Resumen: T-015
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL NORDESTE Comunicaciones Científicas y Tecnológicas 2005
El Vidrio en la Construcción y su aplicación en Equipamiento Urbano de Interés Social de la Región NEA, según Principios de Arquitectura Bioclimática Boutet, María Laura - Jacobo, Guillermo José
Cátedra “Estructuras II” - Facultad de Arquitectura y Urbanismo - Universidad Nacional del Nordeste Avenida Las Heras Nº 727 - (3500) - Resistencia - Provincia del Chaco, República Argentina E-Mail:
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Introducción El vidrio ha sido el principal material utilizado como cerramiento de vanos en edificios de muy diversa índole, facilitado por una serie de características inherentes a este material. Los avances técnicos en la industria del vidrio a partir del siglo XIX posibilitaron la fabricación de láminas de mayor tamaño, con mejores propiedades y a precios mucho más competitivos, permitiendo el desarrollo de una auténtica arquitectura en vidrio. Los grandes invernaderos, las galerías urbanas cubiertas y las estaciones de ferrocarril, son el punto de partida de una arquitectura más abstracta que juega con nuevos elementos: transparencia, brillos, reflejos. Sin embargo, la gran oportunidad del vidrio de mostrar todo su potencial constructivo no se ha podido dar hasta el siglo XX. Desde entonces la evolución técnica del vidrio ha sido imparable, logrando con un material que, en principio, era frágil y sin cualidades aislantes, estructuras enteramente de vidrio o fachadas con un muy buen nivel de aislamiento térmico y acústico e incluso con una alta resistencia al fuego. Hoy en día, el vidrio, en sus múltiples variantes, si bien tiene que competir y convivir con otros productos, sigue siendo uno de los materiales más versátiles utilizados en la construcción, cuyo futuro ofrece insospechadas posibilidades. En una primera pr imera instancia de la investigación, el objetivo es detectar la variedad de vidrios existente en diferentes escalas de estudio, definiendo sus características técnicas y comparándola con los productos ddisponibles isponibles en el mercado regional y su aplicación en equipamientos urbanos. Los primeros resultados de este trabajo han sido transferidos a la comunidad universitaria, en el marco de tareas de investigación realizadas en la Cátedra “Estructuras II”, FAU – UNNE, de la siguiente manera: Publicación: “El vidrio en la Construcción y su Aplicación en Equipamiento Urbano de Interés Social en la Región NEA, según Principios de Arquitectura Bioclimática”, ejecutada en el 2004 en la cátedra “Estructuras II”, publicada en la Biblioteca Roberto Champion de la FAU–UNNE, Resistencia, Chaco, Diciembre 2004. Ponencia presentada en la “Reunión Anual de Docentes e Investigadores del Área de la Tecnología y Disciplinas Afines. ATyDA 2005”, con el tema “Aplicación de Lineamientos sobre el Uso del Vidrio en Equipamiento Urbano de Interés Social de la Región NEA, en la Cátedra Estructuras II. FAU – UNNE”, FAU-UNNE. Resistencia, Chaco, Argentina, 15-17 de junio de 2005. Materiales y Métodos Para realizar la presente investigación se parte de la recopilación y ordenamiento de información extraída de bibliografía específica sobre el origen y evolución del vidrio, su uso como material de construcción, sus características técnicas y su aplicación a nivel internacional, nacional y local. Cabe destacar la gran variedad bibliografía disponible sobre el tema, a nivel internacional. Esta información ha sido sistematizada a través de un fichaje de vidrios planos comerciales más habituales en construcción, con referencia a sus propiedades térmicas, acústicas, de protección solar, etc., complementado con descripciones de otros formatos comerciales disponibles (bloques, perfiles) o de las combinaciones con materiales distintos que surgen para cubrir una gama más amplia de funciones: acumulación energética, privacidad, protección frente a radiaciones. Se realizaron entrevistas a proveedores locales para evaluar el uso de este material en la región y las aplicaciones arquitectónicas posibles. Discusión