El vidrio en la construcción

El vidrio en la construcción

Tipologías y usos

Autor: Javier Calderón Cabrera Tutor: Juan José Martínez Boquera

Índice I. II.

Introducción……………………………………………………………… Definición de vidrio…………………………………………………… 1. 2. 3. 4. 5.

III.

Resistencia a la compresión Resistencia a la tracción Resistencia a la flexión Tensiones de trabajo admisibles Otras características mecánicas y físicas Dilatación lineal Emisividad Coeficientes de intercambio superficial Coeficiente U Resistencia al agua Resistencia a los agentes atmosféricos Ataque provocado por la ejecución en obra Durabilidad en el aspecto mecánico Factores que afectan a la durabilidad

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18 18 18 18 19

20

20 20 21 21

Durabilidad……………………………………………………………….. 1. 2. 3. 4. 5.

14

14 15 15 16 16 17 17

Características térmicas…………………………………………….. 1. 2. 3. 4.

VI.

El retículo al azar (Teoría de Zachariasen) Hipótesis de los cristalinos Teoría de los estructones Teoría de los vitrones Teoría polimerocristalina El colapso icosaédrico Nuevas teorías

Características mecánicas………………………………………….. 1. 2. 3. 4. 5.

V.

10 10 12 13 13

Estructuras del vidrio…………………………………………………. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

IV.

Vidrio y Cristal La hipótesis del líquido subenfriado El sólido amorfo El estado vítreo Diversas definiciones

9 10

22 22 23 23 24

22

VII. Características acústicas……………………………………………. VIII. Características ópticas…………………………………………….... 1. 2. 3. 4.

La transmisión La absorción La reflexión El factor solar

26 27 27 27

Bibliografía. Bloque 1………………………………………………………………

I.

Historia del vidrio……………………………………………………... 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

II.

El origen del vidrio El vidrio en el antiguo Egipto Industria vidriera en Mesopotamia Alejandría y el vidrio El vidrio en el Imperio Romano Desarrollo en la edad media El Renacimiento Siglos IX y XX Consideraciones básicas Origen El soplado Las vidrieras Desarrollo de la vidriería Arquitectura del vidrio (s.XIX, XX y XXI)

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30

30 31 35 35 36 37 38 40

Historia del vidrio en la construcción………………………… 1. 2. 3. 4. 5. 6.

25 26

41

41 41 42 43 45 46

Cronología………………………………………………………………………………...

47

Bibliografía. Bloque 2………………………………………………………………..

48

I. II.

Introducción………………………………………………………………. Materias primas…………………………………………………………. 1. 2. 3. 4. 5.

Introducción Clasificación Vitrificantes Fundentes Estabilizadores

51 52 53 54 56

50 51

6. 7. 8. 9.

III. IV.

Preparación de los componentes Los cascos de vidrio Dosificación y pesaje Proceso de mezclado

VII.

IX.

X.

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73 73

Control……………………………………………………..…………………. 1. Control de ejecución 2. Control de calidad

72

72

Recepción y almacenaje……………..………………………………. 1. Recepción 2. Almacenaje

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VIII. El corte………………………………………………..……………………… 1. El proceso

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El enfriamiento…………………………………………….…………….. 1. Recocido 2. Tensiones diferenciales 3. Otros procesos de enfriamiento

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67 68 69

El baño…………………………………………………….…………………. 1. Moldeo por flotación 2. Obtención de diferentes espesores 3. Abandono de la cámara

63 64

64 65 65 66

Fusión…………………………………………………………………….….. 1. El horno 2. El proceso 3. Reacciones químicas

VI.

58 59 60 62

Composición…………………………………………………..……..….. Mezcla de componentes……………………………………..…….. 1. 2. 3. 4.

V.

Afinantes Opacificantes Colorantes y decolorantes El casco de vidrio (vidrio reciclado)

74

74 74

Resumen del proceso de fabricación………………………………….………

75

Bibliografía. Bloque 3…………………………….……………………………………

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I. II.

Introducción………………………………………………………………… Vidrios por su composición…………………………………………. 1. Sódico-cálcicos 2. De plomo

80 81

78 80

3. De borosilicato 4. De sílice

III.

Vidrios por su fabricación……………………………………………. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13.

IV.

Vidrios tratados térmicamente Vidrio laminado Vidrio armado Serigrafiados Vidrio mateado Vidrios curvos Vidrio impreso Vidrio plateado/espejado Vidrio moldeado Vidrio coloreado Vidrio esmaltado Vidrio lacado Vidrio con capa

VI. VII.

Protección frente a impactos Protección antirrobo/vandalismo Protección contra ataques de arma de fuego Protección frente a explosiones Protección contra incendios Protección contra caídas Protección contra rayos-X Vidrio celular Fibra de vidrio Lana de vidrio Vidrio pisable

103 106

106 106 107 107 108 109 109

VIII. Vidrios con otras funciones o usos……………………………….. 1. 2. 3. 4.

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El vidrio decorativo…………………………………………………….. Vidrio de seguridad…………………………………………………….. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

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El vidrio aislante…………………………………………………………. 1. Aislantes térmicos 2. Aislantes acústicos

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El vidrio común……………………………………………………..……. 1. Descripción 2. Características

V.

81 82

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110 111 112 113

Anexo B4-1. Tablas resumen………………………………………………………

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Bibliografía. Bloque 4…………………………………………………………………..

116

I. II.

Introducción………………………………………………………………… Sistemas………………………………………………………………………. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

III.

Sistema de doble vidriado hermético (DVH) Estructura de perfiles autoportantes en forma de U Revestimiento de muros exteriores ventilados Muros cortina tradicionales Sistema de silicona estructural Sistema de vidrio exterior anclado (VEA) Tejados de vidrio Sistemas de tratamiento de luz diurna

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Innovación…………………………………………………………………. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11.

Sistema de vidrio doble calefactado Vidrio laminado calefactado Vidrio plano fluorescente Sistema de vidrio electrocrómico Vidrio con tecnología LED Vidrio de transparencia regulable Retroproyección y multimedia Láminas adhesivas Separador termoplástico de doble vidriado (TPS) Vidrio estructural Ventanas de agua

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148 150 151 152 153 154 155 157 159 160 163

Anexo B5-1. Tabla resumen……………………………………………………..

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Bibliografía. Bloque 5……………………………………………….………………

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Introducción El vidrio, junto con el acero y el hormigón, es uno de los materiales más empleados en la construcción, siendo ya utilizado en época de los romanos como elemento de lujo en el cubrimiento de huecos de fachada. Sus propiedades únicas le han convertido en un material prácticamente imprescindible en la iluminación de interiores y su enorme versatilidad le ha permitido adaptarse a innumerables aplicaciones. Los sistemas que emplean el vidrio como soporte principal son incontables y disponen de las más diversas tipologías. Estas poseen un abanico de posibilidades y usos que van desde la iluminación, ocultación o aislamiento a otros más sofisticadas como la retroproyección, el electrocromatismo o la fluorescencia. El presente escrito nos acercará a esas variantes y ofrecerá al lector una amplia gama de soluciones prácticas y sistemas que emplean este material, así como los diversos tipos de vidrio, por su fabricación, composición o uso, que podremos encontrar en el mercado de la construcción. La información quedará dividida en cinco bloques, de los cuales tres nos servirán para identificar el material y realizar una aproximación a sus cualidades principales, historia y modo de fabricación. Los dos últimos se centrarán en las tipologías del vidrio, sus diferentes sistemas e innovaciones, muchas de ellas todavía en fase de experimentación. Este texto no pretende ser un catálogo de productos sino un acercamiento, más o menos amplio, al material y una recopilación de posibilidades y variantes que podemos encontrar en el mercado, a la vez que una mirada al futuro que nos permita observar la dirección que está tomando la investigación en torno al material. Por lo tanto no se encontrarán listados numéricos de propiedades específicas de productos comerciales en concreto y todos los valores que queden reflejados serán aproximaciones o referentes que nos permitan hacernos una idea de las características de cierta tipología. Cada marca comercial dispone de diversos modelos de vidrio con infinitas variantes de composición. Por lo tanto se recomienda acudir al fabricante escogido en caso de que se deseen conocer las propiedades numéricas exactas.

Valencia, 2010

Javier Calderón Cabrera Alumno de la ETSIE

Es importante obtener una visión general del material antes de centrarnos en aspectos más concretos del mismo. Se ha de conocer una definición exacta, su estructura atómica, sus características principales, resistencia a flexión, compresión, etc. Para ello se elabora este capítulo en donde se desarrollará un esbozo sobre el material, Edificio de vidrio y cristal (Lisandro Aloi) procurando atender únicamente a aquellos puntos destacados principalmente entre sus características intrínsecas, dejando a un lado el proceso de elaboración, la historia del material, así como su clasificación o diferentes aplicaciones. Conocer dichas características nos permitirá realizar un mejor uso del vidrio en la construcción y explotar al máximo sus infinitas posibilidades, tanto en el habitual uso como elemento de cerramiento, como en sus nuevas facetas estructurales, decorativas y funcionales. El vidrio es un material versátil que puede ser elaborado por infinidad de formulaciones distintas, aun así, la base de las mismas no se aleja demasiado de las primeras formulas empleadas en el antiguo Egipto. Es por ello que la mayoría de los vidrios presentará propiedades semejantes, sin embargo, en las últimas décadas se vienen elaborando productos a los que se añaden diferentes compuestos o se emplean diferentes tratamientos para obtener las características deseadas: resistencia a determinados esfuerzos, al fuego, a la rotura, etc. En este apartado se intentará manifestar esas diferencias sin llegar a desarrollar en exceso sus particularidades, que se resaltarán en posteriores capítulos, limitándose a comparar numéricamente las resistencias o propiedades generales de dichos casos particulares. La ciencia aun no ha dado respuestas a las preguntas que despierta el vidrio. En la actualidad todavía se pregunta qué es exactamente este material y cuál es su estructura atómica ¿Se puede considerar al vidrio como un sólido, atendiendo a su aspecto y a sus cualidades físicas, o por el contrario debemos tratarlo como líquido, por su capacidad para fluir y su estructura amorfa? Se intentará arrojar cierta luz en estos temas y aportar los nuevos puntos de vista, así como las últimas investigaciones, dando una ligera explicación de las posiciones encontradas al respecto.

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Al finalizar el capítulo el lector habrá obtenido una visión de pájaro sobre la realidad del vidrio, la problemática de su definición, el descubrimiento de su estructura atómica, así como sus características principales que hacen de este material algo único.

Bloque 1: Aspectos generales

I. Introducción

Según la Real Academia Española: “m. Sólido duro, frágil y transparente o translúcido, sin estructura cristalina, obtenido por la fusión de arena silícea con potasa, que es moldeable a altas temperaturas.”

II.1 – Vidrio y Cristal Suele ser habitual la confusión entre vidrio y cristal. Ambos materiales pueden tener la misma composición, sin embargo poseen una ordenación diferente de su estructura atómica. Mientras que en el cristal los átomos permanecen ordenados, en el vidrio estos se presentan de forma desordenada, dando lugar a lo que llamaríamos un material amorfo. Esta es la representación esquematizada de la diferencia estructural entre vidrio y cristal:

Estructura regular propia de los cristales

Estructura amorfa propia de los vidrios

El vidrio podría ser considerado como un cristal falto de terminación. Se ha comprobado como las mismas materias primas, tratadas con diferentes procesos de enfriamiento y calor, pueden dar lugar a cristal o a vidrio, en función del tiempo de enfriado. En la naturaleza es más corriente encontrar cristales, producidos por procesos lentos de enfriamiento del magma. Si, en mitad del proceso de cristalización, enfriamos la materia fundida a alta velocidad, los átomos quedarían como congelados, otorgando a la estructura el desorden característico del vidrio.

II.2 - La hipótesis del líquido subenfriado

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Son numerosas las definiciones que se han dado del vidrio a lo largo del tiempo, sin embargo, la más polémica es la que cataloga al material como un líquido subenfriado. Los líquidos subenfriados son aquellos que permanecen estables por debajo del punto de fusión. En el caso del vidrio, aunque no presentaría un punto definido de fusión, este quedaría como “congelado” antes de convertirse en un auténtico sólido cristalino. El comportamiento se asemeja mucho al de cualquier líquido. Presenta cierta transparencia, su estructura es amorfa, reduce su viscosidad en función de la temperatura, etc. Sin embargo, no Bloque 1: Aspectos generales

II. Definición de vidrio

puede ser considerado un líquido al uso. El vidrio podría ser definido más claramente como un líquido con una viscosidad tan alta que le proporcionaría un aspecto de sólido, sin serlo. La hipótesis se sostiene gracias al hecho experimental de obtener un cuerpo cristalino, claramente sólido, a través de un vidrio; calentándolo hasta llegar a estado líquido y posteriormente enfriándolo. Siendo, este último proceso, mucho más lento y cuidadoso que en la fabricación del vidrio. En consecuencia la diferencia entre el vidrio y los materiales cristalizados sería el proceso de enfriamiento del mismo. Sin embargo, tan sólo unos pocos óxidos son capaces de realizar el fenómeno de la vitrificación. En este gráfico, del Centro de Investigación Plástica David Zimbrón Ortiz, podemos observar la diferencia fundamental entre cristal y vidrio, y respaldar la hipótesis del subenfriamiento:

Gráfico del proceso de sobre enfriamiento del vidrio

Cualquier materia, que en estado natural permanezca sólida, seguirá el recorrido 1-2-3-4 que le llevará al estado sólido de cristalización, pasando por la Tc o temperatura de congelamiento. Sin embargo, en un líquido de alta viscosidad, como es el caso del vidrio, el proceso de enfriamiento se producirá de forma mucho más rápida, siguiendo el orden 1-2-5-6 y pasando por la Tv o temperatura de conformación del vidrio.

Bloque 1: Aspectos generales

II. Definición de vidrio

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Este fenómeno ocurre en líquidos cuya viscosidad es muy elevada. El material ya no respondería a las propiedades anteriores, sino que adquiriría las de sólido. De aquí se extrae la definición de vidrio en la cual se afirma que es un estado especial de la materia que conserva la energía, el volumen y la distribución atómica de un líquido, pero cuyos cambios energéticos y volumétricos provocados por la temperatura son similares a los de un sólido cristalino. En consecuencia, debido a las características especiales del vidrio, la hipótesis del subenfriado se decanta por una clasificación del material como líquido, dando más relevancia a su estructura atómica.

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Por debajo del punto de conformación, la gráfica nos muestra un cambio en el proceso de transformación. La recta que se nos presenta se asemeja mucho a la obtenida en la cristalización del sólido y la pendiente de la misma indica que el volumen se reduce de manera menos pronunciada que en la situación anterior.

II.3 – El sólido amorfo Algunas voces críticas con la hipótesis del líquido subenfriado, se aferran a sus propiedades sólidas para enclavan en ese estado a la materia vítrea. La dureza y el comportamiento frente a los esfuerzos abalan esta teoría. En principio, y sin atender a su estructura o propiedades isotrópicas, el sentido común nos lleva a pensar en lo correcto de la misma. No negando definitivamente la hipótesis del líquido subenfriado, los partidarios de definir al vidrio como El ópalo (como el que vemos en la fotografía) es considerado un sólido sólido amorfo, basan su teoría en tachar de falsa la amorfo creencia de que el vidrio pueda fluir. Ambas teorías suelen admitir sin reservas el desorden de los átomos, sin embargo, discrepan en la rigidez de la unión de los mismos. Mientras que la primera afirma que los átomos permanecerían unidos con una rigidez relativa, que les permitiría fluir al paso de larguísimos periodos de tiempo, la segunda considera suficientemente rígida la unión para no catalogarlo como fluido. Incluso admitiendo que en un tiempo sumamente prolongado el vidrio pudiese cambiar de forma, consideran ese tiempo demasiado largo como para admitir su fluidez.

-El mito de las vidrieras medievales Suele ser un recurso muy habitual, dentro de los que defienden el estado líquido, apelar a las vidrieras de las catedrales medievales. Según cuentan, estas presentarían un ancho mayor en la parte inferior de las mismas, constituyendo, de esta manera, la hipótesis de que el vidrio fluye desde la parte superior a la inferior. La condición de fluido le acercaría irremediablemente al estado líquido, sin embargo, aquellos que defienden la solidez del vidrio, achacan esta variación de espesores al propio proceso de fabricación de las vidrieras. Calculan que para que un vidrio aumente un 5% su espesor en la parte inferior de una vidriera, debían pasar alrededor de 10 millones de años. Los tiempos en los cuales se mueve la realidad del vidrio escapan a la escala humana, por lo tanto la diferencia de grosor en las vidrieras medievales no se debe a la fluidez del material.

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El error en la fabricación se daría al estar hechas con la técnica del soplado. Se empleaban masas de unos cuatro kilos que tras el proceso de fabricación daban lugar a un disco de vidrio de más de un metro de diámetro. El disco presentaba un espesor igual en toda su superficie salvo en los extremos, donde era más delgado. Tras el posterior corte en piezas rectangulares era lógico colocar la parte de mayor espesor, y por lo tanto la más pesada, en la parte inferior del hueco a cubrir, dando lugar a la aparición del mito. Atendiendo a estas últimas revelaciones el dilema del vidrio quedaría reducido a la definición que se tenga del propio estado líquido ¿Puede ser considerado como líquido un elemento cuyos fenómenos de fluidez tan sólo se den millones de años después de su fabricación?

Bloque 1: Aspectos generales

II. Definición de vidrio

II.4 – El estado vítreo Evitando polémicas, en cuanto a la clasificación del material, el estado vítreo se presenta como una forma de contentar a ambas partes, reuniendo las cualidades del vidrio y otorgándole un estado intermedio de la materia que se encontraría a camino entre el sólido y el líquido. La implantación del estado vítreo, como estado intermedio de la materia, puede ocasionar algún recelo para aquellos que consideran el trinomio sólido, líquido y gaseoso, como los únicos estados posibles de la materia. Sin embargo, es muy útil para evitar polémicas innecesarias y centrarse más objetivamente en el estudio del material, sus propiedades y características y no tanto en su clasificación. Aquellos cuerpos que se encontrasen en dicho estado se caracterizarían por poseer un aspecto sólido con cierta dureza y rigidez, deformándose plásticamente ante esfuerzos externos. Compaginando con estas propiedades también deberían ser poseedores de características propias de los líquidos como ser ópticamente isotrópicos, transparentes en la mayor parte del espectro electromagnético de radiación visible, y al calentarse su viscosidad iría disminuyendo, pero, como ya hemos comentado, no presentarían un punto de fusión definido. Aceptando la hipótesis del líquido subenfriado, el estado vítreo sería considerado un estado metastable al que si aplicamos una energía de activación suficiente debería conducir a un estado estable, en este caso el de un sólido cristalino. En general se suele aceptar que, aquellos cuerpos que presenten este estado, deben tener una estructura atómica desordenada. Sin embargo, en muchos casos se observa un orden desordenado, es decir, grupos ordenados que se encuentran distribuidos en el espacio de forma aleatoria. (Ver B1 - III.2 – El colapso icosaédrico).

II.5 - Diversas definiciones A continuación se presenta un resumen de las definiciones de vidrio elaboradas en el paso del tiempo, ya mencionadas arriba o no: - La definición de Tammann: “El vidrio es un líquido subenfriado.” - Atendiendo a las propiedades técnicas: “Producto inorgánico y amorfo, constituido por sílice, duro frágil y transparente, de elevada resistencia química y deformable a altas temperaturas.”

- El término vitroide (Dietzel): “Sustancia compacta (excepto polvos amorfos y geles) físicamente uniforme que se encuentra en un estado amorfo (no cristalino y estructuralmente desordenado) que a temperaturas bajas se hace rígida y frágil, y a temperaturas elevadas reblandece.”

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- “Materiales líquidos que cuando se enfrían rápidamente forman estructuras desordenadas en la escala atómica.”

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- Según la American Society for Testing Materials (ASTM): “Producto inorgánico de fusión, el cual se ha enfriado hasta un estado rígido pero sin sufrir cristalización.”

Bloque 1: Aspectos generales

II. Definición de vidrio

Pese a todo, todavía no está clara la ordenación de los átomos del vidrio, lo que da a lugar a múltiples teorías. Las más importantes intentaremos desarrollarlas en el siguiente apartado.

III.1 – El retículo al azar (Teoría de Zachariasen) Es la hipótesis comúnmente aceptada sobre la ordenación atómica del vidrio. Si tomamos como muestra un sólido cristalino formado por SiO2, hallamos en su estructura átomos de silicio rodeados de cuatro átomos de oxígeno, que, al unirlos tomando como vértices cada uno de ellos obtendríamos una figura tetraédrica. En esta hipótesis dicha estructura tetraédrica se mantendría en los vidrios de SiO2, sin embargo, la unión de estas figuras se produciría de forma irregular, dando lugar a una estructura total sin orden aparente. En la figura de la izquierda podemos observar la ordenación de los átomos, representando los de silicio mediante puntos negros y los de oxigeno mediante círculos blancos. El tercer átomo de oxigeno que posee el silicio se encontraría situado por encima del plano de la página.

Estructura del vidrio SiO2

Existen elementos que pueden deformar esta estructura irregular, llegando a modificar las propiedades de la misma. Los más representativos pueden ser: Sodio, Potasio, Litio o Bario. Por el agregado de dichos elementos, la estructura se rompe en varias uniones de silicio-oxigeno-silicio, modificando así las propiedades del vidrio resultante. La estructura se vuelve más discontinua, el vidrio funde a menos temperatura y resulta fácil de manejar. El vidrio resultante es más económico a la hora de la fabricación, sin embargo, estos elementos tienden a emerger hacia la superficie.

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Estructura del vidrio Sódico-Cálcico

A estos elementos se les denomina, en el proceso de elaboración del vidrio, fundentes, por su capacidad para reducir la temperatura de fusión. Posteriormente, dentro del apartado de fabricación, trataremos con más detenimiento este tipo de elementos. (Ver B3 – II.4 – Fundentes).

En la figura nos encontramos con una estructura sódico-cálcica donde los círculos rallados de menor tamaño representarían átomos de sodio y los de mayor, átomos de calcio.

Bloque 1: Aspectos generales

III. Estructura del vidrio

El óxido de sílice no es la única sustancia capaz de formar una estructura vítrea. En la imagen podemos apreciar una estructura característica en un vidrio de composición bórica. La red generada por el boro presenta una estabilidad menor que la del silicio. Si añadimos óxidos alcalinos se produce una consolidación de la estructura, al contrario de lo que ocurre con los vidrios de silicio. Estructura del vidrio Sódico-Cálcico

Para apoyar esta hipótesis Zachariasen, físico estadounidense (1906- 1980) observo que la rigidez de un cuerpo en estado vítreo y otro, de su misma composición, en estado cristalino era muy similar dentro un margen amplio de temperaturas. Por lo tanto ambos debían de poseer energías equivalentes, es decir, unidades estructurales idénticas y uniones igual de rígidas. Las pruebas con rayos X le llevaron a deducir el desorden aparente de la estructura del vidrio. Si observamos un diagrama de difracción del vidrio, veremos bandas difusas y máximos de difracción bien definidos. A favor de este modelo hay que destacar que consigue explicar la isotropía de muchas de las propiedades vítreas, así como la ausencia de punto de fusión definido.

III.2 – Hipótesis de los cristalinos Lebedev propuso este modelo en 1921, once años antes de que lo hiciera Zachariasen. En él se sostiene la idea de que el vidrio poseería una estructura compuesta por un grupo de cristales unidos entre sí por una masa amorfa. Los cristales serían de composición semejante, en el caso de la sílice: cuarzo, tridimita y cristoblaita. A favor del modelo de Lebedev podemos destacar que puede explicar las discontinuidades que sufren los vidrios en alguna de sus propiedades, como en el índice de refracción en ciclos Estructura propuesta por Lebedev de calentamiento-enfriamiento y el coeficiente de dilatación térmica. Sin embargo, parece que no son argumentos de peso como para confirmar la hipótesis, dada la escasa aceptación de la misma.

El estructón vendría a ser un agrupamiento de átomos, en el cual estos se rodearían de otros átomos lo más estrechamente posible. Estos átomos ya estarían determinados en cuanto a tipo y número. Posibles estructones: Si (4O), O (2Si), Na (6O). Bloque 1: Aspectos generales

III. Estructura del vidrio

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Teoría elaborada por Huggins que pretendía dar explicación a cierta discontinuidad en las curvas de propiedades, como la densidad o volumen, en función de la composición del vidrio. Para ellos supuso la existencia de ciertas partículas a las que llamó estructones.

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III.3 – Teoría de los estructones

La variación del número de estructones en función de añadir o no otros componentes a la composición del vidrio, sería la explicación a este cambio de propiedades que sufre el material cuando varía la composición del mismo.

III.4 – Teoría de los vitrones Partiendo de los tetraedros que forma el silicio con el oxígeno, esta teoría afirma que estos se ordenarían en anillos pentagonales con cinco átomos de silicio en el mismo plano y enlaces de Si-O-Si formando 180º. Los pentágonos se unirían, compartiendo con los tetraedros dos vértices, con otros anillos pentagonales situados en otros planos, tal y como se refleja en la figura.

Vitrón

Esta figura se repetiría continuamente dando lugar a un dodecaedro con caras poligonales, formado por 20 tetraedros. A esta figura se le denominaba vitrón. Al poseer esta estructura una simetría pentagonal no es posible que se propague tridimensionalmente de forma indefinida, no sin que se produzca cierto grado de deformidad. De esta manera se producen ciertas tensiones entre las zonas deformadas que envuelven al vitrón con el mismo, fuerzas que intentan mantener la simetría de los tetraedros y fuerzas que se producen por la deformación de los enlaces Si-O-Si. Esta teoría ayudaría a comprender aspectos como la viscosidad, la resistencia mecánica, así como el coeficiente de dilatación.

III.5 – Teoría polimerocristalina En esta hipótesis la estructura del vidrio no poseería un completo desorden, sino que habría cierto grado de ordenación en distintas partes del material. La ordenación podría alterarse desde poder encontrarnos zonas completamente ordenadas hasta zonas de caos más absoluto.

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En vidrios con variedad de componentes, las propias fluctuaciones en la composición podrían propiciar la aparición de zonas con diferente grado de ordenación.

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Estructura polimerocristalina

En la figura se puede observar marcada en verde las partes ordenadas de la estructura y, en rosa, las partes más desordenadas de la misma. Bloque 1: Aspectos generales

III. Estructura del vidrio

III.6 – El colapso icosaédrico En los años 50 del siglo XX, el físico Sir Charles Frank, de la Universidad de Bristol, formuló una teoría en la cual los átomos que componen el vidrio se ordenarían formando icosaedros. En dicha teoría se sostenía que estos icosaedros se atascarían formando un patrón casi aleatorio. Los átomos del vidrio se moverían aleatoriamente con el fin de llegar a formar una estructura cristalina, sin embargo, esta estructura no llegaría a realizarse debido a que los átomos se ordenarían en figuras icosaédricas que se estorbarían unas a otras provocando el atasco. El físico Sir Charles Frank Esta hipótesis no pudo ser demostrada en su época debido a (1911-1998) la dificultad de observar el comportamiento de los átomos en el momento de enfriamiento o conformación del vidrio. Los átomos eran demasiado pequeños como para ser observados directamente.

El científico Paddy Royall, también de la universidad de Bristol, en colaboración con investigadores de Canberra y Tokio, ha demostrado experimentalmente esta teoría utilizando partículas especiales como son los coloides. Estos, pese a que sus moléculas no son apreciables a simple vista, sí poseen un tamaño mayor que en el caso de los vidrios y por lo tanto pueden ser observadas con más facilidad. Los coloides imitan a los átomos del vidrio. Paddy Royall los enfrió y observó el gel que formaron estas partículas. Este tendía a convertirse en cristal y formar estructuras parecidas al icosaedro, hecho que demostraría la teoría de Sir Charles Frank, ya que la creación de estas estructuras icosaédricas sería lo que subyace en todo material cuyos átomos se atascan como en el caso del vidrio.

III.7 – Nuevas Teorías

Sin embargo, ninguna de estas novedosas teorías ha alcanzado un nivel de aceptación superior a la Teoría de Zachariasen. Es por ello que en posteriores bloques aceptaremos esta como válida. Bloque 1: Aspectos generales

III. Estructura del vidrio

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En la actualidad todavía se siguen elaborando teorías que intentan resolver el enigma de la estructura del vidrio. La última, Twinkling Fractal Theory (TFT), elaborada por el porfesor Richard Wool, propone la aparición de agrupaciones, en forma de fractales, que con el tiempo estabilizan y se cuelan entre la estructura atómica en el momento que esta alcanza la temperatura de transición vítrea.

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El conocimiento de la estructura del vidrio puede proporcionar grandes avances en la elaboración de nuevos materiales, como los metales vidriados o Metal Glass. Con ellos, en un futuro, se podría mejorar el comportamiento de las estructuras de los edificios debido a su ligereza y su alta resistencia.

El comportamiento mecánico del vidrio va a depender de factores como la rigidez de las uniones moleculares y fundamentalmente del estado de su superficie. En la superficie de los vidrios se albergar microfisuras que soportan esfuerzos mecánicos. Estos puntos son claves para el comienzo de una rotura del material. Como es imposible eliminar estas fisuras microscópicas, la resistencia real del vidrio quedará por debajo de la que tendría teóricamente. Otra consecuencia de la aparición de este tipo de fisuras es que la rotura de un vidrio siempre se produzca a tracción. Debido a que la resistencia a compresión es muy elevada.

IV.1 – Resistencia a la compresión El vidrio posee una alta resistencia a compresión, tanta que podría considerarse imposible su rotura a este tipo de esfuerzo. Los números se aproximarían a una resistencia de 10.000 Kg/cm2.

IV.2 – Resistencia a la tracción No es posible dar un valor exacto a la resistencia a tracción de un vidrio, ya que esta dependerá en parte de las microfisuras que tenga en su superficie. (Ver B1 - VI.4 - Durabilidad en el aspecto mecánico). No obstante aquí pondremos valores aproximados. Resistencia para el vidrio templado 1.000 Kg/cm2 Resistencia para el vidrio recocido 400 Kg/cm2

IV.3 – Resistencia a la flexión La carga a flexión se descompone en una carga a tracción y otra a compresión. Debido a que la resistencia del vidrio a tracción siempre será menor que la resistencia a compresión y en consecuencia el vidrio romperá por este esfuerzo, la resistencia a flexión será semejante a la de tracción. Resistencia para el vidrio templado 1.000 Kg/cm2 Resistencia para el vidrio recocido sin defectos visibles 400 Kg/cm2

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IV.4 – Tensiones de trabajo admisibles A continuación se expone una tabla con las tensiones de trabajo admisibles en función de la posición del vidrio, la tipología del mismo, así como el tipo de tensión o ambiente (Fuente: AriñoDuGlass):

Bloque 1: Aspectos generales

IV. Características mecánicas

Posición Vertical

Posición Inclinada

Posición Horizontal

Posición Horizontal

Vidrio no sometido a tensiones permanentes

Vidrio sometido parcialmente a tensiones permanentes

Vidrio sometido a tensiones permanentes. Ambiente húmedo

Vidrio sometido a tensiones permanentes. Ambiente húmedo. Piscinas

Recocido

200 daN/cm2

150 daN/cm2

100 daN/cm2

60 daN/cm2

Templado

500 daN/cm

2

250 daN/cm

Semi-templado

350 daN/cm2

260 daN/cm2

175 daN/cm2

175 daN/cm2

Templado Serigraf.

350 daN/cm2

260 daN/cm2

175 daN/cm2

-

2

2

100 daN/cm

2

2

375 daN/cm

150 daN/cm

2

250 daN/cm

100 daN/cm

2

2

Laminado

200 daN/cm

Colado recocido

180 daN/cm2

135 daN/cm2

90 daN/cm2

90 daN/cm2

Colado templado

400 daN/cm2

300 daN/cm2

200 daN/cm2

200 daN/cm2

Armado

160 daN/cm2

120 daN/cm2

80 daN/cm2

-

(1 daN/cm2 = 105 Pa = 14.5PSI)

IV.5 – Otras características mecánicas y físicas

Características

Símbolo

Valor numérico

Densidad (a 18ºC)

ρ

2.500 Kg/m3

Dureza

-

6 (escala Mohs)

Modulo de Young

E

7x1010 Pa

Índice de Poisson

µ

0,22

Calor específico

c

0,72 x 103 x J / (kg·K)

Coeficiente medio de dilatación lineal entre 20 y 300 ºC

α

9 x 10-6 K-1

Conductividad térmica

λ

1 W/(m·K)

Índice de refracción medio en el espectro visible (380 nm y 780 nm)

n

1,5

Página

Tabla de las distintas propiedades físicas y mecánicas del vidrio. Simbología y valor numérico.

19

En esta tabla podemos apreciar distintas características físicas, mecánicas o de transmisión del calor que pueden sernos útiles:

Bloque 1: Aspectos generales

IV. Características mecánicas

V.1 – Dilatación Lineal Para averiguar la dilatación lineal de un material, es decir, el alargamiento que tendrá lugar en función de la temperatura aplicada, es necesario tener en cuenta el coeficiente de dilatación. En el caso del vidrio, este estaría en 9x10-6. Este coeficiente sería aplicable en el intervalo de temperaturas comprendido entre los 20 y los 300 ºC. Para el cálculo consideraríamos la temperatura en grados centígrados y los metros de longitud expresado en milímetros. Ejemplo: Para un vidrio cuya longitud principal fuese de 1,5 metros y fuese calentado a una temperatura de 40 ºC, este calentamiento provocaría un alargamiento de: 1500 x 9x10-6 x 40 = 0,54 A continuación expondremos una comparativa, de coeficientes de dilatación, entre los distintos materiales: Coeficiente de dilatación lineal

Valor aprox. para un metro de longitud y dif. de 100 ºC

Madera de pino

4 x 10-6

0,5 mm

Ladrillo

5 x 10-6

0,5 mm

Piedra cálcica

5 x 10-6

0,5 mm

Vidrio

9 x 10-6

1 mm

Acero

12 x 10-6

1,4 mm

Cemento

14 x 10-6

1,5 mm

Aluminio

23 x 10-6

2,5 mm

Fuente: Manual del Vidrio Saint-Globain Glass

V.2 – Emisividad

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20

Es una característica perteneciente a la superficie de los cuerpos. Cuanto más baja, menor es la transferencia de calor por radiación. La emisividad normal (εn) del vidrio ronda los 0,89. Sin embargo, ciertos vidrios están recubiertos de una capa de baja emisividad dando lugar a una (εn) inferior a los 0,10. La emisividad corregida (ε) se obtiene multiplicando la (εn) por la relación que figura en la tabla a.2 de la norma UNE-EN 673: Vidrio en la construcción. Determinación del coeficiente de transmisión térmica, U. Método de cálculo. Bloque 1: Aspectos generales

V. Características térmicas

V.3 – Coeficientes de intercambio superficial Para averiguar la cantidad de calor transmitida a través de un metro cuadrado en una hora, es necesario aplicar ciertos coeficientes. Estos coeficientes variarán en función del mecanismo de transmisión: Coeficiente de conducción (λ/e) Coeficiente de convección (hc) Coeficiente de radiación (hr) Para obtener el flujo de calor aplicamos estas fórmulas: Por conducción

q = (λ/e) · (t1 - t2)

Por convección

q = hc · (t1 - t2)

Por radiación

q = hr · (t1 - t2)

En las que:

q = flujo de calor entre la superficie de dos cuerpos por m2 y hora (λ/e), hc, hr = coeficiente en función del mecanismo de transmisión (t1 - t2) = diferencia de temperaturas entre los dos puntos tomados

V.4 – Coeficiente U Según CTE la transferencia térmica a través de un cerramiento ya sea por conducción, convección o radiación se expresa con el coeficiente U. Este coeficiente representa el flujo de calor que atraviesa 1 m2 de cerramiento para una diferencia de temperatura de 1 ºC entre el interior y el exterior. Un número bajo de coeficiente U indica un buen comportamiento térmico. A continuación se puede observar ejemplos sobre la diferencia de coeficientes en función del tipo de vidrio y sus características de aplicación: Coeficiente U (W/m2 K)

Vidrio monolítico 6mm

5,7

Doble acristalamiento 6//C.A 6//6 mm

3,2

Doble acristalamiento 6//C.A 12//6 mm

2,8

Doble acristalamiento bajo Emisivo 6//C.A 12//6 mm

1,6

Página

Un coeficiente U pequeño en doble acristalamiento permite que, en invierno, la cámara interior se mantenga más cálida y en consecuencia se produzcan menos condensaciones.

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Tipo de vidrio

Bloque 1: Aspectos generales

V. Características térmicas

VI.1 – Resistencia al agua El agua puede atacar al vidrio disolviendo ciertos componentes y reduciendo así su masa. La intensidad del ataque dependerá de: la temperatura, el tiempo de contacto, la composición del vidrio, la agitación y el estado de la superficie. Cuando el vidrio se encuentra a temperatura ambiente la erosión es insignificante, la pérdida de masa es prácticamente nula aun sumergiéndolo en agua durante días. Sin embargo al aumentar la temperatura la intensidad del ataque aumenta tal y como figura en el siguiente gráfico de la izquierda.

VI.2 – Resistencia a los agentes atmosféricos El vidrio es un material que tiene una gran durabilidad respecto a la acción de agentes atmosféricos. La abrasión puede provocar que el vidrio se manche o se elimine el revestimiento. No es común, pero si posible, que la arena que transporta el viento ocasione daños mayores. El agua dulce y limpia no es un elemento relevante a la hora de dañar al vidrio, no al menos en temperatura ambiente, pero la exposición a lluvia ácida puede causar algún efecto negativo a largo plazo. El agua que se genera por condensación puede afectar a la superficie del vidrio. Este tipo de gotas de agua da a lugar a una disolución concentrada de NaOH que ataca al vidrio. Es importante, por ello, evitar en lo posible la condensación.

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22

-Carga de viento y nieve Es necesaria cierta información básica para poder calcular el espesor mínimo para que soporte este tipo de cargas. Es importante conocer la magnitud de la carga de viento y de nieve (Código Técnico de la Edificación DB-SE-Acciones en la Edificación), las dimensiones del paño a cubrir, el tipo de vidriado (simple o de doble acristalamiento), el ángulo de inclinación del paño, la cantidad de bordes que están apoyados.

Molino de viento

Las cargas que ha de soportar el vidrio a causa del viento derivan de la velocidad básica (valor característico de velocidad media del viento en un periodo de 10 minutos en una zona con unas características determinadas), así como de los factores que afectan a la manera en la que Bloque 1: Aspectos generales

VI. Durabilidad

el viento aplica la carga sobre el edificio. La carga puede ser de presión o de succión. La altura y la forma del edificio también afectan a la hora de calcular el efecto del viento sobre el mismo. Hay que tener en cuenta factores como la cercanía a la costa, ya que estas zonas soportan más carga que las situadas al interior. Para realizar dichos cálculos acudir al CTE al documento DB-SE-AE Anejo D. Acción del viento. En cuanto a la nieve es más importante el asentamiento en la cubierta que la propia caída. Una vez asentada esta aplicará sobre el vidrio una carga constante. La capacidad del vidrio para soportar dicha carga dependerá de la duración de la misma. En algunos casos el empleo de un vidrio de mayor grosor puede ser contraproducente a la hora de soportar cargas de nieve, ya que aumenta la tensión y empeora la predicción de la durabilidad portable. Suele ser muy habitual que el vidriado inclinado sea, a su Copo de nieve vez, vidriado de altura y eso requiere medidas de seguridad complementarias. En estos casos se suele emplear un vidrio templado más grueso en la parte exterior y un vidrio laminado interno más delgado en la parte interior, siendo esta una buena combinación en el doble acristalamiento inclinado.

