La Ciencia del Color

La belleza de la vida se experimenta a través de nuestros sentidos, y el color en particular cobra vida gracias a la complejidad de la visión. Desde las vibrantes tonalidades de las flores hasta cielos que invitan a la contemplación, los atardeceres nos maravillan con su danza de naranjas, rojos y violetas entre las nubes, creando recuerdos imborrables en nuestra conciencia. El color da significado y profundidad a nuestro mundo, aunque la ciencia que lo explica es mucho más compleja de lo que parece.

El ojo humano es capaz de percibir un rango específico del espectro electromagnético, conocido como espectro visible, que abarca longitudes de onda de aproximadamente 380 a 750 nanómetros (nm). Para entenderlo de manera sencilla, las ondas electromagnéticas son una forma de energía que viaja en ondas compuestas por campos eléctricos y magnéticos en movimiento. Estas ondas pueden variar enormemente en tamaño, desde nanómetros hasta kilómetros, y reciben distintos nombres según su longitud: luz visible, microondas, ondas de radio, rayos X, entre otras.

Aunque forman parte de nuestra vida cotidiana, desde el uso del celular hasta la conexión a internet, solo una pequeña fracción de estas ondas es visible para el ojo humano. Dentro de este rango, las longitudes de onda más cortas, cercanas a los 380 nm, se perciben como tonos violeta, mientras que las más largas, alrededor de los 750 nm, aparecen como rojo. Todos los demás colores que distinguimos se encuentran entre estos extremos.

El Espectro Electromagnético y la Luz Visible

Figura 1. Sección del espectro visible por el ojo humano en el espectro electromagnético (380 - 750 nm).

Pero aquí hay un detalle sorprendente: el verde que vemos en las hojas de una planta no es realmente su color, sino el único que no absorben. En términos físicos, las hojas reflejan la luz verde mientras absorben el resto del espectro. Como nuestros ojos solo perciben la luz reflejada, interpretamos las hojas como verdes.

¿Por qué algunos objetos reflejan verde, otros rojo o amarillo? La respuesta está en su estructura química. El color que vemos depende de las longitudes de onda de luz que las moléculas del material absorben y cuáles reflejan. Esta capacidad de absorción y reflexión está determinada por la estructura y los grupos funcionales de las moléculas, lo que da lugar a la diversidad de colores que percibimos en nuestro entorno.

La Tríada del Color

La percepción del color está determinada por tres factores clave: la fuente de luz, el objeto de estudio y el observador. Comprender esta relación es fundamental para cualquier industria donde la precisión del color sea esencial para satisfacer los requisitos del cliente.

Supongamos que fabrico piezas de plástico y un cliente me solicita producir tazones rojos que sean idénticos a una muestra estándar (STD). Para lograrlo, necesito un proveedor de pigmentos confiable que pueda replicar con precisión el mismo tono y concentración, asegurando así la uniformidad en mi producción.

Sin embargo, hay un fenómeno crucial que no puedo ignorar: el metamerismo. Este efecto ocurre cuando dos colores parecen iguales bajo una fuente de luz específica (por ejemplo, la luz solar), pero se ven diferentes bajo otra iluminación (como una lámpara fluorescente). Esto sucede porque, aunque ambos tonos de rojo pueden parecer idénticos a simple vista, están compuestos por materias primas distintas, con moléculas que interactúan de manera diferente con la luz.

Figura 2. La tríada del color compuesto por tres elementos: La fuente de luz, el observador y el objeto de estudio.

¿A qué se debe esta variación? Cada fuente de luz emite distintos niveles de energía, lo que influye en cómo los pigmentos reflejan los colores. Dado que cada material responde de manera única a diferentes energías lumínicas, dos tonos de rojo formulados con compuestos diferentes pueden mostrar desviaciones perceptibles en distintos entornos de iluminación. Por eso, en la fabricación de plásticos, es fundamental evaluar el color bajo múltiples fuentes de luz para garantizar la consistencia visual del producto final.

Un cambio en las propiedades del objeto de estudio puede alterar significativamente el color percibido, incluso si se usa el mismo pigmento. Por ejemplo, si un pigmento se incorpora en diferentes tipos de resina o plástico, su apariencia puede variar debido a diferencias en el índice de refracción de los materiales. Incluso si se mantienen constantes la resina y el tipo de pigmento, el tamaño de partícula también influye en la percepción del color. Pigmentos con partículas más grandes o más pequeñas pueden dispersar la luz de manera diferente, generando variaciones en el tono final. Por ello, en la industria es crucial controlar todas las variables del proceso para lograr la uniformidad del color en los productos finales.