de Resultados Debido a las características del clima del NEA, “cálido–húmedo”, es fundamental la consideración del aislamiento térmico de un cerramiento, que depende del coeficiente de conductividad térmica de los componentes y del espesor en el que son empleados. Las ventanas representan la mayor fuente de pérdidas de energía en los cerramientos exteriores de un edificio en invierno, y de ganancia de energía térmica en verano, resultando en tres efectos inmediatos: necesidad de aumentar la carga de climatización artificial con el consecuente aumento aumento de consumo de energía; sensación sensación de disconfort en las zonas cercanas a las ventanas (sensación de "Panel Frío"); condensaciones de agua sobre las superficies de las ventanas. En una Vidrio simple Doble Vidriado ventana dos son los protagonistas y principales responsables de esos monolítico Hermético (DVH) inconvenientes, el vidrio y la carpintería y en menor escala, burletes, felpas, sellados, cuya ausencia o ineficacia genera puentes genera puentes térmicos por térmicos por el contacto entre el vidrio y la carpintería. El vidrio de monolítico transparente, por sí es buen conductor del calor, es decir es mal aislante. En el caso de un vidrio simple monolítico transparente, variando el espesor del vidrio entre 3 y 19 mm, el valor de transmitancia térmica (K) varía de 5.8 a 5.2 W/m 2K, lo que desde el punto de vista de la aislación térmica de un cerramiento vidriado es prácticamente despreciable. El mejor recurso para mejorar la aislación térmica de una superficie vidriada es emplear unidades de doble vidriado hermético (DVH), compuestas (DVH), compuestas por dos (a veces tres) vidrios, separados entre sí por una cámara de aire deshidratado y estanco, que es la que aporta la mejora de aislamiento térmico, pudiendo mejorar aún más su comportamiento con la incorporación de gases inertes como el argón, el xenón o el criptón que reducen el factor de conducción e incluso dificultan la •
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convección. Esta convección posible dentro de la cámara de aire, desaconseja superar espesores de 18 o 20 mm, aunque, en ocasiones, estos espesores son necesarios en grandes acristalamientos para evitar contactos entre las hojas de vidrio empujadas por el viento. Un doble vidriado hermético DVH con una cámara de aire de 12 mm de ancho permite obtener un valor de Kdvh = 2.80 W/m2K. El valor de K para DVH con cámaras de 6 y 9 mm es respectivamente 3,20 y 3,00 W/m2K. Asimismo es también importante la consideración de la transmisión del flujo luminoso a través de un vidrio.. Cuando un rayo electromagnético atraviesa un vidrio, una parte del flujo incidente es reflejado, otra es vidrio absorbido, y el resto es transmitido. El vidrio es transparente en más de un 90 % a la radiación solar, que como se sabe, está compuesta por radiación ultravioleta (UV), visible (VIS) e infrarroja (IR), con las siguientes longitudes de onda: UV inferiores a los 380 nm; VIS de 380 a 780 nm; IR superiores a 780 nm (1nm= 10 6 mm). Las cada vez mayores exigencias de la construcción con vidrio han obligado a desarrollar diferentes respuestas técnicas que solucionasen los problemas comentados. Se pueden mencionar por ejemplo, los tratamientos superficiales que se aplican ya en las primeras fases de fabricación del vidrio: a. Revestimientos duros aplicados durante la fabricación Los revestimientos duros, (on-line). al ser mucho más b. Revestimientos blandos, aplicados después de la resistentes, pueden ir en fabricación (off-line). la cara exterior (1). En Los vidrios y acristalamientos para usos específicos a cambio, conviene colocar los revestimientos nivel internacional, se pueden clasificar de la siguiente blandos entre las lunas manera: de vidrio o al interior, Vidrios de Seguridad: El uso más frecuente de los vidrios para protegerlos protegerlos (2). laminares se encuentra en las lunas de seguridad. Se aplica en protecciones antirrobo de bancos, lucernarios o grandes acristalamientos. Vidrios de Control Solar: Existen actualmente en el mercado vidrios de distinto factor solar obtenidos mediante