VI.3 - Ataque provocado por la ejecución en obra La mayoría de los casos de vidrio dañado se debe a este apartado. Una mala ejecución, manipulación o colocación del mismo en obra e incluso posteriores reparaciones. Al finalizar la ejecución se pueden encontrar partículas de cemento o yeso pegadas sobre la superficie del vidrio. Su limpieza con espátulas o con paños que tengan alguna arenisca, puede provocar cierta abrasión. Los productos alcalinos pueden atacar a la composición química del vidrio. Los alcalinos pueden encontrarse en Operario colocando ventanas de vidrio cementos y por lo tanto la contaminación durante la construcción puede ocasionar daños si no se retira de inmediato. El agua que escurre de los ladrillos también podría tener ciertos componentes alcalinos que afectarían al vidrio provocando estrías sobre la superficie. Las herramientas de soldar pueden provocar la aparición de ciertas cavidades, por salpicadura, en la superficie del vidrio. En vidrios antiguos se puede observar estas cavidades o poceados que, en este caso, son debidos a la larga exposición al agua.

Bloque 1: Aspectos generales

VI. Durabilidad

Página

La resistencia mecánica del vidrio en teoría es extremadamente alta, sin embargo, en el momento de su fabricación el vidrio es manipulado por todo tipo de maquinarias, etc. Lo que produce que aparezcan ciertas imperfecciones superficiales, o microfisuras, que hacen que se

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VI.4 – Durabilidad en el aspecto mecánico

concentren tensiones en estos puntos débiles. En el momento que el vidrio se somete a cierta carga rompe debido a estas imperfecciones. La rajadura crecería hasta que pueda ser observada a simple vista, el siguiente paso será el quiebro del material.

VI.5 – Factores que afectan a la durabilidad -Tamaño Cuanto más grande sea la superficie del vidrio, más posibilidades de encontrar una microfisura y, por lo tanto, más posibilidades de quiebro.

-Velocidad de carga mecánica El vidrio soporta con mucha más facilidad una carga aplicada a alta velocidad que la misma carga aplicada durante un periodo prolongado de tiempo. El vidrio sufre de corrosión por tensión. En la punta de la microfisura puede haber una reacción con el medio ambiente. La humedad del aire reaccionaría con el sodio y marcaría más la hendidura, provocando una mayor concentración de tensiones y, en definitiva, aumentando el riesgo de producirse una rotura.

-Estado de tensión Cuando el vidrio posee agujeros y marcas, se crean aéreas en donde la tensión es mayor bajo carga y en las cuales se puede producir la rotura del material.

-Cambios de temperatura Al vidrio le afecta desfavorablemente el cambio brusco de temperatura. Sin embargo, no le afectan tanto las altas como bajas temperaturas, siempre que el cambio entre ambas se produzca de forma escalonada y en la totalidad de la superficie vidriada. Un amanecer con ángulo bajo puede calentar antes el centro que los bordes del vidrio, así como la sombra proyectada por saliente puede mantener fría una zona y caliente otra. Esta diferencia de temperatura supone un factor crítico. El vidrio caliente intenta expandirse mientras que el frío mantiene su posición. Debido a ello se pueden generar tensiones en los bordes que producirían rajaduras. Estas rajaduras tienden a expandirse por toda la superficie del vidrio. Un vidrio con templado térmico evita problemas de cambios en las temperaturas.

-Terminaciones de superficies y bordes

Los bordes del vidrio suelen dañarse de forma más habitual y pueden llevar a concentraciones de tensión.

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24

Las terminaciones superficiales pueden producir variaciones en la frecuencia de la producción de microfisuras.

Bloque 1: Aspectos generales

VI. Durabilidad

El aislamiento acústico total de un cerramiento es prácticamente equivalente a la parte peor aislada del mismo. Las ventanas suelen ser un punto conflictivo dentro de este apartado, ya que generalmente suelen otorgar aislamientos menores que otro tipo de elementos constructivos. Es importante saber que el ruido puede entrar por cualquier parte de la carpintería, tan solo una parte débil de la misma puede arruinar el aislamiento del conjunto. Un vidrio de mayor grosor proporcionará mayor aislamiento acústico, sin embargo, este aumento del aislamiento no se produce de forma importante, ya que duplicando el grosor no alcanzaríamos una atenuación de ruido mayor de 4 dB. Otro inconveniente, en el aspecto del aislamiento acústico, es que normalmente se utilizan espesores que poseen una frecuencia de resonancia recayente en la banda audible, lo que reduce su eficacia como aislante.

-Factores que afectan al aislamiento acústico del vidrio Espesor de los vidrios usados: Como ya hemos indicado anteriormente, este sería un aspecto a considerar para aumentar el aislamiento. Esta tabla nos indica el aumento del aislamiento en función del espesor en un vidrio común: Espesor (mm)

4

5

6

8

10

12

Peso (Kg/m2)

10

12,5

15

20

25

30

Aislamiento al ruido de tráfico (dBA)

27

28

29

30

31

32

15

19

37,5 47,5 33

34

Espesor de la cámara: El aislamiento aumenta a medida que aumenta la separación existente entre las dos lunas (siempre que la separación sea mayor de 200mm). Diferencia de espesores de los vidrios que componen el acristalamiento: En ventanales de doble acristalamiento, la diferencia de espesores entre el primero y el segundo ayuda a mejorar la acústica del conjunto. Cuanto mayor es esa diferencia, mejor es el aislamiento. Vidrios laminados acústicos: El uso de vidrios laminados, aquellos que se componen de dos lunas de vidrio adheridas con una lámina plástica de butiral, puede incrementar el aislamiento acústico con espesores similares al vidrio simple: 4+4 20 35

5+5 25 36

6+6 30 37

Pero todo esto no servirá de nada, si la carpintería que soporta el vidrio es de mala calidad. Todos los elementos de la carpintería deben soportar el impacto del ruido en la misma medida. Bloque 1: Aspectos generales

VIII. Características acústicas

25

3+3 15 33

Página

Espesor (mm) Peso (Kg/m2) Aislamiento al ruido de tráfico (dBA)

La radiación solar que llega a la superficie del planeta se constituye por un 3% de rayos ultravioleta (UV), un 55% de infrarrojos (RI) y un 42% de la luz visible. Cada tipo de rayos se corresponde en una horquilla de longitudes de onda. UV (entre 0,28 y 0,38), RI (entre 0,78 a 2,5) y luz visible (entre 0,38 y 0,78). La distribución energética de la radiación solar global, en función de la longitud de onda entre 0,3 y 2,5 µm, para una superficie perpendicular a dicha radiación, se representa en la curva siguiente:

Espectro de la radiación solar global según EN 410 (Fuente: Manual del vidrio de Saint-Gobain Glass)

Al llegar estas radiaciones al vidrio se producen tres fenómenos que describiremos a continuación. Estos son la reflexión, la absorción y la transmisión.

VIII.1 - La transmisión La transmisión es aquella radiación que el vidrio no refleja ni absorbe y pasa de largo sin ser afectada.

El vidrio deja pasar la mayoría de los rayos infrarrojos de onda corta, sin embargo, es más opaco para aquellos de onda larga. Es por ello que se produce el llamado efecto invernadero. La radiación de onda larga es vuelta a irradiar por los objetos del interior del acristalamiento en forma de onda larga que queda atrapada generando el calor.

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Es recomendable la obtención de vidrios con un alto grado de transmisión. Esto permitiría la mejor iluminación de la estancia con una menor superficie de acristalamiento, ya que la zona acristalada generalmente es la peor aislada del edificio. Por ello se escogen vidrios que transmitan alrededor de un 89% de la radiación solar incidente.

Bloque 1: Aspectos generales

VIII. Características ópticas

VIII.2 – La absorción Parte de la energía transmitida por el sol al vidrio, es absorbida por éste. Esta absorción provoca el respectivo aumento de temperatura del material y la reemisión de esa energía tanto al exterior como al interior de la estancia. Este reemisión, dependerá de las condiciones ambientales y del tratamiento del vidrio.

VIII.3 – La reflexión Es aquella parte de radiación que es reflejada por el vidrio. A menudo puede ser deseable aumentar esta propiedad por diversos motivos estéticos o por el ya mencionado efecto invernadero. Para ello emplearíamos un revestimiento metálico en una de sus caras. A estos vidrios se les denomina vidrios reflectivos o con “coarting”.

Esquema de conceptos relativos a la radiación que afecta al vidrio. Fuente: Manual del vidrio AriñoDuglass

VIII.4 – El factor solar El factor solar es la cantidad de energía que traspasa del exterior hasta el interior de la estancia a través del vidrio. Es decir, la energía que llega por transmisión directa sumada a la reemisión interior producida tras la absorción de la radiación por parte del vidrio. Para garantizar una buena protección solar se deben tener en cuenta tres factores:

· Utilizar vidrios que transmitan la menor cantidad de calor del exterior al interior (Bajo coeficiente U)

Bloque 1: Aspectos generales

Página

· Garantizar la transmisión lumínica adecuada.

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· Se ha de disminuir el aporte energético del Sol (Factor solar mínimo)

VIII. Características ópticas

REYES MELO, MARTÍN E HINOJOSA RIVERA, MOISES. Ingenierías Vol. III. No. 9. Octubre/Diciembre 2000, pp. 7-14.

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D. ZANOTTO, EDGAR. American Association of Physics Teachers. Vol. 66. No 5. Mayo 1998, pp. 392-395.

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PILKINGTON. Funciones mecánicas del vidrio. [En línea]. [Consulta: 15 Julio del 2009]. Disponible en: http://www.pilkington.com/the+americas/chile/spanish/default.htm

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28

-

Bloque 1: Aspectos generales

Bibliografía. Bloque 1

I.1 – El origen del vidrio: Según escribe Plinio el Viejo (23-79 d.C) en su Historia Natural, este se produciría en Siria, cuando unos mercaderes que se dirigían a Egipto preparaban comida en la orilla del rio Belus, en Fenicia. Al carecer de utensilios necesarios para colocar sus ollas sobre el fuego, estos emplearon la mercancía que transportaban, el natrón, como sustento de sus recipientes. El natrón era muy apreciado en la época como limpiador de loza, en el baño y para la higiene bucal. En Egipto estaba muy extendido su uso, ya que se utilizaba en el proceso de momificación.

Natrón

Al parecer estos comerciantes pudieron comprobar cómo, al calor de la hoguera, esta “sal divina”, como la llamaban los egipcios, se fundía y, al reaccionar con la arena, daba lugar a un nuevo material brillante similar a una piedra artificial. El relato pierde fuerza al conocer que la temperatura de fusión del natrón es de unos 1300 a 1500 grados centígrados cuando una hoguera al aire libre alcanza un máximo de unos 600 ºC. Aunque no podamos admitir la historia de Plinio sobre el origen accidental del vidrio, si podemos otorgarle la razón en cuanto al lugar de procedencia del mismo. Es muy probable que el descubrimiento del material se situase en Oriente Medio, concretamente entre Egipto y Mesopotamia. El descubrimiento del metal, así como de las técnicas de elaboración del mismo, habría sido el impulsor del nacimiento del vidrio en el cuarto o quinto milenio antes de Cristo. El uso de las técnicas ya mentadas, en elementos cerámicos, propició la aparición de barnices alcalinos que aportaban impermeabilidad a los recipientes de arcilla.

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Debido a la mejora en la industria alfarera se otorgó más importancia al aspecto estético de sus producciones, naciendo así una floreciente industria vítrea que en un principio se dedicó a la realización de elementos decorativos como pequeñas estatuas o amuletos. Es lo que hoy se conoce como faiensa o fayenza egipcia, una pasta de arena o cuarzo granuloso mezclado con natrón y calentado al horno. Amuleto de Fayenza

El vidrio surgió posteriormente tras las experiencias con el metal, ya que para ambos es necesaria la construcción de hornos capaces de incrementar la temperatura así como la experimentación con fórmulas minerales que permitieran conseguir nuevos colores o propiedades. Bloque 2: Historia del vidrio

I. Historia del vidrio

I.2 – El vidrio en el antiguo Egipto La vida en Egipto estaba enormemente volcada en la muerte y la preparación del viaje a la eternidad. Es por esto que hoy en día solo se conservan restos funerarios, pirámides y sarcófagos, así como toda la pompa que rodeaba al finado.

Mascara de Tutankamon Dinastía XVIII 1327 a.C Museo Egipcio (El Cairo)

Los materiales perennes iban a parar a este tipo de fines, dejando otros de menor entidad para la vida terrenal. El vidrio, por su aspecto estético y su durabilidad, fue usado, principalmente, en esos rituales, alejado de la vida cotidiana, por lo que era difícil encontrar una industria que produjese vidrio en grandes cantidades, ya que se trataban de elementos singulares que requerían una producción más artesanal.

-La fayenza: Principal antecesor del vidrio en Egipto. (Civilizaciones Nagada y Baradian 5500 a 3500 a.C) La fayenza egipcia o composición vítrea es una pieza realizada con una pasta de vidrio principalmente compuesta por cuarzo molido, sosa y cal. Se le añadía posteriormente agua para dar forma y consistencia al elemento, otorgándole al finalizar este proceso, una capa de vidriado azul o verde, de igual composición. Para la obtención de la sosa utilizaban natrón o restos de vegetales incinerados, principalmente una planta denominada Al Kali. Una vez realizada la pieza, esta se introducía en el horno a una temperatura aproximada de unos 900 ºC, temperatura inferior a la necesaria para fundir la pasta en su totalidad. No obstante era suficiente como para crear una capa vidriada en la superficie de la Hipopótamo Amuleto 1800a.C Museo del Louvre (París) pieza. Estos objetos de pasta vítrea o fayenza tenían múltiples aplicaciones en el mundo egipcio, principalmente en el campo de la joyería. Se destinaban a realizar ornamentos funerarios como amuletos, collares, anillos o mascaras como la de Tutankamon, realizada en oro con incrustaciones de vidrio y piedras preciosas.

Bloque 2: Historia del vidrio

I. Historia del vidrio

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Las capas de vidrio que envuelven a joyas y amuletos de composición vítrea, podrían ser consideradas como las primeras manifestaciones del vidrio fabricado por el hombre. Sin embargo para los egipcios no existía distinción aparente entre ambos productos, teniendo el mismo ideograma para definir a la fayenza y al vidrio. Es más, recibían el mismo nombre: “iner en wedeh”; piedra que fluye o piedra que se vierte.

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Durante mucho tiempo la fayenza fue considerada “loza egipcia” ya que se desconocían sus componentes. Recientes estudios han demostrado su composición vítrea y no solo vidriada como hasta ahora se afirmaba.

- Origen del vidrio egipcio El perfeccionamiento de las técnicas de elaboración de la fayenza, propició la aparición del vidrio, obteniendo como resultado de este proceso, piezas elaboradas en base a arena de sílice. Entre 1570 y 1085 a.C se comenzaron a producir en grandes cantidades. Un dato muy interesante es el que se desprende del estudio de los barnices vítreos realizados por el Museo del Cairo. Barnices que como volvemos a recordar, fueron las primeras manifestaciones de vidrio Vasija Vidriada en la antigüedad. En ellos se muestra un porcentaje de oxido plomo 1479 a 1425 a. C del 0,5. El plomo es, aun en la actualidad, un material empleado para Museo de Munich conseguir la transparencia en los vidrios. De esta forma se deduce que los egipcios no fabricaron vidrio transparente en grandes cantidades, no por desconocer su técnica, sino por apreciar más su importancia de su color en fines rituales.

-Técnicas empleadas para su elaboración En aquel momento realizaban una fundición del vidrio en estado muy primitivo. Usaban cacerolas de barro, fabricadas con arcillas resistentes a altas temperaturas, como crisoles donde fundían los elementos necesarios para la elaboración del vidrio. La técnica más extendida era la llamada “núcleo de arena”. En ella se fabricaba un objeto de arcilla con la forma del elemento deseado y posteriormente se envolvía en vidrio fundido. Al finalizar este proceso, la pieza era calentada y pulida para su puesta a punto. Se extraía el núcleo de arcilla y comenzaban con la decoración mediante la técnica de envolvimiento. El envolvimiento consistía en superponer finas tiras de vidrio de diversos colores sobre el elemento fabricado. Con ellos conseguían realizar unos diseños en espiral que remataban con figuras en zigzag hechas con un punzón. Las inscripciones encontradas se realizaban introduciendo un alambre de metal en el crisol y extrayéndolo así, envuelto en pasta vítrea fusionada. También se trabajada por corte en frío con técnicas semejantes a las empleadas en la piedra. Posteriormente se pulía con arena y agua para realizar un mejor acabado.

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El retrato de Amenhotep II (a la izquierda) es el más antiguo realizado con esta técnica. Se fabricó con molde de cera perdida y posteriormente se realizaron los detalles mediante pulimento.

Retrato de Amenhotep II 1450-1400 a.C (Corning Museum of Glass)

Bloque 2: Historia del vidrio

Otra técnica extendida era la de la prensa en moldes, muy semejante a la realizada con elementos de metal. Los materiales se introducían en el recipiente y este se colocaba en un horno hasta que se fundiesen, adoptando la forma de dicho recipiente. Cuando la pasta se enfriaba se abría el molde, extraían la figura y procedían al pulido y remate de la misma. I. Historia del vidrio

Elementos huecos (Vasos, jarras…)

Acabado exterior

Moldeo

Núcleo de arena

Machaqueo del cuarzo y adquisición de la sosa a través del Natrón o vegetales incinerados.

2º - Realización de la pasta

Mezcla de todos los productos.

3º - Moldeo de la figura

Añadido de agua y posterior moldeo.

4º - Capa vidriada

Recubrir mediante una capa de la misma composición.

5º - Horneado

En horno a una temperatura de 900 ºC.

1º - Realización del núcleo

Moldeado en arcilla del núcleo con la figura deseada.

2º - Cubrición con vidrio

La figura de arcilla se cubre con una capa de vidrio

3º - Calentar la pieza

Puesta en el horno de la pieza

4º - Retirada del núcleo

Extracción del núcleo de arcilla

5º - Enfriamiento y pulido

Puesta a punto de la pieza mediante pulido.

1º - Fabricación de tiras de vidrio

Realización de tiras de diversos colores.

2º - Colocación

Colocación de las tiras realizando el diseño de la pieza, principalmente en espiral.

3º - Remate

Remate de la pieza mediante el empleo de un punzón, realizando generalmente figuras en zigzag.

1º - Elaboración de piedra vidriada

Se creaba un elemento base sobre el que tallar mediante el empleo de alguna de las técnicas descritas.

2º - Corte en frío

La pieza es moldeada con las técnicas empleadas en la cantería.

3º - Acabado

Se pulía con arena y agua para suavizar imperfecciones.

1º - Realización del molde

Se crea un molde de dos hojas con la figura a realizar

2º - Introducción del vidrio

El vidrio, una vez fundido, se introducía en el molde, tomando su forma.

3º - Extracción

Cuando la pasta se enfriaba se procedía a su retirada

4º - Remate

La pieza se pulía y se procedía a darle su aspecto final

Envolvimiento

Corte en frío

Todo tipo de productos

Prensa en molde

Bloque 2: Historia del vidrio

I. Historia del vidrio

Página

Fayenza (Joyas, talismanes, amuletos…)

1º - Obtención de los materiales

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TÉCNICAS DE ELABORACIÓN DEL VIDRIO EN EL ANTIGUO EGIPTO PRODUCTO TÉCNICA FASE DEL PROCESO DESCRIPCIÓN

-Evolución vidriera El faraón Tutmosis III (1504-1450 a.C), fue una figura relevante en la evolución del vidrio en Egipto, ya que creó el primer gran centro vidriero e importó artesanos de esta materia de las zonas que dominaba (Siria y Palestina). Fue por aquella época cuando el vidrio se comenzó a trabajar de forma independiente del metal, creándose talleres especializados como el de Amenhotep III, en Tebas, y de Amenhotep IV, en Tell Amarna. Los reinados de estos tres faraones ya mentados, todos ellos de la XVIII dinastía, fueron los que marcarían la etapa de mayor esplendor del arte del vidrio en Egipto. En aquella época se realizaban figuras que imitaban a las realizadas con el metal, piedras y cerámica. En una posterior expansión, la fabricación del vidrio se extendió al Mar Egeo, donde se comenzaron a adoptar formas semejantes al arte cerámico griego. Los objetos más elaborados datan del reinado de Amenhotep IV (1377-1258 a.C) y su esplendor llega hasta la fecha aproximada de 1200 a.C. Posteriormente se produjo un importante declive en la industria vidriera en el cual dejaron de fabricarse vasos y la producción se centró en la falsificación de joyas, amuletos y sellos. Este decadencia vidriera duró varios siglos y solo volvió a resurgir tras la conquista de Carlo Magno que dio paso a la época alejandrina y helenística.

-Principales centros vidrieros: Tebas: Desde la dinastía XVIII a la XX - Murales con escenas en los que aparecen artesanos elaborando vidrio. Beni Hassan: Dinastías XI y XII -39 tumbas excavadas en la roca donde se aprecian murales de ese tipo. Sakkara: Grabados que muestran esas mismas escenas artesanales.

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Tell Amara: Piezas encontradas en el taller del palacio de Amenhotep IV.

Mapa de Egipto con los principales centros vidrieros

Bloque 2: Historia del vidrio

I. Historia del vidrio

I.3 – Industria vidriera en Mesopotamia La industria del vidrio se desarrolló paralela a la egipcia en Mesopotamia. Así lo prueban las cuentas de vidrio para collares encontradas en ese lugar. Dominaron, a su vez, la técnica del esmalte de la cerámica, como se puede observar en los ladrillos de la puerta de Ishtar en el palacio de Babilonia (600 a.C). La prueba definitiva de su desarrollo vidriero en la época del antiguo Egipto, son unos vasos de vidrio Puerta de Ishtar (Babilonia) que datan del segundo milenio antes de Cristo. Estos recipientes son considerados como los vasos más antiguos que se conocen y, aun siendo así, se conservan en perfectas condiciones. Se sabe, por los objetos encontrados en Nínive, que ya utilizaban técnicas como la del corte en frío o la de realización de mosaicos, consistente en fusionar pequeños trozos de vidrio de varios colores dando formas ya establecidas. Un elemento fundamental para la comprensión de la artesanía vidriera en Mesopotamia, son las tablillas de arcilla de la biblioteca real asiria de Nínive. En ellas se describe la manufactura del vidrio y como imitaban piedras preciosas. Estas tablillas son las instrucciones más antiguas para la elaboración del vidrio (1400 al 1200 a.C).

I.4 – Alejandría y el vidrio Tras la invasión de Egipto, por parte de Alejandro el Magno, la cultura tradicional egipcia sufrió su época de decadencia. Los conquistadores impusieron su cultura helenística, su religión y sus leyes. En el año 332 a.C Alejandro fundó la ciudad de Alejandría, principal centro científico y cultural del mundo antiguo. Este dejó a cargo de su gobierno a los tolomeos.

Bloque 2: Historia del vidrio

I. Historia del vidrio

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Artesanos de Mesopotamia emigraron a la ciudad aportando nuevas técnicas de elaboración. La más representativa consistía en colocar una capa de vidrio de un color y posteriormente superponer otra de otra tonalidad, labrando esta última hasta darle el acabado deseado. La

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La fusión de ambas culturas, tolomea y egipcia, dio a lugar a un giro en el uso del vidrio, orientándolo a la vida terrenal y no a la de ultratumba. Es por ello que se encuentran más piezas fabricadas Jarrón Portland para el uso cotidiano tras la fundación de la ciudad. El importante British Museum (Londres) descubrimiento del vidrio soplado, probablemente en las costas fenicias durante el siglo I a.C, y su posterior implantación en la ciudad de Alejandro, fue determinante para convertir a esta urbe en la mayor productora del Mediterráneo.

pieza más importante de este tipo es el jarrón Portland que se encuentra en el museo británico de Londres.

I.5 - El vidrio en el Imperio Romano Antes de la conquista de Egipto por parte de Julio Cesar, la mayoría del vidrio que se usaba en Italia o Grecia era importado de la ciudad de Alejandría. Posteriormente, durante el siglo I a.C, este se difundió por todos los rincones del Imperio, llegando a lo que actualmente sería España, Francia, Alemania, Inglaterra y Bélgica. Los romanos asimilaban los avances científicos de las culturas a las que conquistaban haciéndolos como propios. Es probable que al igual que incorporaron a su vida la religión y política de los griegos, también tomasen de ellos las técnicas de elaboración del soplado a la caña, desarrollando y mejorando su proceso. El constante intercambio de conocimientos a través de las provincias pertenecientes al imperio propició la expansión de los centros vidrieros por Europa. Muy especialmente en la zona alemana e italiana. El método del soplado desplaza rápidamente a otros más tradicionales debido a su facilidad de fabricación y el bajo coste de su producción.

Mosaico de vidrio romano s I a.C

Mientras antes se preferían los colores y formas llamativas, en la roma de finales del siglo primero comenzaron a hacerse valer otras cualidades como la fragilidad o transparencia del mismo. El vidrio pasa definitivamente a ocupar parte de la vida cotidiana utilizándose como material habitual en la elaboración de vasos, jarras, copas, etc. Cabe destacar que fue en la época romana donde la técnica del mosaico, también empleada en Egipto, alcanzó su mayor esplendor. Encontrándose datadas, el mayor número de estas piezas, entre los siglos I a.C y I d.C.

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La caída del Imperio llevó a una gran decadencia en cuanto a evolución y producción vidriería debido a la independencia de las provincias y la falta de fluidez de conocimientos. El establecimiento de Constantinopla como capital del imperio romano de oriente fue el golpe definitivo para el estancamiento del desarrollo en el material.

Vidrio romano (s. I y II a.C) Los cuatro objetos de la izquierda son piezas funerarias.

Bloque 2: Historia del vidrio

Jarra romana procedente de Hispania

I. Historia del vidrio

I.6 - Desarrollo en la edad media Tras la caída del imperio los vidrieros del norte de Europa continuaron con la fabricación de objetos utilitarios elaborados con este material. Se renovaron los diseños con formas nuevas y contundentes, dejando en la superficie una decoración de añadidos de vidrio en forma de gotas u otro tipo de adornos. Este vidrio, fabricado en el norte de Europa, presentaba generalmente un color verdoso ya que estaba realizado con carbonato sódico de plantas marinas del Mediterráneo. Sin embargo Copas de Waldglas a finales de la edad media, debido a la dificultad de obtener carbonato sódico, se comenzó a utilizar la ceniza de los propios hornos como fundente para realizar un vidrio de composición potásico-cálcica. A este nuevo material se le denominó Waldglas (vidrio del bosque). En la actualidad se siguen fabricando objetos con este tipo de vidrio. Debido a la pujanza de la religión cristiana y su aparición en todos los aspectos de la vida en la edad media, la producción de vidrio más importante se realizó para la decoración de las iglesias y templos cristianos. En la zona del Mediterráneo se estilaban más los mosaicos hechos con pequeños trozos de vidrio, denominados teselas, y agrupados mediante un conglomerante, realizando escenas de la religión o la vida cotidiana. En el norte de Europa la utilización del vidrio derivó en el uso en vidrieras de distintos colores. Se tiene constancia de que ya en el siglo VII se podían encontrar en las Vidriera de la catedral de Granada iglesias. No obstante las primeras vidrieras que se conservan datan del siglo XI. El mayor esplendor en este arte se dio en la Francia e Inglaterra de los siglos XIII y XIV con la aparición del gótico. Posteriormente la fabricación de vidrieras decayó volviendo a surgir a mediados del siglo XIX.

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Los tres reyes magos. Mosaico de San Apolinar in Classe (s. VI d.C) Rávena

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Aunque ya narraremos con detenimiento lo que supuso para la construcción la aparición de las vidrieras, su uso como elemento de cerramiento y las múltiples utilidades para ambientar espacios, así como su evolución y variedad de formas y estilos.

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I. Historia del vidrio

I.7 - El Renacimiento -Venecia Venecia dominó la industria vidriera del continente durante siglos, hasta el XVIII. Hablar de vidrio veneciano es hablar de la isla de Murano. En 1291 los vidrieros de Venecia se vieron forzados a emigrar a esta isla para protegerse del riesgo de incendios. Tras largos años de dedicación a este material, el cristal de Murano obtuvo gran fama gracias a las exportaciones y su gran calidad. El aporte más importante realizado por los venecianos fue el desarrollo del vidrio sódico duro y refinado, de gran ductilidad. Su ausencia de color y su transparencia le hacían semejante al cristal de roca. A este tipo de vidrio se le llamó cristallo. Las primeras piezas de este material eran sencillas, pero poco a poco, tras mejorar la ductilidad, se obtuvieron cada vez elementos más elaborados. Obra de Carlo Moretti fabricada en También son muy populares los objetos de cristal de cristal de Murano Murano que combinan transparencia y opacidad, así como el cristal aventurine, inventado en la ciudad de los canales. En la actualidad se reconoce más el cristal de Murano por sus colores vivos que por la transparencia del mismo.

El modelo de Venecia, su artesanía, era la envidia de todos los europeos, tanto que comenzaron a copiar sus técnicas y decoraciones. El arte se difundió por toda Europa pese a que existía una ley que impedía divulgar sus secretos e incluso les impedía abandonar Venecia. No obstante gran número de ellos emigraron a distintas partes del continente exportando sus conocimientos y fundando nuevos talleres. En la actualidad la economía de la isla de Murano sigue girando en torno al cristal y este producto sigue siendo apreciado por los turistas y gente del arte, como puede apreciarse en la obra de Carlo Moretti.

Piezas elaboradas con cristal de Murano

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En el siglo XVII desapareció la fuerte influencia italiana debido a la aparición de nuevas formas para la fabricación del vidrio originadas en Alemania e Inglaterra.

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I. Historia del vidrio

-Alemania e Inglaterra En Alemania se desarrolló un vidrio potásico, más grueso y duro que el cristallo Veneciano, era ideal para la elaboración de piezas mediante rueda giratoria. Caspar Lehmann fue uno de los máximos responsables del desarrollo del grabado mediante esta técnica a principios de la década de 1600. Los talladores y grabadores de Nuremberg y Potsdam se hicieron famosos por sus diseños barrocos, mientras que en el resto de Alemania se producía el tradicional vidrio esmaltado y pintado en frío. El hecho definitivo para romper la hegemonía veneciana fue el descubrimiento del vidrio de protóxido de plomo, inventado por George Ravenscroft en Inglaterra. Sus propiedades eran más apreciadas que las del vidrio de Murano, debido a su suavidad, brillo y durabilidad, por todo aquello el vidrio plomado fue considerado el de mayor calidad en el siglo XVIII. La cristalería de mesa inglesa fue muy apreciada y dominó el mercado no solo en Europa sino también en las colonias, convirtiéndose en modelo para el resto de países. Los ingleses introdujeron innovaciones como las copas decoradas con burbujas de aire o espirales de esmalte opaco.

-El cristal de Bohemia Bohemia es una región de la actual república checa donde se comenzó a fabricar vidrio en el siglo XIII, alcanzando popularidad durante el siglo XVI. Durante los siglos XVII y XVIII logró hacerse con la hegemonía en la elaboración de objetos de este material, desplazando de esta al vidrio Veneciano. La cercanía de bosques, que proporcionaban madera para los hornos, así como minas de cuarzo útiles para la elaboración del vidrio, propició el desarrollo de esta industria. Sus características lo hacían especial. Su transparencia era inigualable y los grabados le otorgaban un estilo peculiar, el cual abandonarían posteriormente en el siglo XVII adoptando la coloración veneciana.

Objetos de cristal de Bohemia

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I. Historia del vidrio

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En Cataluña se enclavó una importante industria vidriera cuyo máximo esplendor se dio en el siglo XVI, dando piezas comparables en belleza con las venecianas. La manufactura más importante se dio en Mataró. En el siglo XVII se inició una decadencia de la industria otorgando una pérdida de calidad. Andalucía y Castilla también fueron grandes productoras de vidrio, teniendo como máximos exponentes la manufactura de Castril de la Peña en la primera y Recuenco o Cadalso de los Vidrios en la segunda. No obstante es importante remarcar el papel del levante en la historia del vidrio en este país. Hacia el 1750 algunos decoradores holandeses emigraron a esta zona de la península estableciendo aquí sus talleres. De esta manera se inició la producción de vidrio por la región.

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-España

I.8 - Siglos XIX y XX En el siglo XIX se produjeron grandes avances en la industria y se redescubrieron y adaptaron sistemas de la antigüedad a las técnicas de aquella época. Hasta mediados de siglo la técnica más empleada fue la del prensado. La elaboración de piezas mediante la técnica de tallado decayó debido al coste económico en comparación con las piezas prensadas. No obstante en 1880 el tallado volvió a surgir con fuerza tras la aparición de un tallado brillante de gran calidad. En aquella época se volvieron a utilizar técnicas de la antigua roma debido al gusto neoclásico. Se fabricaron vidrios laminados con panes de oro (Zwischengoldglas) y se retomó la técnica del camafeo, alcanzando su apogeo con las piezas elaboradas por Thomas Webb & Sons (fundada en 1837) realizadas en Stourbrige, Inglaterra. Pisapapeles decoración En la década de 1840 obtuvo gran éxito los pisapapeles Millefiori decorados con millefiori, semejante al mosaico antiguo. A finales del XIX el cristal de roca del renacimiento inspiró una técnica de grabado y pulido.

Bohemia mantuvo el tipo en la decoración tallada a la rueda y también practico otras técnicas, como la del cristal encajado. Debido a los avances en la química se pudieron fabricar vidrios más opacos y de un aspecto semejante a las piedras preciosas. Se inició por aquel entonces lo que se dio por llamar vidrio artístico. Eran piezas elaboradas con diferentes estilos que comenzaron a crearse en la década de 1880. Su fin era generalmente decorativo y eran una reacción en contra de los productos realizados en serie. El movimiento Art Nouveau (Modernismo) influyó en el vidrio en desde el 1890 hasta el 1910. Los máximos representantes de esta época fueron Louis Comfort Tiffany en EEUU y Émile Gallé en Francia.

Lotus Leal (Louis Comfort Tiffany)

Tras la I Guerra Mundial el interés por las texturas y nuevas formas creció considerablemente, dando lugar a diseños como los elaborados por René Lalique y Maurice Mariot.

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Ya en 1930 el vidrio elaborado con plomo se extendió rápidamente, debido a su alto grado de transparencia. Su producción se desarrolló principalmente en fábricas escandinavas y estadounidenses. Estados Unidos adquirió la supremacía vidriera en los años 60 del siglo XX de la mano de Harvey Littleton y Dominick Labino. Los artesanos experimentaban con el vidrio en pequeños hornos instalados en sus estudios. Actualmente artistas de todo el mundo aun desarrollan esta labor inventado nuevas formas técnicas de decoración. Bloque 2: Historia del vidrio

I. Historia del vidrio

II.1 - Consideraciones Básicas El vidrio se destaca como material imprescindible en la historia de la construcción. Sus cualidades en cuanto a translucidez, transparencia y aislamiento tanto acústico como térmico le han otorgado un lugar privilegiado. Su uso principal recayó en el cerramiento de ventanas, debido a la facilidad con la que moldea la luz otorgando distintos colores y proporcionando ambientes de cualquier tipo. Desbancó, y lo sigue haciendo, a otro tipo de materiales que se empleaban para este menester, como podrían ser pergaminos, tela, cueros, alabastro y mica. Todos ellos sucumbieron a la innegable superioridad de este material en cuanto a versatilidad de usos, la facilidad de forma y sus excelentes propiedades.

Ventana de Alabastro

Quizá los momentos más importantes en la historia de este material sean la creación de vidrieras en el arte gótico o los grandes avances de la industria en el siglo XIX. Ambos otorgaron relevancia a este material para avanzar hasta la actual arquitectura del vidrio.

II.2 – Origen El origen del vidrio en la construcción se remonta al siglo I d.C en la época romana. Se utilizaría como cerramiento para edificios, generalmente de construcción pública. Eran vidrios planos elaborados mediante la técnica del vertido o colado en mesas. Aun no siendo de mucho tamaño podrían llegar a tener dimensiones considerables, unos 100 x 70 cm como máximo. El espesor podía variar de 2 a 15 mm. Eran necesarias estructuras sustentantes de madera, cobre o escayola, para enmarcar este tipo de vidrios. Por aquel entonces este tipo de cerramientos era considerado un lujo al alcance de pocos, debido al alto coste de fabricación. Es por ello que no se expandió en demasía, no pudiendo desplazar a otro tipo de materiales.

Los numerosos avances tecnológicos permitieron la definitiva implantación del vidrio como elemento de cerramiento en huecos y ventanas. Bloque 2: Historia del vidrio

II. Historia del vidrio en la construcción

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Pero quizá la muestra más antigua de uso del vidrio en la construcción, son los mosaicos encontrados en Mesopotamia en el tercer milenio a.C. Técnica que posteriormente se desarrolló en Egipto y se transmitió a Grecia y Roma.

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Otro tipo de uso muy extendido en Roma fue empleo como elemento de pavimentación y revestimiento, de tal manera que Seneca llegó a decir “se puede considerar muy pobre quien no tiene su habitación recubierta de placas de vidrio”.

II.3 – El soplado La técnica del soplado, al igual que para el resto de aplicaciones del vidrio ya mencionadas, tuvo gran relevancia en la fabricación de este material para la construcción. Esto fue debido a que esta técnica permitía elaborar láminas de mayor tamaño, facilitando el cerramiento de huecos cada vez mayores. Otra consecuencia relevante de la aparición de esta técnica fue la mejora del vidrio, ya que para realizarla era necesarias temperaturas mayores que las empleadas en la pasta de vidrio y por lo tanto estas daban mejores propiedades al material. Sus ventajas frente a otro tipo de método eran evidentes. Dejando a un lado el mayor tamaño ya mencionado, podíamos encontrar láminas mucho más delgadas y el proceso de fabricación acortó considerablemente los tiempos de elaboración, permitiendo reducir los costes. Esto, unido al descubrimiento fenicio y su facilidad para el comercio, propició la rápida expansión por toda Europa.

La llegada de la revolución industrial acercó nuevos métodos de elaboración más centrados en la producción mediante máquinas (Prensado, estirado, laminado continuo o discontinuo, flotado, etc.) Debido a ello, el soplado del vidrio quedó relegado a un segundo puesto, al menos el soplado a boca, manteniéndose únicamente como la forma más empleada de elaborar vidrio de manufactura, artesanalmente y en el terreno artístico.

Proceso de fabricación de una copa de brandy (Img. Biblioteca Digital ILCE)

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Tradicionalmente se emplearon los métodos de cilindro o manchón y el de ciba o disco. Estos métodos se desarrollaron y convivieron en la edad media hasta el siglo XIX, pese a que la técnica de soplado data del siglo I a.C. De los dos, el proceso de ciba o disco es el que otorgaba un mejor resultado y mayor calidad.

