes, pigmentos y pastas concentradas, cuidadosamente seleccionados entre las opciones disponibles y combinados en las proporciones adecuadas.

Por ejemplo, si mezclamos pigmentos azules y amarillos, obtenemos un pigmento verde, pero el resultado final también dependerá de cómo el material absorba y disperse la luz. Esto significa que el proceso no es únicamente visual, sino que implica modelos matemáticos complejos.

Dispersión y Absorción

Para comprender mejor cómo funciona la formulación del color, es importante conocer dos conceptos fundamentales: dispersión y absorción.

Imagina que la luz incide sobre un objeto. ¿Qué ocurre con esa luz?

Algunos materiales dispersan la luz, haciendo que rebote en el interior del material e impidiendo que salga fácilmente. Por tanto, cuando un material dispersa una gran cantidad de luz, presenta un aspecto más opaco y cubriente, como una pared pintada.

Por otro lado, también existen materiales que absorben la luz de manera selectiva. Esto significa que retienen determinadas longitudes de onda de la luz y reflejan otras. La absorción es, por tanto, lo que proporciona a los materiales su color específico.

Por ejemplo, un objeto rojo absorbe todas las demás longitudes de onda de la luz, excepto la roja, que se refleja hacia nuestros ojos.

Cuando la dispersión es elevada, observaremos una mayor reflectancia, es decir, el material reflejará la luz, mientras que, si la dispersión es baja, el material será más transparente y dejará pasar la luz, lo que se traduce en una mayor transmitancia.

Para profundizar en los conceptos de reflectancia y transmitancia de la luz, consulta también «Para qué sirve y cómo funciona el Espectrofotómetro.

El Modelo de Kubelka-Munk: cómo prever el comportamiento de los pigmentos

El modelo de Kubelka-Munk es un modelo matemático utilizado por los coloristas para prever el comportamiento de los pigmentos y materiales cuando se mezclan.

Este modelo permite calcular dos parámetros fundamentales para cada ingrediente:

• K, que representa la absorción selectiva del material
• S, que representa la dispersión selectiva

Conociendo estos dos parámetros, podemos prever cómo reflejará la luz un material y, por tanto, qué color veremos.

Imagina que tenemos un pigmento azul: midiendo los valores de K y S de este pigmento en una longitud de onda concreta, por ejemplo 420 nm, podemos comprender cómo se comportará este color al mezclarse con otros pigmentos. De este modo, se obtiene la reflectancia correspondiente a ese punto específico del espectro.

Si conocemos los valores de K y S con una concentración del 1 % de pigmento azul, podemos calcular fácilmente el comportamiento del azul con concentraciones superiores, como el 10 % o el 20 %, simplemente multiplicando K y S por la cantidad utilizada.

Propiedades de K y S: proporcionalidad y combinaciones lineales

Los parámetros K y S son, de hecho, proporcionales a la cantidad de pigmento utilizada.

Esto significa que, si duplicamos la cantidad de pigmento, también se duplicarán K y S. Esta propiedad permite a los coloristas prever cómo cambiará el color al aumentar o disminuir la concentración de un pigmento.

Además, K y S pueden combinarse de forma lineal: esto significa que podemos sumar los valores de K y S de diferentes pigmentos para obtener el comportamiento global de la mezcla.

Por ejemplo, si tenemos un 20 % de un pigmento azul y un 10 % de un pigmento amarillo, podemos multiplicar los valores de K y S de cada pigmento por su porcentaje y sumarlos posteriormente.

Esto permite prever el color final de la mezcla sin tener que realizar pruebas físicas.

Proceso de formulación del color

El proceso de formulación del color se basa en curvas de reflectancia, que representan cómo refleja la luz un material en diferentes longitudes de onda.

Para cada material, pigmento o pasta concentrada, los valores de K y S se calculan previamente y se almacenan en un archivo de colorantes, que contiene toda la información necesaria para formular un color específico.

Cuando un colorista debe reproducir un color, compara el espectro de reflectancia del color deseado con el de una mezcla de pigmentos presentes en el archivo de colorantes.