tratamiento selectivo angular o depósitos metálicos. La deposición de óxidos metálicos permite obtener acristalamientos de baja emisividad (Low-E) que transmiten la luz visible y en cambio tienen un elevado índice de reflexión de la gama de infrarrojos de onda larga. El desarrollo de las capas funcionales ha permitido respuestas flexibles de los vidrios frente a la luz y la energía solar aunque su uso no se ha generalizado. Avances como las capas termocrómicas (que controlan la transmisión de la luz mediante cambios físicos reversibles activados por cambios de temperatura), y las capas electro – ópticas con materiales electrocrómicos o cristal líquido (que se controlan aplicando corrientes eléctricas según las condiciones de iluminación y climáticas) aún no son aptos para uso en fachadas. Otras investigaciones se han centrado en estudiar el relleno de la cámara de acristalamientos dobles con materiales que modifican, de forma reversible, sus cualidades físicas de transmisión como la introducción dentro de la cámara de elementos regulables de sombreado, como el sistema de doble acristalamiento (laminar, reflectante, transparente o coloreado) con persianas venecianas de lamas de aluminio, cuya inclinación se controla mediante un acristalamiento con per persianas sianas dispositivo exterior. La persiana además de regular la Sistema de doble acristalamiento venecianas. entrada de luz y la visibilidad, mejora el aislamiento acústico y térmico del acristalamiento, siendo similar al de uno triple con cámara de aire. Vidrios de Comportamiento Óptico Modificado: En este grupo se incluyen las soluciones de tratamientos decorativos. Vidrios Resistentes al Fuego: Las fuertes dilataciones térmicas del vidrio y su fragilidad, combinadas, provocan un mal comportamiento ante el fuego. Algunos introducen una armadura en el interior (vidrio armado) para evitar su caída, pero no la rotura del mismo ni su fuerte transmisión térmica, con una respuesta final deficiente. Otros modifican la composición química del vidrio, evitando las fuertes dilataciones térmicas; son los vidrios de borosilicato (Pyrex), éstos mezclan a veces paneles de borosilicato o armados, con geles transparentes en acristalamientos dobles. El gel, al contacto con el fuego, se expande y funciona como aislante. Del Muro Cortina a los Vidrios Suspendidos: Los avances de la técnica del vidrio permitieron desarrollar soluciones de fachadas de vidrio estructural suspendido sin cartabones de chapa vista. De características muy diferentes a las técnicas de vidrio autoportante es la paradójica solución comercializada de vidrios pegados con silicona estructural a la carpintería, que queda oculta exteriormente. Este sistema adolece de tersura exterior ya que las bandas de silicona se perciben más oscuras e interiormente se acentúa la presencia de la carpintería. El tratamiento de templado, mejora las prestaciones mecánicas. Control Climático Integrado: El uso de sistemas exteriores de protección solar es un buen ejemplo de un planteamiento multicapa de la fachada, en el que no hay un único elemento que solucione todos los problemas. Un sistema complejo de ventilación permite captar el calor para reutilizarlo o expulsarlo al exterior a través de una cámara de aire con ventilación forzada, Business Promotion Promotion Centre en Duisburg situada entre un doble acristalamiento exterior y una luna de vidrio practicada hacia el interior. (Norman Foster, 1988 Una variante de este sistema son las fachadas doble piel; aquí el vidrio sencillo se coloca al – 1992). exterior, formando un vacío delante de la fachada. Las mejoras son varias: la presión de viento