Bloque 2: Historia del vidrio

II. Historia del vidrio en la construcción

II.4 Las vidrieras -Desarrollo y expansión Una gran innovación técnica y artística del vidrio en la construcción fue el uso de este para la elaboración de vidrieras de color translúcido. Esta técnica consiste en unir varios fragmentos de cristales planos mediante varillas de plomo. Quizá el origen de estos tipos de elementos venga del mundo islámico, introduciéndose en Europa a través de Bizancio (actual Estambul) y de la España musulmana. La época en la que alcanzó su apogeo europeo fue durante el arte Románico y muy especialmente durante el Gótico. El uso de las varillas de plomo como soporte para el cristal se conoce desde la época romana, ya que se han encontrado restos de este tipo en ruinas profanas de Francia y Alemania. También se han encontrado muestras de este tipo en Inglaterra, datándose de los siglos VII y VIII. No obstante su uso generalizado en la arquitectura cristiana no se empezaría a generalizar hasta el siglo IX y X. En la Edad media se extendió el uso de las pinturas fundentes sobre el vidrio. Técnica que probablemente se exportó desde Alejandría. Consiste en la aplicación de pinturas vitrificables La Sagrada Familia sobre el vidrio a colorear. Una vez se pintaba el motivo deseado (Catedral de la Almudena) la pieza era horneada de nuevo a baja temperatura, fundiéndose la pintura esmaltada y adhiriéndose firmemente. Este procedimiento, desarrollado durante el periodo romano (s. III y IV), fue largamente extendido durante el siglo IX y X.

-Uso y simbología Para el Cristianismo medieval la luz simbolizaba la propia imagen de Dios. Es por ello que consideraban de gran importancia las vidrieras, cuyas imágenes servían, como sirvieron los murales, para la difusión de la cultura cristiana, sus valores y sus tradiciones, así como el conocimiento de episodios o personajes bíblicos.

Bloque 2: Historia del vidrio

II. Historia del vidrio en la construcción

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Pese a que las vidrieras nacieran en la arquitectura cristiana durante los siglos VII y VIII d.C, el mayor auge de este tipo de cerramiento se dio durante el gótico. Siendo este el principal elemento para el cierre de los elementos huecos hasta el siglo XIX.

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La mayoría de vidrieras que se realizaban eran de colores, permitiendo realizar imágenes y escenas, salvo excepciones como la Orden Cisterciense que, durante los siglos XIII y XVI, elaboró un tipo de vidriera más austera donde predominaba un vidrio transparente que dejase pasar por entera la luz blanca.

El uso de este tipo de acristalamientos en el gótico, supuso un cambio en la forma estructural de los edificios religiosos. Esto fue debido a la gran importancia que tenía en la época el concepto de luz como divinidad y el contraste con el románico en cuanto a ligereza de las formas. El edificio románico tal y como estaba concebido, con gruesos muros y no excesivos huecos, posibilitaba un tipo de decoración más volcada a lo mural, la luz era considerada más un instrumento que un elemento. Mientras, la revolución gótica trajo consigo un cambio en cuanto a conceptos de iluminación y uso de esta como un útil más volcado a la decoración y creación de ambientes. El caso extremo de este tipo de uso lo podemos observar en la Sainte-Chapelle de París, donde prácticamente el muro es en su totalidad vidrio de diversos colores y en donde la construcción está centrada en la luz de sus vidrieras.

Sainte-Chapelle (París)

-Camino a la transparencia Otro cambio significativo en el uso y forma de los ventanales se produjo en el siglo XVI, con la llegada del Renacimiento y los nuevos conceptos e ideas arquitectónicas que surgieron de él. Las vidrieras multicolores dejarán paso a otras en donde la importancia no reside en su elaborada imagen sino en su transparencia. El arte de las vidrieras coloreadas quedará relegado a edificios de estilo gótico y convivirá durante el siglo XVI con el estilo renacentista, que tenía como preferencia ventanas de menor tamaño formadas por incoloros vidrios. Tras el comienzo del Barroco en el siglo XVII este arte llegará a su casi total desaparición. El estilo barroco hereda lo que ya se comenzaba a aplicar en el renacentista. Las ventanas se reducen y abandonan su estética pictórica, buscando una luz clara y blanca fuera de todo simbolismo. Este tipo de ventanas tenían como único elemento decorativos sus motivos geométricos.

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Las vidrieras, como elementos de vidrio plano unidos con varillas de plomo, tienden a ir desapareciendo progresivamente debido a este gusto por la luz pura sin ningún objeto que interfiera o dañe la imagen que esta proyecta. Tras el gótico, esta vuelve a ser lo que fue en el románico, un simple instrumento para poder observar el interior y realizar actividades que requieran de ella. Diversos avances científicos dieron el golpe definitivo, orientando el cerramiento mediante vidrio a la colocación de piezas únicas completas, sin varillas de plomo.

Bloque 2: Historia del vidrio

II. Historia del vidrio en la construcción

II.5 – Desarrollo de la vidriería En los siglos XV y XVI comenzaron a producirse algunos cambios en el la fabricación del vidrio plano, debido a ese gusto ya mencionado por el aspecto transparente y su mayor tamaño para evitar las varillas de plomo. El primer avance que se produce es el adelgazamiento de las láminas, que aun seguían produciéndose por el método del soplado a boca. Precisamente la mejora de este sistema pudo propiciar esta reducción de espesor, así como el abaratamiento de costes, reduciendo la cantidad de material empleado y el aspecto estético, ya que a menos espesor otorgaba mayor claridad. A su vez se mejora la calidad del vidrio empleando la soda en lugar de potasa y aumentando así su resistencia al deterioro químico.

Ventana renacentista (Mallorca)

Debido a la transformación cultural que supuso el Renacimiento y este cambio en cuanto al uso y gusto sobre las vidrieras, estas pasaron a ser lienzos de vidrio sobre los que pintar, en el mejor de los casos, o únicamente simples cerramientos transparentes.

En los siglos XVII y XVIII se produjeron grades avances en las técnicas de fabricación del vidrio y este material alcanzó gran importancia en diferentes campos como la óptica o la química. Esto propició la aparición en Europa de numerosas fábricas y novedosos sistemas de elaboración, tal y como se describe arriba. En el campo de la construcción, que es el que realmente nos interesa, la industrialización del proceso de realización del vidrio plano, por el procedimiento de colado sobre superficie metálica y posterior laminado, fue un avance decisivo para la imposición de este material en el cerramiento de huecos de edificios de menor entidad. Pero sin embargo el impulso definitivo no se dio hasta mediados del siglo XIX con la introducción de hornos de balsa que permitían la producción masiva de grandes láminas de vidrio plano. El siguiente paso fue la elaboración del vidrio mediante el método de estirado y el desarrollo de sistemas de laminación en continuo. En 1952 se desarrolla el método que actualmente es el más utilizado para la realización de vidrio plano orientado a la construcción. La marca inglesa Pilkington comienza a fabricar vidrio flotado.

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Este gran paso en la industrialización de la producción vidriera, traerá consigo un sin fin en la aplicación de este material en la construcción, que, junto al acero, hará surgir nuevas formas constructivas y elevar las edificaciones a techos hasta ahora jamás imaginados.

Bloque 2: Historia del vidrio

II. Historia del vidrio en la construcción

II.6 – Arquitectura del vidrio (s.XIX, XX y XXI) Consecuencia de los avances mencionados en el punto anterior, se desarrollará una nueva arquitectura basada en el vidrio y el acero como elementos fundamentales para la elaboración de muros y cubiertas. Esta nueva tecnología permite realizar edificios con una mayor luminosidad y unos ventanales acristalados de gran tamaño. Los ejemplos más claros son los invernaderos, numerosos en el siglo XIX, las estaciones de ferrocarril o los llamados palacios de cristal, donde el elemento principal era indudablemente el vidrio. Sin embargo no será hasta finales del siglo XIX y principios del XX cuando, de la mano de la escuela de Chicago, el uso generalizado del vidrio salte desde la arquitectura civil a la construcción de viviendas. A la vez de esta gran expansión de la arquitectura del vidrio, se produjo un nuevo resurgimiento de la artesanía de la vidriera, en parte gracias a las ideas del Romanticismo y la vuelta de las técnicas medievales.

Palacio de cristal (Parque del retiro, Madrid))

Este resurgir de la vidriera como concepto de cerramiento, así como de las antiguas técnicas ya olvidadas, propiciará la aparición de numerosas innovaciones técnicas y la introducción del arte vidriero en la arquitectura civil. Gracias al movimiento Arts & Crafts, desarrollado en la segunda mitad del siglo XIX, que reivindicaba la artesanía y el arte por encima de la producción en masa, la vidriera guardo un espacio dentro de la arquitectura de la época. Posteriormente, movimientos como el Modernismo o el Art Decó propiciarán un nuevo impulso a la vidriería, otorgándole nuevas formas de expresión. Durante el siglo XX la expansión del vidrio se hizo generalizada. Todas las viviendas comenzaron a realizar el cerramiento de huecos mediante el uso del vidrio. Se produjeron cambios considerables, especialmente en el entramado de plomo, que en muchos casos fue sustituido por otros materiales como el cobre, el hormigón o eliminado por completo. En algunos casos suele aparecer superficies formadas por grandes láminas de vidrio, pintadas o tratadas con ácido.

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En la actualidad, el vidrio es el elemento esencial en la realización de cerramientos para edificios de gran envergadura, como rascacielos y gracias a la aparición del muro cortina este material ha visto aumentada, aun más si cabe, su producción y uso. A nivel industrial el vidrio flotado ha desbancado a otro tipo de procesos de producción, y la calidad y transparencia del mismo va en aumento. Es por ello que se ha convertido en material imprescindible en cualquier tipo de construcción, ya sea en edificios singulares de obra civil, como en pequeñas casas unifamiliares. Hoy en día no se entiende un hueco que no esté cerrado con este material.

Bloque 2: Historia del vidrio

II. Historia del vidrio en la construcción

5500 a.C 1570 a 1085 a.C 1085 a 332 a.C

-Descubrimiento del vidrio en Oriente Medio -Realización de piezas de Fayenza Egipcia (cuarzo molido, sosa y cal) -Primeras piezas de vidrio de arena de sílice -Decadencia en la producción de vidrio.

s. I a.C

-Invención, en las costas fenicias, del vidrio soplado -Monopolio de Alejandría en la producción vidriera

s. I d.C

-Expansión del vidrio por el resto de Europa

Año 395

s. VII s. IX y X Año 1291 s. XIII y XIV

-Nueva decadencia vidriera tras la caída del Imperio Romano de Occidente -Aparición de las primeras vidrieras -Uso generalizado de vidrieras en construcciones religiosas -Establecimiento de los artesanos del vidrio en Murano -Siglos cumbre en la realización de vidrieras (Gótico)

s. XV

-Adelgazamiento de las láminas de vidrio plano -Mejora de la calidad del vidrio

s. XVI

-Cambio del gusto a favor del vidrio transparente en edificios

s. XVII

-Aparición de nuevas técnicas en Alemania e Inglaterra -Desaparición casi total de la artesanía de las vidrieras coloreadas

s. XVIII

-Hegemonía veneciana en la elaboración del vidrio -Posterior desplazamiento veneciano a favor del cristal de Bohemia

s XIX

-Redescubrimiento de técnicas de la Edad Media -Aparición de nuevas formas de elaborar el vidrio

s. XX

-Imposición del vidrio plomado por su alto grado de transparencia -Liderazgo mundial de EEUU en la producción de vidrio (años 60) -Aparición de los hornos para la realización de vidrio flotado

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Año 1952

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V milenio a.C

Bloque 2: Historia del vidrio

II. Historia del vidrio en la construcción

GALVAN LLOPIS, VICENTE, PALAIA PÉREZ, LILIANA, SORIANO CUBELLS, MARÍA, El Vidrio, Valencia, UPV, 2001.305

-

CORNING MUSEUM OF GLASS. The Origins of Glassmaking. [En línea]. [Consulta: 11 de Marzo del 2009] Disponible en: http://www.cmog.org/dynamic.aspx?id=3120#3

-

ONI ESCUELAS. Historia del vidrio. [En línea]. [Consulta: 20 de Marzo del 2009] Disponible en: http://www.oni.escuelas.edu.ar/2002/buenos_aires/berazategui/Vitrales%20e%20historia%20 del%20vidrio1.htm

-

BIBLIOTECA DIGITAL ILCE. El vidrio soplado. [En línea]. [Consulta: 31 de Marzo del 2009] Disponible en: http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen3/ciencia3/137/html/sec_7.html

-

MUSEO DEL VIDRIO DE MONTERREY MÉXICO. Historia del vidrio. [En línea]. [Consulta: 2 de Marzo de 2009] Disponible en: http://museovidrio.vto.com/ihv.htm

-

OFICIOS TRADICIONALES. Sopladores de vidrio. [En línea]. [Consulta: 12 de Marzo de 2009] Disponible en: http://www.oficiostradicionales.net/es/vidrio/sopladores/

-

CONSTRUPEDIA. Vidrio. [En línea]. [Consulta: 3 de Marzo del 2009] Disponible en: http://www.construmatica.com/construpedia/Vidrio

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ABCPEDIA. Vidrio: Historia, fabricación y usos actuales. [En línea]. [Consulta: 3 de Marzo del 2009]. Disponible en: http://www.abcpedia.com/construccion/materiales/vidrio.html

-

CORTES PIZARRO, FERNANDO. Revista del Vidrio Plano. Nº64. Marzo/Abril 2001, pp. 10-19

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-

Bloque 2: Historia del vidrio

II. Historia del vidrio en la construcción

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Tras el desarrollo de la evolución histórica del vidrio a lo largo del tiempo, hemos de detenernos en la elaboración del mismo en la actualidad. Para ello es necesario conocer los métodos generales de la vidriería. Métodos compartidos por todo tipo de industria volcada a este material, ya sea del sector de la construcción, la automoción o el embotellado. La fabricación del vidrio consta de siete procesos diferenciados:

Vitrificantes

Fundentes

Estabilizadores

Afinantes

Colorantes

1 - RECEPCIÓN DE MATERIAS PRIMAS

2 - PESAJE Y DOSIFICACIÓN

3 - FUSIÓN 4 - CONFORMADO

HUECO

PLANO

DOMESTICO

5 – RECOCIDO O TEMPLADO

ESPECIAL

CONTINUO

LANAS MINERALES

5 – SECADO O POLIMERIZADO

6 – CONTROL DE CALIDAD

7 – EMBALAJE Y EXPEDICIÓN

Todos los procesos son, en mayor o menor medida, comunes a todo tipo de vidrio a fabricar. Todos salvo el conformado, que diferencia el resultado final del producto. Es por ello que primeramente intentaremos desglosar aquellas partes de la cadena de producción que sean comunes a todo tipo de vidrios. Desde la recepción de las materias primas hasta el embalaje del producto final.

II.1 – Introducción El cuidado de las materias primas es fundamental en el proceso de fabricación del vidrio. Ya que nos determinará las propiedades del mismo, tanto mecánicas como estéticas. Por lo tanto se requiere tener en cuenta ciertos aspectos esenciales con respecto a la elección y utilización de dichas materias: -

Será necesario suministrar al horno cantidades suficientes y de forma continua, para evitar el apagado y encendido del mismo.

-

Las calidades de los materiales deberán ajustarse a las especificaciones requeridas para cada tipo de vidrio.

-

Se deberá mantener los costes de producción.

Si atendemos únicamente al proceso de fabricación, las mejores materias primas serían aquellas que: -

Faciliten el manejo de la mezcla

-

Reduzcan la temperatura de fusión, permitiendo ahorro energético.

-

Aumentan la velocidad de fusión, aumentando en consecuencia el ritmo de producción.

-

Reduzcan las pérdidas y disminuyan la erosión de los refractarios del horno.

-

Arena silícea y cuarzo

-

Carbonato de Sodio

-

Feldespato potásico

-

Calizas y calizas dolomíticas

-

Casco de vidrio (vidrio reciclado)

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El estudio de las diferentes tipologías y usos de estas materias primas nos llevara a una mejor comprensión del material. Es por ello que dedicaremos los siguientes apartados a desglosar las diferentes aplicaciones de cada una de ellas.

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Para la fabricación de vidrio se requieren diversas materias primas en diferentes grados de pureza en función de la tipología de vidrio a realizar. No obstante, podemos destacar los componentes más comunes:

Bloque 3: Fabricación

II. Materias primas

II.2 – Clasificación Si atendemos al origen de las materias primas, estas podrán clasificarse en: -

Origen Mineral: Arena, cuarzo, caliza, dolomita, feldespatos, fluorita, boratos naturales, etc.

-

Origen Químico: Carbonatos de sodio, bórax, colorantes, etc.

-

Casco de vidrio: Vidrio reciclado. Puede ser interno o externo.

-

Materias primas secundarias: Escorias, fundentes, vitrificantes y estabilizantes.

En cambio, si nos fijamos más en la proporción en cuanto al producto final, hablaríamos de: -

Componentes principales: Aquellos cuya proporción sobre el producto finales superior al 1-2% y cumplen funciones de formadores y modificadores de la red. Sílice, alúmina, óxidos de calcio, magnesio, sodio, etc.

-

Componentes minoritarios: Cuando entran en pequeñas cantidades, sea cual sea su propósito. Afinantes, colorantes, oxidantes, reductores, opacificantes, etc.

Sin embargo la clasificación que más nos interesa es aquella que los divide en grupos en función de su tipología o su uso en el proceso de fabricación: TIPO/GRUPO

Materia prima fuente

Vitrificantes

Arena

Fundentes

Carbonato sódico y escorias

Estabilizadores

Caliza, dolomía, feldespato, alúmina, nefelina, fluorita, otros

Afinantes

Sulfato sódico, cálcico, bárico, arsénico, nitrato sódico, otros

Colorantes

Óxido de hierro, de cromo, dicromatos de potasio, cromita, óxido de cobalto, sulfato de sodio, carbón.

A continuación nos dedicaremos a desglosar por completo las materias primas dedicadas a la fabricación del vidrio, atendiendo principalmente a esta última clasificación representada en la tabla 3.1. De esta manera obtendremos una visión más pormenorizada de la composición principal del material, así como de las distintas propiedades o mejoras que puede aportar cada uno de ellos.

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Tabla 3.1: Clasificación de las materias primas del vidrio en función de su tipología

Bloque 3: Fabricación

II. Materias primas

II.3 - Vitrificantes -Sílice (SiO2) La sílice es un componente muy abundante en la naturaleza de muchas rocas de la corteza terrestre. Para la fabricación del vidrio, esta sílice, se obtendría de rocas cuarcíferas y de arena con alto contenido en cuarzo. Esta arena deberá tener el mayor contenido en cuarzo posible, no obstante las arenas pueden presentar contenidos en feldespatos, micas, arcillas, caliza u óxido de hierro, siempre que sea en pequeñas cantidades.

Cantera de arena de sílice

Las impurezas serán eliminadas en un proceso químico, físico o mecánico, dependiendo de la calidad del producto deseado o la aplicación del vidrio a fabricar. Con respecto al contenido de óxido de hierro que debe presentarse en las arenas utilizadas para la obtención del vidrio, este se aproximará a un 0,02%. Su eliminación es prácticamente imposible y su presencia es no deseada, ya que la calidad del producto final depende en parte de la cantidad de hierro en la arena.

-Anhídrido bórico (B2O3) Los componentes bóricos han sido utilizados en la fabricación del vidrio desde hace varios siglos. Aumenta la fluidez del vidrio fundido y mejora sensiblemente el índice de refracción. Otorga, a su vez, una disminución del coeficiente de dilatación térmica, mejora la resistencia al coque térmico y aumenta la resistencia química.

Bórax molido

El B2O3 se puede obtener de minerales como la ascarita, boracita, bórax, calemanita, chermita o la pandermita.

-Anhídrido fosfórico (P2O5)

Es interesante su aplicación en vidrios permeables a la luz ultravioleta, con grandes resistencias eléctricas o resistentes al ataque del ácido fluorídrico.

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Se obtiene de minerales del grupo del apatito que poseen gran cantidad de fosfato de calcio. Este a su vez contiene un 54,24% de P2O5.

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Su uso es bastante limitado, se emplea en muy pequeñas cantidades como afinante, acelerante de la fusión o en algunos casos, mezclado con el calcio, como opacificante.

Apatito

Bloque 3: Fabricación

II. Materias primas

II.4 - Fundentes El objetivo de este tipo de materias primas es el de disminuir el punto de fusión de la sílice y hacer posible la formación del vidrio a temperaturas más bajas.

-Óxido de sodio (Na2O) Es el más utilizado en la industria del vidrio. El sodio introducido en un vidrio de tipo silícico debilita la estructura del material facilitando su fusión e influyendo en la viscosidad. La materia prima más empleada para la obtención del óxido de sodio es el carbonato sódico, conocido como Sosa. -Carbonato sódico (58% de Na2O) Es posible encontrarlo mezclado con bicarbonato sódico, disuelto en agua o producido por evaporación espontanea. Esta sustancia se transforma en soda por calcinación. También se puede obtener por incineración de plantas marinas o extraerlo de ciertas rocas. Pero sin embargo la mayor cantidad de carbonato sódico que se utiliza en la fabricación del vidrio proviene de la obtención artificial mediante la realización de ciertos procesos químicos. El sistema más utilizado para ello es el Solvay. -Sulfato sódico (43,69% de Na2O) Es otra materia prima con alto contenido de óxido de sodio. Es preferible no abusar de este componente, siendo su empleo ideal mezclado con carbonato sódico. El sulfato sódico contiene menos cantidad de óxido de sodio que el carbonato sódico y además contiene más impurezas. Habitualmente el sulfato sódico se extrae del proceso de Hargreaves-Robison. Proceso en el cual se trata el cloruro sódico con anhídrido carbónico sulfuroso, en presencia del aire y vapor de agua.

Glauberita

También es posible encontrarlo en la naturaleza, presente en minerales como la Thermardita, Glauberita o la Mirabilita. Es muy importante que el sulfato sódico no tenga ninguna cantidad de agua, ya que con esta forma aglomerados muy duros que no admiten un buen mezclado.

Se emplea para impedir la reducción del óxido de plomo en vidrios que requieren de alta presencia de dicho compuesto. Si se combina con el anhídrido arsenioso puede ser utilizado como afinante y decolorante, siempre que no se supere la cantidad de 1-2% de óxido de sodio.

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-Nitrato sódico (36,47% de Na2O)

Bloque 3: Fabricación

II. Materias primas

Se puede encontrar en la naturaleza en el mineral caliche, sin embargo en la industria vidriera se suele elaborar de forma artificial.

-Óxido de potasio (K2O) Su efecto fundente es mucho menor que el óxido de sodio, sin embargo produce un mayor brillo en el producto final. -Carbonato potásico (68,2% de K2O) Normalmente conocido como potasa. Era extraído de cenizas de madera u otras plantas vegetales, obteniendo un producto con altas impurezas. Existe otra potasa de origen mineral conocida como melaza, proveniente de la industria azucarera. En algunos casos es interesante para la vidriería por presentar baja temperatura de fusión y cierto valor como afinante. Generalmente es esta última la empleada, ya que la vegetal puede provocar inconvenientes durante la fusión.

Carbonato potásico

-Nitrato potásico (46,54% de K2O) Se puede encontrar en la naturaleza en eflorescencias de las rocas de composición potásica silícicas. El empleado en vidriería es elaborado a través del nitrato sódico, tratándolo con sal de potasio. El nitrato potásico es preferible al sódico en vidrios con alto contenido en plomo, por su baja capacidad de absorción de agua.

-Óxido de Litio (Li2O) El óxido de litio se puede encontrar en minerales como la lepidolita, la espodumena (poco empleada por su alto contenido en Fe2O3) o la ambligonita. Estos últimos son empleados en la elaboración de vidrios opales. -Carbonato de litio (40,44% de Li2O) Es el producto que da mejores resultados, por su pureza, por su bajo punto de fusión y por su elevada reactividad.

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Carbonato de litio

Bloque 3: Fabricación

II. Materias primas

II.5 - Estabilizadores -Óxido de Calcio (CaO) Aumenta la resistencia química y mecánica, hace el vidrio fluido a altas temperaturas, pero acorta el tiempo de trabajabilidad si se emplea en exceso. -Carbonato cálcico (56% de Cao) Se puede obtener de rocas calizas, restos de organismos vivos o mármoles. Contiene impurezas como la sílice, alúmina, óxido de magnesio y óxido de hierro. -Cal viva (10% de CaO)

Cal viva

Presenta menos impurezas reseñables que el carbonato cálcico. Se obtiene por calcinación de este último. -Hidróxido cálcico (75,68% de CaO) Procede del tratamiento del óxido de calcio con agua. -Sulfato cálcico (32,57% de CaO) Se obtiene de yesos y en las profundidades de yacimientos salinos, originándose por emanaciones de anhídrido sulfuroso y vapor de agua a través de rocas calcáreas.

-Óxido de Magnesio (MgO) Aumenta la trabajabilidad y la resistencia química, disminuyendo la tendencia a la desvitrificación. No se debe superar el 3,5% de MgO en la mezcla, ya que puede provocar viscosidad en la misma y dificultad de fusión. -Carbonato de Magnesio o Magnesita (47,8% de MgO) Procede de la descomposición de silicatos magnésicos como talcos, serpentinas u olivinos. Produce ciertas impurezas como sílice, alúmina y óxidos de hierro y de calcio. -Dolomita (30,4% de MgO y 21,9% de CaO)

Dolomita

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Es un mineral que constituye la base principal de las rocas dolomíticas. Produce impurezas semejantes a las del carbonato de magnesio. -Silicato de Magnesio (32% de MgO) Se obtiene del talco y la esteatita. Presenta impurezas como la alúmina, alcalinos y óxidos de hierro y de calcio. Bloque 3: Fabricación

II. Materias primas

-Óxido de Plomo (PbO) El plomo es empleado en varios aspectos en la elaboración del vidrio debido a su influencia sobre la densidad, índice de refracción, el brillo y otras propiedades. En cuanto a estabilizador, el aporte del plomo disminuye la temperatura de fusión, aumenta el intervalo de trabajabilidad, reduce la tensión superficial y favorece la resistencia a la desvitrificación. -Minio (98,67% de PbO) Se obtiene a través de la oxidación del litargirio. -Carbonato de Plomo (83,53% de PbO) Se encuentra en la Cerusita comercial -Sulfato de Plomo (65,92% de PbO) Se obtiene por fusión de litargirio y sílice muy pura

Minio

-Óxido de Aluminio (Al2O3) Es el estabilizante más eficaz, pero tiene el inconveniente de hacer el vidrio viscoso y difícil de afinar. Es por ello que la cantidad de alúmina que se introduce en el vidrio ha de estar limitada. Las propiedades que concede al vidrio, son similares a la del resto de estabilizantes: aumenta la resistencia tanto mecánica como química, disminuye el coeficiente de dilatación, disminuye la tendencia a la desvitrificación, etc. Se emplearan distintas materias primas con diferente contenido en alúmina en función del vidrio que se pretenda obtener -Materias primas de origen natural Se puede obtener alúmina a través de rocas eruptivas, como granitos o pegmatitas, o bien a través de minerales como caolines, bauxitas o feldespatos. Estos últimos son los más importantes debido a las pocas impurezas que presentan en comparación con los otros dos. -Materias primas sintéticas

Feldespato

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Es el caso de la alúmina hidratada, alúmina anhidra o el nitrato de aluminio.

Bloque 3: Fabricación

II. Materias primas

-Óxido de Bario (BaO) Podríamos decir que su eficacia se encontraría en un punto intermedio entre el óxido de calcio y el óxido de plomo. Por este motivo se suele emplear como sustituyente de dichos óxidos cuando se pretende modificar alguna de las propiedades del vidrio. No se debe emplear en gran proporción ya que afectaría a la homogeneidad del producto, a la Carbonato de Bario desvitrificación o incluso podrían aparecer zonas opalescentes. Es por ello que no se deberá aportar más de un 4-5% de óxido de bario. Carbonato de bario (77,7% de BaO) Se encuentra en la naturaleza, sin embargo no es empleado frecuentemente en la industria. Nitrato de bario (58% de BaO) Generalmente es el más empleado. Se prepara partiendo del carbonato sódico.

-Óxido de Zinc (ZnO) Es empleado cuando se pretende obtener un tipo de vidrio con bajo coeficiente de dilatación, buenas propiedades térmicas y buena resistencia química. Los principales minerales con contenido de zinc están casi siempre asociados a minerales de plomo: Zincita (ZnO), Gloslarita o vitriolo de zinc, Smithsonita (carbonato de zinc), Calamita y Willemita (ambos silicatos de zinc). Sin embargo las materias primas que se emplean en la Smithsonita elaboración del vidrio proceden generalmente de productos realizados de forma industrial. Es el caso del óxido de Zinc que contiene un 90-92% de ZnO, el blanco de Zinc (99,3-99% de ZnO), o el carbonato de Zinc (64,9% de ZnO).

II.6 – Afinantes

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La adición, de este tipo de sustancias, tiene como objetivo principal eliminar las burbujas que se forman debido a los gases ocluidos como el aire y el vapor de agua o aquellos que proceden de la descomposición de las materias primas como los carbonatos y nitratos. El afinante es una sustancia que se descompone a temperaturas muy altas desprendiéndose de él gran cantidad de gases. Estos gases se mezclan con los ocluidos aumentando así su volumen y permitiendo una rápida ascensión de los mismos. Bloque 3: Fabricación

II. Materias primas

Sulfatos Alcalinos Se descomponen a una temperatura de unos 1200ºC, no obstante comienzan a ser eficaces hacia los 1350ºC. Se requiere de una selección de la materia prima, ya que algunas impurezas como el cloruro sódico pueden favorecer la aparición de opalescencia. Nitratos Alcalinos El nitrato potásico, que ya se utilizó como fundente, es el más empleado como afinante dentro de los nitratos alcalinos. Se descompone a una temperatura inferior a los 800ºC.

Sulfato Sódico (Alcalino)

Anhídrido Arsenioso Conocido como arsénico blanco o simplemente como arsénico. Funde a los 275ºC. Puede ser peligroso debido a su alta toxicidad. Compuestos de antimonio El antimonio metálico y el óxido de antimonio funden a 630ºC y 656ºC respectivamente. Otros Podemos encontrar otros afinantes como cloruros, fluoruros, cloratos, peróxidos, etc.

II.7 – Opacificantes Las sustancias opacificantes permanecen insolubles durante el proceso de fusión del vidrio, separándose posteriormente durante el enfriamiento. Pueden introducirse directamente o formase posteriormente como reacción entre los diferentes compuestos del vidrio. Para la tarea de opacificar se emplean materias como fluoruros, fosfatos, algunos silicatos, dolomita y diferentes compuestos bóricos.

Fluoruro de Calcio

Flúor El flúor puede entrar en la mezcla vítrea como opacificante o como fluidificante. En este último caso no deberá superar un 2-4% de la mezcla si no se desea que produzca opacidad.

Bloque 3: Fabricación

II. Materias primas

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Son numerosas las materias primas que contienen flúor en mayor o en menor medida. Es el caso de la Criolita o los diversos fluoruros. En algunas ocasiones el flúor es sustituido como opacificante por otras sustancias como cenizas de huesos, bióxido de estaño, bióxido de titanio, etc.

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El flúor también puede ser usado como decolorante frente al hierro, níquel o cobalto.

II.8 – Colorantes y decolorantes Los colorantes son sustancias que, añadidas a la mezcla vítrea, pueden proporcionar distintas coloraciones al producto final, en función del material añadido. Para obtener el color deseado es conveniente estudiar tanto el tipo de sustancias colorantes que debemos añadir como aquellas, pertenecientes a la masa vítrea, que convivirán en el estado final del vidrio. Estos últimos compuestos producen varios efectos sobre el Varios colorantes material coloro, como la deformación de las orbitas electrónicas o la variación de elementos perimetrales que pueden envolver a la coloración (número de coordinación). Ambos aspectos deberíamos tenerlos en cuenta a la hora de realizar una correcta dosificación del colorante o de obtener un color determinado. Los compuestos colorantes se realizan generalmente con la aportación de un fundente, plúmbico (sílice + minio) o alcalino (Sílice + Óxido de Boro + Óxido de Sodio), y una sustancia colorante que, en la mayoría de los casos, suele ser un óxido metálico. Compuestos de hierro Es importante conocer el grado de oxidación del hierro y la cantidad de impurezas que presenta. El hierro produce, habitualmente, una coloración con tonalidades marrones o amarillentas. Compuestos de magnesio Se pueden obtener de forma natural a través de minerales como la magnesita, la braunita, la pirolusita o la magmannita. Las aplicaciones del magnesio en el vidrio no se reducen exclusivamente a la coloración, ya que es utilizado en la fabricación de vidrios fluorescentes. Igualmente puede ser empleado como decolorante, mediante una reacción de oxidación-reducción, o para obtener ciertas propiedades interesantes como la absorción solar o la semiconducción.

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El magnesio puede producir tonalidades muy diversas en Pirolusita función del material con el que se asocie. Azules si va asociado con cobalto, caramelo si se une a potasio o plomo, morado si actúa es solitario, etc. Compuestos de cobalto Extraído de minerales como la cobaltina, smaltina, linneita o asbolita. Generalmente empleado para la obtención de una coloración azulada. Bloque 3: Fabricación

II. Materias primas

Compuestos de Níquel Se encuentran en la naturaleza en minerales como pentlandita, garnierita, niccolita y cloandita. Empleado para la obtención de tonalidades verdosas. Compuestos de Cromo Se suele obtener de minerales como la cromita. Interesan los compuestos de óxido de cromo, cromatos potásicos, sódico, de bario y de plomo, etc. En solitario producen tonalidades verdes. Minerales de Cobre Los más empleados son la cuprita, calcosina, calcopirita, bornita y malaquita. Empleado para la obtención de tonalidades color turquesa o mezclado con cobalto para tonos más azulados. Oro El oro se emplea en cantidades muy pequeñas mezclado con cloruro de estaño. Mezclado con cadmio produce coloraciones rojizas.

- 30 gr de flux, 1 gr de óxido de cobalto, 2 gr de óxido de manganeso. -30 gr de flux, 1 gr de óxido de cobalto.

Turquesas

-30 gr. de flux, 3,5 gr. de óxido de cobre. -30 gr. de flux, 4 gr. de carbonato de cobre, 0,5 gr. de óxido de cobre. -30 gr. de flux, 3 gr. de óxido de cobre rojo

Verdes

-30 gr. de flux, 3 gr. de oxido de cromo -30 gr. de flux, 3 gr. de óxido de níquel. -30 gr. de flux, 2 gr. de óxido de cobre, 1 gr. de carbonato de cobre.

Grises

-30 gr. de flux, 1 gr. de silicato de zirconio, 2 gr. de óxido de manganeso calcinado, y 2 gr. de óxido de cobalto. -30 gr. de flux, 1 de calcina negra.

Amarillos

-30 gr. de flux, 1 gr. de bicromato de potasio. -30 gr. de flux, 3 gr. de cromato de potasio

Morados

-30 gr. de flux, 1 gr. de óxido de manganeso (Calcinado).

Naranjas

- 30 gr. de minio, 1 gr. de óxido de cromo y 3 gr. de cuarzo.

Marrones

- 30 gr. de flux, 3 gr. de óxido de manganeso y 2 gr. de cromato de plomo.

Caramelo

- 30 gr. de flux, 1 gr. de óxido de manganeso y 1 gr. de bicromato de potasio.

Nota: Se denomina con la abreviación flux al fundente empleado en la composición del colorante. Bloque 3: Fabricación

II. Materias primas

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Azules

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Algunos compuestos colorantes

II.9 – El casco de vidrio (vidrio reciclado) Es la materia prima en auge en el proceso de elaboración del vidrio, ya que presenta ventajas tan notorias como la reutilización completa de un residuo, la disminución del consumo de otras materias primas de origen primario o la reducción del consumo de energía. Además de poder ser fundido en todo tipo de hornos que emplea la industria para el resto de los materiales.

-Ventajas sobre otras materias primas El casco de vidrio tiene la misma composición que el vidrio a fabricar, las mismas materias primas etc. Con la salvedad que el proceso químico de fusión de las mismas ya se ha producido y que presenta un 20% menos de masa equivalente. Todo ello Botellas amontonadas conlleva a utilizar el casco de vidrio en mayor proporción, ya que para su reciclaje permitiría una reducción de la energía empleada en la fundición de las materias primas. Se estima que por cada 10% adicional de casco de vidrio empleado en la elaboración del producto final, produciría una disminución de la energía empleada en el horno del 2,5 al 3%. Este punto es muy importante, ya que el consumo energético representa entre un 20 y un 30% del coste total. El ahorro también se produce en la cantidad de materias primas que se aportan al proceso, ya que se calcula que 1 tonelada de vidrio reciclado ahorra 1,2 t de materias primas. Otra ventaja que presenta el empleo de vidrio reciclado es la reducción de emisiones de CO2, SOx, NOx y partículas diversas. Esto es debido a la utilización de una menor cantidad de combustible, menores temperaturas de horno y menores emisiones derivadas de la utilización de combustible fósiles. Otro aspecto a tener en cuenta es la sustitución de carbonatos y sulfatos de diversas materias primas por casco de vidrio, esto evita las reacciones de descarbonatación y desulfatación, evitando las emisiones de CO2 y SOx.

-Inconvenientes

El consumo de esta materia prima podría llegar incluso al 100% del total. Sin embargo este hecho sólo se produce en el vidrio hueco, ya que no se requieren propiedades específicas del producto final. Esto no ocurre en el sector de la construcción, donde el consumo de casco de vidrio debe estar restringido debido a la necesidad de proporcionar ciertas características concretas a los vidrios utilizados como cerramientos.

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Requiere de un sistema de procedimientos y circuitos adecuados de recuperación del casco de vidrio. Estos sistemas están desarrollados para la recogida de vidrio hueco y doméstico, sin embargo queda un largo camino que recorrer para que esta realidad sea efectiva en vidrios planos, empleados en la construcción, pantallas de televisión, monitores, lunas de coches, etc.

Bloque 3: Fabricación

II. Materias primas

El tipo de vidrio, así como las propiedades que le queramos transmitir, determinará las cantidades de las distintas materias primas que introduciremos en el horno para su fundición. Cualquier tipo de modificación en la dosificación puede proporcionar, al producto final, propiedades completamente distintas. De la misma manera, aun realizándose con proporciones similares, parámetros de fusión diferenciados pueden producir diferentes productos. A continuación expondremos algunas de las formulaciones más comunes en la fabricación del vidrio: SiO2

Na2O

K2 O

CaO+MgO BaO

Plano

72-73

13-16

-

7-13,5

Hueco

70-75

10-16

0,3

2-16

PbO

AL2O3

ZnO

Otros

-

-

0,2-1,5

-

Fe2O3: 0,02-1

-

-

1-2,5

-

B2O3: 0-1

Doméstico

56-81

2,518,1

7,113

0,9-19,0

-

1435

0,217,5

-

P2O5: 2,6 Li2O: 8,0 TiO2: 1,5 B2O3: 0,217,1 FNa + F3Al3: 4

Moldeados

70-75

10-16

0-3

2-16

-

-

1-2,5

-

-

Tubo de vidrio

71,6

7,9

1,4

0,3

2,8

-

5,5

0,4

B2O3: 9,9

Filamento continuo(*)

53-60

0,5-2

-

20-24

-

-

11-16

-

B2O3: 0-10

Lanas minerales

Las fórmulas de lana de vidrio suelen estar en el 65 y el 80% de SiO2 y entre el 20-35% en el resto de los componentes. En el caso de las lanas de roca, la mayoría de los componentes, por no decir el 100%, procede de rocas basálticas y escorias.