El observador puede ser tanto humano como instrumental (como un colorímetro), y cualquier cambio en el observador puede dar lugar a una percepción diferente del color. Por ejemplo, una persona con daltonismo no puede ver el espectro completo de colores que la mayoría de las personas perciben. Incluso un ojo entrenado puede distinguir diferencias de color con mayor precisión que el ojo de alguien sin experiencia en el manejo de colores.

Los colorímetros, por otro lado, no interpretan el color de la misma manera que nuestros ojos. Nuestros ojos envían señales neuronales al cerebro, que las procesa para interpretar los colores. Estas señales son generadas por los conos, que son sensibles a los colores, y los bastones, que responden a los niveles de luz, ambos ubicados en la retina. En cambio, los colorímetros emplean modelos matemáticos para interpretar las longitudes de onda de color que captan con su detector, convirtiendo las mediciones físicas en datos que describen el color de manera precisa, pero sin la misma interpretación subjetiva que ocurre en el cerebro humano.

Colorimetría

Cuando un cliente nos solicita una tapa de color azul cielo, es muy probable que, si le preguntamos a cinco personas, cada una tenga una interpretación subjetiva y diferente de esa tonalidad. Para resolver esta variabilidad y cuantificar de manera precisa el color, se crearon sistemas colorimétricos. El más reconocido y utilizado a nivel industrial es el espacio de color CIELAB.

CIELAB es un espacio tridimensional diseñado para replicar cómo percibimos los colores de forma subjetiva. Este sistema se basa en tres variables: L*, que indica la luminosidad, y a* y b*, que son las coordenadas cromáticas. En el caso de la variable L*, los valores positivos (+L) se interpretan hacia tonos blancos, mientras que los negativos (-L) se dirigen hacia el negro. En cuanto a la variable a*, un valor positivo (+a) indica una tonalidad rojiza, mientras que un valor negativo (-a) señala una dirección más verdosa. Por último, en la variable b*, un valor positivo (+b) apunta hacia una dirección amarillenta, mientras que un valor negativo (-b) se asocia con un tono azuloso.

Al comparar el color de una pieza de producción con una pieza estándar (el tono deseado), podemos hablar de la diferencia total de color, expresada como ΔE* (o ΔE*ab). Esta diferencia se calcula por los colorímetros utilizando una fórmula que tiene en cuenta las diferencias (expresado por la letra griega Δ) en los valores de L*, a* y b* entre los dos objetos de estudio, proporcionando una medición precisa de la discrepancia en el color.

Figura 3. Espacio tridimensional del color en el sistema CIELAB, con tres ejes, L* (luminosidad), a* y b* (coordinadas cromáticas).

Figura 4. Ecuación para calcular el ΔEab* utilizando la diferencia de L, a y b.

Pero, ¿qué valor de ΔE* es aceptable? La respuesta varía según la industria. Algunas áreas tienen requisitos más estrictos en cuanto a la precisión del color, y en ocasiones esto se especifica formalmente o se da por entendido implícitamente. Industrias con altos estándares de calidad suelen exigir un ΔE < 1, lo que significa que la diferencia de color es tan pequeña que el ojo humano probablemente no la percibe. Un ΔE < 3 indica una diferencia ligera, mientras que valores de ΔE ≥ 6 sugieren una diferencia perceptible a simple vista.

Conclusión

Los desafíos que enfrentan las industrias relacionadas con el color son altamente complejos, y contar con un conocimiento profundo sobre la ciencia del color ciertamente facilita la resolución de estas dificultades. Tomar en cuenta la tríada del color: la interacción entre la fuente de luz, el objeto de estudio y el observador, es clave para resolver muchos de estos problemas. La colorimetría, aunque es un campo mucho más amplio y profundo de lo que hemos abordado aquí, proporciona una base sólida para comenzar a adentrarse en estas disciplinas. Las causas de las diferencias de color constituyen un tema extenso, que merecería un artículo por sí mismo, y que en la práctica requiere un razonamiento crítico por parte del lector para comprender y aplicar adecuadamente.

¿Cómo citar este artículo?

Reyes, R. (26 de marzo de 2025). La Ciencia del Color. Pigmentos Reymex. https://www.pigmentosreymex.com/la-ciencia-del-color

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