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disminuye permitiendo abrir las ventanas incluso en edificios en altura, posibilitando la ventilación natural y disminuyendo los costes de aire acondicionado; las pérdidas de calor por convección bajan sustancialmente. Se puede citar como ejemplo el edificio de Business Promotion Centre de Duisgurg (1988 – 1992) de sir Norman Foster. El edificio que Foster proyectó proyectó para el Commerzbank en Frankfurt (1991 – 1997) plantea un mini ecosistema térmico. Incorpora la teoría de la fachada de doble piel pero con la inclusión interior de jardines capaces de generar microclimas. La forma del edificio responde a las necesidades dinámicas para que funcione la ventilación natural. La complejidad de estos sistemas de microclimas, de sistemas inteligentes capaces de prever las condiciones atmosféricas preparando la respuesta del edificio, aleja estos proyectos del campo habitual de la arquitectura. La mayoría de las soluciones, que permiten un notable ahorro energético, no se verifica en la Región NEA NEA por su elevado costo, pero serían ampliamente beneficiosas para la optimización energética. Cabe mencionar, que la normativa internacionaltécnica se orienta a recomendar el uso de doble vidriado con su cámara aire y marcos de como disposición mínima. Debido a esto y habiéndose comprobado óptimodecomportamiento, de madera, la variedad de productos existentes, se profundiza la información en lo que respecta al Doble Vidriado Hermético Hermético,, pues sin comprometer el confort de un edificio, aumenta el ahorro energético, evita la condensación de la humedad y elimina la sensación de muro frío. Pasando al estudio del mercado del vidrio a nivel nacional, se destaca la empresa VASA (Vidriería Argentina S.A.) situada en Llavallol, Buenos Aires. Es uno de los principales fabricantes de vidrio plano del país y de Latinoamérica. Pilkington,, mayoritario, y Saint Gobain, Gobain, ambas empresas líderes mundiales en la Los accionistas de VASA son Pilkington industria del vidrio plano y el desarrollo de tecnología para su manufactura y procesamiento. Como empresa líder de la Argentina, el aporte de VASA fue decisivo para el desarrollo del mercado y de la industria nacional del vidrio plano y sus manufacturas, compuesto hoy por numerosas empresas que procesan y manufacturan vidrio con modernos equipos y tecnología de última generación. La política de VASA siempre ha sido de respeto hacia su entorno físico y el medio 14.001 de gestión ambiental. ambiente. Fue la primera industria del vidrio de la Argentina en certificar la norma ISO 14.001 de Recicla el 100% del vidrio que no utiliza y año tras año disminuye el volumen de materiales descartables, no productivos, los que también se rreciclan eciclan en forma creciente. Hace varios años que en Argentina se produce pro duce DVH de la mejor calidad, utilizándose en fachadas o cerramientos verticales como en cubiertas de Shopping o locales comerciales. En lo referente a normas de calidad, en Argentina se cuenta con las normas IRAM 12577 Ensayo Ensayo de condensación, 12580 Ensayo de estanquidad y 12598 Ensayo de envejecimiento acelerado. Esta oportunidad que brinda hoy la industria local debe ser conocida y aprovechada por profesionales constructores para diseñar y construir edificios de mayor confort y menor costo operativo op erativo y de mantenimiento. A partir de la década de los ochenta, VASA emprendió una intensa acción de actualización tecnológica cuyo primer hito se concretó con la puesta en marcha de la primera línea del país con proceso Float proceso Float para para fabricar cristal plano libre de distorsión. La fabricación y disponibilidad de Float de Float en en el país impulsó un intenso proceso de desarrollo de nuevos productos, tales como la fabricación de espejo de alta calidad, vidrio laminado de seguridad, vidrio templado y componentes de doble vidriado hermético. VASA impulsa una largamente esperada actualización de los códigos de edificación, para que el empleo de vidrios de seguridad sea obligatorio en áreas vidriadas consideradas de riesgo. Las líneas de vidrio producidas por VASA entre otras, son: Vidrio FLOAT Cristal Plano Transparente Incoloro y de Color: Consiste en una lámina de vidrio en estado de fusión que flota a lo largo de una superficie de estaño líquido. Como herramienta de diseño sus posibilidades están sólo limitadas por la creatividad de los usuarios y por los criterios de seguridad. FLOAT Laminado: C onsiderado onsiderado el vidrio de seguridad y protección por excelencia, compuesto por dos hojas de float