*- Las composiciones son muy variadas en función de su futura aplicación: textiles, eléctricas, etc.

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En el caso del vidrio doméstico, su composición variará en función de si se trata de vidrios sódico-cálcicos, cristales al plomo, borosilicatos térmicos, borosilicatos opal blanco o vitrocerámicos.

Bloque 3: Fabricación

III. Composición

IV. 1 – Preparación de los componentes Una vez calculada la composición del vidrio que vamos a realizar, se emprende la preparación de las materias primas para elaborar la mezcla que posteriormente pasaremos al horno. Para ello, la fábrica dispone de una planta de composición. -Recepción de las materias primas: Hay que tener en cuenta la composición de vidrio que se va a realizar para encargar la tipología y cantidad de materia prima que corresponda a las necesidades. Es importante recibir las materias primas ya purificadas, para evitar realizar esta operación en fábrica. Los camiones con la materia prima descargan en los silos mediante una manguera en la que se aplica aire comprimido. Cada materia prima dispone de un conducto separado por donde asciende hasta la parte superior del depósito. El conducto, que estará marcado con el nombre del material correspondiente, dispondrá de una llave, o dispositivo similar, que evite la mezcla de materia prima en el silo por error de descarga. La arena, debido a la gran cantidad de esta que se emplea en la producción, es almacenada aparte y es introducida con palas cargadoras hasta el silo.

Manguera de camión conectada a tubería de recepción de materias primas.

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Nada más llegar el pedido se realizará un control por parte del personal de laboratorio que se encargará de verificar si se trata de los materiales requeridos y comprobará si la pureza y la granulometría se encuentran dentro de los límites. Para determinar si todo esta correcto se realizarán ciertos ensayos y se cotejará los resultados con los datos facilitados por el proveedor.

Almacenamiento de arena antes de entrar al silo.

Bloque 3: Fabricación

Es necesario calcular el volumen que ocuparán las materias primas para su almacenamiento, requiriendo para ello la granulometría del material. Este se realizará en silos de hormigón de planta redonda o rectangular. Como requisitos imprescindibles a tener en IV. Mezcla de componentes

cuenta en la recepción de las materias primas podremos establecer tres: el suministro ininterrumpido de materiales para abastecer el horno, la calidad necesaria para realizar el tipo de vidrio requerido, manteniéndose esta constante, y, por último, la economía, para ahorrar costes de producción en la medida de lo posible. -La planta de composición La planta de composición, es aquel lugar de la fábrica, aislado del horno y de los otros procesos, donde se encuentra toda la maquinaria y equipos necesarios para realizar el almacenaje, recepción y transporte al horno de la materia prima necesaria en el proceso. Para determinar el tamaño de la planta de composición es necesario un cálculo de la Casco de vidrio amontonado. cantidad de materia prima a emplear. Para ello se establece una estimación de consumo en t/día o t/año para cada uno de los componentes. De esta manera se podrá establecer el tamaño de los silos, teniendo en cuenta otros factores como la densidad del propio material o la periodicidad de carga.

IV.2 – Los cascos de vidrio Los vidrios que no cumplen los requisitos de calidad exigibles, o quedan dañados durante el proceso de fabricación, por cualquier motivo, son mandados a la parte inferior de la fábrica donde serán triturados y convertidos en casco de vidrio. Este casco de vidrio pasa por unas cintas transportadoras directamente al silo. En caso de que el silo este lleno, el vidrio será rechazado y amontonado para su posterior uso.

Casco de vidrio amontonado.

IV.3 – Dosificación y pesaje

Bloque 3: Fabricación

IV. Mezcla de componentes

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Las materias primas son descargadas por los silos, mediante una abertura inferior, sobre unos transportadores vibratorios. Estos transportadores descargan a su vez, esa materia prima, sobre unas tolvas-básculas que serán las encargadas de dosificar la cantidad de material a emplear en función del peso.

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La dosificación de las materias primas se realiza por pesada, es decir, en proporciones basadas en el peso de cada cantidad de material. Habitualmente se emplean sistemas automatizados para realizar esta labor.

IV.4 – Proceso de mezclado La materia prima, una vez dosificada, pasa por una cinta transportadora hasta llegar a una nueva tolva, que en este caso sirve de embudo, para ser introducidos finalmente en la mezcladora. Durante el mezclado es importante obtener la mayor homogeneidad posible de la mezcla, para ello se humedece con agua el polvo y se implementa en la mezcladora un sistema de paletas excéntricas. El mezclado dura aproximadamente unos 150 segundos, en caso de superar esta cifra se pueden ocasionar segregaciones.

Silos y mezcladora. (En el interior del edificio azul)

Las mezcladoras deben ser de acero inoxidable y pueden encontrarse de dos tipos, abiertas y cerradas. Estas últimas serían más recomendables debido a que las abiertas pueden contaminar el ambiente por la emisión de partículas de polvo.

A continuación podemos observar un esquema del proceso completo de mezclado de las materias primas:

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Esquema del proceso de mezclado de las materias primas necesarias para la fabricación del vidrio.

Bloque 3: Fabricación

IV. Mezcla de componentes

La fusión es la parte más importantes de todo el proceso de fabricación del vidrio. Las materias primas pasan a formar una masa líquida vítrea que, posteriormente, acabará enfriándose hasta alcanzar el estado final del producto.

V.1 – El horno En este punto dejaremos de hablar del vidrio en general y nos centraremos en el vidrio empleado en la construcción, es decir, el vidrio plano o flotado. El horno utilizado para producir esta clase de vidrio es de llama transversal, es decir, es un horno donde los quemadores aportan el calor desde esta posición. Este tipo de horno, podría definirse como una piscina de vidrio en estado líquido que es calentada mediante unos Exterior del horno quemadores situados a ambos lados y en la parte superior. Estos quemadores estarían dispuestos de manera alternativa colocando de 4 a 6 quemadores por lado del horno. La llama de los mismos no tocará la superficie del vidrio. El horno, en sí, se trata de una construcción de planta rectangular coronada por una bóveda y elaborada con ladrillo refractario capaz de resistir las elevadas temperaturas que se encuentran en su interior. A ambos lados de esta se encontrarían unas cámaras regenerativas elaboradas con el mismo material. Los quemadores no actúan todos a la vez, sino que son alternados de tal manera que en ocasiones estarán activos los del lado derecho y, en otras, los del lado izquierdo. Cuando una fila de quemadores está actuando, el gas que se genera por el proceso químico de la fusión es evacuado por unas aberturas que se encuentran en el lado opuesto, lado ahora inactivo.

Bloque 3: Fabricación

V. Fusión

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Cuando el proceso se invierte y es el otro lado de quemadores el que aporta el calor, el nuevo aire necesario para la fusión entrará por esa cámara anteriormente calentada, evitando así la entrada de aire frío al horno. Interior de un horno antes de su puesta en funcionamiento.

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Ese gas caliente pasa por la cámara regenerativa correspondiente a ese lado, calentado las paredes de ladrillo refractario.

V.2 – El proceso Tras ser elaborada la mezcla, esta es transportada a unas tolvas que la depositan gradualmente sobre el horno. La mezcla se funde transformándose en vidrio en estado líquido. Este vidrio no sólo avanza por el horno hacia el exterior mediante el efecto de la gravedad, sino que, también, al ser un fluido, se produce un movimiento de convección producido por la diferencia de temperaturas que existe entre Quemadores activos en el interior del horno. la base del horno, más fría, y la superficie del vidrio líquido, más caliente. Estos movimientos internos de la masa vítrea permiten mejorar la fusión y evitar la aparición de burbujas en el producto final, uno de los principales defectos de producción junto con la diferencia de tensiones generada por el enfriamiento diferenciado. Los movimientos rotatorios producidos por la convección de la masa vítrea en estado líquido pueden dividirse en dos. El primero de ellos sería un ciclo de fusión. Las materias primas reaccionarían entre ellas debido al calor y se producirían las principales reacciones químicas. Estas reacciones emiten gases (hasta un 15% de la mezcla se esfuma por la chimenea en forma de gas) y, debido a la viscosidad extrema, tardan mucho tiempo en salir a la superficie por simple gravedad. Sin embargo, en el segundo de los ciclos, o ciclo de refinamiento, el vidrio líquido pasa a ser más homogéneo eliminando, por efecto del movimiento producido por la convección, las partículas de aire que habían quedado ocluidas.

Ciclos de convección producidos en el vidrio líquido. F= Fundición, R= Refinado.

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La longitud del espacio donde se acaba un ciclo y comienza el siguiente puede ser modificada si se introduce un elemento metálico, refrigerado con agua, que permite acortar o alagar los espacios de fusión o refinamiento en función de la carga que se suministra al horno.

Bloque 3: Fabricación

V. Fusión

La temperatura que alcanza el interior del horno es de unos 1600 ºC y se aproxima a la temperatura de fusión de las propias paredes de ladrillo refractario. De hecho, si pudiésemos empujar desde dentro esas mismas paredes, tendrían un comportamiento plástico, como un chicle. El vidrio que circula por el interior va erosionándolas y es debido a ello que la vida útil de este tipo de hornos alcance únicamente los 13 años. Durante toda esa vida el horno debe de estar en permanente uso durante las 24 horas los 365 días del año. De lo contrario la estabilidad de la construcción se vería seriamente comprometida. Para evitar que esto ocurra el suministro de gas y materias primas ha de ser ininterrumpido y se requieren de depósitos de gas extra por posibles fallos de red. Lo mismo ocurre con motores, generadores eléctricos, etc., que, en muchas ocasiones, deberán de ser colocados por duplicado para que, de esta manera, la cadena de producción jamás quede interrumpida.

V.3 – Reacciones químicas En el momento que las materias primas alcanzan el horno, comienzan a producirse una larga serie de reacciones químicas que darán como resultado el material vidrio, tal y como lo conocemos. En este proceso se producen, tal y como expresa José María Fernández Navarro en El vidrio, “transformaciones cristalinas, evaporación del agua de humedad, deshidratación de las sales hidratadas, disociación de los carbonatos y sulfatos, reacciones entre distintas especies químicas, su fusión y la de los productos de reacción, y su disolución en el fundido que se va formando”.

Bloque 3: Fabricación

VI. El baño

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 600 ºC = Formación del carbonato doble de sodio y calcio [Na2Ca(CO3)2].  < 760 ºC = 3[Na2Ca(CO3)2] + 10 [SiO2] → 2[Na2O.2SiO2] + [Na2O.3CaO.6SiO2] + 6(CO2) Fusiones peritécticas:  760 ºC = [Na2O.3CaO.6SiO2] + [Na2O.2SiO2] → [Na2O.2CaO.3SiO2] + liquidus  827-834 ºC = 2Na2O.CaO.3SiO2 + Na2O.2SiO2 → Na2O.2CaO.3SiO2+ liquidus Fusiones del eutéctico:  785 ºC = 2CaCO3.3Na2CO3  790 ºC = Na2O.2SiO2-SiO2 Fusiones incongruentes:  1045 ºC = Na2O.3CaO.6SiO2  1125 ºC = 4Na2O.3CaO.5SiO2  1141 ºC = 2Na2O.CaO.3SiO2 Fusiones congruentes  1284 ºC = Na2O.2CaO.3SiO2  1450 ºC = Na2O.2CaO.2SiO2

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Son numerosísimas las reacciones químicas asociadas a este proceso y variarán en función de la composición de cada uno de los vidrios, en este texto nos centraremos en la composición más habitual de los vidrios planos (el sistema Na2O – CaO - SiO2 - CO2). A continuación enumeraremos las reacciones químicas más representativas clasificándolas por la temperatura en la que se producen:

VI.1 – Moldeo por flotación Tras el proceso de fusión el vidrio pasa a una “piscina” de estaño en estado líquido que se encuentra dentro de una atmosfera protegida formada por hidrógeno y nitrógeno para evitar la oxidación del estaño. La masa de vidrio líquido, aún muy caliente, flota sobre la superficie del estaño, al ser este fluido de densidad diferente. Debido a esta flotación el vidrio realizado plano se le suele conocer con el sobrenombre de vidrio flotado o, en ingles, float.

Rueda dentada en el interior de la cámara de baño.

La cara inferior del vidrio obtiene su planicidad por encontrarse en contacto con la superficie plana del estaño y la parte superior por el propio efecto de la gravedad y el calor.

VI.2 – Obtención de diferentes espesores Si dejamos fluir al vidrio por el estaño de manera libre este siempre nos proporcionaría espesores iguales a igual cantidad de tonelaje aportado al horno. Para evitar que esto ocurra, en el caso que queramos realizar vidrios de espesor mayor, se incorpora, durante el proceso de bañado, unos elementos giratorios en forma de rueda dentada que se encargan de aumentar el espesor del vidrio reduciendo el ancho del mismo. Los espesores que se pueden elaborar mediante esta técnica pueden variar entre 1 mm y 12 mm.

VI.3 – Abandono de la cámara

Para realizar este procedimiento de separación se emplean tres rodillos que elevan la pieza y la introducen en la cámara contigua para el enfriamiento.

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El estaño, a esas temperaturas, se comporta como el mercurio en temperatura ambiente, es decir, presenta una elevada tensión superficial. Esto permite que el vidrio obtenga una gran planicidad y que, a la hora de separar el vidrio de la superficie del estaño, este no arrastre ninguna partícula del metal.

Bloque 3: Fabricación

VI. El baño

VII. 1 – Recocido El vidrio que estaba sometido a una temperatura de unos 1600 ºC en el interior del horno, pasará a los 1000 ºC en la entrada del baño y posteriormente, a su salida, se encontrará a una temperatura de unos 600 ºC. Es en ese momento cuando comienza el proceso de recocido que llevará la temperatura del vidrio de los 600 ºC a temperatura ambiente. Para ello se emplearán diferentes sistemas que irán aumentando en su brusquedad en función de que el vidrio vaya tomando una dureza mayor y permita peor trato. Este enfriamiento se realizará de manera homogénea en toda la superficie del material para evitar las tensiones diferenciales.

VII.2 – Tensiones diferenciales En el proceso de enfriamiento entran en juego las tensiones que se producen en el material durante la fabricación, de tal forma que, si el vidrio se enfría de manera distinta en alguna de las partes, se generarían tensiones de diferente intensidad que provocarían la rotura de la pieza. Por ello, es importante mantener un enfriamiento, constante y progresivo, que comenzará en ambientes cerrados, es decir, en cámaras, y continuará en atmósfera abierta mediante el uso de ventilación. El vidrio puede no presentar problemas a simple vista y haber soportado estas diferentes tensiones en un primer momento, sin embargo, en el momento del corte, este romperá por aquel lugar donde le determinen estas fuerzas de tensión y no por donde debiera hacerlo o por donde le hubiera marcado la máquina. Los vidrios que presentasen estos defectos de fabricación se retirarían a la parte inferior de la fábrica y se procesarían para ser reutilizados. De igual manera se procederá en caso de que alguna de las ruedas que transportan el vidrio durante este proceso marque la superficie del mismo. En este caso se calculará la localización de la pieza que está produciendo estos defectos y se realizarán las reparaciones oportunas.

Bloque 3: Fabricación

VII. El enfriamiento

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Un enfriamiento brusco provoca una fuerte tensión en el vidrio lo que aumenta su resistencia y otorga propiedades apreciadas para los vidrios de seguridad. Estos procesos dan como resultados vidrios templados o termoendurecidos, de los que hablaremos en el Bloque 4.

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VII.3 – Otros procesos de enfriamiento

VIII.1 – El proceso Tras pasar por el proceso de enfriamiento el vidrio está preparado para el corte. No sin antes comprobar su espesor mediante un escáner laser. Para obtener una pieza se deben de realizar dos tipos de cortes: el transversal y el longitudinal.

Maquinaria de corte realizando la muesca.

Primeramente se realizará el corte transversal, ya que, hasta el momento, sólo existía una pieza continua de gran longitud.

El primer paso es marcar la pieza con una máquina haciendo una pequeña muesca. Este marcado se realiza en las dos direcciones, tanto transversal como longitudinal. Posteriormente el vidrio es golpeado a la altura de la muesca desde la parte inferior separando una pieza de la gran pieza continua. El proceso es similar al corte de las piezas cerámicas. En el momento que esto ocurre las ruedas giratorias que se encuentran transportando el vidrio sufren una aceleración que permite separar una pieza de otra. Tras finalizar el corte transversal, y una vez separado el vidrio en distintas piezas, se procede a la realización del corte longitudinal. Este corte se realiza para mejorar el aspecto de los laterales del vidrio, que, al haber sido moldeados por las ruedas dentadas en el proceso de bañado, han quedado marcados.

En la fotografía de la derecha podemos observar el momento del corte. En la parte inferior, donde cae la pieza sobrante, existe un hueco que hace caer a la pieza hasta el lugar donde será triturado y vuelto a enviar a la producción.

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Debido a que en la pieza ya había sido realizada la muesca para el corte, el único paso a realizar será el golpeo de la zona a eliminar, esta vez desde la parte superior.

Momento del corte longitudinal.

Bloque 3: Fabricación

VIII. El corte

IX.1 – Recepción Antes de que el vidrio llegue al final de la cadena de producción, es rociado con un polvo que evitará el contacto directo con el resto de láminas. Esto facilitará la separación entre ellas. Durante la recepción, la pieza de vidrio, una vez cortada, debe ser puesta en vertical apoyada sobre un caballete o sobre otras piezas ya colocadas en el mismo. Hay numerosos sistemas para la Maquina de colocación. colocación del vidrio. Muchos de ellos emplean ventosas que se adhieren a su superficie y de esta manera logran empujarlo o elevarlo hacia el caballete. Mientras la máquina de colocación actúa, el caballete se va desplazando hacia el exterior para dejar paso a una nueva lámina. Su desplazamiento equivaldrá al espesor de cada una de las piezas.

IX.2 – Almacenaje Es el último proceso antes del enviar el pedido. Cuando todo un caballete está terminado de llenar, un operario se encarga de transportarlo, con la maquinaria adecuada, a la zona de almacenaje, adosada a la fábrica o en el interior de la misma.

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Estas piezas volverán a sufrir un posterior tratamiento para ser empleadas en sus respectivos usos. Podrán ser laminadas, templadas, cortadas en piezas menores o procesadas de tal manera que satisfagan cada una de las variadas necesidades que puede cubrir el material.

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Almacén de vidrio ya elaborado.

El resultado final son unas piezas rectangulares de un máximo de 6000 mm x 3210 mm.

Bloque 3: Fabricación

IX. Recepción y almacenamiento

X.1 – Control de ejecución Durante todo el proceso, los operarios de la sala de control han ido observando las diversas transformaciones que ha sufrido el material. A través de cámaras monitorean cada uno de los pasos que da el vidrio hasta acabar en su estado final.

Sala de control.

Disponen de ordenadores donde figura el proceso completo y donde se refleja cada uno de los parámetros, como la temperatura o posición de los ruedas dentadas, que son necesarios para realizar un exhaustivo control de la fabricación.

X.2 – Control de calidad La fábrica puede disponer de un escáner láser que detecte defectos de fabricación. Estos defectos pueden ser inclusiones sólidas, dentro del material, producidas por gránulos de material refractario o impurezas de la mezcla, gas ocluido provocado por una mala homogeneización de la masa vítrea, defectos de coloración o inclusiones vítreas. En el caso de encontrar graves defectos la pieza de vidrio será desechada y pasará a formar parte del montón de cascotes para su reciclado. Operario realizando el control de El escáner almacenará aquellos posibles defectos que calidad de manera visual. encuentre en cada una de las piezas. Posteriormente, en una elección al azar, se escogerá una pieza como muestra por cada X número de piezas que se realicen durante el proceso de fabricación.

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El operario de calidad comprobará, preferiblemente con una mesa de luz fluorescente que remarque los defectos, los datos obtenidos por el escáner en el lugar donde este le marque. Después de comprobar la veracidad de los mismos y evaluar su gravedad procederá, si es necesario, a informar de esos posibles fallos de fabricación para que queden subsanados.

Bloque 3: Fabricación

X. Control

Para una mejor comprensión realizaremos un resumen empleando el esquema que puede observarse a continuación y que enumera las partes de la fábrica:

Esquema del proceso de elaboración del vidrio flotado. Fuente: Pilkington.

1 – Materias primas: Recepción, preparación y mezcla de las materias primas. Posteriormente la mezcla será llevada a las tolvas que la introducirá en el horno de manera regulada.

2 – Fusión: El horno funde la mezcla formando vidrio en estado líquido. 3 – Baño o flotado: El vidrio flota sobre una “piscina” de estaño líquido dentro de una atmosfera controlada. Aquí toma se produce el moldeo, tomando su planicidad y espesor. 4 – Recocido: El vidrio se debe enfrían lentamente, para ello se dispone de cámaras cerradas que controlan un enfriamiento progresivo del material. 5 – Transporte: El vidrio circula a través de unas cintas transportadoras al aire libre, terminando así su proceso de enfriamiento. En este punto se comprueba mediante escáner el espesor resultante. 6 – Corte: Se realizan dos cortes, uno transversal que separa la pieza del resto y otro longitudinal que crea un lado más uniforme y elimina las imperfecciones de los bordes propias de la fabricación. 7 – Recepción: La pieza de vidrio ha terminado su proceso de elaboración. Mediante el empleo de maquinaria adecuada esta es elevada y colocada sobre caballetes para su almacenaje. 8 – Almacenaje: Los pedidos son almacenados en un espacio reservado dentro de la fábrica para este propósito. Posteriormente son introducidos en camiones para su transporte. Bloque 3: Fabricación

Resumen del proceso de fabricación

-

FERNANDEZ NAVARRO, JOSÉ MARÍA. El vidrio. Colección textos universitarios nº 6. CSIC. Sociedad Española de Cerámica y Vidrio. Madrid. 2003.

-

STEWART ENGINEERS. Proceso de manufactura del vidrio flotado. [En línea]. Disponible en: http://www.stewartengineers.com/spanish/stewartfloat_technology_n_process.html

-

MATA CABRERA, FRANCISCO. Caracterización de las materias primas utilizadas en la fabricación de vidrio. Técnica Industrial. Nº 252. Marzo 2004.

-

UNIVERSIDAD DEL ATLÁNTICO, UNIVERSIDAD AUTONOMA DE OCCIDENTE. Ahorro de energía en la industria del vidrio.

-

MINISTERIO DE MEDIO AMBIENTE. Guía de mejores técnicas disponibles en España del sector de la fabricación del vidrio. 2007.

-

COMISION NACIONAL DE MEDIO AMBIENTE DE CHILE. Fabricación de vidrio y productos de vidrio. Santiago. Diciembre 1999.

A lo largo de la segunda mitad del siglo XX, tras la implantación del float para la obtención de vidrio plano, se han venido sucediendo numerosas mejoras y especializaciones de los vidrios en la construcción. El vidrio se ha adaptado a todo tipo de requerimientos exigidos, ya sea a nivel de seguridad, de confortabilidad o estética.

Variedad de Vidrio Flotado.

Esta inmensa variedad de tipologías y productos que muestra el material, le convierte en uno de los más versátiles del mercado y proporciona al técnico innumerables opciones de diseño.

La transparencia, la resistencia, la seguridad, el brillo, color, apariencia, etc. Son cualidades que han ido incrementando su importancia a la hora de seleccionar un vidrio u otro. Es por ello que aparecen tantas variedades de productos que atienden a cada uno de los requisitos enumerados. La construcción avanza hacia un perfeccionamiento de las soluciones constructivas, hacia un aprovechamiento de la luz y el calor natural. El vidrio, por sus cualidades, es el material adecuado para esos menesteres; pero es necesario aplicar a cada situación la tipología de vidrio adecuada que pueda resolver satisfactoriamente la problemática prevista. Para ello es adecuado realizar una lista de las familias o grupos de vidrios que podemos encontrar, sus cualidades y recomendaciones, así como una breve descripción de su modo particular de fabricación. Todo ello nos ayudará a comprender la diversidad del material y facilitará al técnico la elección correcta para todo tipo de situaciones. A continuación desmenuzaremos cada tipología agrupándola según un aspecto del material (composición, fabricación o uso). Por su composición quedarían divididos en: 1 – Sódico-cálcicos: Con un contenido de calcio entre el 5 y el 14%.

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2 – De Plomo: Contenido de plomo entre el 14 y el 40%. 3 – De Borosilicato: Contenido en boro entre el 5 y el 20%. 4 – De Sílice: Contenido en sílice alrededor del 96%.

Bloque 4: Tipologías

I. Introducción

Por su fabricación se clasificarían en: 1 – Tratados térmicamente: Vidrios que han sido objeto de un tratamiento térmico para mejorar su comportamiento. 2 – Laminados: Vidrio de dos o más lunas unidos por una capa de butiral. 3 – Armados: Vidrios con rejilla metálica incorporada. 4 – Serigrafiados: Se deposita en una de sus caras esmaltes vitrificantes. 5 – Mateado: Vidrios translucidos de estética satinada. 6 – Curvado: Vidrio con forma curva. 7 – Impreso: Vidrio que posee una de sus dos caras dibujadas en relieve. 8 – Plateados: Espejos. 9 – Moldeado: Vidrios prensados en moldes. 10 – Coloreado: Vidrio al cual se le ha añadido coloración mediante óxidos metálicos. 11 – Esmaltado: Vidrio tratado con una capa de esmalte en su superficie. 12 – Lacado: Vidrio al que se le incorpora una capa de laca. 13 – Con capa: Vidrio con alguna de sus caras tratadas con diferentes capas. Por su utilización el vidrio puede catalogarse como: 1 – Común: Vidrio empleado comúnmente en el cerramiento de huecos de fachada. 2 – Aislantes: Mejoran el aislamiento, tanto térmico como acústico, del interior que encierran. 3 – Decorativos: Incrementan la estética del local o favorecen una mejor iluminación del mismo. 4 – De seguridad: Aportan cualidades de protección frente a incendios, golpes o rotura del material, en función de la tipología requerida. Por último abordaríamos otros vidrios que debido a su peculiaridad quedarían fuera de las clasificaciones anteriormente descritas: Lana de vidrio, vidrio celular, fibra de vidrio, baldosas pisables.

Bloque 4: Tipologías

I. Introducción

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El vidrio es un material en constante evolución. Es, por lo tanto, tarea complicada clasificar todas sus tipologías, presentes o futuras. En este bloque intentaremos abordar esta empresa con la mayor rigurosidad posible. Sin embargo, es probable que ciertas tipologías de nueva implantación o de escasa difusión queden fuera de la clasificación.

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El objetivo final es definir claramente las características de los distintos vidrios que podemos encontrar en el mercado y, de esta manera, ayudarnos a emplear el material aprovechando toda su capacidad versátil.

El vidrio admite infinidad de composiciones adecuándose al uso final del producto, aquí recogeremos las más comunes.

II.1 – Sódico-Cálcico - Formulación habitual: SiO2

Na2O

K2 O

72-73

13-16

-

CaO+MgO B2O3 7-13,5

-

PbO

AL2O3

Otros

-

0,2-1,5

Fe2O3: 0,02-1

Corresponde a la composición de vidrio plano de la tabla: B3 – Composición.

Sus componentes principales son la sílice, el sodio y el calcio. La sílice actúa como el vitrificante de la composición, el sodio es el fundente y el calcio realiza la función de estabilizador. Los vitrificantes son el cuerpo del vidrio, los que aportan sus características principales; el fundente se encarga de reducir el punto de fusión del material con el fin de reducir la energía necesaria para la elaboración del vidrio; los estabilizadores aumentan la resistencia del material, sin ellos, por poner un ejemplo, el vidrio sería soluble en agua. Para más información de las materias primas: (B3 – II. Materias primas). La resistencia química de este tipo de vidrios puede verse aumentada si se incrementa la proporción de sílice en la mezcla. Aumentando también la capacidad de soportar los choques térmicos. (B.1 – VI.5 – Factores que afectan a la durabilidad – Cambios de temperatura). El silicio tiene un coeficiente de dilatación térmica menor que el sodio y el calcio, de esta manera su mayor proporción es una capacidad menor de dilatación del conjunto y una menor probabilidad de rotura por cambio brusco de temperatura. El calcio tiene el inconveniente de poder provocar desvitrificación o cristalización. Pudiendo aparecer manchas que disminuirían la transparencia del vidrio. Por ello, en la actualidad, parte del calcio o la totalidad del mismo, así como del sodio, pueden ser sustituidos por otros óxidos alcalinotérreos. - Descripción:

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Este tipo de vidrio se funde con facilidad y proporciona características adecuadas para una innumerable cantidad de usos siendo el vidrio más barato de obtener. Por ello es el más empleado en la construcción y en la elaboración de la mayoría de vidrios transparentes. Actualmente más del 90% del vidrio empleado se elabora con esta composición. Los vidrios que clasifiquemos posteriormente, por fabricación y por uso, utilizarán como base esta composición, si no la totalidad una gran mayoría, pudiendo variar algunos aspectos para proporcionar calidades o características diferenciadas. Bloque 4: Tipologías

II. Vidrios por su composición

II.2 – De Plomo -Formulación Habitual: SiO2

Na2O

K2 O

CaO

B2O3

PbO

AL2O3

53-68

5-10

1-10

0-6

-

15-40

0-2

En esta tipología de vidrio, el calcio de la anterior es sustituido por plomo, manteniendo su transparencia, pero aumentando su densidad. Esto le permite obtener más poder de refracción y dispersión. Como se puede observar en la tabla la mezcla dispone de una cantidad de potasio, la aportación de este elemento hace más quebradizo al vidrio, sin embargo, el plomo soluciona el problema. De hecho, la invención de esta tipología surgió para mejorar el aspecto negativo de la fragilidad del vidrio con potasio. -Descripción: Este tipo de vidrio tiene mejor trabajabilidad que el anterior, ya que funde a bajas temperaturas. El gran inconveniente de esta tipología, obviando el precio, es el alto coeficiente de dilatación, lo que le hace vulnerable a los choques térmicos. Tiene buenas propiedades aislantes y absorbe considerablemente los rayos ultravioleta y rayos X por su cantidad de plomo. A altas temperaturas se comporta con elevada plasticidad, permitiendo ser moldeado o grabado con facilidad. Algunos de los usos que se dan para los vidrios de plomo son en óptica, con añadidura de óxido de lantano y tono, así como en la fotografía, ya que dispersan la luz de todos los colores de forma uniforme. La resistencia al agua de estos tipos de vidrio es mucho menor que la del vidrio sódico-cálcico y el acido clorhídrico les ataca con facilidad.

II.3 – De Borosilicato

Na2O

K2 O

CaO

B2O3

PbO

AL2O3

73-82

3-10

0,4-1

0-1

5-20

0-10

2-3

Su principal componente, tras la sílice, es el boro. Se sustituye la cal, o gran parte de ella, por B2O3. Este último compuesto es vitrificante, sin embargo, se une a la red de silicio provocando la aparición de propiedades semejantes a las aportadas por el sodio y el calcio, que son modificadores de la red. Bloque 4: Tipologías

II. Vidrios por su composición

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SiO2

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-Formulación Habitual:

-Descripción: Este tipo de vidrio resulta más difícil de trabajar que los anteriores. El uso del boro reduce el coeficiente de dilatación, siendo un vidrio excelente para la resistencia a choques térmicos y a temperaturas elevadas. Además, ve reducida la cantidad de alcalinos y por lo tanto las posibles reacciones químicas. Es por ello que se usa en productos de laboratorio o en cocina, para introducirse en hornos, etc.

II.4 – De Sílice -Formulación Habitual: SiO2

Na2O

K2 O

CaO

B2O3

PbO

AL2O3

96

-

-

-

3-4

-

-

Esta formado en su gran mayoría por sílice prácticamente pura. También puede disponer de un porcentaje menor de óxido de boro debido al proceso de fabricación. -Descripción: Es el más duro y más costoso de trabajar. Se realiza a través de un vidrio en origen de composición borosilítica, fundiéndose y otorgándole la forma deseada pero de un tamaño mayor al producto final. Posteriormente se somete a un tratamiento térmico que separa la mezcla en dos pastas vítreas entrelazadas, una con alcalí y gran cantidad de boro, la cual se ve afectado por ciertos ácidos, y otra con una cantidad de sílice aproximada al 96% y un 3% de boro. En una segunda fase del proceso de elaboración, la pieza se sumerge en ácidos que disuelven la parte soluble del conjunto. El vidrio restante al contener grandes cantidades de sílice no se disuelve, pero presenta una superficie llena de poros. Al finalizar la disolución el objeto se lava para eliminar el ácido y las sales formadas por el proceso y posteriormente se realiza el secado. En la tercera y última fase se somete al material a una temperatura de 1200 ºC, disminuyendo su tamaño en un 14%. Desaparecen los poros y los gases ocluidos adquiriendo así el aspecto final.

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Este tipo de vidrio soporta altas temperaturas de hasta 900ºC durante largo tiempo. Si se expone a temperaturas mayores puede provocar desvitrificación en su superficie. Por esta gran resistencia a se usa en hornos, material de laboratorio, etc. Es el vidrio más apreciado por sus propiedades elásticas y su ya mencionada resistencia al fuego y a los agentes químicos, sin embargo, se emplea en menos proporción que el de borosilicato por su elevado coste de producción.

Bloque 4: Tipologías

II. Vidrios por su composición

A continuación desmenuzaremos las tipologías del vidrio según su proceso de fabricación. En muchas de ellas partiremos de un proceso tradicional de vidrio flotado con algunas añadiduras durante la fabricación o con tratamientos posteriores. Relataremos las características y propiedades que los diferentes procesos proporcionan a los vidrios, así como las aplicaciones más usuales de los mismos.

III.1 – Vidrios tratados térmicamente -VIDRIO RECOCIDO Es aquel vidrio que no ha sido sometido a templado o termoendurecido. Su único tratamiento térmico es el recocido, proceso de enfriamiento controlado para evitar las tensiones residuales del vidrio, proceso, por otra parte, inherente a la fabricación del vidrio flotado. Este tipo de vidrio se puede cortar, taladrar, pulir, etc. -VIDRIO TERMOENDURECIDO Rotura del vidrio templado.

Vidrio el cual se somete a unos ciclos de calentamiento y enfriamiento, lo que le proporciona una resistencia física mayor al vidrio recocido del mismo espesor y tamaño. Tiene una mayor resistencia a las cargas térmicas que el recocido pero presenta peores propiedades que el templado. Esto se produce por el tipo de enfriamiento, mientras que en el templado se realiza de forma brusca, en el termoendurecido se produce lentamente. Otra característica que le diferencia de este último es que rompe en trozos mucho más grandes, que pueden resultar cortantes. Debido a ello no es recomendable para zonas con riesgo de impacto. Este tipo de vidrio no se puede cortar ni taladrar después del proceso de termoendurecimiento. Tampoco pueden realizarse labores de pulimiento de ningún tipo ya que podrían afectar a su durabilidad. -TEMPLADO

Bloque 4: Tipologías

III. Vidrios por su fabricación

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La propiedad más importante del vidrio templado es su resistencia y su forma de romper. Rompe en pequeños pedazos no cortantes por lo que es empleado como vidrio de seguridad.

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Es un vidrio sometido a un tratamiento de calor a una temperatura constante próxima al punto de reblandecimiento, en torno a los 700 ºC, y posteriormente se le sopla aire frío a presión provocando un enfriamiento brusco en su superficie.

La calidad del vidrio vendrá determinada por el tamaño de estos pedazos, siendo un vidrio de alta calidad cuando el tamaño de estos no supera a una quinta parte del espesor del vidrio. En cuanto al aumento de resistencia, esta se incrementa en un 250% aproximado con respecto a un vidrio recocido normal. De una resistencia media a tracción de 400 Kg/cm2 del vidrio recocido a los 1000 Kg/cm2 del templado. En la siguiente tabla podemos apreciar la diferencia de resistencias entre las distintas tipologías: Posición Vertical

Posición Inclinada

Posición Horizontal

pología

Sin tensiones permanentes

Tensiones permanentes parciales

Tensiones permanentes

Recocido Templado Termoendurecido

200 500 350

150 375 260

100 250 175

Posición Horizontal Tensiones permanentes ambientes húmedos

60 250 175 2

5

Fuente: Manual del vidrio Ariño Duglass. Unidades en 1 daN/cm = 10 MPa.

No es posible la realización de taladros o modificaciones posteriores al proceso de templado cualquier acción de este tipo podría quebrar el vidrio. -La rotura espontanea: Es la desintegración en miles de trozos que se produce en una pieza de vidrio templado sin ser golpeado. Esto es debido a la tensión que genera algunas particulas de sulfuro de níquel que pueden quedar ocluidas en el vidrio. Este fenómeno ocurre en raras ocasiones. -Fabricación: Existen dos métodos de templado de vidrio, el químico y el térmico, siendo el mas utilizado este último.

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El proceso químico consiste en sumergir el vidrio en una solución salina a temperatura muy elebada y con la presencia de iones de potasio. Estos inoes reaccionan con los iones de sodio del vidrio ocupando su lugar y haciendo aumentar la compresión de la capa superficial del material, aumentando, de esa manera, su resistencia. En este caso el vidrio rompe como cualquier otro y no podría ser usado como vidrio de seguridad. Estaría permitido el corte y manofactura del mismo. El proceso térmico consiste en calentar un vidrio ya elaborado y posteriormente enfriarlo mediante aire a presión. De esta manera se consigue que la superficie del vidrio se contraiga aumentando su compresión mientras que el interior del vidrio se enfria con más lentitud. Se consigue la compresión premanente de las dos caras y la tracción de su interior. Por decirlo de alguna manera, pretensa el vidrio y esto le proporciona resistencias mayores a cualquier vidrio no tratado.

Bloque 4: Tipologías

III. Vidrios por su fabricación

III.2 – Vidrio laminado -Definición: Es un vidrio compuesto por dos láminas de vidrio float unidas por una capa de polivinil de butiral (PVB), que le confiere estabilidad y evita que, debido a un golpe, el vidrio se rompa en trozos cortantes. El grosor del PVB suele ser de 0,38 mm pero en caso de mayor requerimiento de seguridad o protección contra el ruido se puede agrandar a 0,76 mm, 1,14 mm o 1,52 mm. -Aplicaciones:

Esquema de vidrio laminado.

Es empleado como vidrio de seguridad o antirrobo, debido a que los cristales rotos quedan adheridos a la lámina de PVB y es costoso romperlo o atravesarlo, además esta cualidad evita posibles cortes tras la rotura accidental, por lo que es muy usado en zonas propensas al contacto humano. Otra cualidad muy apreciada es su capacidad de aislante acústico. Un vidrio laminado de igual espesor que otro vidrio monolítico presenta una diferencia, en cuanto aislamiento acústico, muy elevada. Debido a la capa de PVB el vidrio laminado filtra el 99% de la radiación ultravioleta. Este tipo de radiación es la causante del envejecimiento y decoloración de ciertos tejidos y deterioro de materiales a los que les afectan los rayos solares. -Fabricación:

Fuente: Catalogo de productos (VASA Vidriera argentina S.A)

1 – Se parte de un cristal float corriente. 2 – Se somete a un tratamiento de lavado y secado.