Utilizando los valores de K y S del archivo de colorantes, el colorista puede calcular la mezcla necesaria para obtener un color lo más próximo posible al estándar, lo que equivale a reproducir una curva de reflectancia lo más idéntica posible a la del estándar.

Por tanto, para formular instrumentalmente un color, será necesario disponer de un archivo de colorantes y de una curva de reflectancia correspondiente al estándar.

Instrumentos y software para la formulación del color

Para formular el color, los coloristas utilizan programas especializados que tienen dos objetivos principales:

• Seleccionar correctamente los materiales y pigmentos necesarios para ese tipo de formulación en función de la cromaticidad que debe tratarse.

No siempre se trata de una tarea sencilla, ya que los programas, para proporcionar respuestas en tiempos aceptables, suelen probar únicamente algunas combinaciones de pigmentos y, si los pigmentos seleccionados no son los adecuados, el resultado será impreciso.

Por ejemplo, un proceso típico de formulación contempla el uso de cuatro pigmentos en una fórmula y el cálculo rápido de sus combinaciones. Sin embargo, si se considera un conjunto de 12 pigmentos, las combinaciones que deben analizarse ascienden a 495 y, para cada una de ellas, deben realizarse cálculos mucho más complejos, que requieren tiempos de procesamiento considerables.

• Calcular las cantidades correctas para obtener la mejor proporción posible de los materiales y conseguir un espectro lo más parecido posible al espectro estándar.

Esta tampoco es una tarea sencilla, ya que implica resolver ecuaciones lineales y no lineales.

Por tanto, el verdadero reto consiste en encontrar los pigmentos adecuados y calcular las proporciones exactas para obtener el color deseado.

Para profundizar en las Soluciones de Software de Color Work Desk dedicadas a la Colorimetría, visita la página «Software de colorimetría en servidor.

Verificación del resultado final

Una vez formulado teóricamente el color, es fundamental comprobar en la práctica que el resultado sea correcto, reproduciendo físicamente la fórmula.

Los coloristas comparan el espectro de reflectancia del color reproducido físicamente con el del estándar deseado o utilizan las diferencias en los parámetros L, a* y b*, que representan las coordenadas del color dentro del espacio tridimensional CIELab.

Para profundizar en el espacio de color CIElab, consulta también «Para qué sirve y cómo funciona el Espectrofotómetro».

Si existen diferencias significativas entre el espectro formulado y el espectro estándar, el colorista sabe que la formulación todavía no es perfecta y deberá realizar modificaciones en la mezcla para aproximarse aún más al estándar.

Presente y futuro: ¿qué futuro le espera a la colorimetría?

La formulación del color es, por tanto, un proceso sofisticado y científico que requiere una profunda comprensión de la física de la luz y de la interacción entre materiales y pigmentos.

Actualmente, gracias a modelos matemáticos como el de Kubelka-Munk y al uso de programas avanzados, los coloristas pueden prever con precisión el color final y obtenerlo mediante cálculos exactos.

La colorimetría, combinando ciencia y creatividad, permite crear colores que responden perfectamente a las necesidades estéticas y funcionales en sectores donde la precisión del color es fundamental, como las industrias textil, automovilística y de pinturas.

Sin embargo, las tecnologías para la formulación del color evolucionan constantemente y, en el futuro, podrían desarrollarse algoritmos aún más sofisticados e instrumentos que hagan que el proceso de formulación sea todavía más eficiente y preciso.

ColorWorkDesk: las mejores tecnologías para la formulación del color disponibles actualmente en el mercado

La tecnología ColorWorkDesk combina la utilización de instrumentos de vanguardia, como los espectrofotómetros portátiles y de sobremesa CWD, un profundo conocimiento de la física del color y de sus propiedades, y la modelización matemática realizada mediante servidores centralizados y programas avanzados.

Estos elementos la convierten en una solución ideal e innovadora dentro del mercado para una colorimetría eficaz y eficiente destinada a los sectores industriales más diversos.