íntimamente unidas entre sí mediante la interposición de una o más láminas de polivinil de butiral (PVB), (PVB), aplicadas con calor y presión en un autoclave. Vidrio Armado: Vidrio translúcido, incoloro, al cual se ha incorporado durante su fabricación una malla de alambre de acero que, en caso de rotura, actúa como soporte temporario del paño de vidrio, evitando la caída de fragmentos de vidrio. También retarda la propagación del fuego en aberturas. Tradicionalmente empleado en edificios industriales, también es aplicado en techos y antepechos de viviendas, escuelas, hospitales y edificios públicos en general. FLOAT Reflectivo Pirolítico: Ideal para reducir el ingreso no deseado de calor solar radiante y disminuir el consumo de energía de climatización en edificios comerciales e institucionales. Utilizado en forma de simple vidriado o como componente de unidades de DVH, brinda un buen grado de control solar y reduce las molestias producidas por el exceso de luz natural. Energy Advantage Low-E : Vidrio pirolítico de baja emisividad para ahorrar energía. Se emplea exclusivamente como vidrio interior de unidades de DVH mejorando en un 35% su capacidad de aislación térmica. Catedral: Vidrios Impresos. DOBLE VIDRIADO HERMÉTICO. EKOGLASS: Respecto de un solo vidrio, brinda las siguientes ventajas: aumenta en más de110% el aislamiento térmico del vidriado; mejora el aislamiento acústico; Disminuye hasta un 70% el consumo de energía de climatización por las pérdidas de calor a través del vidrio, elimina la condensación de humedad sobre el vidrio evitando que se empañe; anula el efecto de "muro frío" aumentando el confort junto a la ventana; Manufacturado con Float de color o reflectivo, reflectivo, brinda control solar y disminuye el resplandor de la excesiva luminosidad, aspecto de gran importancia en edificios y centros comerciales donde el consumo de energía de iluminación artificial alcanza valores muy elevados. Abordando el concepto de control de calidad de un producto, se puede decir que éste es un concepto relativo que Argentina es frecuente la falta de implica el cumplimiento de una especificación por parte de su proveedor. En Argentina especificaciones precisas en los pliegos respecto de la performance de los vidrios y las cuestiones vinculadas con su aspecto, dando lugar a discusiones de índole técnica y económica. Se pone de manifiesto la debilidad que tienen los profesionales, constructores, contratistas y procesadores de vidrio y carpinteros de nuestro país, los que, en su mayoría,
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desconocen cuales son las normas de calidad que deberían tenerse en cuenta en una actividad basada en tecnologías no tradicionales, como por ejemplo en una fachada tipo muro cortina. De acuerdo a las entrevista realizadas en diferentes comercios minoristas de la zona, se reconoció como la única fábrica de vidrio en Sudamérica Sudamérica,, la empresa VASA, VASA, existiendo una única distribuidora en la ciudad de Corrientes Corrientes,, Vidrios Piazza. En la ciudad de Resistencia, existe una empresa que abastece a los demás comercios minoristas de la ciudad o a sectores del interior de la provincia del Chaco. Cuenta con todos los productos disponibles del mercado en stock. Los vidrios los compran a una distribuidora situada en Buenos Aires en paños de 3,60 a 2,50m que luego se cortan a medida, en espesores de 2 mm a 12 mm en todas las gamas. El vidrio de 20 mm no se comercializa porque se necesitan máquinas especiales para su manipulación. La empresa ofrece otros servicios como venta de herrajes, adhesivos, espejos, diseño de alacenas, colocación de aberturas. Trabaja conjuntamente con empresas de Aluminio, para la ejecución de carpinterías. los vidrieros, últimos años ha intensificado la conjunción de Aluminio/Vidrio, puesto que casi De no existen sólo carpinteros oEnsólo sinose que se entrega un producto terminado uniendo ambos servicios. acuerdo al informante consultado el vidrio más vendido para edificios en altura es de 4 mm en paños de 0,60 x 0,90. El mismo destacó la falta de control de calidad, ya que se utilizan