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3 – Se coloca la lámina de PVB y la otra hoja de vidrio float. 4 – Tratamiento de calor y prensado.

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5 – Enfriamiento de la pieza. 6 – Tratamiento de calor y presión. Bloque 4: Tipologías

III. Vidrios por su fabricación

III.3 – Vidrio armado -Definición: El vidrio armado es aquel que, durante el proceso de elaboración, se le ha añadido una malla metálica de alambre en el interior, proporcionándole estabilidad y resistencia. -Aplicaciones: Es empleado como vidrio de seguridad ya que, en caso de rotura, los trozos de vidrio quedarían adheridos a la malla metálica evitando su desprendimiento y los posibles cortes. Es tradicionalmente empleado en edificios públicos, colegios, hospitales, en techos en general o en claraboyas.

Vidrio armado impreso.

El vidrio armado suele ser, a su vez, vidrio impreso (ver B4 – III.7 - Vidrio impreso), por lo tanto todas las aplicaciones de decoración, estética, privacidad, etcétera son aplicables a esta tipología.

Vidrio armado para protección antiincendios.

Existe una evidente diferencia de comportamiento del vidrio y el metal frente a temperaturas altas y sus distintas dilataciones, pero esto afecta mínimamente al elemento ya que a causa de su proceso de fabricación el vidrio queda algo separado del metal. En temperas extremas se pueden producir agrietamientos, pero en caso de incendio podría soportar la diferencia térmica que produce la aplicación de agua para la extinción del mismo. Por lo tanto no es raro que el vidrio armado sea empleado como protección antiincendios debido a que se requiere de estabilidad e integridad del elemento durante el mayor tiempo posible para evitar la propagación de las llamas y el vidrio armado mantiene el hueco sellado por más tiempo que otras tipologías.

-Fabricación: Se fabrica añadiendo una malla de alambre metálica en la masa caliente y plástica del vidrio durante el proceso de elaboración. La introducción de esta malla no altera la ductilidad ni la resistencia del vidrio ya que se coloca en la zona neutra del mismo.

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86

Esta última aplicación es la más apreciada, ya que como vidrio de seguridad antiimpactos existen otras tipologías como el laminado o el templado que cumplen mejor esta función.

Bloque 4: Tipologías

III. Vidrios por su fabricación

III.4 – Serigrafiados -Definición: Los vidrios serigrafiados son aquellos en los que ha sido depositada una capa de esmalte en una de sus caras formando un dibujo o motivo de decoración. Esta decoración puede colocarse a través del método tradicional de serigrafiado (mediante una pantalla textil) o con rodillo. El tratamiento requiere la aplicación de calor y proporciona al vidrio las propiedades de durabilidad y estabilidad del vidrio templado.

Fachada de vidrio serigrafiado con imágenes de hojas.

-Proceso de fabricación: 1 - Se parte de un cristal fabricado, generalmente, por el proceso de flotado. 2 - Se aplica la tinta o esmalte a través de unas mallas textiles (Serigrafiado) 3 - Se cuece a temperaturas que oscilan entre los 550 ºC a los 600 ºC, calentamiento que coincide con el temple del vidrio. -Aplicaciones: Este tipo de vidrio tiene aplicaciones estéticas, de creación de ambientes y diseños. Las posibilidades de formas y colores son ilimitadas, por lo que da mucha libertad de creación al proyectista. Otra aplicación, no menos interesante, es la de prestar servicio al control lumínico y solar de la estancia que encierra. Esto dependerá de la intensidad del esmalte aplicado. El vidrio serigrafiado también puede proporcionar una visión del exterior y, a la vez, mantener la privacidad de las personas que se encuentren en el interior.

Inclinado

Horizontal

Sin tensiones permanentes

Tensiones permanentes parciales

Tensiones permanentes ambiente NO húmedo

350 daN/cm2

260 daN/cm2

175 daN/cm2 Fuente: Manual del Vidrio (Ariño Duglass)

Bloque 4: Tipologías

III. Vidrios por su fabricación

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Vertical

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-Propiedades físicas aproximadas:

III.5 – Vidrio mateado -Definición: El vidrio mateado es aquel que es tratado en su capa superficial para obtener una textura rugosa y, de esta manera, evitar una visión clara de la estancia que encierra. -Aplicaciones: Sus aplicaciones son, casi en su totalidad, estéticas o de privacidad. Puede grabarse el mateado de forma selectiva dejando motivos decorativos de todo tipo, lo que permite una ilimitada gama de productos de decoración. Debido a su propiedad translúcida es utilizado en zonas donde se requiere algo de intimidad como es el caso de puertas y ventanas de cuarto de baño o aseo, dormitorios, etc.

Puerta de vidrio mateado.

Es posible variar su opacidad en función de si se realiza un tratado más o menos severo de su superficie. En algunos casos se puede llegar hasta su práctica opacidad mientras que deja pasar la luz del exterior. -Fabricación: Existen dos principales técnicas para la realización del vidrio mateado, la aplicación de ácido y la técnica del arenado. La primera de ellas consiste en aplicar una mezcla ácida sobre la superficie del vidrio a matear. En el caso que se desee realizar algún tipo de dibujo se puede emplear barniz de asfalto, betún de judea o cualquier producto similar, que resista el ataque, para tapar las zonas que permanecerán intactas al efecto del ácido y, por lo tanto, transparentes. Una mezcla ácida empleada comúnmente para este tipo de procesos es: 50% de bifluoruro amónico, 10% sulfato potásico, 6% ácido sulfúrico, 6% ácido fluorhídrico, 3% sulfato de amonio y 25% de agua.

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88

Se debe realizar el baño de ácido cuando este alcance una temperatura de 50 ºC para evitar la cristalización del flúor, componente del ácido, en la superficie del vidrio. La otra técnica a la que hacíamos mención con anterioridad, la técnica del arenado, consiste en aplicar un chorro de arena a presión sobre la superficie del vidrio con el fin de causar una abrasión de tal manera que provoque ese aspecto mateado deseado. La intensidad o blancura del mateado dependerá de la profundidad del horadado que provoque la arena. Como en el caso anterior, se pueden realizar formas y figuras tapando las partes transparentes con adhesivos, papeles o cualquier elemento que evite el impacto directo de la arena sobre el vidrio. Bloque 4: Tipologías

III. Vidrios por su fabricación

III.6 – Vidrios curvos -Definición: Es un vidrio de forma curvada, como su propio nombre indica, que se obtiene mediante calentamiento de un vidrio plano corriente hasta el punto de plasticidad del mismo y dándole forma, posteriormente, con moldes. En principio, todos los vidrios pueden ser curvados, tengan el espesor que tengan. El espesor estará condicionado por la superficie, a mayor superficie mayor espesor, y por la curva, para curvas más cerradas espesores más gruesos. La mayoría de los tratamientos que se realizan al vidrio plano pueden aplicarse también al curvo. Es el caso de serigrafías, plateados, pulimiento de cantos, etc.

Estructura cónica realizada con vidrio curvo.

-Fabricación: La fabricación es muy sencilla. Partiendo de un vidrio plano, se coloca este sobre un molde curvo cóncavo, tal y como se observa en la figura. El vidrio se calienta hasta alcanzar su plasticidad y cae por su propio peso sobre el molde, tomando así la forma curva definitiva. El proceso termina cuando el vidrio se enfría de forma lenta, para evitar tensiones internas. -Aplicaciones:

Proceso de fabricación (Manual del vidrio curvo. CRICURSA)

Es frecuente su uso en exteriores, fachadas, bóvedas, escaparates, ascensores acristalados, puertas rotativas, etc. En interiores su uso en menos común, pudiéndolo encontrar en elementos singulares de escaleras, en muebles, en escaparates frigoríficos, mamparas, etc. -Almacenado:

En posición plana irá apoyado sobre 4 tacos de madera cubiertos de material blando. Bloque 4: Tipologías

III. Vidrios por su fabricación

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En posición horizontal, si la pieza supera los 90º de arco, se deberá colocar de manera individual. En caso contrario solo se podrán colocar seis y con un elemento de separación para evitar ralladuras. Es aconsejable colocar las piezas sobre caballetes recubiertos de material blando. Esta posición es recomendable para longitudes mayores de 2,5 m.

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En posición vertical el vidrio deberá apoyar en tres partes mediante cuñas de madera envueltas en moqueta o goma. La cuña central deberá introducirse más que el resto ya que evita el balanceo de la pieza. Se pueden apilar varios vidrios juntos en el caso de tener todos el mismo radio. Esta forma de almacenaje está recomendada para longitudes del vidrio no superiores a los 2,5 m.

III.7 - Vidrio Impreso -Definición: El vidrio impreso tiene una de sus caras, o ambas, marcadas con una textura decorativa, lo que permite obtener un vidrio translucido, que distorsione la imagen que se percibe desde el exterior, dando algo de intimidad. Las posibilidades, al igual que en el caso de los vidrios serigrafiados, son ilimitadas. Se pueden realizar tantas formas o figuras como el diseñador desee, lo que convierte a este tipo de vidrio en un material muy útil para la decoración. -Aplicaciones:

Fotografía de un vidrio impreso.

Se suele emplear en puertas, ventanas, divisores de ambientes, mamparas y todo aquel elemento que requiera del paso de luz y deba conservar cierta intimidad de las personas que se encuentran al otro lado. También puede ser empleado con fines estéticos y decorativos o, si se trata de un vidrio laminado armado, como cristal de seguridad en zonas susceptibles de impacto humano, en colegios, hospitales y centros públicos en general. En el caso de vidrios difusos, vidrios que evitan la aparición de reflejos gracias a su superficie levemente texturada, su uso se aplicaría a marcos para fotografías, galerías de arte, etc. -Fabricación: Tras la elaboración del vidrio y cuando este todavía permanece caliente, se hace pasar a través de unos rodillos. Previamente, se realizará en ellos la figura que se desee. Al pasar el vidrio por estos, marcarán su superficie con dicha figura. Este proceso se hace con anterioridad al recocido y el corte.

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A continuación podemos observar un esquema del proceso de fabricación:

Página

Fuente: Catalogo de productos (VASA, Vidriera argentina S.A)

Bloque 4: Tipologías

III. Vidrios por su fabricación

III.8 – Vidrio plateado/espejado -Definición: El vidrio espejado, comúnmente conocido como espejo, es una lámina de vidrio flotado a la que se adhieren diversas capas, una de ellas metálica, que le proporcionan la capacidad de devolver los rayos de luz que en ella inciden. -Aplicaciones: Es utilizado como elemento de decoración, para aumentar la sensación de amplitud de las estancias y en diversos tipos de mobiliario. -Composición:

Escalera y espejo (Chema Madoz)

A – Cristal Float.

B – Solución sensibilizante (aumenta la adherencia). C – Deposición de plata metálica. D – Solución de cobre (protección de la capa plateada). E – Capa de pintura anticorrosiva. F – Capa de pintura de protección mecánica y humedad. -Fabricación: 1- Lavado profundo del vidrio float. 2- Aplicación de las capas de sensibilizado, cobre y plateado. 3- Secado y precalentamiento. 4- Primera capa de pintura protectora. 5- Curado intermedio. 6- Segunda capa de pintura de protección. 7- Curado, enfriamiento y tratamiento químico.

Fuente: Catalogo de productos (VASA, Vidriera argentina S.A)

Bloque 4: Tipologías

III. Vidrios por su fabricación

Página

91

8- Lavado y secado convencional.

III.9 – Vidrio moldeado El vidrio moldeado es aquel que para constituir su forma se ha utilizado un molde. Generalmente en la construcción se denomina como vidrio moldeado al pavés, ladrillo o bloque de vidrio, sin embargo, el vidrio curvado y las tejas de vidrio también entrarían en esta definición. No obstante, ya que estos dos otros tipos tienen entidad suficiente para tener un apartado propio, nos dedicaremos, en esta ocasión, en exclusiva al pavés. Para el vidrio curvo ver B4 – III.6 y para las tejas de este material ver B5 – II.6 – Tejados de vidrio. -PAVÉS -Descripción: Ladrillos de vidrio formados por dos hojas selladas dejando una cámara de aire en el interior. -Aplicaciones: · El pavés es muy apreciado como elemento decorativo, debido a la amplia gama de productos y posibilidades estéticas. · Es utilizado como aislante térmico y acústico, ya que posee una gran cámara de aire en su interior. · Es un elemento resistente y proporciona luz a zonas oscuras mientras que mantiene la privacidad de las estancias separadas. · Puede ser empleado en posición vertical, como elemento mural, en posición horizontal, como pavimento transparente.

Pared de baño realizada con pavés.

Los paveses no pueden soportar cargas estructurales y deben de ser aislados del resto de la fábrica mediante el empleo de cinta asfáltica o similar. Las piezas no pueden ser tratadas ni modificadas después del proceso de fabricación. -Fabricación:

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1- Se realiza la masa de vidrio fundido que es bombeada en partes iguales, necesarias para la realización de un pavés, gracias a un fundidor. 2- Cada una de estas partes va a parar a un molde que se presiona mediante un compactador, tomando, el vidrio, la forma del molde. 3- Posteriormente se proyecta aire a presión, reduciendo su temperatura de 1000 a 600 ºC, de esa manera conservan su forma para el proceso de desmolde. Molde con masa de vidrio para prensar.

Bloque 4: Tipologías

III. Vidrios por su fabricación

4- Se desmolda y, tras pasar por varios quemadores que mantienen su temperatura, se vuelve a calentar el vidrio hasta que los bordes se reblandezcan. 5- Se sellan las dos mitades del pavés y el bloque pasa a una cinta donde será enfriado de manera regular. 6- Se rocían los cantos con vinilo líquido que permite que el mortero se agarre con menor dificultad al vidrio durante el proceso de colocación. -Puesta en obra: En el caso de una colocación vertical el proceso sería el siguiente: 1- Realizar el replanteo y preparar el tabique con dintel o poyete para ajustar el tamaño de la obra al hueco. 2- Se coloca en la base de la fábrica una tira de cinta asfáltica y otra de poliestireno expandido en los bordes de la pared con la fábrica de pavés, con el fin de aislarlo de la obra de ladrillo. 3- Mediante el empleo de los separadores adecuados y utilizando cemento cola como mortero, realizamos la fábrica de paveses colocando dos varillas metálicas embebidas en las juntas horizontales y si el ancho es mayor de 3 metros es conveniente colocar una varilla en cada junta vertical. Es recomendable colocar perfiles de anclaje cada dos filas.

Puesta en obra del pavés.

4- Realizar el rejuntado prestando mayor atención a las juntas de la fábrica con la pared, que se rellenarán con silicona similar. En el caso de una colocación horizontal el proceso sería el siguiente: 1- Se realizan apoyos perimetrales intermedios, generalmente de hormigón.

e

2- Se realizan labores de replanteo, marcando sobre una superficie lisa la retícula en donde irán los paveses.

5- Colocar el resto de la argamasa y rematar las juntas dándole un acabado con la paleta y con la esponja. Bloque 4: Tipologías

III. Vidrios por su fabricación

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4- Realizar un primer vertido de argamasa para colocar sobre él las varillas metálicas del armado, que formarán una retícula entre las juntas. Las varillas no podrán tocar ningún elemento de vidrio.

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Pavés multicolor en posición horizontal.

3- Colocar sobre la superficie los ladrillos transparentes y verter una capa de mortero de pocos milímetros para evitar que se muevan los bloques tras el vertimiento de la argamasa.

III.10 – Vidrio coloreado -Definición: El vidrio coloreado es aquel al que le han sido incorporados a su masa elementos que le proporcionan un color característico, generalmente óxidos metálicos. -Aplicaciones: Es utilizado principalmente como elemento de decoración, por su infinidad de variantes y por capacidad estética. Otra cualidad muy apreciable es que absorben parte del calor que incide sobre el Paveses coloreados. vidrio con una proporción mayor a la del vidrio incoloro habitual. De esta manera impiden la entrada de calor radiante al interior de la estancia que encierran, por lo que pueden ser considerados vidrios de control solar. Si son empleados de esta manera se deberá tener muy en cuenta el posible estrés térmico que puedan sufrir. Este agregado de color en la masa del vidrio no produce efecto sobre las propiedades físicas del mismo y puede ser elaborado y tratado de todas las maneras que se especifican en esta sección. -Fabricación: La fabricación consiste en añadir un compuesto a la masa vítrea que proporciona el color al vidrio. Este compuesto está formado, normalmente, por un fundente, plúmbico o alcalino, y un óxido metálico; hierro, magnesio, cobalto, cobre, níquel, etc. Dependiendo del tipo de óxido metálico el vidrio adquirirá una tonalidad u otra.

Cobalto

Cobre

Cromo y Cuarzo

Potasio

Manganeso

Níquel

AZUL

TURQUESA

NARANJA

AMARILLO

MORADO

VERDE

Para más información ver B3 – II.8 – Colorantes y decolorantes, donde se hace una descripción más detallada de los diferentes compuestos y óxidos necesarios para modificar el color de los vidrios.

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94

En esta tabla podemos observar algunos ejemplos de los diferentes colores que se pueden obtener en función de sus componentes:

Bloque 4: Tipologías

III. Vidrios por su fabricación

III.11 – Vidrio esmaltado -Definición: El vidrio esmaltado es aquel que ha sido pintado con un esmalte cerámico sobre la superficie y posteriormente tratado térmicamente para adherir la capa superficial al vidrio. Esta técnica se utiliza principalmente en la artesanía y es una de las técnicas, junto con el pintado y la utilización de vidrios coloreados, que se empleaban tradicionalmente para la elaboración de vidrieras en las catedrales góticas. El serigrafiado (ver B4 – III.4 – Vidrio serigrafiado) podría considerarse como una técnica perfeccionada, basada en el esmaltado tradicional. -Aplicaciones: Las aplicaciones son muy similares a un vidrio coloreado. La variedad de colores que se pueden adherir al vidrio es infinita así como sus posibilidades estéticas y de decoración. En su faceta más artesanal, el vidrio puede colocarse emplomado, tal y como puede observarse en la figura de la izquierda, colocando entre cada parte de vidrio coloreado de diferentes tonalidades, una varilla de plomo que permite la sujeción y el mantenimiento del conjunto de la pieza. Esta técnica se llama vitral.

Vidrio esmaltado emplomado.

Al igual que el vidrio coloreado, el vidrio esmaltado absorbe y refleja cierta cantidad de calor, por lo tanto, es útil como control solar y para evitar la pérdida de enfriamiento de las estancias que encierra. Su tratamiento posterior de recocido o templado del vidrio, para adherir el esmalte al vidrio, le proporciona una resistencia mayor y, a su vez, la capa de esmalte le da una mayor protección frente agentes químicos y atmosféricos. También se pueden aplicar esmaltes transparentes con el de dar brillo a la pieza de vidrio, o de cualquier otro material, a la que se le aplica.

Página

En cuanto a la fabricación se puede depositar el esmalte sobre el vidrio de muy diversas maneras, desde la técnica serigráfica hasta la más artesanal utilizando pinceles directamente sobre el vidrio. Lo que sí tendrán en común todas estas técnicas será el posterior tratamiento térmico para adherir el esmalte.

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-Fabricación:

Bloque 4: Tipologías

III. Vidrios por su fabricación

III.12 – Vidrio lacado -Definición: Se trata de un vidrio en el que se deposita una capa de laca sobre una o ambas caras, proporcionando brillo y, generalmente, color. Sólo es posible emplearlo en interiores y en zonas no muy húmedas. Tampoco puede ser utilizado en dobles acristalamientos. Una vez colocado, la capa que se mostrará será la no tratada con laca, protegiendo esta con el grueso del vidrio. El espesor del vidrio puede influir en el color final del producto. El vidrio, colocado en la pared, refleja parte Vidrio laqueado como revestimiento de pared de cocina. de la luz que incide sobre él, produciendo un efecto de mayor amplitud y luminosidad de la estancia, tal y como ocurre en el caso de los espejos. También podemos encontrar vidrios lacados con acabados mates o satinados, en función del tratamiento de la cara no lacada. Es posible la colocación de una capa de polipropileno sobre la laca con el fin de protegerla además de proporcionar mayor seguridad ante la posible rotura del vidrio, ya que mantendría adherida a ella los trozos resultantes del impacto. -Aplicaciones: Su uso es prácticamente restringido a la decoración, siendo su colocación habitual en paredes interiores, en mobiliario de todo tipo y cualquier revestimiento en general. En ocasiones, como podemos observar en la fotografía superior derecha, se emplea como sustituto del azulejo cerámico en cocinas. -Fabricación: Similar al proceso de fabricación del vidrio esmaltado. Se aplica una lámina de laca en una de las caras del vidrio y posteriormente es sometido a un tratamiento térmico que la fija sobre la superficie. -Puesta en obra:

En cuanto a su colocación, esta puede hacerse mediante grapas o marcos, en función de la situación, o utilizando adhesivos que deberán de ser comprobados por su posible reacción con la laca. Se debe colocar, en caso de revestimiento, sobre una pared opaca, para evitar la exposición solar sobre la laca. Se recomienda una pared con coloración clara.

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No puede instalarse en exteriores, en zonas muy húmedas ni detrás o delante de una fuente de calor si no es tratado para ello.

Bloque 4: Tipologías

III. Vidrios por su fabricación

III.13 – Vidrio con capa Los vidrios con capa son aquellos que han sido tratados mediante la aplicación de una capa de distintos componentes que les proporcionan características diferenciales. Dentro de este apartado podrían incluirse espejados, esmaltados y lacados, pero debido a sus peculiaridades han quedado relegados a apartados propios. -ALTA TRANSPARENCIA Se trata de un vidrio antireflectante que puede ser usado en escaparates, para proteger cuadros, fachadas, vitrinas, etc. El vidrio se le aplica un tratamiento en ambas caras que le Fachada de vidrio bajo emisivo. otorga su alta transparencia y evita reflejos. Estas capas, compuestas por óxidos metálicos, proporcionan una mayor resistencia química y contra las ralladuras. La transmisión lumínica asciende hasta el 98% y la reflexión residual se reduce al 1%. El proceso de fabricación consiste en sumergir el vidrio, que ha sido limpiado anteriormente, en baños a base de diversas soluciones de recubrimiento. Posteriormente se realiza un secado y se cuecen las capas a una temperatura comprendida entre los 400 y los 500 ºC. -AUTOLIMPIABLE: El vidrio autolimpiable posee en la capa exterior un recubrimiento que le permite limpiar su superficie empleando la luz del Sol que descompone la capa de suciedad orgánica que quede depositada sobre el vidrio para posteriormente ser retirada con el agua de lluvia.

Bloque 4: Tipologías

III. Vidrios por su fabricación

Página

Se mejora la visión durante la lluvia y tras ella, ya que se evita la aparición de las molestas gotas. Otra de las ventajas es el ahorro del coste en la limpieza del vidrio, así como mantener esa limpieza en aquellos vidrios que por su colocación resultan Diferencia entre vidrio autolimpiable y vidrio difíciles de limpiar. Debido a ello es frecuentemente corriente empleado en rascacielos o edificios muy altos, así como en zonas que, ya sea por su dificultad de acceso o por incomodidad del operario, la actividad de limpieza es aparatosa o imposible.

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El aspecto del vidrio es ligeramente más espejado si se observa desde ciertos ángulos y posee una coloración algo azulada. Puede ser empleado como vidrio monolítico o como vidrio exterior en un doble acristalamiento. La capa tratada siempre tiene que estar colocada en la cara 1, es decir, la exterior.

-BAJO EMISIVO: Es un vidrio que tiene por cualidad principal la reflexión del calor hacia el interior de la estancia, permitiendo una menor pérdida y reduce, a su vez, la transmisión de calor de la hoja interior del doble acristalamiento a la hoja exterior, más fría. Este tipo de vidrio se coloca en dobles o triples acristalamientos, normalmente en la hoja interior, y deja pasar mucha energía solar a la vez que la mantiene dentro del edificio. Para más información acerca de la emisividad ver B1 – V2 – Emisividad. Los vidrios bajo emisivos están recomendados para zonas frías por sus propiedades de aprovechamiento del calor. El aspecto es semejante al de un vidrio incoloro común y puede ser templado, endurecido o laminado. La capa tratada debe de ser colocada en la cara 3 de un DHV, es decir, la cara en contacto con la cámara del vidrio interior. -CONTROL SOLAR Es un vidrio al cual se le aplica una pulverización en caliente de óxidos metálicos en una de las caras con el fin de controlar la cantidad de energía solar que incide sobre el edificio. Puede ser empleado en DVH (doble vidriado hermético) o como vidrio monolítico. En el caso del doble acristalamiento la posición de la cara hará variar ligeramente sus propiedades. Si es colocado en la cara 1 se consigue una fachada más reflectante, con aspecto espejado, mientras que si se coloca en la cara 2 la reflexión se reduce y la coloración del vidrio toma protagonismo. En zonas con fuerte contaminación atmosférica se recomienda esta última posición. En función de diferentes parámetros (composición de la capa, coloración del vidrio, posicionamiento, etcétera) se puede conseguir una reducción de la aportación solar, fundamentalmente para evitar el excesivo gasto energético en refrigeración, o favorecer la transmisión de luz natural.

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Esquema energético de un vidrio con capa de control solar. Fuente: www.aislardhv.co m.ar

Bloque 4: Tipologías

III. Vidrios por su fabricación

-CAPA DE SÍLICE Se trata de un vidrio que ha sido recubierto con una capa de sílice mediante el proceso de pirolisis, proporcionándole, a su superficie, una mayor resistencia y estabilidad. Esta tipología de vidrio puede considerarse como una variante del control solar. La diferencia fundamental entre un vidrio de control solar corriente y un vidrio con capa de sílice es su alta capacidad reflectante. Esta propiedad le permite, cumpliendo ciertas condiciones de luminosidad, ser utilizado como “espejo espía” (ver siguiente apartado). Por lo demás se comportaría como un vidrio de control solar común, debiendo de colocar la capa de sílice en la cara 2, en el caso de doble acristalamiento. -ESPEJO ESPÍA El espejo espía es, por así decirlo, un medio espejo. Es empleado en lugares donde se quiere guardar privacidad mientras que se desea seguir observando lo que ocurre tras el vidrio. El uso más popular son las salas de interrogatorios de las comisarías de policía. Para lograr este efecto se reduce la intensidad de la capa plateada y se eliminan las capas de protección de la misma, por lo tanto, deja pasar cierta cantidad de luz de una estancia a otra.

Espejo espía. El observador que está en pié puede ver sin ser visto.

Para un correcto funcionamiento es necesaria una gran diferencia lumínica entre una cara del vidrio y la otra. El espejo devuelve gran parte de la luz que incide sobre él y deja pasar un pequeño porcentaje. En la cara iluminada un observador verá el vidrio como si de un espejo al uso se tratase, ya que lo que percibirá será una gran cantidad de luz, procedente del reflejo de luz emitida por su estancia, y una cantidad sumamente menor llegada por la transmisión de la sala contigua, ya de por sí oscura. En el caso de que el observador se encontrase en la cara oscura del espejo, este podría observar el reflejo de sí mismo en la misma proporción que la persona del otro lado observaba el reflejo de la estancia en la que se encuentra, sin embargo, el reflejo del observador de la sala oscura es mucho menor, como intensidad lumínica, a la transmisión venida de la sala iluminada.

Bloque 4: Tipologías

III. Vidrios por su fabricación

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Para la realización de este tipo de espejos se suele emplear vidrio laminado en los que la propia lámina interior hace la función de elemento reflectante. También, es posible encontrar láminas autoadhesivas que proporcionen esta cualidad.

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Este tipo de vidrio puede, también, ser empleado como vidrio de control solar en fachadas, debido a sus propiedades de reflexión. En el caso de que se desee emplear como elemento que favorezca la privacidad se ha de tener en cuenta las condiciones lumínicas que se deben de dar para su correcto funcionamiento, sobre todo durante la noche.

IV.1 – Descripción El vidrio común, normalmente conocido como cristal, es el vulgarmente empleado en la construcción, sin embargo, en la actualidad está comenzando a ser desbancado por vidrios específicos que se adaptan mejor a las circunstancias. Llamaríamos vidrio común al elaborado mediante proceso del flotado, con tratamiento de recocido posterior, cuyas caras sean planas y paralelas entre si y que asegure una clara visión, nítida y sin distorsiones. La rotura de este tipo de vidrio se produciría en forma de cuña, con aristas bien definidas y cortantes. Es por ello que es muy importante calcular el espesor adecuado para la resistencia de vientos, etc. Queda, por este motivo, invalidado para la colocación en zonas con riesgo de impacto. Para dichas zonas ver B4 – V – Vidrios de Seguridad.

IV.2 – Características El vidrio común puede ser utilizado como base para ciertos sistemas de doble acristalamiento, aquí indicaremos únicamente las características del vidrio común monolítico para distintos espesores: Espesores (mm)

3

4

5

6

8

10

12

Peso (Kg/m )

7,5

10

12,5

15

20

25

30

Factor UV (%)

64

59

56

53

48

50

47

Reproducción del Color Ra (%)

99

99

98

98

97

97

96

Transmisión (%)

90

90

89

89

87

88

87

Reflexión exterior (%)

8

8

8

8

8

8

8

Reflexión interior (%)

8

8

8

8

8

8

8

Transmisión (%)

85

83

81

79

75

76

72

Reflexión exterior (%)

8

7

7

7

7

7

7

Reflexión interior (%)

8

7

7

7

7

7

7

Absorción (%)

8

10

12

14

18

17

21

Factor solar g

0,87

0,85

0,84

0,82

0,8

0,8

0,78

Shading coefficient SC

1

0,98

0,96

0,95

0,92

0,92

0,89

5,8

5,8

5,8

5,6

5,7

5,6

5,5

2

Factores luminosos

Factores Energéticos

Transmisión Térmica U (W/m2K)

Página

100

Factores Solares

Fuente: Software Calumen Saint-Gobain Glass.

Bloque 4: Tipologías

III. Vidrios por su fabricación

Los vidrios de características aislantes, mayoritariamente, son vidrios comunes con tratamientos específicos que otorgan las distintas propiedades deseadas. Encontraremos tipologías descritas en el apartado B4 – III. Vidrios por su fabricación, especificando su comportamiento en cuanto al aislamiento. Dividiremos esta sección en dos subgrupos en función del agente que se desea evitar. De esta manera hablaremos de aislantes térmicos y aislantes acústicos.

V.1 – Aislantes térmicos El vidrio para aislamiento térmico habitualmente se integra en un DVH (Doble vidriado hermético). Este doble acristalamiento se trata de una sucesión de hojas de vidrio separadas por una capa hermética. Para más información ver B5 – II.1 – Sistema de DVH. Los factores que hay que tener en cuenta a la hora de formar un sistema de doble vidriado con la intención de proporcionar mayor aislamiento térmico son: la transmisión térmica, el factor solar y los factores energéticos. Es importante no descuidar el factor luminoso para evitar el excesivo oscurecimiento de la estancia a aislar. -La transmisión térmica La transmisión térmica viene determinada por el coeficiente U (ver B1 – V.4 – Coeficiente U). El objetivo es reducir el mismo al más bajo nivel. Para ello se puede aumentar el espesor de la cámara, aunque no proporcione cambios significativos en espesores semejantes, o utilizar otro tipo de gas, siendo los gases más empleados: aire, argón, criptón, xenón. Estos gases se pueden combinar empleado distintos porcentajes.

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Al emplear vidrios bajo emisivos el coeficiente U puede verse reducido considerablemente ya que la capa tratada evita la transmisión del calor del interior al exterior. Esta tipología de vidrios son recomendados en zonas frías.

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Los vidrios utilizados para realizar el sistema de doble En la imagen de arriba DVH con capa bajo acristalamiento pueden ser vidrios comunes, sin emisiva. En la de abajo DVH con control embargo, existen vidrios, cuyas caras han sido solar. tratadas, que pueden proporcionar mejores cualidades en el aislamiento térmico. Estos vidrios son los bajo emisivos y de control solar (ver B4 – III.13 – Vidrio con capa).

Bloque 4: Tipologías

V. El vidrio aislante

-El factor solar y los factores energéticos Gran parte de la aportación calórica que se realiza sobre el edificio tiene como origen el Sol. Los vidrios de control solar son tratados, en una de sus caras, para reducir esta aportación, produciendo la reflexión de luz. En zonas cálidas el aislamiento mediante control solar permite una mayor facilidad de refrigeración, mientras que en zonas templadas con alta variación de temperatura la mejor opción es una combinación de bajo emisivo y control solar.

V.2 – Aislantes acústicos Dependiendo de las frecuencias del sonido este afectará, de una manera u otra, al vidrio. En el caso de una frecuencia menor a 1000 Hz lo que más afecta al aislamiento es la cantidad de masa, por lo tanto no hay mucha diferencia entre un vidrio monolítico y un vidrio laminado. En el caso de frecuencias próximas a 2500 Hz en vidrios monolíticos puede llegar a dejar pasar el sonido por el efecto de la coincidencia. El fenómeno de la coincidencia se produce cuando la velocidad de la onda del sonido es igual tanto en el exterior del vidrio como en el interior. Cuando esto ocurre el vidrio experimenta un descenso notable de la capacidad aislamiento. Es por esto que el vidrio monolítico no es recomendable para proporcionar gran aislamiento acústico. Por ello para desempeñar labores de aislamiento acústico se suelen emplear vidrios laminados ya que a iguales espesores, comparándolo con un vidrio monolítico, se logra un mayor aislamiento. Ver B1 – VII. Aislamiento acústico. Esto es debido a la menor rigidez del conjunto, proporcionada gracias a la lámina interior que actúa como amortiguador. El aislamiento del ruido variará en función del rango de frecuencias y del espesor de la propia lámina. Se deben colocar espesores de lámina mayores de lo habitual (> 0,38 mm). Es recomendable colocar vidrios de distintos espesores ya que de esta manera lucharíamos más eficientemente contra la coincidencia, si bien es cierto que no variaría significativamente el aislamiento.

Como en el caso anterior, la frecuencia del sonido influye en el aislamiento. En bajas frecuencias entre 100 y 250 Hz el aislamiento es muy parecido al vidrio monolítico, quizá algo más bajo en el caso del DHV debido a la resonancia de la cámara de aire. Entre 250 y 1000 Hz el vidrio monolítico tiene mayor capacidad, debido al aumento de la resonancia y, por último, entre 1000 y 4000 Hz el DHV presenta un aislamiento mucho mayor a medida que nos acercamos a la frecuencia crítica que, recordemos, afectaba en exceso al vidrio monolítico.

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Otra tipología adecuada para atenuar el sonido es el sistema de DHV (doble vidriado hermético) ver B5 - B5 – II.1 – Sistema de DVH. Este sistema permite combinar vidrios de distintos espesores, cámara de aire y lámina de PVB, en el caso de que empleemos vidrio laminado, para evitar de esta manera el efecto de coincidencia y aumentar el aislamiento. Si bien es cierto que la cámara de aire no influye hasta que su espesor no se encuentre alrededor de los 200 mm.

Bloque 4: Tipologías

V. El vidrio aislante

Muchos de los vidrios que han sido decorados pueden cumplir otras necesidades como privacidad o control solar, aquí recogeremos aquellos cuyo uso principal sea estético y de decoración aunque puedan desempeñar ese otro tipo de funciones. -Vidrios con figuras Son aquellos que han sido tratados para reproducir una figura o dibujo, pudiendo haber sido realizada con cualquier técnica descrita en B4 – III. Vidrios por su fabricación. Dentro de este apartado podríamos incluir los vidrios impresos o cualquier mateado que proporcione ese motivo decorativo. Mediante la técnica del serigrafiado o esmaltado, así como con el lacado, también podemos realizar dibujos o figuras en el vidrio pero dejaríamos fuera de esta clasificación a aquellos que tengan cubierta por entero su superficie por una única coloración, ya que estos se considerarán vidrios de color. -Vidrios de color Son aquellos que poseen cierto grado de coloración, pudiendo llegar incluso a la opacidad. Pueden ser empleados como vidrio de control solar, sin embargo, su uso más común es decorativo. Como vidrio de color nos podríamos referir a vidrios cuya masa ha sido coloreada, vidrios lacados o esmaltados, siempre que la coloración esté uniformemente distribuida en toda la superficie de la pieza. -Espejos Son aquellos que han sido tratados para aumentar su capacidad reflectante. Pueden ser totalmente opacos o poseer cierta transparencia. En este apartado podríamos incluir el tradicional espejo, el espejo espía, vidrios con capa como el vidrio de sílice o cualquier vidrio de control solar que tenga como función principal la decoración de la fachada o el lugar donde se coloque.

Bloque 4: Tipologías

V. El vidrio decorativo

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Son aquellos que han sido tratados con fin decorativo y, generalmente, para favorecer la privacidad de la estancia que encierran. Se considerarían como translúcidos los vidrios mateados, cuya superficie sea total o parcialmente tratada, siempre que tenga un porcentaje de tratamiento suficiente como para impedir la correcta visión de la otra cara, así como los vidrios impresos que logren esa misma cualidad. Quedarían fuera los que consiguieran esta misma cualidad a través de la coloración, la capacidad reflectante o la creación de dibujos o figuras.

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-Translúcidos

Los vidrios de seguridad son aquellos que se emplean para hacer prevalecer la protección y la seguridad de los usuarios del edificio. Esta protección puede ser contra accidentes, como impactos o golpes, contra actos vandálicos, robos o roturas de luna, contra disparos de bala o explosiones así como contra incendios.

VII.1 – Protección frente a impactos -Descripción Se consideran vidrios de protección contra impactos a aquellos que evitan su propia rotura o la rotura del vidrio de forma que sus pedazos puedan cortar o dañar a las personas. -Tipologías Distinguiremos dos tipologías que pueden ser empleadas como vidrio de seguridad: el vidrio templado y el vidrio laminado. Otras tipologías se han utilizado para este propósito, como por ejemplo el vidrio armado, sin embargo, en la actualidad, están en completo desuso debido a las excelentes prestaciones que otorgan los templados y laminados. El vidrio templado aporta, como vidrio de seguridad, sus características de alta resistencia y su capacidad para desintegrarse en pequeños trozos no cortantes. Por otra parte, el vidrio laminado mantiene las partes del vidrio adheridas a la capa de PVB, en caso de rotura, evitando así los posibles cortes y la caída de las personas al vacío, ya que mantiene el vidrio dentro del marco actuando como barrera de protección y retención.

