El Vidrio en la Construcción y su aplicación en Equipamiento

Resumen: T-015
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL NORDEST E
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: lauraboutet@arq.unne.edu.ar - gjjacobo@arq.unne.edu.ar
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 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 disponibles 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 de consumo de energía; 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 térmicos por el contacto entre el vidrio y la carpintería. El vidrio de
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/m2K, 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 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
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= 106 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 (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
Sistema de doble acristalamiento con persianas
dispositivo exterior. La persiana además de regular la
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
situada entre un doble acristalamiento exterior y una luna de vidrio practicada hacia el interior.
Centre en Duisburg
(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 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 por su
elevado costo, pero serían ampliamente beneficiosas para la optimización energética. Cabe mencionar, que la normativa
internacional se orienta a recomendar el uso de doble vidriado con cámara de aire y marcos de madera, como
disposición técnica mínima. Debido a esto y habiéndose comprobado su óptimo comportamiento, de la variedad de
productos existentes, se profundiza la información en lo que respecta al Doble Vidriado 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.
Los accionistas de VASA son Pilkington, mayoritario, y Saint Gobain, ambas empresas líderes mundiales en la
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
ambiente. Fue la primera industria del vidrio de la Argentina en certificar la norma ISO 14.001 de gestión ambiental.
Recicla el 100% del vidrio que no utiliza y año tras año disminuye el volumen de materiales descartables, no
productivos, los que también se reciclan en forma creciente. Hace varios años que en Argentina se produce 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 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 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 para fabricar cristal plano libre de distorsión. La fabricación y disponibilidad de Float 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: Considerado 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), 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, 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
implica el cumplimiento de una especificación por parte de su proveedor. En Argentina es frecuente la falta de
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, la empresa VASA, existiendo una única distribuidora en la ciudad de 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. En los últimos años se ha intensificado la conjunción de Aluminio/Vidrio, puesto que casi no
existen sólo carpinteros o sólo vidrieros, sino que se entrega un producto terminado uniendo ambos servicios. De
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, 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 o 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, es novedoso
vidriado integral.
Doble Vidriado Hermético.
en la región. Está constituido
por carpintería de doble
Izq. Banco de Corrientes, sede del Poder Judicial. Fachada sur.
vidriado con dos paños de
vidrio laminado tonalizado de 8mm de espesor cada uno, con una cámara de aire, en cuyo interior se dispone un sistema
de persianas venecianas de accionamiento externo. El error está en la orientación de dicho sistema al Sur. En la sede
del Banco del Chaco, cada cuadro de la carpintería está compuesto por dos paños de vidrio templado de 10 mm,
vinculados con adhesivo 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 el Amerian Hotel Casino Gala 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 didáctica
“Construcciones II-FAU-UNNE”, Biblioteca “Arq. R. Champion” FAU-UNNE, Resistencia, Argentina, 2000.
BOUTET, M. L. & JACOBO, G. 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 didáctica “Estructuras II-FAUUNNE”, Biblioteca “Arq. R. Champion” FAU-UNNE, Resistencia, Argentina, 2004.