vidrios simples sin prever el espesor reglamentario de acuerdo a la altura del edificio, y su colocación es incorrecta, utilizándose por ejemplo ventanas basculantes con apertura hacia fuera, lo cual aumenta el riesgo de que se caigan los vidrios sobre el área de circulación peatonal. Vale aclarar que en la zona no se fabrica, ni se comercializa de manera masiva el Doble Vidriado Hermético, Hermético, ya que necesita un sistema de maquinarias especiales para su ensamble al vacío. Las carpinterías de este tipo se traen de otros puntos del país como Rosario Rosario o Córdoba Córdoba.. No se tiene conocimiento sobre el reciclaje de fragmentos de vidrio que quedan después de los trabajos de corte o por rotura en la región NEA. Observando la aplicación del vidrio en el NEA, se pueden mencionar algunos ejemplos de equipamientos urbanos en los que se aplica el vidrio como sistema constitutivo de la envolvente. El sistema utilizado para cerramiento en el área gerencial (fachada sur) del edificio del Banco Sede del Banco del Chaco. Detalle Amerian Hotel Casino Gala. de Corrientes, Corrientes, es novedoso vidriado integral. Doble Vidriado Hermético. Hermético. en la región. Está constituido por carpintería de doble Izq. Banco de Corrientes, Corrientes, sede del Poder Ju Judicial. dicial. Fachada sur. sur. vidriado con dos paños de vidriado vidrio laminado tonalizado de 8mm de espesor cada uno, con una cámara de aire, en ccuyo uyo interior se dispone un sistema de persianas de persianas venecianas de venecianas de accionamiento externo. El error está en la orientación de dicho sistema al Sur. En la sede del Banco del Chaco Chaco,, cada cuadro de la carpintería está compuesto por dos paños de vidrio templado de 10 mm, vinculados con adhesivo siliconado que siliconado que ha perdido su vida útil, detectándose filtraciones en varios sectores. También se ha detectado el uso de doble vidriado con cámara de aire en aire en el Amerian el Amerian Hotel Casino Gala Gala de de Resistencia. Se produjo el inconveniente de que una bala perdida impactó contra uno de los vidrios. Por las características del sistema de montaje la solución sería el reemplazo del vidrio roto y la inyección de gas inerte por los costados, pero esto es muy costoso y no hay en la zona quien lo haga. Conclusiones Tras analizar la apabullante oferta de soluciones estéticas, compositivas, técnicas y comerciales no cabe esperar el hallazgo de un acristalamiento de gran complejidad, que resuelva la totalidad de los problemas de este tipo de fachada. La solución debe hallarse en la combinación de diferentes recursos, en una construcción multicapa y en resolver con planteamientos arquitectónicos sencillos complejos problemas como los enunciados, buscando en la ventilación y en soluciones tradicionales algunas respuestas abarcables desde una arquitectura que no necesite recurrir a la alta tecnología. El “vidrio”, con los avances tecnológicos actuales, permite iluminación natural, aislación térmico acústica, seguridad, en algunos casos con capacidad estructural y encarna la imagen de “levedad y transparencia”. Una de sus ventajas principales es su comportamiento eficiente en el uso de la energía: proviene de una fuente natural abundante y es reciclable. Cuando se logre explotar todas sus potencialidades y si es “bien utilizado”, devendrá en el material revolucionario del siglo XXI, como lo fue el Hormigón Armado en el siglo XX. Bibliografía Consultada ALÍAS H. M. & JACOBO, G. J. & PILAR de ZALAZAR, C. A., Calidad Térmica Edilicia: Algunos factores constitutivos, condicionantes y determinantes del problema higrotérmico en las construcciones. Publicación construcciones. Publicación didáctica “Construcciones II-FAU-UNNE”, Biblioteca “Arq. R. Champion” FAU-UNNE, Resistencia, Argentina, 2000. BOUTET, M. L. & JACOBO, G. J. El J. El Vidrio en la Construcción y su Aplicación en Equipamientos Urbanos de Interés Social en la Región NEA, según Principios de Arquitectura Bioclimática, publicación Bioclimática, publicación didáctica “Estructuras II-FAUUNNE”, Biblioteca “Arq. R. Champion” FAU-UNNE, Resistencia, Argentina, 2004.