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-Normativa, clasificación y zonas de riesgo Si queremos instalar un acristalamiento se deben delimitar aquellas zonas donde el riesgo de rotura o impacto sea mayor. Para ello se establecen unas áreas donde es necesario colocar vidrios de protección frente a impactos. El Código Técnico de la Edificación, en el documento básico de seguridad en la utilización (DB-SU), delimita estas zonas y proporciona una serie de condiciones necesarias para cumplir el requisito de seguridad Ensayo de resistencia del vidrio mediante en las mismas. Las condiciones que establece se péndulo. basan en ensayos, mediante péndulos, sacados de la norma UNE EN 12600:2003. De esta manera el vidrio quedaría dividido en tres niveles (1, 2, 3) ordenados de mayor a menor, en función del nivel de impacto que resistan. Otras normativas como la BS EN 12600:2002 clasifican al vidrio con similares nomenclaturas, siendo vidrios de nivel 3 aquellos que resisten una altura de impacto de 190mm, nivel 2 de 450mm y nivel 1 de 1200mm. Bloque 4: Tipologías

V. El vidrio de seguridad

A esta forma de nombrar al vidrio de seguridad se le añade una letra, A si se rompe en piezas grandes y cortantes, B si las piezas permanecen unidas al resto o C si el vidrio se desintegra en pequeños trozos. Como última clasificación se valora en una escala del 0 al 3 según la altura máxima de impacto que soporte justo antes de romper. Si esta altura es de 190mm y no rompe como el tipo A se clasificaría como nivel 0. Ejemplo: 2B2. Centrándonos en las condiciones de colocación en altura del vidrio, están deberían cumplir estos requisitos: a) Si la altura de colocación del vidrio está por encima de los 0,55m y por debajo de los 12m este deberá resistir un impacto de nivel 2. b) Si esta altura es superior a 12m se colocara un vidrio que resista impactos de nivel 1. c) En el resto de los casos el vidrio podrá resistir únicamente impactos de nivel 3. Las áreas que establece el CTE como susceptibles de riesgo de impacto son: a) En puertas, en un área entre el suelo, 1500mm por encima de este y un ancho igual a la puerta más 300mm a cada lado de esta. Lo que prácticamente implica utilizar vidrio de seguridad en toda la puerta y cristales adyacentes. b) Todo vidrio que quede a una altura menor de 900mm del suelo. c) Los elementos vidriados de las duchas, que deberán ser templados o laminados y resistir un impacto de nivel 3.

Identificación de áreas con riesgo de impacto. Fuente: CTE DB-SU 2 – 1.3 Impacto con elementos frágiles.

Bloque 4: Tipologías

V. El vidrio de seguridad

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Otro riesgo de impacto derivado de la utilización del vidrio son aquellos golpes producidos por la dificultad de percepción del mismo. Para evitar estos golpes el CTE recomienda colocar una señalización en toda la longitud del acristalamiento en un área comprendida entre la altura de 850 mm y 1100mm y otra señalización entre 1500mm y 1700mm. Esta señalización no sería necesaria en el caso de encontrarnos con una cristalera que dispusiese de montantes con una separación entre ellos de 600mm.

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-Riesgo de impacto por elemento poco visible

La señalización también se aplicará a puertas de vidrio en el caso de que no dispongan de algún elemento que las identifique, como cercos o tiradores.

VII.2 – Protección antirrobo/vandalismo -Descripción El objetivo de este tipo de vidrios es evitar que el vándalo o ladrón no entre en el recinto encerrado por el vidrio, ya que los huecos son el punto más débil de la vivienda o comercio. -Tipologías El vidrio más utilizado para este tipo de cometido es el laminado. Este vidrio impide al malhechor entrar de una manera rápida y sencilla ya que no podrá realizar un hueco lo suficientemente grande en poco tiempo, debido a la lámina de PVB. Es evidente que se pueden emplear distintos utensilios a la hora de intentar penetrar en un recinto encerrado con un vidrio laminado, tales como martillos, hachas, bates, etc. Por lo tanto se deberá prever el tipo de ataque al que está expuesto el vidrio y la resistencia que le queremos dar para poder seleccionar el grosor de la capa de PVB y la tipología del vidrio a colocar. Vidrio antirrobo en un escaparate.

-Normativa y clasificación Según la normativa EN 356:1999 los vidrios de esta tipología se clasificarían mediante dos tipos de ensayos: La prueba del cuerpo pesado y la prueba del hacha.

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La prueba del cuerpo pesado consiste en dejar caer una bola de acero de 4,11 Kg de peso y de 100mm de diámetro sobre el vidrio a ensayar. La clasificación se produce en función de la resistencia del material a un cierto número de impactos desde una altura determinada. P1A

3 veces a una altura de 1,5 m

P2A

3 veces a una altura de 3 m

P3A

3 veces a una altura de 6 m

P4A

3 veces a una altura de 9 m

P5A

9 veces a una altura de 9 m

La prueba del hacha consiste en aplicar golpes con un martillo hasta romper el vidrio y posteriormente golpearlo con un hacha hasta lograr traspasarlo. La clasificación se produce en función del número de golpes necesarios para crear una apertura. P6B

de 30 a 50 golpes

P7B

de 51 a 70 golpes

P8B

más de 70 golpes

Bloque 4: Tipologías

V. El vidrio de seguridad

VII.3 – Protección contra ataques de armas de fuego -Descripción Son aquellos que resisten el disparo de una bala. Especialmente indicado para comercios como joyerías o en bancos. -Tipologías Son vidrios laminados con varias capas de PVB. Gracias a esta disposición el proyectil queda Prueba de impacto de bala. atrapado dentro del vidrio sin que llegue a traspasar al otro lado e impidiendo la proyección de fragmentos que pueden dañar a la zona atacada. Los espesores dependerán del nivel de protección y de la tipología del arma disparada. -Normativa y clasificación La norma EN 1603 regula la clasificación de los vidrios en cuanto a su resistencia al impacto de un disparo. Para ello se deben realizar ensayos de resistencia al ataque consistentes en disparar 3 balas formando un triángulo. En escopetas 2 disparos en la misma posición. Se observará no sólo la resistencia a ese impacto y si la bala atraviesa o no el vidrio sino también el estado de la parte trasera para comprobar que no se produzca rotura ni dispersión de elementos cortantes. Según esta normativa los vidrios se clasificarían en función del tipo de disparo que pueden resistir, es decir, del tipo de arma que produzca ese disparo. Los tipos son: BR1

Rifle

0,22 LR

BR2

Pistola

9mm Luger

BR3

Pistola

0,357 Magnum

BR4

Pistola

0,44 Rem Magnum

BR5

Rifle

5,57 x 45

BR6

Rifle

7,62 x 51

BR7

Rifle

7,62 x 51

SG1

Escopeta

Cal. 12/70

SG2

Escopeta

Cal. 12/70 (3 disparos)

Se debe cuidar al máximo la puesta en obra del vidrio, que deberá estar fijado mediante el empleo de neopreno o similar para acolchar el movimiento producido por la onda de la explosión. Bloque 4: Tipologías

V. El vidrio de seguridad

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El vidrio laminado se presenta nuevamente como el mejor para este tipo de requerimiento, debido a su capacidad para absorber la presión generada y la energía liberada por la explosión. Además es inastillable y se evitarían cortes por proyección de trozos de vidrio.

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VII.4 – Protección frente a explosiones

VII.5 – Protección contra incendios -Definición Un vidrio de protección contra incendios es aquel que cumple dos requisitos imprescindibles: debe ser estable y debe mantener la integridad de la apertura en la que se encuentra durante un tiempo determinado. -Tipologías Las tipologías más empleadas para evitar la propagación del fuego son vidrios armados y vidrios laminados. Esto es debido a la estructura interior, en el caso del armado fabricada en alambre y en el caso del laminado por la lámina de PVB, que mantiene el vidrio en la misma posición aunque quiebre debido a las altas Vidrio laminado con capa intumescente.

temperaturas y por lo tanto el hueco permanece cerrado evitando la propagación del fuego.

Para más información sobre el vidrio armado ver B4 – III.3 – Vidrio armado. El vidrio laminado para protección frente a incendios posee unas láminas intumescentes que reaccionan con las elevadas temperaturas del fuego, alrededor de los 120 ºC o 140 ºC, produciendo un aumento de su volumen y creando una capa opaca de color blanquecino que cubre todo el hueco bloqueando el paso del fuego y evitando la transmisión térmica. -Normativa y clasificación Para poder clasificar los vidrios contra incendios debemos atender a diferentes aspectos importantes: La integridad (E): Capacidad del vidrio de mantener cerrado el hueco, sin grietas ni fisuras, evitando la propagación del fuego. Aislamiento (I): Capacidad para restringir el aumento de temperatura de la cara no expuesta al fuego. Estabilidad (R): Resistencia mecánica del vidrio.

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Reducción de la Radiación (W): Capacidad de soportar una exposición al fuego sobre una cara manteniendo la cantidad de calor radiante por debajo de un cierto nivel. Según la normativa EN 13501-2 se establece la clasificación mediante el empleo de letras y un número. Cada aspecto le corresponde una letra, tal y como se puede observar arriba. Ejemplos:

E 30 (Soporta 30 minutos de integridad) EI 60 (Soporta 60 minutos de integridad y aislamiento)

Bloque 4: Tipologías

V. El vidrio de seguridad

VII.6 – Protección contra caídas -Definición Es un vidrio empleado en suelos que evita la caída de las personas que circulan sobre ellos. Se trata de un vidrio templado que posee un recubrimiento antideslizante en una de sus caras. El revestimiento se adhiere mediante cocción en altas temperaturas. -Tipologías Este tipo de vidrio puede, o no, tener la resistencia adecuada como para ser considerado baldosa pisable, debido a ello, en el caso de que no la tenga, debe de ser colocado sobre otro de mayor espesor que si cumpla con los requerimientos necesarios (vidrio laminado, generalmente). El acabado de estos vidrios puede realizarse en satinado o transparente y puede tener cualquier tonalidad de color que se desee. Para más información sobre baldosas pisables ver B4 – VIII.4 – Vidrio pisable.

VII.7 – Protección contra rayos-X -Descripción La elevada exposición a los rayos-X puede provocar efectos negativos sobre el cuerpo humano como la aceleración del desarrollo del cáncer y la aparición de enfermedades cardiovasculares o degenerativas. Debido a ello, se hace necesario un vidrio que proteja de este tipo de radiación en lugares donde, por su actividad, están más expuestos, como en las instalaciones de los hospitales especializadas en rayos.

Vidrio separador en sala de rayos X.

Los vidrios de esta tipología no decoloran, presentas buenas propiedades contra rayones en su superficie y poseen una gran claridad visual. Es propenso a la oxidación y se recomienda no limpiarlo con detergentes o agua a presión, sino con bayetas limpias y suaves.

Los espesores comúnmente empleados, para una sala de rayos convencional, serían del orden de los 8mm. En el caso de que se requiriese una protección mayor, para la realización de otros tratamientos médicos, los espesores podrían verse aumentados a 11 o 14mm. Bloque 4: Tipologías

V. El vidrio de seguridad

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Los vidrios de protección contra rayos-X, también conocidos como vidrios plomados, suelen contener altos niveles de metales pesados en su composición. La cantidad de los mismos estará por encima del 60% siendo el plomo el predominante con una proporción mayor del 55%.

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-Tipología

En esta sección abordaremos la descripción de aquellos vidrios que, debido a sus características especiales o a sus usos particulares, no pueden ser clasificados en apartados anteriores. Encontraremos en esta clasificación tanto usos nuevos de vidrios ya mencionados como vidrios con un proceso de fabricación diferente que proporcionará cualidades distintas.

VIII.1 – Vidrio celular Esta tipología de vidrio, aunque podría haber sido clasificada como aislante, se coloca en este apartado debido a sus especiales características que le diferencian de los anteriores vidrios planos a los que venimos haciendo referencia. -Descripción Es un material formado mediante polvo de vidrio que se obtiene por trituración de vidrio preexistente. La utilización de polvo de vidrio procedente del reciclado le concede la consideración de elemento constructivo ecológico. Este polvo, es cocido hasta provocar la Placas de vidrio celular. fusión de las partículas creando un material muy poroso. Normalmente se presenta en láminas rígidas y en tonalidades de color gris oscuro, negro o blanco. -Tipologías El vidrio celular se divide en dos grupos en función del uso que se le quiera dar al material. Se emplea como aislamiento térmico, barrera contra la humedad o contra el fuego, ya que es incombustible, y como elemento del falso techo.

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En primer lugar, empleado como aislante o barrera protectora, el vidrio celular suele ser de color negro y se presenta en placas de espesor variable. Se aplica directamente sobre el elemento a aislar, ya sean paredes, suelos o techos, utilizando un mortero de cemento o yeso indicado por el fabricante. Posteriormente puede ser recubierto por un guarnecido de yeso o similar. En el uso del vidrio celular como falso techo puede presentar coloraciones diversas y se emplea en lugares donde se requiera una protección contra la humedad (piscinas, etc.) o donde se requiera de un material aséptico (hospitales o centros clínicos) ya que en él no sobreviven las bacterias ni los hongos. Como protección pasiva al fuego el vidrio celular alcanza una resistencia al fuego de 4 horas (240 minutos), no se pudre y es inatacable por insectos y roedores. Bloque 4: Tipologías

VIII. Vidrios con otras funciones y usos

VIII.2 – Fibra de vidrio -Descripción La fibra de vidrio es un material versátil utilizado en diversos sectores como el náutico o las telecomunicaciones. En construcción es muy apreciado por sus propiedades como aislante, por ser inerte ante ácidos y soportar altas temperaturas. -Tipologías El uso de la fibra de vidrio en la construcción es amplio, puede ser utilizado como aislante térmico en las lanas de vidrio (ver B4 – VIII.3 – Lana de vidrio), como malla de refuerzo para la posterior incorporación de revestimientos La fibra de vidrio se emplea en de todo tipo e incluso puede constituir por sí mismo el propio cableado de fibra óptica. revestimiento. A continuación desarrollaremos algunas tipologías (la lana de vidrio se tratará en el siguiente apartado): Mallas de refuerzo: En revoques se emplea como armadura de refuerzo para evitar la aparición de grietas y fisuras. El tamaño del entramado de la malla irá en función de la granulometría del revoque. La aplicación se realizará sobre una primera capa de la mezcla. Se puede emplear en revoques realizados sobre elementos aislantes como placas de poliestireno expandido, esto permite mejorar la resistencia mecánica del revoque, o en sistemas completos de aislamiento térmico exterior, conocidos por sus siglas en ingles (EIFS), reforzando el mortero del enlucido. En el caso de impermeabilizaciones, la malla puede ser empleada como refuerzo a pinturas impermeabilizantes, otorgándoles una mayor resistencia. Para estos casos se utiliza una malla más fina, de trama pequeña. Revestimientos decorativos: Los revestimientos de fibra de vidrio consolidan las paredes en mal estado, refuerzan las placas de yeso y ayudan a impedir la formación de microfisuras.

Bloque 4: Tipologías

Revestimiento de fibra de vidrio.

VIII. Vidrios con otras funciones y usos

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Es muy útil para lugares públicos, zonas húmedas, hogares con niños, etc. debido a su resistencia a la humedad y su

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Este revestimiento no retiene el polvo y se lava directamente con esponja. Es impermeable a la humedad y puede repararse sustituyendo el trozo dañado por otro y pintándolo posteriormente con un acabado casi imperceptible.

facilidad de limpieza.

VIII.3 – Lana de vidrio -Descripción La lana de vidrio es un material de construcción elaborado con la finalidad de aislar térmica y acústicamente. Está compuesto por un entramado de filamentos de vidrio (ver B4 – VIII.2 – Fibra de vidrio) unidos mediante una resina ignífuga. El fibrado se realiza a través de unos pequeños orificios elaborados en un “plato” giratorio por donde pasa la pasta de vidrio. Posteriormente se pulveriza con aceite mineral o con resinas y pasa por una estufa produciendo la polimerización de la resina que confiere la rigidez al producto. Placas de fibra de vidrio.

La lana de vidrio se suministra en mantas o paneles, con diversos recubrimientos (de PVC, aluminio, chapa metálica, etc.) o con ninguno, para adaptarse a las necesidades constructivas. Gracias a su gran versatibilidad la lana de vidrio puede ser colocada bajo cubierta, en falsos techos, en paredes de doble hoja, paredes de placas de yeso, medianeras, suelos, etc. -Propiedades Como se indica en su descripción, la propiedad más importante de la lana de vidrio es su aislamiento. El calor se transmite a través de la lana por tres distintos procesos. El primero sería la convección que se produce en el aire que queda ocluido en el interior. El segundo, la conducción transmitida entre las fibras que están en contacto y el tercero, la radiación que transmiten las fibras entre sí. En función del diámetro de las fibras y de la densidad del producto cobrará más importancia una forma de transmisión del calor u otra. También presenta grandes propiedades de aislamiento acústico gracias a su estructura elástica y fibrosa.

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112

Otra de sus propiedades destacables es la facilidad de manipulación y corte, así como la ligereza del mismo. Además es incombustible e inatacable por agente exteriores como aire, vapor de agua, ácidos (excepto el fluorhídrico) y bases no concentradas. Es un material con una baja tasa de desgaste y de una larga duración. En contacto con metales no es corrosivo, no favorece el crecimiento de mohos o de bacterias y no absorbe olores. En cuanto a su comportamiento frente al fuego la lana de vidrio no es inflamable y durante la combustión no desprende gases tóxicos ni irritantes. Si se combina con otros materiales la lana de vidrio ayuda a obtener altas resistencias al fuego. Gracias a su estabilidad es muy apreciado para la colocación en suelos flotantes y mejora sensiblemente el aislamiento acústico cuando se coloca en tabiques dobles. Al igual que el vidrio celular, no es atacable por roedores ni insectos. Bloque 4: Tipologías

VIII. Vidrios con otras funciones y usos

VIII.4 – Vidrio pisable -Descripción Habitualmente se trata de unas baldosas de seguridad compuestas por tres vidrios de los que al menos dos son laminados. En cualquier caso todos son de seguridad, ya que deben soportar al menos el peso de una persona, pudiendo ser templados, sin excluir la laminación, o tratados con cualquier otro proceso térmico para aumentar su resistencia. La tipología de estos vidrios varía en función Suelo transparente (Torre Spinnaker, UK) de la carga que deban soportar, de la normativa existente para este tipo de casos y del lugar en el que se empleen, así como de la exigencia de estabilidad en caso de rotura. Para mayor seguridad, el vidrio que se sitúe en la cara superior, o pisable, deberá ser antideslizante. Ver B4 – VII.6 – Protección contra caídas. Si este no ha sido tratado, no solo podrá suponer un problema de seguridad sino que estará expuesto a ralladuras que podrán mermar su transparencia. -Puesta en obra Las baldosas estarán montadas, normalmente, sobre una estructura metálica de acero inoxidable, galvanizado o de aluminio, que recorra todo el perímetro de la pieza. En los apoyos se deberán colocar siliconas o elementos similares como neoprenos, etc. tanto en la base como en las juntas, para evitar el contacto con el metal y poder absorber los movimientos ocasionados por el uso o las dilataciones. Es recomendable sellar bien las juntas para evitar la intrusión de elementos extraños que a la larga puedan ocasionar microfisuras al vidrio.

Es empleado para iluminar zonas oscuras cuando la luz natural de muros verticales es imposible, en escaleras, centros comerciales, discotecas y lugares de ocio o en recintos de exposición y museos.

Escalera de caracol con peldaños de vidrio.

Bloque 4: Tipologías

VIII. Vidrios con otras funciones y usos

Página

-Aplicaciones:

113

Otro sistema de colocación se realizaría sobre apoyos metálicos puntuales. Esta forma de ejecución está muy extendida en escaleras cuyos peldaños son de este material. Ver imagen izquierda.

Aquí quedarán expuestas todas las tipologías anteriormente mencionadas ordenadas por clasificaciones de fabricación, uso, composición, etc. Estas tablas resumen pretender ser una manera cómoda y rápida de acceder a la diversidad del vidrio y sus características especiales, así como una manera práctica de facilitar al técnico la selección del tipo de vidrio adecuado a las necesidades del proyecto.

B4-1.1 – Clasificación por su composición Composición Vitrificantes SiO2

Sódico-Cálcico (1)

Plomados

Borosilicato

72-73

53-68

73-82

Sílice

96

B2 O3

-

-

5-20

3-4

Fundentes K2 O

-

1-10

0-1

-

Na2O

13-16

5-10

3-10

-

Características

Estabilizadores PbO

-

15-40 (2)

0-10

-

Al2O3

0-2

0-2

2-3

-

CaO

7-13

- Funde con facilidad - Diversidad de usos - Barato de obtener

0-6

- Buena trabajabilidad - Vulnerable al choque térmico - Alto coste de obtención - Buen aislante (rayos X) - Baja resistencia química

0-1

- Difícil de trabajar - Alta resistencia al choque térmico - Alta resistencia al ataque químico

-

- El más costoso de trabajar - Alto coste de obtención - Gran resistencia química - Soporta temperaturas cercanas a los 900 ºC

(2) – La cantidad de plomo puede verse aumentada en casos de aislamiento contra rayos X ver: B4 – VII.7 – Protección contra rayos X.

Página

114

(1) – El vidrio sódico-cálcico es la tipología más empleada, cerca del 90% del vidrio. La mayoría de los vidrios clasificados en otras tipologías tendrán esta composición.

Bloque 4: Tipologías

Anexo B4-1. Tablas resumen

B4-1.2 – Clasificación por su fabricación y usos

Aislantes

Laminado

Mateado

*

Curvado

*

*

*

Serigrafiado

*

*

Impreso

*

*

*

*

*

*

*

Esmaltado

*

*

* *

*

Autolimpiable

* *

Espejo

Fibra de vidrio

Pisable Plomado

Bloque 4: Tipologías

*

*

Lacado

Lana de vidrio

*

*

Coloreado

Control solar

Rayos X

*

*

* * * *

115

Moldeado

Incendios

Caídas

Armas

Explosiones

*

*

Espejo espía Otros productos

*

Armado

Bajo emisivo Vidrio con capa

*

Templado

* *

* * Anexo B4-1. Tablas resumen

Página

Vidrio con color

Tratamiento térmico

*

Recocido

Vidrio con elemento interior

Termoendurecid

Seguridad y protección

Tratamiento superficial y forma

*

Robos

Impactos

Decorativo

Control solar

Acústico

Térmico

TIPOLOGÍA POR FABRICACIÓN

Común

USOS

116 Página

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SAINT-GOBAIN GLASS. Manual del vidrio. 2001.

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VASA, VIDRIERA ARGENTINA S.A. Suncool, Vidrio reflectivo laminado con control solar de alta performance. www.vasa.com.ar

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SCHOOTT. ALMIRAN El vidrio casi invisible. www.schott.es

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CICURSA. Manual del vidrio curvado. www.cicursa.com

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AGC FLAT GLASS. Cuéntame más COLORBEL. www.yourglass.com

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SANZ LOBO, ESTEFANÍA. Técnicas del vidrio, técnicas de trabajo escultórico con vidrio caliente.

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LEROY MERLIN S.A. Construir tabiques con bloques de vidrio 2. 2006. www.leroymerlin.es

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OFICINA ESPAÑOLA DE MARCAS Y PATENTES. ES 2 076 702 Procedimiento de serigrafía para imprimir una capa decorativa en cristales y dispositivo para ejecución del procedimiento. 1992

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VIDRESIF. Fichas técnicas 2.3: Vidrio templado – vidrio termoendurecido.

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SAINT-GOBAIN GLASS. SECURIT Vidrio templado. www.saint-gobain-glass.com

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Bloque 4: Tipologías

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SOLER. Catalogo de productos [En línea] Disponible en: www.cristaleriasoler.com/articulo.asp?idarticulo=83278&opcion=3

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AGC YOUR GLASS. Tipos de vidrio [En línea] Disponible en: www.yourglass.es/agc-flatglasseurope/tipos_de_vidrio.html

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Bloque 4: Tipologías

Bibliografía. Bloque 4

El vidrio, por su gran versatilidad y cualidades únicas, es un material en continua evolución. Las capacidades de transformación y las infinitas posibilidades de uso hacen de él un elemento imprescindible en cualquier edificio, siendo, indiscutiblemente, el material más empleado para iluminar cualquier tipo de estancia. A las cualidades clásicas del vidrio, dureza, transparencia, etc., hay que añadir otras que variarán en función del material con el que lo combinemos. El vidrio admite esa combinación con cualquier tipo de elemento imaginable, obteniendo, como resultado, una amplia gama de sistemas con propiedades y características muy diferenciadas. Fachada del teatro AMC en Century City. California.

Estos sistemas, que utilizan el vidrio como elemento principal, suplen en su conjunto la función que cualquier vidrio monolítico simple no podría cumplir. Cada uno de estos sistemas puede, por separado, mejorar el aislamiento, tanto térmico como acústico, ayudar a controlar la aportación calórica del Sol, ayudando, en ocasiones, a aumentar o reducir la aportación de luz diurna, embellecer el edificio con superficies vidriadas cada vez mayores, etc. Las posibilidades que proporciona el vidrio y sus sistemas son incalculables y, en la actualidad, todavía siguen desarrollándose nuevos sistemas que hacer que el vidrio sea un material puntero y con proyección de futuro.

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El bloque que a continuación abrimos está dividido en dos partes diferenciadas, por un lado hablamos de sistemas de vidrio, aquellos que son empleados de manera más o menos habitual en la construcción actual, y de sistemas innovadores de reciente investigación, que todavía no han dado el salto a la edificación de a pié quedando relegados al capricho excéntrico u obligados a ser el elemento singular de hoteles o edificios de renombre.

Bloque 5: Sistemas e innovación

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Edificio de Channel en Tokio. La fachada esta realizada con Priva-lite retroproyectado.

I. Introducción

II.1 – Sistema de doble vidriado hermético (DVH) -Definición Se trata de un sistema empleado, mayoritariamente, para el aislamiento de la estancia que encierra. Consta de dos o más piezas de vidrio que encierran un interior de aire estanco u otro elemento gaseoso que mejore dicho aislamiento.

-Elementos que lo componen Vidrio: Elemento resistente y sustentador del sistema que permite, en sus diversas variantes, aumentar el aislamiento del conjunto, su seguridad o incrementar su valor estético. Cámara de aire: Parte gaseosa del sistema, de espesor variable, encargada del aislamiento térmico. Separadores:

Partes de un DVH.

Los dos vidrios, o conjunto de vidrios en casos de laminados, van separados por un elemento metálico perimetral de ancho variable que delimitará el espesor de la cámara de aire. Este separador contiene un tamiz molecular en el interior que permite evitar las condensaciones por diferencia de temperaturas, ya que absorbe la posible humedad que se produzca en la cámara. En el separador habrán sido realizadas pequeñas incisiones para que las sales del tamiz entren en contacto con el aire ocluido. Es vital, para conservar las propiedades aislantes del DVH, mantener la cámara de aire libre de la humedad exterior. Si el tamiz molecular entra en contacto con la misma este absorberá esa humedad hasta saturarse, no pudiendo, entonces, absorber la producida por las condensaciones, creando una cámara húmeda que merma el aislamiento, reduce la estética del sistema y dificulta la visión del exterior.

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Sellados: Para evitar la intrusión de humedad exterior se dispone de dos tipos de sellados. El sellado primario está compuesto por finos cordones de butilo colocados a ambos lados del separador durante todo su perímetro, adhiriéndolo al vidrio e impidiendo, así, la intrusión de humedad. El segundo sellado, o sellado secundario, se encarga de cerrar herméticamente el espacio que se encuentra entre el separador y el borde del vidrio. Se trata de un polisulfuro o silicona estructural y puede soportar los esfuerzos a los que está sometido el vidrio (cagas mecánicas, de viento, dilatación, etc.). Bloque 5: Sistemas e innovación

II. Sistemas

-Diferentes usos El sistema de DVH puede ser empleado en infinidad de usos ya que se le pueden agregar la mayoría de tipologías descritas en el bloque 4. Sin embargo, aquí detallaremos los usos más representativos.

Como aislante térmico: Es el uso principal del DVH. El objetivo fundamental, cuando se pretende aislar térmicamente, consiste en reducir al máximo el coeficiente U. Para poder seleccionar un sistema de doble vidriado que proporcione el aislamiento requerido, con un coeficiente U bajo y un nivel de aportación solar controlado, es necesario tomar en consideración los factores siguientes: a) Ancho de la cámara: En principio, a mayor ancho de cámara mayor aislamiento térmico, sin embargo esta premisa se ve truncada por el factor de convección. Cuando el espesor de la cámara aumenta demasiado el coeficiente de transmisión calórica (U) aumenta, es decir, deja pasar la energía en mayor proporción. Esto se observa mejor en la tabla B5-1 y más concretamente en los valores del Caso 1 y 4. b) Gas situado en la cámara: Para reducir ese mencionado factor de convección y aumentar así el aislamiento, se puede sustituir el aire interior por otro tipo de gases como el Argón, el Criptón o el Xenón. En la tabla podremos constatar esa mejora si nos fijamos en la diferencia de valores U entre el Caso 1 y el 2.

Bloque 5: Sistemas e innovación

II. Sistemas

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d) Radiación interior: No sólo hay que impedir una excesiva aportación calórica por parte del Sol a los edificios para evitar pérdidas en sistemas de refrigeración, sino que también hay que tener en cuenta que debemos impedir la salida de este calor en los casos de calefacción durante el inverno. Para ello se colocan vidrios de baja emisividad (ver B4 – III.13 – Vidrio con capa – Bajo emisivos), principalmente en la cara 3 del conjunto de doble vidriado. También es posible la colocación en la segunda cara del sistema, lo que aportaría un factor solar más bajo al conjunto. En la tabla siguiente podemos encontrar un DVH con un vidrio bajo emisivo colocado en la cara 3 (Caso 4) y comprobar cómo se reduce el coeficiente de transmisión

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c) Aportación solar: En verano, o en zonas cálidas, se debe cuidar la cantidad de calor que es aportado por el Sol al interior del edificio. Para ello, la solución más empleada es la implantación de vidrios de control solar. Ver B4 – III.13 – Vidrio con capa – Control solar. En función de la colocación de la capa (habitualmente en la cara 2), así como de su composición o cantidad de óxidos depositada, esta puede proporcionar mayor o menor protección contra los rayos del Sol. Es importante, a la hora de seleccionar un vidrio de control solar, tener en cuenta los factores luminosos necesarios para una correcta realización de la actividad del edificio, ya que, al aumentar las propiedades de reflexión, se reduce considerablemente la cantidad de luz que atraviesa la ventana. El Caso 3 de la posterior tabla se puede observar el efecto que produce sobre el conjunto cuando se coloca un vidrio de control solar (en el ejemplo se ha empleado un vidrio con altas propiedades).

térmica al compararlo con otros. También podemos observar la mejora conseguida al combinar las capas bajo emisiva y de control solar (Caso 5). En la siguiente tabla se realiza una comparación entre las diversas opciones de combinación de diversos vidrios con fines de aislamiento térmico. Los valores expresados en la tabla sirven de manera orientativa, es decir, el técnico podrá hacerse una idea de cómo afecta cada tipo de vidrio sobre el conjunto y en qué proporción. Los datos variarán en función del fabricante, del espesor del vidrio o de la naturaleza de las capas de control solar o bajoemisvas. En el caso tercero se ha tomado un vidrio con grandes propiedades de control solar para remarcar la diferencia con otros casos, esta tipología puede causar problemas de visión con luz solar.

Casos

Descripción

4/10/4

4/15/4

Dimensiones 4/16/4 4/18/4

4/20/4

4/22/4

1

- Cámara de aire

3,0

2,8

2,7

2,7

2,8

2,8

2

- Cámara de Argón 100%

2,8

2,6

2,6

2,6

2,6

2,6

3

- Capa control solar

2,1

1,7

1,7

1,7

1,7

1,7

4

- Capa bajoemisiva

1,9

1,5

1,4

1,4

1,5

1,5

5

- Ambas capas

1,8

1,4

1,4

1,4

1,4

1,4

Tabla B1-5: Los valores numéricos expresados se refieren a los distintos coeficientes U Fuente: Software Calumen (Saint-Gobain-Glass)

Para más información acerca del aislamiento térmico de vidrios consultar B4 – V.1 – Aislantes térmicos.

Como aislante acústico:

Los parámetros que hay que tener en cuenta a la hora de seleccionar un DVH como aislante acústico son: a) Masa de vidrio: A mayor masa más aislamiento acústico. Ver tabla primera del apartado B1 – VII. Características acústicas.

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El DVH tiene propiedades como aislante acústico, sin embargo el espesor de la cámara no influye en ellas (no hasta alcanzar un espesor, nada usual, de 200 mm), es más, en ocasiones puede verse mermado el aislamiento debido a la resonancia producida por la cámara.

Bloque 5: Sistemas e innovación

II. Sistemas

b) Vidrio laminado: Es prácticamente imprescindible utilizar en el sistema un vidrio laminado que tenga un espesor de PVB alrededor de los 0,76mm o superior. Se fabrican vidrios de este tipo con espesores mayores y compuestos especiales de PVB para aumentar el aislamiento acústico. c) Asimetría: Es muy recomendable que el vidrio laminado a emplear sea asimétrico, es decir, que no comparta el mismo grosor. Esto es necesario para evitar el fenómeno de la coincidencia (ver B4 – V.2 – Aislantes acústicos). d) Carpintería: Es necesario emplear una carpintería de calidad que soporte el sistema y que permanezca cerrada herméticamente, lo que, probablemente, contradiga ciertas normativas que hablan de ventilación natural en los edificios. e) Persianas: El hueco de la persianas enrollables puede actuar como caja de resonancia, por ello es imprescindible dotarlo de un adecuado aislamiento acústico.

Como protector contra las radiaciones UV La luz solar, y en concreto los rayos ultravioleta, puede causar decoloración en los tejidos (alfombras, tapices, cortinas, etc.) y causar el envejecimiento acelerado de ciertos materiales que queden expuestos a ella. Para que un DVH pueda ejercer como protector contra este tipo de rayos, es necesario colocar al sistema un vidrio laminar. La lámina de PVB, incluida entre los dos vidrios de un laminar, reduce la llegada de los rayos ultravioleta al interior del edifico en un 99%. Para comprobar la diferencia, con respecto a la aportación de radiación UV, entre un sistema DVH sin vidrio laminado y otro con vidrio laminado, observar la siguiente tabla:

Transmisión de rayos UV

DVH sin laminado

DVH con laminado

6/10/4

3+3/10/4

41 %

2% Fuente: Software Calumen (Saint-Gobain-Glass)

Sustituyendo algún vidrio transparente por otro con sustrato de colores podemos reducir la aportación de la radiación UV significativamente, sin embargo no llegaríamos a la cantidad reducida por el vidrio laminado sin que afecte considerablemente la cantidad de lumínica solar del interior del edificio.

Si se requiere mermar la cantidad de luz que irrumpe en el edificio, ya sea por motivos estéticos o por necesidades relativas a la actividad que se vaya a desarrollar, se pueden emplear vidrios de control solar o coloreados, que no sólo reducirán la cantidad de luz, sino que también podrán minimizar el aporte calórico del Sol. Bloque 5: Sistemas e innovación

II. Sistemas

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Como controlador de la cantidad de luz

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Si aumentamos los espesores del vidrio también lograríamos una reducción, sin embargo, esta sería claramente más pequeña que aplicando cualquiera de las dos formas anteriores.

A continuación podremos observar una tabla orientativa con diferentes valores de transmisión lumínica y factor solar en función de la composición del DVH: Factor solar

Transmisión lumínica

0,75

81 %

Vidrio de control solar (4/10/4)

0,11 – 0,58

7 % - 80 %

Vidrio de color (4/10/4 - Verde)

0,53

71 %

Vidrio de color (4/10/4 - Bronce)

0,58

54 %

Vidrio transparente (4/10/4)

Fuente: Software Calumen (Saint-Gobain-Glass)

Como elemento de acristalamiento de seguridad Para obtener un sistema de DVH que proteja contra cualquier tipo de ataque, ya sea fuego, impacto de bala, acto vandálico, etc., únicamente hay que implementar un vidrio de seguridad adicional o sustituirlo por otro. No es necesario, al menos que lo requiera el nivel de seguridad, que ambas caras estén compuestas por vidrios laminados o templados, sin embargo, será más que recomendable, sino obligatorio por normativa, en áreas con posibilidad de impacto para evitar posibles cortes. El vidrio de seguridad se comportará de la misma forma que en posición monolítica, tal y como se describe en el apartado B4 – VII. Vidrio de seguridad.

Almacenamiento y puesta en obra El DVH no debe manipularse en 24 horas después de su montaje. El transporte y almacenaje debe realizarse sobre caballetes que formen 90 ºC con los planos de apoyo para evitar, de esta manera, deslizamiento entre los vidrios del mismo conjunto. Se podrán almacenar unos recostados sobre otros, siempre que no se supere el espesor total de 40 cm. Los vidrios de mayor volumen se colocarán en el interior (más próximos al caballete). Cada una de las piezas deberá de ser separada de la anterior mediante adhesivos de goma blanda, corcho o algún material elástico. En obra se debe cuidar de la exposición al Sol guardándose bajo toldos ventilados. El espesor total de todas las piezas apiladas en obra no debe superar los 25 cm, se mantendrá una pendiente del 6% de inclinación con respecto a la vertical y permanecerán apoyados en madera o material blando.

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Esquema de almacenamiento.

Se debe evitar, en la puesta en obra, colocar el vidrio de manera que permanezca en contacto con elementos estructurales, hormigón o metales. El vidrio debe dilatar libremente y debe cuidarse la calidad de la carpintería donde se sitúa, siendo recomendable que esta posea bastidores con drenaje. Bloque 5: Sistemas e innovación

II. Sistemas

II.2 – Estructura de perfiles autoportantes en forma de U -Definición El sistema, más conocido por su nombre en inglés (Uglass), se emplea para la elaboración de muros, tanto de fachada como de pared interior, que permite dotar de iluminación natural al edificio que envuelve y, a la vez, proporcionar una separación de espacios. En casos de doble vidriado puede ser eficaz para aislar térmicamente y su coste no es muy elevado. Debido a ello, a su estética y a la necesidad de luz solar, es una buena alternativa para las fachadas y paredes de edificios industriales, culturales, deportivos o comerciales.

Cerramiento de patio elaborado mediante estructura de perfiles U-glass.

La estructura de perfiles no requiere de carpintería tradicional y cubre grandes luces entre apoyos sin la necesidad de ningún travesaño horizontal.

La colocación, de manera vertical, puede realizarse en recto o realizando algún tipo de curva. También, es posible el posicionamiento horizontal. Para determinar la máxima luz entre apoyos es necesario tener en cuenta la presión que ejerce el viento sobre el conjunto, sus características y las del edificio.

-Componentes Perfiles de vidrio:

Bloque 5: Sistemas e innovación

II. Sistemas

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El vidrio puede realizarse armado o sin armar. En el caso del armado, este se realizará a través de unos hilos metálicos (acero inoxidable generalmente) que atraviesan longitudinalmente el interior de la pieza. Estos hilos proporcionan propiedades similares al vidrio armado común, como estabilidad ante incendios o golpes, siendo muy importante esta última cualidad teniendo en cuenta su habitual utilización en fachadas y los posibles daños causados por un hipotético desprendimiento del vidrio al vacío.

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Se tratan de piezas elaboradas en forma de U en las que predomina la longitud al resto de dimensiones. Las dimensiones pueden variar en función del fabricante rondando, generalmente, entre un máximo longitudinal de 5000 a 6000 mm, un espesor de unos 6 o 7 mm, ancho de 262 mm pudiendo llegar hasta los 500 mm y 41 o 60 Fabricación de los perfiles de vidrio. mm de ala. La longitud puede verse considerablemente aumentada en casos particulares o en edificios singulares.

En la posterior figura podremos observar algunos de los tamaños que se suelen fabricar. A la izquierda los de menor tamaño y a la derecha los de gran formato:

Estructura: La estructura se compondrá de perfiles de aluminio colocados en los apoyos del sistema para evitar el contacto directo del vidrio con otros elementos del edificio, generalmente en la parte superior e inferior. El perfil inferior, empleado como sujeción y apoyo de los elementos de vidrio, suele ir provisto de agujeros para drenar, hacia el exterior, el agua de lluvia o de posibles condensaciones. El perfil superior es únicamente empleado para la sujeción del vidrio. Este último perfil puede utilizarse como terminación vertical en los laterales. Es necesario un elemento de separación que absorba los posibles movimientos del vidrio. Para desempeñar este papel se colocan perfiles de PVC que irán situados en el interior de las piezas de aluminio, proporcionando un mejor asiento e impidiendo el deslizamiento de las piezas. Sellado: Es imprescindible realizar juntas de sellado entre el vidrios, entre vidrio y perfilería de aluminio y en las juntas entre la perfilería de aluminio y la estructura del edificio, para evitar, de esta manera, la entrada de agua o aire.

-Diferentes usos

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Como elemento de iluminación natural Este sistema permite realizar grandes superficies vidriadas por lo que favorece considerablemente la entrada de luz solar al edificio y gracias a la ausencia de carpintería se evitan las posibles corrosiones o ataques que esta pueda sufrir por agentes químicos atmosféricos. Bloque 5: Sistemas e innovación

II. Sistemas

Transmisión lumínica: - Sistema doble - Sistema simple

60 % 75 %

Como aislante térmico Es adecuado para este tipo de propósito aportando unas propiedades teóricas semejantes al DVH. Al no fabricarse con capas de control solar o bajo emisivas el conjunto posee un elevado factor solar incluso en sistemas de doble vidriado. Transmisión térmica: - Sistema simple

Factor solar:

5,5 W/(m2·K)

- Sistema doble

3 W/(m2·K)

- Sistema simple

0,84

- Sistema doble

0,70

Como aislante acústico Proporciona un, no muy notable, aislamiento acústico de 20 a 23 dB en sistemas simples y 30 dB en dobles, sin embargo, algunos fabricantes aseguran poder alcanzar los 38 dB.

-Aplicaciones Es fundamentalmente empleado en edificios industriales, aeropuertos, centros comerciales, supermercados, instalaciones deportivas, etc. principalmente con el motivo de proporcionar una mayor iluminación natural y, por lo tanto, un descenso en el consumo eléctrico. Siendo esta su aplicación más importante.

Estación eléctrica, Schaan

El coste es reducido y la puesta en obra simple, por lo tanto se convierte en una buena solución para fachadas de gran superficie.

Debido a sus peculiaridades estéticas el sistema de perfiles autoportantes puede ser empleado en interiores de viviendas, comercios u oficinas, para la realización de particiones interiores. Incluso se permite iluminar el interior con luz eléctrica para proporcionar un ambiente diferente.

-Propiedades

Es recomendable no salirse de las restricciones que proporcione el fabricante y colocar una longitud menor en caso de duda. En el caso de que la fachada quede abierta habrá que Bloque 5: Sistemas e innovación

II. Sistemas

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Aunque las piezas puedan suministrarse con una longitud de hasta 7000 mm la presión que puede provocar el impacto del viento, en caso de colocación en fachada, limitará la longitud máxima de la pieza. En caso de doble vidriado, esta longitud se verá aumentada.

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Resistencia al viento

disminuir un 10 % el largo y en el caso de colocar las alas hacia el exterior, en sistemas simples, se podrá aumentar un 10 % (si no es armado). En interiores el mayor largo será de 5500 mm.

Resistencia al fuego Para cerramientos elaborados con este sistema, que requieran una resistencia al fuego, es necesario utilizar perfiles de vidrio armados con un alambre longitudinal cada 16 mm y al menos uno en cada ala. El razonamiento de por qué deben ser armados es semejante al empleado en B4 – III.3 – Vidrio armado o en el B4 – VII.5 – Protección frente a incendios. Deberá, siempre, emplearse un sistema doble, una estructura de soporte de acero y selladores resistentes al fuego. La altura máxima del sistema será de 2500 mm. Resistencia al fuego:

30 minutos

Resistencia mecánica Las características mecánicas serán semejantes a las de un vidrio recocido normal. Ver tabla del apartado B4 - III.1 – Vidrios tratados térmicamente. Los bordes de las alas del perfil son muy resistentes. Si se produce un fuerte impacto sobre el conjunto, lo habitual es que aparezca un agujero en una de las piezas pero que el sistema permanezca estable. En caso de querer sustituir esta pieza la tarea será sencilla y rápida.

-Puesta en obra Una ventaja fundamental de este sistema es la facilidad y rapidez de ejecución. Todas las piezas que componen el conjunto pueden ser cortadas en obra para adaptarlas al edificio, lo que aumenta esa facilidad de montaje. A continuación detallaremos las diferentes formas de colocación:

Sistema simple Se trata de colocar únicamente una capa de vidrio para acristalar el muro. Presenta la ventaja de ser menos costoso, más fácil de ejecutar y deja pasar mayor cantidad de luz. En contra, tiene peores propiedades térmicas y acústicas y su longitud es más limitada.

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Sistema doble El sistema doble permite obtener mejores prestaciones térmicas y acústicas y mayor longitud entre los apoyos. Acercándonos más al aspecto negativo, una desventaja podría ser la menor entrada de luz con respecto al sistema simple, pero esta no resulta excesiva. Lo que resulta más representativo es la dificultad de correcta ejecución y puede llegar a ser complicado que alcance, tras la puesta Bloque 5: Sistemas e innovación

II. Sistemas

en obra, un nivel de aislamiento como el teórico. Otra desventaja sería la dificultad de limpieza y el posible aspecto sucio que puede presentar el interior de la cámara al no ejecutar el montaje de forma adecuada. El doble vidriado permite la colocación de las piezas en sentido horizontal, sin embargo, se restringen las luces y el coste del montaje y de la estructura portante aumenta considerablemente con respecto a la colocación vertical.

Sistema curvo Cualquiera de los dos anteriores sistemas, tanto el simple como el doble, pueden ser colocados de manera curva. Es necesario emplear perfiles metálicos U para cilindrar y el radio mínimo de curvatura se encontraría en los 2m.

Aberturas En el caso de querer practicar aberturas (puertas, ventanas, etc.) en el sistema, estas deberán fijarse a la estructura portante mediante perfilería metálica. Es recomendable mantenerlas al margen del sistema, es decir, inmediatamente después de un perfil metálico vertical, tal y como puede observarse en la figura de la izquierda.

Montaje y mantenimiento - La estructura debe de estar a plomo y nivelada.

-En cuanto al mantenimiento, este será el mismo que cualquier sistema de vidrio salvo una recomendable inspección periódica de las juntas cada 5 años, tanto de las juntas entre vidrios como las del vidrio con la estructura. Bloque 5: Sistemas e innovación

II. Sistemas

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- En caso de corte del vidrio, este debe quedar limpio de imperfecciones. Si las hubiese, deben pulirse con cinta esmeril.

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- Es importante, cuando se realicen sistemas de doble vidriado, mantener limpias las caras que queden orientada hacia la cámara. Antes del sellado de las juntas se debe realizar una revisión para comprobar que todas las caras interiores permanecen limpias.

II.3 – Revestimientos de muros exteriores ventilados -Definición El vidrio puede emplearse como elemento de revestimiento en fachadas ventiladas para cubrir el aislamiento exterior o la fachada principal. Estos vidrios pueden ser de cualquier tipo y tener distintos grados de transparencia, sin embargo, una de las tipologías más empleadas para este sistema son los vidrios esmaltados, opacos. Ver B4 – III.11 – Vidrio esmaltado. El sistema será colocado, como una segunda piel, sobre el edificio, mediante el empleo de perfilería de aluminio, dejando un espacio ventilado entre la fachada principal y el recubrimiento. Cada pieza deberá tener un espesor mayor de 8 mm y debe ser templada, por lo tanto cada uno de las perforaciones que se realicen al vidrio se harán con anterioridad al proceso térmico.

Fachada realizada mediante recubrimiento de vidrio transparente (Edificio Castelar, Madrid)

La colocación habitual de las piezas vidriadas suele ser a través de dichas perforaciones mediante atornillado a la estructura metálica anclada a la fachada principal.

-Diferentes usos

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En el caso de emplear vidrios esmaltados el sistema funcionaría como cualquier otra fachada ventilada elaborada por otro material (piedra, cerámica, etc.). Las ventajas de este sistema serían: Protección térmica:

Permite la colocación de aislamiento continuo en la fachada evitando los puentes térmicos.

Protección solar:

La ventilación de la cámara impide el sobrecalentamiento de la fachada en verano.

Protección acústica:

Al estar aislado de forma continua permite incrementar el aislamiento acústico entre 5-10 dB.

En caso de no colocar un vidrio esmaltado, además de todas esas cualidades, aportaría luz natural, aspecto relevante si la fachada principal es de este mismo material. Si nos decantamos por esta opción, quizá, sería interesante colocar como doble piel un vidrio que aportase gran cantidad de calor a la cámara (bajo factor solar) y proporcionar sombra a la parte inferior de la fachada, para, de esta forma, aumentar el tiro. En invierno la cámara podría cerrarse para aprovechar la energía solar que entre en la cámara. Esta es sólo una solución, el sistema admite múltiples opciones que deberán ser contempladas. Bloque 5: Sistemas e innovación

II. Sistemas

II.3 – Muros cortina tradicionales -Descripción El muro cortina tradicional es un sistema de cerramiento donde todos sus elementos están situados más externamente que la propia estructura del edificio, estando todas sus piezas sujetas por la misma mediante anclajes, fijos o móviles, que soportan los elementos resistentes de la fachada. El vidrio es un elemento esencial en el sistema. Si bien es cierto que en él pueden emplearse otros elementos de relleno del entramado metálico como chapas de diversos materiales, el vidrio seguiría siendo imprescindible para proporcionar luz natural al edificio. Cada uno de los huecos de la estructura de fachada, compuesta por montantes y travesaños, puede ser tapado empleando elementos opacos, llamados paneles, o elementos transparentes de vidrio.

Fachada de muro cortina con DVH laminado y templado.

-Componentes Elementos resistentes: Son aquellos que mantienen estable al conjunto y proporcionan sujeción a los elementos de relleno como paneles o vidrio. Los elementos resistentes, lo que anteriormente llamábamos en su conjunto estructura de fachada, quedan divididos en dos grupos en función de su colocación vertical u horizontal. Los montantes o elementos verticales son aquellos que están fijados a la estructura del edificio mediante los anclajes y que están destinados a soportar su propio peso, las acciones de los elementos que se fijan a ellos y la carga de viento que incide sobre la fachada. Los travesaños o elementos horizontales son aquellos que, generalmente, van anclados a los montantes y tienen como función la de soportar los elementos de relleno del sistema.

Bloque 5: Sistemas e innovación

II. Sistemas

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El vidrio es el elemento principal de relleno de la estructura de fachada. Cualquier tipología que encontramos en el Bloque 4, salvo evidentes excepciones, puede ser empleada en este sistema. Desde vidrios de seguridad, como laminados o templados, hasta vidrios coloreados, bajo emisivos o de control solar. La elección de uno u otro variará las prestaciones del total.

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Elementos de relleno:

Los paneles son la parte opaca de los elementos de relleno. Generalmente, están compuestos por tres capas. La primera o capa externa, es la que le da el acabado superficial en fachada, por ello es importante su estética como su resistencia a agentes atmosféricos. Puede ser de metal, en forma de chapas de acero, aluminio o cobre, de fibrocemento vitrificado o de vidrio. La segunda capa o capa intermedia, se tratará de un aislante y la tercera será semejante a la primera pudiendo añadir materiales como la madera.

Elementos de fijación: Los elementos de fijación son aquellos que unen la estructura de la fachada entre un modulo y otro del sistema o entre el propio sistema y la estructura del Sección de un elemento de relleno edificio. Si nos encontrásemos en la primera situación panel. llamaríamos a este elemento de fijación unión, mientras que, si nos encontramos en la segunda, el elemento de fijación recibirá el nombre de anclaje. Los anclajes, como ya dijimos anteriormente, son aquellos que conectan la estructura de fachada con la del edificio, tal y como puede observarse en la figura derecha. Transmiten cargas, generalmente de viento, por lo tanto deben ser dimensionados cuidadosamente. El diseño puede variar en función del fabricante, siendo los materiales más empleados el acero y el aluminio. El contacto de estos dos materiales puede provocar corrosión por par-galvánico, por lo tanto es recomendable colocar un recubrimiento que los aísle.

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Las uniones sirven de enlace entre distintos módulos del sistema. Pueden ser fijas o móviles. Los travesaños se unirán de forma fija a los montantes, mientras que en las juntas de dilatación esta unión se hará deslizante o móvil. En los muros cortina es habitual colocar un anclaje fijo en la parte superior del forjado y una unión móvil.

Ejemplos de anclajes según su posición. Fuente: Manual de Fachadas ligeras (Technal)

Bloque 5: Sistemas e innovación

II. Sistemas

-Tipologías Sistema de montantes y travesaños in situ Se trata de un sistema donde cada uno de los elementos resistentes son fabricados en taller y montados en obra. Posteriormente se añaden los elementos de relleno, paneles y vidrio. Ventajas: 1. 2. 3. 4.

Gran cantidad de proveedores Bajo coste de suministro Poco tiempo de proyecto y suministro Posibilidad de cerrar dos plantas con un mismo montante 5. Facilidad de encontrar componentes Inconvenientes: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Montaje realizado mediante andamios Mayor coste en tiempo de montaje Calidad cuestionable de acabado Piezas del sistema almacenadas en obra Mayor coste derivado de mano de obra y andamiaje Montantes con menos capacidad de absorción de esfuerzos horizontales Todo tipo de posibles errores de ejecución derivados de su fabricación in situ.

Sistema modular El sistema modular estaría compuesto por distintas unidades fabricadas en taller. Dichas unidades dispondrían de sus propios montantes, travesaños y elementos de relleno incorporados previamente a la colocación en obra, así como sus propios anclajes. La altura de cada una de ellas será, generalmente, la distancia entre forjados. Ventajas: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Solución arquitectónica flexible No requiere de andamiaje Rapidez de montaje y fabricación Mayor calidad en la ejecución No requiere de almacenaje en obra Mayor movimiento en las juntas Gran estanqueidad entre paneles

Pocos proveedores Posible coste de suministro elevado Requerimiento de mano de obra especializada Requiere de planificación del transporte de las unidades y de la grúa para descargarlas y montarlas

Bloque 5: Sistemas e innovación

II. Sistemas

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1. 2. 3. 4.

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Inconvenientes:

II. 4 - Sistema de silicona estructural -Descripción Es un sistema de muro cortina en el cual la perfilería de sujeción de los elementos de relleno queda oculta tras el vidrio y, de esta forma, dota al edificio de una única capa superficial vidriada que otorga una mejor estética. Para ello, se fijará el vidrio en taller a una estructura de aluminio, sellándolo mediante una silicona resistente a los rayos UV del Sol. Este sistema se realizará mediante el procedimiento modular descrito en el apartado anterior, ya que en obra podría causar problemas por incorrecta ejecución. Los elementos practicables no suponen ningún problema de estética ya que existen en el mercado ventanas con vidrio exterior que se integra perfectamente en el conjunto de la fachada, siendo difícil de identificar a simple vista que unidad es practicable y cual no.

Fachada de edificio realizada con este sistema.

El peso del vidrio es soportado por unos calzos, permitiendo que la silicona se encargue únicamente de los esfuerzos horizontales que se aplican sobre él, generalmente cargas de viento.

-Componentes La estructura principal del sistema está compuesta por travesaños, o elementos horizontales, y montantes, o elementos verticales, colocados de la misma manera que en el muro cortina tradicional. La diferencia fundamental con el tradicional, en cuanto a componentes, es, precisamente, lo que da nombre a este sistema.

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La silicona estructural se coloca entre la cara interior del vidrio y la exterior de la estructura resistente, adhiriendo ambas caras. En algunos países es obligatoria la implantación de unas piezas de seguridad que agarren el vidrio complementando la adherencia de la silicona que, por otra parte, está garantizada en 10 años. Otra pieza que distingue un sistema de otro son los calzos que se incorporarán en la parte inferior del vidrio para colocar este sobre ellos y mantenerlos fuera de contacto con el metal. Ocasionalmente se pueden emplear cordones de estanqueidad o distanciadores que permitan mantener cierta separación del vidrio con la estructura resistente en su cara vertical. Bloque 5: Sistemas e innovación

II. Sistemas

A continuación expondremos varios detalles de encuentros del vidrio con la estructura resistente:

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Vidrio de cámara Sellado primario Sellado secundario Cordón de silicona estructural Superficie de adhesión Distanciador y cordón estanqueidad Perfil de aluminio Vidrio laminado

Nota: Los números que quedan en negro, fuera de paréntesis, corresponden a cada una de las caras del sistema, tal y como ocurre en los DVH. La cara 1 será la exterior.

-Fabricación La silicona estructural no sólo debe satisfacer ciertos requisitos como su alta adhesividad, la resistencia a agentes atmosféricos o a los efectos del Sol y los rayos UV, sino que, también, tiene que cumplir ciertas exigencias en las dimensiones del sellado. En la siguiente tabla encontraremos detalladas estas exigencias que de no ser cumplidas pueden provocar una mala adherencia del vidrio con la estructura resistente.

hmc: Altura del sellado

emc (mm)

hmc ≥ 6

emc ≥ 6

12 ≤ hmc ≤ 20

hmc/2 ≤ emc ≤12

Hmc > 20

emc >12

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hmc (mm)

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emc: Espesor del sellado

Bloque 5: Sistemas e innovación

II. Sistemas

II.5 – Sistema de vidrio exterior anclado (VEA) -Descripción Es un tipo de muro cortina en el cual la estructura resistente característica, montantes y travesaños, desaparece o se aleja del exterior, dejando paso a anclajes puntuales, también conocidos como grampones o arañas, situados, normalmente, en las esquinas de cada pieza de vidrio, transmitiendo la carga a una estructura auxiliar. Con este sistema conseguimos una estructura de fachada ligera a la vista y una superficie continua de vidrio, observada desde el exterior, donde quedan ocultos los elementos resistentes, dando un mayor protagonismo a los reflejos del material e integrado el paisaje exterior en el interior del edificio. Fachada con VEA. Fuente: www.cristaleriasoler.com

-Componentes Grampones o arañas:

Es un elemento de acero inoxidable, totalmente rígido, que se suele colocar en las esquinas del vidrio para aunar todas las rótulas que fijan cada pieza. Estas piezas transmiten el esfuerzo de las fijaciones al montante o estructura auxiliar. Pueden tener entre 1 y cuatro brazos en función de la cantidad de vidrios a los que presten servicio.

Anclajes: Los anclajes son los elementos que fijan el vidrio al grampón. En cada pieza de vidrio se deben realizar perforaciones que jamás serán completamente cilíndricas sino que, en la parte exterior, presentarán la forma de un tronco de cono. De esta manera el anclaje se introducirá en el agujero practicado al vidrio sin sobresalir de la superficie de este y presentando un acabo conjunto de continuidad. Dentro de los anclajes podremos encontrar varios tipos:

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Rígidos:

Son aquellos que transmiten completamente el movimiento del vidrio a la estructura auxiliar. Es recomendable para vidrios de pequeñas dimensiones y que no estén sometidos a cargas de viento.

Bloque 5: Sistemas e innovación

Esquema simple del sistema VEA.

II. Sistemas

Con rotula: Permiten movimientos diferenciales entre la estructura auxiliar y el vidrio y traslada las cargas tanto de peso como las generadas por el viento. Ventajas del anclaje con rótula: 1. 2. 3. 4. 5.

Facilita la colocación Amortigua las deformaciones del vidrio Permite construir fachadas y techos curvos Permite corregir mejor los defectos constructivos Permite movimientos diferenciales

Los anclajes están fabricados en acero, siendo este material demasiado rígido como para entrar en contacto con el vidrio. Para ello se elabora una pieza en aluminio puro, mucho más dúctil, que permite adaptarse al elemento vítreo. La solución de anclajes con rótula se presenta a priori como mejor opción que la rígida para la elaboración de fachadas de sistema VEA, relegando esta última para asuntos de índole menor, en interiores u obras de poca entidad.

Si pretendemos utilizar el sistema como fachada ventilada las juntas deberán permanecer libres, siendo de 12 mm.

Bloque 5: Sistemas e innovación

II. Sistemas

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Juntas base y dilatación:

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A continuación podemos observar un esquema de distribución de las cargas que debe soportar una fachada realizada con el sistema VEA y anclajes con rótula:

En el caso de que queramos cerrar la fachada, nos aparecen dos tipos de juntas que a continuación desarrollaremos: Junta de acristalamiento:

Se coloca en una de las dos caras de la junta un elemento de silicona extruida que tapa la junta dejando, por la otra cara, un espacio donde aplicar un cordón de silicona para un sellado definitivo.

Junta de dilatación:

Permite sellar la junta por el exterior de la fachada introduciendo en esta un perfil de silicona extruida tipo acordeón y terminar incorporando cordones de silicona en ambas caras.

En la imagen podemos observar diferentes juntas elaboradas con silicona extruida combinada con silicona en masilla, marcada en la imagen mediante rayado. La figura de la derecha tiene un ancho de junta entre 14 y 18 mm, las otras dos entre 8 y 12 mm.

Tipos de juntas entre vidrios en el sistema VEA. Fuente: A.S.K Systems

En el caso de encontrarnos con juntas de mayor tamaño o encuentros con muros, deberíamos plantearnos soluciones de otro tipo, apoyándonos en perfiles de silicona extruida de mayor tamaño tal y como puede observarse en la imagen a continuación.

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-Tipologías de estructura auxiliar Manteniendo los principales componentes que diferencian este sistema de otros, tales como los grampones, anclajes o el propio vidrio, podemos variar la forma en la que estos se mantienen en pie cambiando la tipología de la estructura resistente, dando lugar, por lo tanto, a diferentes sistemas dentro de la familia de los VEA. A continuación desarrollaremos los más representativos. Bloque 5: Sistemas e innovación

II. Sistemas

Montantes metálicos: Se colocan montantes de aluminio coincidiendo en plano con las juntas verticales de los paneles de vidrio. Los montantes se fijan a solera y techo mediante una base o el empleo de una escuadra, ambas soluciones atornilladas. El tamaño o sección del perfil dependerá de la inercia requerida. En algunos sistemas de estructura auxiliar existentes en el mercado, la inercia puede ser aumentada añadiendo un perfil interior que, además, pueda proporcionar continuidad, es decir, ser empleado como elemento de unión en caso de encontrarnos ante tramos largos. A estos montantes de aluminio, descritos con anterioridad, se les atornilla los grampones, generalmente en el eje de simetría de su sección, y estos mantendrán el peso de los vidrios, que no podrá ser superior a los 150 Kg, a través de los anclajes. Aún así, este sistema soportaría cargas, según ensayo, de alrededor de 300 Kg.

Montantes/contrafuertes de vidrio o mixtos: Los montantes de aluminio pueden ser sustituidos, parcialmente o en su totalidad, por elementos de vidrio. En los casos de montantes mixtos, metal y vidrio, el aluminio se encargará, en exclusiva, de soportar el peso de las piezas de recubrimiento de la fachada, yendo a parar a él el grueso de los herrajes aplicados a los grampones. Por otra parte, el vidrio, colocado longitudinalmente en el mismo plano que el aluminio, se encargará de soportar aquellos esfuerzos puntuales ocasionados, generalmente, por el viento.

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II. Sistemas

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El tamaño y grosor de estos contrafuertes o montantes se calculará en cada proyecto en función del tipo de sistema empleado, vidrio doble o simple, del tipo de vidrio, de seguridad, templado, laminado, etc., y de las cargas que vaya a recibir, peso propio o acciones puntuales del viento.

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En cuanto al uso de piezas estructurales de vidrio como único elemento o elemento sustentador de carga derivada del peso, este estará, generalmente, limitado a sistemas de entidad menor. En algunos casos puede emplearse como correa o vigueta en cubiertas transparentes, encontrándose, siempre, en un plano secundario y yendo a morir, todas las cargas que reciba, sobre un elemento resistente de mayor entidad, ya sea viga metálica, de hormigón o muro de cualquier tipo.

Estructura espacial y cableado: La estructura auxiliar puede ser un combinado de barras y cables tensados. La colocación de estos cables transmite mayor ligereza a la fachada y proporciona una estética diferente, dejando pasar mayor cantidad de luz natural que empleando otros sistemas como el de montantes metálicos. El uso de cableado no es imprescindible, cualquier estructura auxiliar que emplee perfiles tubulares, o de cualquier tipo, le podrán ser acoplados los grampones para anclar el vidrio.

La Tour de la Paix – Wilmotte & Associés.

Este sistema de estructura espacial es recomendable para amplias superficies, cubiertas de centros comerciales, edificios singulares o amplios recintos públicos. Estructura de montantes metálicos sin grampones: Esta tipología estructural podría constituir por sí misma, debido a sus peculiaridades, un sistema independiente. Los anclajes se colocarían directamente sobre montantes metálicos sin la utilización de grampones. Estos anclajes no sólo fijarían el vidrio a la estructura sino que, también, soportarían las cargas puntuales del viento. Sin embargo, el peso del vidrio estaría depositado sobre perfiles metálicos. Este sistema es muy semejante al, anteriormente descrito, sistema de silicona estructural, sustituyendo las fijaciones mediante el uso de silicona por anclajes metálicos.

-Tipología de vidrio y fijaciones En el sistema de vidrio exterior anclado pueden emplearse la mayor parte de las tipologías descritas en el Bloque 4, incluso sistemas de DVH. Por norma general interesa, por estética, dar una continuidad a la superficie de las fachadas o cubiertas en las que se emplee el VEA como elemento de recubrimiento. Por lo tanto las fijaciones se incorporarán en el vidrio interior, en caso de doble acristalamiento o vidrio laminado. En vidrios monolíticos la fijación se colocará de tal forma que el anclaje no sobresalga de la superficie vidriada.

Monolítico

Laminado

Doble vidriado

Doble vidriado + laminar

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A continuación se expone diferentes esquemas de anclajes en función de la tipología de vidrio:

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II. Sistemas

II.6 – Tejados de vidrio -Definición La teja de vidrio suele ser empleada como pieza especial dentro de una cubierta realizada con piezas cerámicas, sin embargo, es posible la construcción de una cubierta completamente cerrada con este tipo de elementos. Gracias a su transparencia, deja pasar alrededor del 87% de la luz (según fabricante y modelo), es recomendable para habitaciones que requieran una iluminación extra, como pueden ser galerías o talleres. Se debe tener en cuenta, a la hora de tomar como modelo de iluminación un sistema de tejado vidriado, la cantidad de energía solar extra que puede proporcionar al edificio. Esta puede exceder lo previsto y provocar un consumo mayor en la refrigeración. Por lo tanto, no sería recomendable colocar un sistema con gran cantidad de piezas en lugares cálidos, siendo, sin embargo, adecuado para zonas frías en las que sufren escasez de luz natural.

-Tipologías Podemos encontrar en el mercado tantos modelos de tejas de vidrio como hay de cerámica (mixta, curva, plana, etc.). Esto es debido a que el sistema de tejado de vidrio se complementa con el cerámico de tal forma que las piezas deben encajar perfectamente tal y como encajan dos tejas del mismo material.

A la izquierda modelo de teja mixta y a la derecha teja plana. Fuente: La Escandella

Las tejas de vidrio no podrán ser fijadas mediante el uso de cemento, será necesario anclarlas con elementos metálicos.

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II. Sistemas

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Se colocarán de igual manera que las tejas cerámicas. Las tejas de vidrio mantendrán el mismo esquema y longitud de solape que las cerámicas, por lo tanto, se ha de encontrar modelos de ambos materiales que compartan todas sus dimensiones y sean completamente compatibles.

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-Puesta en obra

II.7 – Sistemas de tratamiento de luz diurna -Definición Los sistemas de tratamiento de luz diurna que emplean al vidrio como elemento principal, tienen como finalidad desviar la luz del Sol para iluminar mejor la estancia o evitar el exceso de aporte calórico o lumínico del exterior. Podemos encontrar en el mercado sistemas de variados diseños; con láminas orientables o fijas; empleando sistemas de doble vidriado y situando las láminas en el interior; con láminas exteriores y vidrio interior, etc. Modelo Retroflex de Okalux. Todos los sistemas que clasificaremos a continuación, tendrán como elemento común el uso de láminas, que serán las encargadas de desviar la luz solar, ya sean estas de vidrio o de cualquier otro material.

-Tipologías Doble vidriado con láminas fijas interiores: Este tipo de sistemas están compuestos por dos piezas paralelas de vidrio plano, dispuestas de igual manera que en un sistema de DVH, encerrando, en ellas, unas láminas fijas que reflejan la luz en la dirección al exterior o la dirección deseada. -Colocación horizontal (cubiertas): Instalar el sistema en dicha posición, tiene como finalidad evitar un excesivo aporte calórico del Sol, así como los posibles deslumbramientos derivados de una gran aportación de luz solar.

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A continuación podemos observar un esquema de desviación lumínica así como una tabla con propiedades del sistema horizontal:

Max.

Mín.

Energía transmitida

28%

8%

Porcentaje de luz natural

47%

1%

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Esquema y datos obtenidos de www.Okalux.de

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II. Sistemas

-Colocación vertical (fachadas): La colocación de este tipo de sistemas en fachadas, permite la iluminación y el control solar de la estancia de forma selectiva en función de la época del año sin necesidad de variar la posición de las láminas. Esto es debido a las diferentes inclinaciones que toma el astro en cada estación. El sistema no sólo proporcionará protección solar y lumínica en temporadas veraniegas, sino que, en invierno, devolverá los rayos solares incidentes en las láminas intermedias enviando la luz al techo de la estancia, dotándola, de esta forma, de mayor luminosidad natural. El esquema situado a la izquierda nos muestra cómo se comporta el sistema en las diferentes posiciones de inclinación solar. Concretando lo expuesto anteriormente, este sistema proporcionará: 1. Radiación directa para ángulos mayores de 28º (Situaciones de verano y transición): a. Protección total de la transmisión directa de energía solar, llegando a valores del 12% por transmisión por radiación. b. Protección contra deslumbramientos. 2. Radiación directa para ángulos menores de 28º (Situaciones invernales): a. Parcial transmisión de la luz directa b. Parcial iluminación de las zonas oscuras de la sala. 3. Radiación indirecta: a. Iluminación indirecta por reflexión de los rayos directos del Sol. Preferiblemente hacia arriba.

Doble vidriado con láminas móviles interiores:

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El sistema consiste en una combinación de doble vidriado hermético con persianas comunes de láminas. Esta persiana será introducida en el interior del vidriado y podrá ser manejada desde el exterior mediante un sistema, que podrá estar oculto en la perfilería, pudiendo ser eléctrico o manual, o quedar al descubierto dejando caer desde arriba las cuerdas para su manipulación.

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Nos encontramos ante un caso similar al descrito anteriormente. La diferencia reside en la movilidad de las láminas que se encuentran en el interior.

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II. Sistemas

Su cualidad de láminas móviles permite que pueda ser empleado como único sistema de oscurecimiento, ahorrando espacio. El usuario podrá escoger la cantidad de luz solar que incide en el edificio y podrá elevar la persiana para ver con mayor claridad el exterior. Este sistema, a diferencia del anterior, no sólo es recomendable para cerramientos exteriores, si no que, también, puede ser empleado en interiores, generalmente en oficinas, preservando la intimidad de despachos y permitiendo observar u ocultar el exterior a placer.

Sistemas de dispersión de luz solar mediante capilares interiores: Este sistema sustituye las láminas del anterior por un entramado de capilares, transparentes o blancos, que redistribuyen la luz solar por toda la estancia. El sistema aporta aislamiento térmico y una protección contra el deslumbramiento por radiación directa del Sol. La luz que se reemite a la sala es constante, de la misma intensidad y puede adaptarse a la estancia donde vaya a situarse. La profundidad de la luz puede alcanzar los 15m, a diferencia de sistemas tradiciones de control solar donde la iluminación diurna se centra en las inmediaciones de la fachada. De esta manera, se aprovecharía las aportaciones de luz diurna con el consecuente ahorro de consumo energético.

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El entramado de capilares permite aportar otra cualidad reseñable como es la protección frente a los rayos UV, cualidad compartida por los vidrios laminados. Estos rayos son los causantes del deterioro, por acción solar, de algunos materiales, como los tejidos. Por ello, es recomendable el uso de este sistema en lugares como museos, galerías o en cualquier otra estancia donde se pretenda conservar algún elemento de importancia. Esta protección no repercute en el espectro de luz visible. Modelo Okalux K de la marca Okalux. El aspecto estético puede resultar, en ocasiones, atractivo y puede ser empleado como elemento de decoración en interiores, sin embargo, el principal inconveniente de los capilares es que no permiten, como sí lo hacen los sistemas tradicionales de control solar, una visión clara a través de ellos.

El elemento interior, los capilares anteriormente mencionados, pueden presentarse con diversos aspectos y configuración. Las diferentes versiones alternativas son: Bloque 5: Sistemas e innovación

II. Sistemas

1. Tubos transparentes: El entramado se trataría de una sucesión de tubos huecos transparentes de pequeño tamaño unidos entre sí. 2. Tubos blanquecinos: Se trataría, al igual que el caso anterior, de un conjunto de tubos adheridos entre sí. En este caso los tubos no serían huecos, presentarían una coloración blanca que satisfaría una mayor exigencia de control del deslumbramiento y formarían un aspecto semejante a un conjunto celular. Los capilares o tubos pueden presentarse de manera inclinada para evitar la coincidencia, en la base, con la luz solar.

A la izquierda: panel de tubos transparentes. En el centro: panel de tubos blanquecinos. A la derecha: panel de tubos blanquecinos con inclinación.

Sistemas con otros elementos interiores: Utilizando como base un doble vidriado, tal y como puede observarse en el resto de tipologías hasta ahora descritas, se puede introducir otra serie de elementos que proporcionen un control de la energía solar incidente o creen simplemente diferentes ambientes o estéticas. Aquí recogeremos algunos ejemplos no mencionados de sistemas de doble vidriado con elementos interiores: -Incorporación de cableado metálico: Se coloca un cableado metálico en posición horizontal, en paralelo y con una separación delimitada, de tal manera que permita reflejar los rayos de luz que indicen directamente de manera vertical (épocas o franjas horarias cálidas) y dejan paso a aquellos que inciden con menor ángulo, alrededor de los 15º. El sistema tiene como finalidad el control solar.

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II. Sistemas

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-Incorporación de células fotoeléctricas: Se introducen células fotoeléctricas en el interior que cubren parcialmente la superficie del vidrio. Esto permite recolectar la energía solar y puede llegar a proporcionar un aspecto estético agradable, evitando la solución en azoteas. Las células pueden suministrarse de distintos colores lo que aumenta su valor decorativo. Debido a las sombras creadas por estas, es recomendable la combinación con otros sistemas de iluminación natural.

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-Incorporación de madera: Se incorporan unas lamas de madera entre los dos vidrios, separadas de manera equidistante, que proporcionan control solar y aislamiento térmico. La madera puede otorgar tonos más cálidos al interior de la estancia.

A continuación podremos observar algunos ejemplos y esquemas sobre las tipologías anteriormente descritas: Con cableado metálico incorporado:

Cableado metálico: Producto Okatech de Okalux. Esquema de tratamiento de luz diurna e imagen que nos acerca a su nivel de transparencia.

Con lamas de madera incorporadas:

Lamas de madera interiores: Producto Okawood de Okalux. Esquema de distribución de las lamas y ejemplo de su acabado.

Con células fotovoltaicas incorporadas:

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Células fotovoltaicas interiores: Producto Okacell de Okalux. Varios ejemplos de células e imagen representativa del sistema.

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II. Sistemas

Láminas de vidrio: El sistema de láminas de vidrio comparte el mismo principio que otros sistemas ya mencionados como el doble vidriado con láminas fijas o con cableado metálico. En este caso los elementos de vidrio serán quienes reflejen la luz solar incidente, pudiéndose colocar de manera vertical u horizontal. Las láminas se podrán instalar fijas o móviles. En el caso de móviles podrán ser movidas manual o mecánicamente, dependiendo del tamaño del sistema y de su posibilidad de acceso a él.

Fachada realizada con este sistema.

A continuación veremos las características y opciones del sistema en función de su colocación fija o móvil: -Láminas fijas: Este sistema se suele colocar en la parte superior de un acristalamiento de fachada común. El vidrio deberá ser altamente reflectante y, esa cualidad, le permitirá reflejar la luz incidente del sol sobre el techo de la estancia que, a su vez, la devolverá como luz cenital iluminando, hasta cierta profundidad, siempre mayor que únicamente con un acristalamiento común, el interior del edificio. El aumento de luz diurna reducirá el aporte de luz eléctrica necesario para iluminar la estancia y puede resultar muy útil en oficinas y despachos. Las láminas de vidrio utilizadas en este sistema tendrán un nivel de reflexión situado entre el 30 y el 50 % dejando pasar una luminosidad entre el 20 y el 65 %. En la imagen podemos observar un esquema de este sistema y hacernos una mejor idea de su funcionamiento.

Ambos sistemas no sólo actúan como reflectantes de la luz sino que esta, también, llega a la estancia a través del material. Bloque 5: Sistemas e innovación

II. Sistemas

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En una primera opción podrán enviar luz indirecta horizontalmente, si son cerradas por completo, estas reflejarán al exterior gran parte de esa luz y si son abiertas en el sentido contrario actuarán como las anteriormente descritas láminas fijas.

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-Láminas móviles: En este caso las láminas, de gran formato, se colocarán en el exterior del edificio, ajenas al acristalamiento principal. Y permitirán, según la posición da las láminas, realizar diversas opciones de control solar.

III.1 – Sistema de vidrio doble calefactado -Definición: Se trata de un sistema de doble acristalamiento que posee una capa bajo emisiva conectada a la electricidad mediante unos electrodos colocados en los cantos de la pieza de vidrio. Mientras el vidrio permanece sin ser conectado, se comporta como cualquier sistema de DVH con prestaciones de aislamiento térmico, debido a su capa bajo emisiva. Cuando el sistema se conecta, esa capa emisiva, Hotel de Iglúes de vidrio en Finlandia. Su cubierta está compuesta por metales pulverizados, realizada con este sistema. comienza a convertir la electricidad en calor. De esta manera, el vidrio interior se calienta e irradia ese calor a la estancia, proporcionando mayor confort térmico. El sistema se puede revertir e irradiar el calor hacia el exterior en vez de hacia el interior, con la finalidad de derretir la nieve posada sobre un acristalamiento de cubierta y evitar, de esta manera, las posibles condensaciones o el exceso de peso. En cualquier caso, se deberá de elegir una opción u otra.

-Componentes: De arria abajo, según la imagen, los componentes del sistema son: 1- Vidrio radiante: es el que transmite el calor al interior de la estancia.

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2- Electrodos y recubrimiento de calefacción: emite el calor transmitiéndolo al vidrio radiante. 3- Separador: cumple la misma función que en cualquier sistema de DVH. El separador genera una cámara de aire que será ocupada por gas argón. 4- Vidrio exterior: de cualquier otra clase. Bloque 5: Sistemas e innovación

III. Innovación

El sistema se compone, también, de otros elementos secundarios como el termostato, el cableado y todo lo que conlleva la instalación eléctrica.

-Aplicaciones Dos son las posibilidades fundamentales de uso del sistema que dependerán de la potencia a la que se regule el mismo, de esta manera, en temperaturas de vidrio interior entre 15 y 25 ºC estaríamos hablando de una función de confort y entre 25 y 40 ºC podríamos considerar uso de calefacción, siempre dependiendo de la temperatura de la estancia. -Uso confort: El vidrio quedaría ajustado a la misma temperatura que la estancia, eliminando la sensación de pared fría y evitando un mal estado de confort al situarse cerca del acristalamiento. Se gana con esto espacio de confort bajo la ventana, eliminando la colocación de radiadores y permitiendo acristalar toda la fachada. Además, evitaríamos la aparición de condensaciones en el interior, ya que la superficie del vidrio permanecería caliente, evitando, de esta manera, la aparición de humedades en la zona de la ventana. -Uso como calefacción: El sistema puede constituir por sí mismo, o con la ayuda de un sistema complementario, una eficiente forma de calentar el edificio o la estancia donde se coloca. Mediante la regulación de la temperatura con un termostato, que puede ser centralizado para cada estancia combinando este sistema con cualquier otro, el usuario podrá mantener la habitación donde se encuentra a la temperatura adecuada a su gusto. -Uso antinieve: Como ya se mencionó anteriormente, el sistema puede ser empleado para la eliminación de la capa de nieve que queda depositada en las cubiertas. El efecto del calor la derretirá convirtiéndola en agua. Este uso, además de aligerar la carga que debe soportar la cubierta y evitar las posibles humedades derivadas de la cantidad de nieve acumulada, permite, al inquilino de la estancia, observar sin obstáculos el exterior del edificio.

-Puesta en obra El sistema puede colocarse en cualquier tipo de perfilería utilizada para otros sistemas de DVH de cualquier material que pueda encontrarse en el mercado.

Bloque 5: Sistemas e innovación

III. Innovación

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Requiere de mano de obra especializada, puesto que es necesaria la implantación de la instalación eléctrica, y se debe de realizar, antes de la colocación, un estudio para aprovechar mejor sus características como calefacción.

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Es posible la instalación en elementos practicables de la fachada otorgando las mismas prestaciones que en los fijos.

III.2 – Vidrio laminado calefactado -Definición: Se trata de un sistema basado en el tradicional vidrio laminado, donde se ha incorporado, en la capa de PVB, unos finos filamentos metálicos de resistencia que pueden ser calentados eléctricamente. El pequeño diámetro de estos filamentos permite observar perfectamente tras el vidrio sin estovar. Los filamentos anteriormente mencionados, se distribuyen uniformemente por toda la superficie del vidrio con la finalidad de calentar por igual toda esta. También, es habitual colocar los hilos en grupos horizontales separados por varios centímetros, generalmente en las lunas traseras de los automóviles.

Radiador/calentador de toallas.

La finalidad de este tipo de vidrios es desempañar la superficie de los mismos evitando condensaciones, humedades y mejorando la visión a través de ellos. También es posible el uso como radiador que proporcione una estética deseada, en espejos para evitar el vaho o para calentar albornoces o toallas antes del momento de la ducha. La estética es su mayor ventaja frente a otros sistemas de calefacción. Es empleado generalmente como vidrio de interiores pero puede ser utilizado en faros, escaparates, piscinas, invernaderos, acuarios, etc. O en cualquier lugar donde se encuentre una elevada tasa de humedad. La temperatura de la superficie quedará limitada a los 40 ºC por motivos de seguridad.

-Componentes: 1. Vidrio laminado: Es el encargado de dar soporte al sistema.

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2. Grupos de filamentos: Estos filamentos tienen un grosor mínimo aproximado de 0,005 mm y un máximo de 0’1 mm y se depositan en forma rectilínea u ondulada a una distancia entre sí de unos 3 a 10 mm. 3. Línea colectora: A esta línea van a parar todos los filamentos de tal manera que queden todos ellos conectados. Según modelo se puede sustituir esta pieza o colocarla al borde del vidrio. Bloque 5: Sistemas e innovación

III. Innovación

III.3 – Vidrio plano fluorescente -Definición Se trata de un sistema donde una mezcla de gases nobles queda encerrada dentro de un doble acristalamiento. En la cara interna de ambos vidrios, vidrios generalmente templados, se deposita una capa, en toda la superficie, de un conductor transparente que actúa como electrodo. Pieza elaborada mediante este sistema. (Planilum SaintGobain Glass )

El campo eléctrico que genera el flujo de electrones desde una cara del vidrio a la otra produce que los gases se exciten creando la aparición de luz visible que iluminará la estancia donde sea colocado el sistema. El sistema puede ser realizado en infinidad de formas según diseño, dejando partes con luz y partes transparentes u opacas. Sus aplicaciones son únicamente decorativas, si dejamos a un lado su valor como elemento de iluminación. Es estéticamente muy apreciado y su sencillez y pureza de formas lo hacen muy atractivo para crear nuevos y diferentes ambientes. La aplicación del sistema se reduce a hoteles, restaurantes o lugares de lujo, debido a su alto coste.

-Componentes

Bloque 5: Sistemas e innovación

III. Innovación

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Se colocarán bolas de vidrio en el interior con el fin de separar ambas piezas y generar ese espacio libre donde se encontraría el gas noble (Xenón o Neón). La iluminación se producirá en aquellas zonas donde se deposite el serigrafiado fluorescente. Los laterales estarán flanqueados por una pieza de vidrio que mantendrá la estanqueidad y evitará la salida del gas.

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En la siguiente sección podemos observar las distintas partes del sistema:

III.4 – Sistema de vidrio electrocrómico -Definición Se trata de un sistema, basado en el vidrio, el cual pierde transparencia a medida que se le aplica una corriente eléctrica. Es posible seleccionar el nivel de transparencia deseado y revertir el sistema para aclararlo hasta hacerlo completamente transparente. Entre dos vidrios se introduce una capa de un material especial que reacciona químicamente al paso de la corriente eléctrica cambiando de color. Este proceso no se produce de manera instantánea, suele tardar alrededor de los 6 o 10 min. El color obtenido por este proceso, es uniforme en toda su superficie y no presenta manchas o imperfecciones. La transmisión de luz que puede proporcionar el sistema puede variar del 5% al 80% en función de la posición en la que se encuentre. Es necesaria una instalación eléctrica que conecte al vidrio con la general del edificio. Su consumo energético es muy bajo y no se requiere la aplicación de energía para mantener el aspecto tintado, únicamente es necesaria para cambiar de un estado a otro.

Electrochrome Saint-Gobain Glass

-Componentes

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A continuación el esquema de los componentes del sistema de vidrio electrocrómico:

En la figura puede observarse un DVH al que se le ha incorporado en una de sus hojas este tipo de sistema de oscurecimiento. Bloque 5: Sistemas e innovación

III. Innovación

III.5 – Vidrio con tecnología LED -Definición Se trata de un vidrio equipado con LEDs en uno de sus lados. Estos LEDs le permiten iluminarse con diferentes tonalidades y cambiar, de esta manera, el ambiente de la estancia donde se coloque. Cuando se encuentre apagado presentará la transparencia propia del vidrio. Su implantación puede realizarse tanto en interior como en exteriores. El tipo de luz, los colores y el diseño, son programables. El encendido y el control de la luz, una vez instalado, se realizará mediante un sencillo control remoto. Los LEDs, que están situados en el canto, lanzan rayos de luz hacia una de las caras de la pieza de vidrio. Esta cara estaría serigrafiada, mediante un serigrafiado de puntos, siendo esta cualidad la que permitiría al sistema reflejar los rayos de luz emitidos por el LED y, de esta forma, generar el aspecto luminoso en toda la superficie del material. Las aplicaciones son múltiples. En bares, restaurantes, centros de ocio, oficinas, museos, estadios…

-Componentes El vidrio: Se trata de un vidrio de alta trasparencia. Re suele realizar en templado y, por lo tanto, el corte se realizará previo a este proceso. El perfil: El perfil de aluminio es obligatorio en, al menos, una de sus caras. En su interior se encontrarán los LEDs y el cableado. LEDs: Son la fuente emisora de la luz.

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Serigrafiado de puntos: Permite reflejar la luz emitida por los LEDs.

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Silicona: Debe ser especial para permitir el paso de los rayos de luz. Cableado: Recorre la perfilería alimentando de energía a los LEDs. Bloque 5: Sistemas e innovación

III. Innovación

III.6 – Vidrio de transparencia regulable -Definición Es un sistema que permite, mediante aplicación de carga eléctrica, regular la transparencia del vidrio en únicamente dos posiciones, encendido y apagado. En la primera el vidrio presenta una total transparencia, mientras que en la segunda el material pasa a una apariencia translúcida de color blanquecino. Empleando este sistema podemos utilizar su superficie, en estado de apagado, para proyectar imágenes mediante el uso de un proyector externo. En el siguiente apartado B5 – III.7 – Retroproyección y multimedia podremos encontrar más modelos e información sobre esta materia. Para poder realizar este cambio de transparencia se introduce una capa de cristal líquido entre dos vidrios. Las moléculas del cristal líquido permanecen desordenadas desviando la luz que incide sobre el vidrio y provocando su translucidez. En el momento que se aplica la descarga eléctrica estas moléculas se reordenan y, de esta manera, permiten el paso de la luz transformando el conjunto en transparente.

Apagado.

Encendido.

El sistema es adecuado como elemento de partición interior en oficinas o casa con elevado nivel de calidad. El espesor del conjunto superará los 11 mm y el tamaño mínimo que se suministra es de 305 x 405 mm. La transmisión lumínica en ambas posiciones es similar la una a la otra. Alrededor del 75% con vidrios de alta transparencia.

-Componentes

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Vidrio: Puede ser de distintas cualidades, pudiendo incluir vidrios de seguridad, laminados o de cualquier tipo de coloración.

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Cristal líquido: Se requerirá una instalación para suministrarle la electricidad. Bloque 5: Sistemas e innovación

III. Innovación

III.7 – Retroproyección y multimedia El vidrio se puede emplear como soporte para proyectar imágenes. Son diversos los sistemas empleados para este tipo de usos, a continuación expondremos varios de ellos. Láminas de pantalla adhesivas: Se trata de una lámina que se adhiere al vidrio proporcionando una superficie adecuada donde poder proyectar las imágenes. Estas láminas tienen, aproximadamente 0,5 mm y mejoran la calidad de la imagen debido a la concentración de la luz que realizan gracias a unas microesferas de vidrio. La lámina se puede presentar en diversos tamaños permitiendo poder ser adaptada a cualquier tipo de espacio. Su uso es altamente recomendable en escaparates como reclamo publicitario. La proyección es visible desde cualquier ángulo y presentan una alta luminosidad y contraste aun en espacios muy iluminados. Pantalla holográfica interactiva: Se trata de un sistema de retroproyección donde el usuario puede interactuar con la imagen, mediante la propia acción de sus dedos, tocando la superficie del vidrio. El sistema está compuesto por un vidrio, que sirve como soporte, y dos láminas. La primera de las láminas, la más próxima al vidrio, se trataría de una membrana táctil, la segunda, montada sobre esta última sería la que recibiría las imágenes del proyector, una lámina semejante a la descrita en el apartado anterior.

Este sistema es adecuado, como el anterior, para escaparates y puestos de información. El vidrio no deberá superar los 16mm de grosor. Bloque 5: Sistemas e innovación

III. Innovación

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1- El ordenador procesa las imágenes que son enviadas al proyector. 2- El proyector, a su vez, envía dichas imágenes al soporte y son recogidas por la lámina de pantalla. 3- El usuario toca y/o desplaza su dedo sobre la pantalla. 4- Los sensores situados en la membrana táctil, colocada tras el vidrio, detectan la carga eléctrica que se produce entre el dedo del usuario y dicha membrana. 5- Se genera un impulso eléctrico que se transmite de nuevo al ordenado con la información del punto exacto donde se ha producido el contacto con el vidrio. 6- Esa información vuelve al proyector y de este a la pantalla cerrando así el ciclo.

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El proceso por el cual funciona el sistema sería el siguiente:

Vidrio de transparencia regulable con retroproyección: El sistema de transparencia regulable antes descrito en el apartado III.6, puede ser empleado como soporte de imágenes retroproyectadas. Mientras el sistema permanece en encendido el vidrio presenta la transparencia característica del material, cuando este se coloca en posición de apagado su translucidez permite esa proyección.

Imagen obtenida de www.suseo.es

Espejos espías con imágenes proyectadas: Se trata de un espejo espía tradicional donde se ha incorporado un aparato de proyección en la parte trasera del mismo, de tal forma que, cuando el proyector permanece encendido, las imágenes se plasman sobre el espejo dejándose ver. Cuando el proyector está apagado, la parte trasera del espejo permanece a oscuras, devolviendo la cualidad reflectante a la superficie, convirtiéndose la pieza, de nuevo, en un espejo normal y corriente. El proyector puede ser sustituido por una pantalla o monitor de cualquier tipo adosado a la superficie trasera del espejo. Transmisión de sonido a través del vidrio: Mediante la aplicación de un aparato redondo de alrededor de 10 cm, adhiriéndolo sobre el vidrio, este se convierte en un altavoz capaz de trasmitir el sonido al lado opuesto.

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El sonido no se transmite de forma focalizada, sino que se produce a través de la vibración del material. Gracias a esta tecnología es posible la ocultación de los altavoces o elementos de emisión sonora, permitiendo diversos diseños y, debido a esta emisión, no focalizada, puede ser colocado en lugares donde un altavoz tradicional no cumpliría satisfactoriamente con su propósito. El aparato puede ser colocado en otra superficie como paredes, aglomerados, etc. Su utilización es recomendable para escaparates en combinación con sistemas de retroproyección anteriormente mencionados.

Bloque 5: Sistemas e innovación

III. Innovación

III.8 – Láminas adhesivas -Definición La implantación de láminas sobre el vidrio puede ser una alternativa para proporcionar al vidrio común propiedades que pertenecerían a otra tipología. Se presenta como una solución más económica que los vidrios originalmente empleados para estos propósitos y pueden conseguir resultados semejantes. El principal inconveniente sería la posible desventaja estética y la durabilidad de la lámina ya que esta quedará en la superficie del vidrio al contrario del tradicional vidrio de seguridad laminado.

-Tipologías Láminas de protección: Funcionarían como un vidrio de seguridad laminado tradicional, diferenciándose en que la lámina quedaría, en esta ocasión, en el exterior. Lámina antigrafiti: Lamina compuesta por un material fácil de limpiar que permite borrar los grafitis. En caso de no poder ser limpiadas son fácilmente retirables y pueden ser sustituidas. Láminas de visualización: Vidrio con lámina de protección Se trata de una lámina de seguridad antimpactos que se coloca a la altura de los ojos para evitar golpearse con el vidrio por falta de visibilidad.

Láminas de control solar: Proporcionan cualidades de control solar al vidrio. Reduce hasta en un 79% el aporte energético, evitan el deslumbramiento y el exceso de aportación lumínica.

Láminas esmeriladas:

Vidrio con lámina esmerilada

Son empleadas para producir un efecto semejante al mateado proporcionando privacidad.

Bloque 5: Sistemas e innovación

III. Innovación

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Bloque el paso del 99% de los rayos UV evitando así la decoloración y el posible deterioro de los objetos expuestos al Sol.

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Láminas de protección de rayos UV:

Láminas de espejo espía: Producen el mismo efecto que un espejo espía tradicional, es decir, cuando la luz es menor en el lado del observador, se puede ver el otro lado sin ser visto. Láminas de ocultación: Aumentan la opacidad del vidrio. Puede alcanzar una opacidad total. Láminas decorativas: Decoran el vidrio mediante el dibujo de figuras con los modelos más variados. Se puede imitar vidrieras y combinar colores. Láminas de retroproyección: Sirven para proyectar sobre ellas imágenes emitidas por un proyector. Más información en B5 – III.7 – Retroproyección y multimedia.

Vidrio con lámina decorativa

-Puesta en obra El procedimiento a seguir para aplicar la lámina adhesiva sobre el vidrio es el siguiente: 1. Limpiar la superficie del vidrio con raspador, rasqueta y pulverizador. Limpiar los cantos con papel absorbente. 2. Recortar la lámina 2 o 3 cm más grande que la superficie de vidrio a cubrir. 3. Despegar el adhesivo de la lámina. 4. Rociar agua jabonosa sobre la superficie del vidrio y la cara adhesiva de la lámina. 5. Aplicar la lámina adhesiva sobre la superficie del vidrio. La lámina deberá deslizarse sobre él, en caso contrario aplicar más liquido. 6. Rociar, una vez aplicado sobre el vidrio, la cara no adhesiva de la lámina.

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7. Con la ayuda de una espátula alisar la superficie desde el interior al exterior, eliminando todas las burbujas de aire ocluido. 8. Con la ayuda de una espátula y un cúter recortar la lámina sobrante en todo el perímetro del vidrio. En grandes superficies es recomendable cambiar la hoja del cúter varias veces. 9. Por último se deben secar los cantos y repasarlos con la espátula.

Bloque 5: Sistemas e innovación

III. Innovación

III.9 – Separador termoplástico para doble vidriado (TPS) -Definición: El separador termoplástico, más conocido por sus siglas en inglés (TPS, Termo plastic spacer), es un sistema que permite sustituir el separador de aluminio tradicional por otro de este material. Este material termoplástico, sellado mediante la aplicación de siliconas, permite rellenar la cámara de gases con alto peso molecular, lo que mejora el aislamiento. Otro punto a favor a la hora de mejorar el aislamiento es la eliminación de puentes térmicos antes producidos por la introducción del separador metálico. En consecuencia la temperatura queda mejor distribuida en toda la superficie del vidrio. El aislamiento acústico también se ve mejorado y el material empleado para el sellado, una combinación entre poli-isobutileno, desecantes y protectores de ultravioleta, es totalmente reciclable. Las mejoras con respecto a un separador tradicional podrían resumirse en: 1. Reducción del coeficiente de transmisión térmica de toda la ventana hasta un 8%. 2. Se reduce el efecto de canto frio. 3. Se reduce la posibilidad de condensaciones en los bordes del vidrio.

-Componentes Los componentes del conjunto del sistema de doble vidriado TPS son: 1 y 2 - Vidrio: de cualquier tipo (templado, laminado, flotado, etc.) 3 – Cámara de aire: puede ser rellenada por gases más pesados.

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5 – Segundo sellante: de polisulfuro. Mantiene la integridad del sellado.

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4 – TPS: material plástico que da nombre al sistema.

Bloque 5: Sistemas e innovación

III. Innovación

III.10 – Vidrio estructural -Definición: Hasta ahora, todos los sistemas y tipologías del vidrio han sido sobre elementos sin más carga que la de soportar su propio peso, salvo, quizá, el contrafuerte de vidrio de algunos sistemas de vidrio exterior anclado. En esta ocasión los sistemas que vamos a describir basan su función en la capacidad portante del material, haciéndolo sustentador o parte de la estructura edificio.

-Tipologías: Estudiaremos tres tipologías distintas de vidrio estructural: el vidrio tubular, las envolventes de vidrio y el vidrio armado mediante malla metálica.

La estructura de vidrio tubular laminado:

Vidrio tubular. Tower Place (Londres)

El componente principal de esta estructura se trata de un tubo de borosilicato, en cuanto a su composición, y laminado, en cuanto a su fabricación. Su composición le otorga grandes propiedades contra los agentes químicos, los choques térmicos y soporta cargas mecánicas con mayor facilidad. El laminado del tubo se realiza mediante la incorporación de láminas en la parte exterior del material, dividiéndose estas en las dos mitades longitudinales. La configuración del tubo se dividiría de esta manera: 1. Tubo de vidrio: tubo realizado con composición borosilítica. Es el encargado de soportar las cargas.

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2. Lámina de PVB: colocada en dos mitades, superior e inferior, sirve para mantener estabilidad en caso de rotura y evitar el desprendimiento de vidrio. 3. Tubo externo de protección: al igual que la lámina, este último tubo, que será colocado en la cara exterior del conjunto sobre la lámina, será dividido en dos mitades, lo que permitirá una mayor facilidad de colocación y la creación de una junta de fabricación que permitirá disipar esfuerzos secundarios de flexión. El tubo irá fijado, en el caso de estructuras espaciales, a una pieza metálica en cada extremo. Esta pieza, o placa base, concentrará todos los esfuerzos y los transmitirá a otra parte de la estructura o al resto del edificio. Bloque 5: Sistemas e innovación

III. Innovación

-Características mecánicas: En cuanto a capacidad de carga el vidrio tubular es capaz de soportar una carga axial de 4000 Kg/cm2 y no se produce rotura hasta alcanzar los 10000 Kg/cm2 en compresión. El esfuerzo de compresión admitido, después de aplicar los coeficientes de seguridad necesarios, sería de 600 Kg/cm2 y de tracción se quedaría en los 70 Kg/cm2.La forma tubular del material permite resistir cargas de compresión mil veces mayores que el mismo vidrio presentado en forma plana. -Primera puesta en práctica: El vidrio tubular laminado fue puesto en práctica por primera vez en 2002 en el edificio Tower Place de Londres (Foster and partners) que aparece en la imagen de la página anterior. Para ello emplearon un sistema que introducía en el interior del tubo unos cables de acero pretensados, para ayudar en los esfuerzos ocasionados, en la fachada, por la presión y succión provocadas por el viento. Este es el esquema del sistema que emplearon:

La placa base posee unas oquedades donde poder colocar tamizado molecular lo que mantendría libre de humedades el interior del tubo, también es posible dejar una abertura que permita regular la presión interior. -Prototipos de pilares de vidrio tubular:

Bloque 5: Sistemas e innovación

III. Innovación

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Las láminas produjeron algunos problemas en cuanto a la Pabellón construido en vidrio. calidad visual de la columna y se produjeron algunas grietas en el material. Tras solventar estos inconvenientes se desprendió la conclusión de que la resistencia de las columnas no solo depende de la resistencia del material sino, también, de la forma y detalle de la base y el capitel de la misma.

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El es un proyecto elaborado por la Delf University of Technology en el cual se construyó un pabellón completamente realizado con vidrio estructural donde las columnas que se incorporaron fueron de vidrio tubular laminado.

Estructura envolvente de vidrio encolado: Se trata de un sistema elaborado por el Instituto de Estructuras Ligeras y Diseño Estructural (ILEK) de la Universidad de Stuttgart. Las piezas de vidrio encoladas entre sí, pretensadas químicamente y actuando como elemento estructural. Con este sistema se pueden realizar cúpulas de vidrio sin necesidad de recurrir a elementos metálicos que dificulten la visión y produzcan gran impacto estético en lugares, como patios históricos, donde el efecto pueda ser negativo. El encolado que se produce entre las piezas de vidrio es semejante a la silicona estructural empleada en los muros cortina. En los ensayos se utilizaron acrilatos, resinas epoxy y poliuretanos. Su aplicación se traduce en apenas unos milímetros de junta que, si bien se aprecian, pueden incluso pasar desapercibidos según la posición de la luz. El pretensado químico que las hojas de vidrio presentan permite adelgazar el grosor de las misma proporcionando un menor peso propio a la estructura, permitiendo construir cubiertas mucho más ligeras. Para lograr este pretensado, se sumerge el vidrio en un baño de de sales de potasio de tal forma que se produce un intercambio entre los iones de potasio y los iones de sodio presentes en el vidrio. Los iones de potasio son significativamente mayores y producen la pretensión del material. Esta forma de endurecer el vidrio es más eficaz que el templado ya que se puede realizar con vidrios de cualquier grosor. En caso de que se produzca una rotura el vidrio podrá soportar ciertas cargas, como el peso propio, ya que se romperá en trozos lo suficientemente grandes.

Vidrio laminado armado:

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Se trata de un vidrio laminado tradicional al que le han introducido un refuerzo metálico. Este refuerzo permite mantener la estabilidad del conjunto en caso de rotura y aumenta la resistencia a flexión del material. Las aplicaciones prácticas de este sistema se orientarían hacia vidrios transitables, debido a sus propiedades de elevada estabilidad residual. Por ese mismo motivo sería adecuado para peldaños de escalera. En los ensayos, tras ser golpeada y dañada la pieza, el material siguió soportando cargas de 1 kN (peso de una persona) durante 24 h. Las mallas pueden ser de diversos materiales lo que proporcionará cualidades algo diferentes, algunos ejemplos de materiales más empleados son: mallas de acero inoxidable o fibras de carbono o vidrio. Bloque 5: Sistemas e innovación

III. Innovación

III.11 – Ventanas de agua -Definición Son dos los prototipos o variantes de este sistema que han sido desarrollados recientemente. Por un lado se elaboró un sistema desarrollado por dos ex alumnos de la Universidad Politécnica de Valencia en el 2005, donde un líquido opaco circulaba en el interior de un doble vidriado, permitiendo el oscurecimiento de la estancia. Al mismo tiempo, dos profesores de la Universidad Politécnica de Madrid desarrollaron un sistema semejante donde el líquido que circula entre las dos hojas no tiene como objetivo oscurecer la estancia, sino refrigerarla mediante la absorción de la radiación solar.

Esquema del sistema Intelliglass.

-Tipologías A continuación desarrollaremos una explicación más concreta de las dos tipologías anteriormente descritas, el sistema de oscurecimiento con fluidos y el sistema de refrigeración.

Sistema de oscurecimiento con fluidos: -Descripción: Se trata de un sistema que emplea un líquido especial, autolimpiable, para oscurecer el acristalamiento. Este líquido podría ser suministrado en varios colores.

Posición transparente.

El interior del doble vidriado permanece vacio en posición de total transparencia. El usuario puede regular el nivel del líquido, que subirá de abajo a arriba mediante el empleo de una bomba, accionando únicamente un interruptor.

Es posible situar la cámara a rellenar en determinadas zonas del acristalamiento, produciendo un oscurecimiento parcial de la superficie vidriada. Bloque 5: Sistemas e innovación

III. Innovación

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Posición opaca.

El vaciado del líquido interior puede realizarse por propia gravedad o ayudado por la misma bomba que realiza el proceso de llenado.

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Este sistema no aísla térmicamente por lo que se recomienda un triple vidriado, manteniendo una de las dos cámaras que se generen, preferiblemente la situada en el exterior, completamente estanca.

-Componentes del sistema: El sistema se compone de dos partes diferenciadas, el acristalamiento y la instalación de bombeo. En cuanto al acristalamiento, este se dividiría en:

Esquema del sistema SOF. www.sofproject.com

1. Perfilería: da soporte al sistema. 2. Vidrios: encargados de la retención del líquido y el aislamiento. 3. Cámara interior: en ella se albergará el líquido que permitirá el oscurecimiento. 4. Cámara exterior: permanecerá estanca y cumplirá funciones de aislamiento. 5. Separador: Perfil separador que delimitará el espesor de la cámara.

El esquema de la instalación de bombeo sería el siguiente: Los números 1 y 2 corresponden a las descripciones mencionadas anteriormente. 6. Bomba: impulsa el líquido hacia el interior de la cámara. 7. Válvula: retiene el líquido en el interior. 8. Orificio de la válvula: es por donde accede el líquido al interior de la cámara. 9. Conducto: transporta el líquido del depósito a la cámara. 10. Depósito: acumula el líquido cuando la cámara está vacía. -Observaciones:

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El sistema permite la supresión de las persianas y, por lo tanto, la eliminación del posible puente térmico producido en el cajeado de la misma. También es útil para aquellos lugares en los que, por motivos cuales fuesen, no es posible incorporar una persiana tradicional. Es posible la utilización de otros materiales, como arena, y variar los colores del líquido, lo que le da un valor añadido en cuanto a estética. Sin embargo, el sistema puede parecer algo complejo y pesado como para cumplir únicamente el propósito del oscurecimiento y el hecho de que el este se produzca de abajo a arriba impide oscurecer la estancia de forma parcial sin deslumbramiento. Más aún en verano o durante zonas horarias cercanas al mediodía. Bloque 5: Sistemas e innovación

III. Innovación

Sistema de refrigeración: -Descripción: El sistema se basa, tal y como se describe en la parte superior, en un doble vidriado relleno de un elemento líquido que absorbe el calor, tanto interior como exterior, y, mediante circulación del mismo, refrigera el interior de la estancia. El sistema también puede cumplir la función contraria, es decir, proporcionar calor previamente absorbido. Actualmente se está desarrollando la regulación de la transparencia del líquido, que permitirá un control mayor, no sólo de la aportación calorífica del Sol, sino, también, de la aportación lumínica al edificio.

Principio del sistema de refrigeración. www.intelliglass.com

Este sistema permite obtener resultados de factor solar semejantes a los obtenidos con vidrios de control solar tradicionales, con la salvedad de que estos últimos producen grandes reflejos no deseables. Además, evita una reducción de la transmisión lumínica. Otra ventaja añadida es que, a diferencia de otros sistemas como el tintado, se evita la reirradiación energética. -Tipologías: 1. Doble vidriado relleno: Un sistema de, únicamente, dos hojas de vidrio por donde circula el agua en el interior. Para calefacción y refrigeración. 2. Triple acristalamiento: Tres vidrios que componen dos cámaras, una rellena y la otra hermética. Para calefacción, refrigeración y aislamiento. 3. Doble vidriado fotovoltaico: Doble vidriado con líquido interior y células fotovoltaicas en la cara exterior. El líquido refrigera las células aumentando, así, su rendimiento.

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4. Captador solar para A.C.S: Triple acristalamiento con cámara aislante que permite calentar agua para su uso.

Bloque 5: Sistemas e innovación

III. Innovación

DVH

Tradicional

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Bajo emisivo

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Con laminado

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Fachadas Climatización

Iluminación

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Ventilada

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Cortina tradición.

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Silicona estruct.

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VEA

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DVH Calefactado

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Laminar calefac.

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Ventana agua Láminas fijas

DVH Sol

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Láminas de vidrio

Láminas móviles Capilares Otros elementos

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Cerramiento

*

Tejados de vidrio

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Incendios

*

Control solar

Uglass

Seguridad

Climatización

Aislantes

Robos

Impactos

Decorativo

Rayos UV

Control solar

Acústico

TIPOLOGÍA

Térmico

USOS

Vidrio fluorescente Electro crómico Vidrio LED

Bloque 5: Sistemas e innovación

*

*

Anexo B5-1. Tabla resumen

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Tubular laminado

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Encolado

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Laminado arm.

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Persianas de agua

Climatización

!

Seguridad

**

Retroproyección Vidrio estructural

Iluminación

!

Cerramiento

Transparenc. regulable

Incendios

Aislantes

Robos

Impactos

Decorativo

Rayos UV

Control solar

Acústico

TIPOLOGÍA

Térmico

USOS

*

*

**

Simbología de la tabla:

* :

El sistema que tenga una casilla marcada con este símbolo podrá desempeñar

perfectamente el uso correspondiente a la casilla marcada, siendo este una característica del sistema en todas sus modalidades.

** :

El sistema es recomendado para dicho uso, es su uso principal o presenta buenas

cualidades.

! : El sistema no posee ese uso en todas sus modalidades, es decir, no es una característica

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intrínseca del conjunto. Sin embargo, dependiendo del vidrio empleado en la elaboración puede otorgarle dicha características o uso.

Bloque 5: Sistemas e innovación

Anexo B5-1. Tabla resumen

Doble vidriado hermético: -

CARCRISLAN. Vidrios Climalit. [En línea]. Disponible en: www.carcrislan.com FENZI ARGENTEINA S.A. D.H.V. Criterios para el diseño y la selección del doble vidriado hermético. [En lína]. Disponible en: http://www.fenziarg.com.ar/ SAINT-GOBAIN. Climalit con Planistar. Glass confort. [En línea]. Disponible en: http://www.saint-gobain.com/ DELL ORTO. Doble vidriado hermético. [En línea]. Disponible en: www.dellorto.cl

Perfiles autoportantes en forma de U: -

PILKINGTON. Catalogo Profilit. [En línea]. Disponible en: http://www.pilkington.com/ VASA VIDRIERA ARGENTINA. Perfil U de vidrio. [En línea]. Disponible en: http://www.vasa.com.ar/

Fachadas ventiladas: -

TECTONICA. Vidrio (I). nº 10. SAINT-GOBAIN. Manual del vidrio. 2001.

Muros cortina tradicionales: -

ALUAR. Sistema de piel de vidrio. Catálogo técnico. SOPENA SISTEMAS. Muro cortina MUR-50. FERNANDEZ SOLLA, IGNACIO. Criterios de diseño de muros cortina. Madrid. ARUP. 2009.

Sistema de silicona estructural: -

TECHNAL. Manual de Fachadas ligeras.

Vidrio exterior anclado: -

TECHNAL. Vidrio exterior anclado. [En línea]. Disponible en: www.technal.es ADETEC S.L. Arañas. [En línea]. Disponible en: http://www.adetecsl.es/aranas.html SADEV. Catálogo Glasskit. [En línea]. Disponible en: http://www.glaskit.es/catalogo.asp VEA Y CÍA. Catálogo de productos. [En línea]. Disponible en: http://www.veaycia.com/catalogo.htm

Tejados de vidrio:

Página

168

-

VITROBLOCK S.A. Tejas. [En línea]. Disponible en: http://www.vitroblock.com.ar/2005/tejas/tejas.htm MAZARRÓN CERÁMICAS. Piezas especiales. [En línea]. Disponible en: http://www.ceramicamazarron.com/piezas_especiales/mixtas/25_teja_plana_cristal.htm LA ESCANDELLA. Teja de cristal plana y mixta. [En línea]. Disponible en: http://www.laescandella.net/es/productos/piezas-especiales-ficha.php?id=78

Bloque 5: Sistemas e innovación

Bibliografía. Bloque 5

-

FAST CONTRUCTION AND ROOFING CORP. Roof/Techos. [En línea]. Disponible en: http://fastcandroofing.com/aboutus.aspx COBERT URALITA. Tejas de vidrio. [En línea]. Disponible en: http://www.tejascobert.com/tejas/accesorios-para-tejados/iluminacion/tejas-devidrio.aspx

Sistemas de tratamiento de luz solar: -

OKALUX. Products. [En línea]. Disponible en: http://www.okalux.de/en/products.html SAINT-GOBAIN. Lumitop. [En línea]. Disponible en: http://www.saint-gobain.com/

Vidrio fluorescente, electrocrómico y LED: -

SAINT-GOBAIN. Quantum glass. [En línea]. Disponible en: http://www.quantumglass.com/index2.php

Vidrio calefactable: -

OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS. Cristal de vidrio laminado calentable, equipado con hilos de resistencia dispuestos en la capa termoplástica intermedia. Nº de publicación: 2 137 234. SAINT-GOBAIN VITRAGE.

Vidrio de transparencia regulable: -

SAINT-GOBAIN. Priva-lite. [En línea]. Disponible en: http://www.saint-gobain.com/ DREAM GLASS. Características técnicas de Dreamglass. [En línea]. Disponible en: www.dreamglass.es

Retroproyección y multimedia: -

-

SUSEO. Retroproyección. [En línea]. Disponible en: http://www.suseo.es/retroproyeccion.aspx IBERHERMES. Comparación tecnología capacitativa proyectada con otras tecnologías táctiles. [En línea]. Disponible en: http://www.iberhermes.com/index_archivos/Page868.htm PRODISPLAY. Mirror visión screen solutions. [En línea]. Disponible en: http://www.prodisplay.com/mirror-glass.html GLOBALZEP. Lámina interactiva. [En línea]. Disponible en: www.globalzepp.com

Láminas adhesivas:

Separador termoplástico: -

BYSTRONIC. TPS Thermo Plastic Spacer. [En línea]. Disponible en: http://www.bystronic.com/global/com/es/innovation_technology/tps/index.php

Bloque 5: Sistemas e innovación

Anexo B5-1. Tabla resumen

169

PROSOL-ONLINE.ES. [En línea]. Disponible en: http://www.prosol-online.es/ REFLECTIVE. Productos. [En línea]. Disponible en: http://www.reflectiv.com/es/produits.html

Página

-

Vidrio estructural: -

-

KALTENBACH, FRANK. Materiales translúcidos. Detail Praxis. Barcelona. 2007. DELF UNIVERSITY OF TECHNOLOGY. Proyects. [En línea]. Disponible en: http://www.bk.tudelft.nl/live/pagina.jsp?id=9383f651-3f45-4e48-b2278d7932df6aab&lang=en GLASSFILES.COM. The glass dome. [En línea]. Disponible en: http://www.glassfiles.com/library/article937.htm

Ventanas de agua: INTELLIGLAS. [En línea]. Disponible en: http://www.intelliglass.com/ SOFPROYECT. Sistema de oscurecimiento con fluidos. [En línea]. Disponible en: http://www.sofproject.com/

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170

-

Bloque 5: Sistemas e innovación

Bibliografía. Bloque 5

Conclusiones El vidrio es terreno abonado a la investigación y desarrollo de nuevas aplicaciones. En el primer bloque, titulado aspectos generales, pudimos observar la gran controversia que existe acerca de su definición, su estado en temperatura ambiente o su estructura interna. La averiguación de esta última característica podría permitirnos elaborar nuevos materiales, como el metal vidriado, que revolucionaría la construcción debido a su ligereza y resistencia. Sin embargo, la comunidad científica no ha resuelto una teoría que sea mayoritariamente aceptada. Por lo tanto, si bien la composición del vidrio es plenamente conocida, su ordenación estructural, definición y naturaleza, es todavía motivo de polémica. En cuanto a la evolución histórica y su origen, probablemente asociado a la metalurgia, cabe resaltar su antiquísimo pasado, siendo originariamente pieza de lujo hasta convertirse, gracias a la industria, en material habitual en cualquier hogar. Las leyendas de su origen elaboradas por Plinio el Viejo han sido desmentidas por la experiencia en el conocimiento del vidrio, así como aquellas otras que apuntaban a su cualidad de fluido, debido al mayor grosor inferior de las piezas encontradas en las vidrieras de ciertas iglesias. Si tenemos que resaltar algún aspecto relativo a su fabricación, este sería su complejidad. Bien es cierto que en un principio puede parecer un proceso relativamente sencillo, sin embargo, la sensibilidad en la composición que presenta el material, la dificultad de una fusión plenamente homogénea, un moldeo que proporcione el grosor deseado y un enfriamiento escalonado e igual en cada parte de la pieza, convierte la fabricación del vidrio en un endiablado juego de cifras y parámetros.

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En definitiva, el vidrio se sitúa, en la actualidad, como material de vanguardia en el mundo de la construcción, siendo impensable un futuro de esta que no pase por la mejora y desarrollo del vidrio, sus sistemas y el incremento de sus aplicaciones.

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Deteniéndonos en las tipologías del material podemos apreciar su versatilidad y capacidad de adaptarse a los diferentes requisitos que se le exijan. Sus aplicaciones, generalmente en el sector del aislamiento y el control solar, no hacen más que crecer y la sensibilización de la sociedad en cuanto al ahorro energético, así como la implantación de nuevas normativas que apuntan en esa dirección, fomentan que ese desarrollo se consolide debido a la alta demanda del mercado. Diversos sistemas, que utilizan al vidrio como elemento principal, se encaminan a tomar ese rumbo y, no solo eso, sino que en paralelo se siguen investigando y elaborando nuevos productos de estética impensable que, de momento, quedan reservados a unos pocos consumidores.