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DuPont™ SentryGlas® –
prestaciones superiores y económicas
en vidrio laminado de seguridad
Por Ingo Stelzer, DuPont Alemania (Neu-Isenburg)
El vidrio laminado de seguridad con intercalarios
DuPont™ SentryGlas® de altas prestaciones crea
nuevas perspectivas. Imagina...
En los últimos años, los arquitectos no sólo han
descubierto el vidrio laminado como material de
construcción, también han aprendido a explotar
mejor sus excepcionales prestaciones estructurales y de diseño. Ahora, los intercalarios DuPont™
SentryGlas® de mayor rigidez combinan la eficiencia en costes con las elevadas prestaciones, ampliando así significativamente el campo de
aplicación de este material de construcción, desde
la vivienda a las villas de lujo, pasando por los rascacielos, las fábricas y las instalaciones culturales.
Durante siglos, la utilización del vidrio en construcción tenía que
cumplir tres requisitos: permitir el paso de la luz, asegurar la visión
directa del entorno y, al mismo tiempo, proporcionar protección
frente a los elementos. Los fabricantes de vidrio han ido perfeccionando estas prestaciones a lo largo del tiempo. La introducción del
vidrio laminado de seguridad representó una mejora significativa en
relación a estos tres aspectos y el alcance de estas mejoras es aún
difícil de determinar en la actualidad, algunas décadas más tarde,
porque los arquitectos y los que planifican las estructuras utilizan
sólo una parte de sus prestaciones potenciales. Esto es debido, fundamentalmente, a la falta de información relevante, a ideas preconcebidas o a que las condiciones legales que se precisan todavía
están por definir. Como consecuencia, es común ir a tamaños excesivamente grandes, con estructuras mayores, más pesadas y más
caras de lo necesario para los objetivos que se plantean.
SentryGlas® amplía el horizonte
A pesar de los muchos años de utilización, el vidrio de seguridad
tradicional de una sola lámina todavía conlleva un riesgo de rotura
espontánea, ocasionado por las inclusiones de sulfuro de níquel, y
con él la capacidad de generar una lluvia muy peligrosa de fragmentos de vidrio. El vidrio laminado de seguridad (LSG en sus siglas en
inglés) se comporta de manera diferente, ya que dos o más paneles
planos de vidrio son laminados juntos, utilizando una lámina intermedia de polímero, que se adhiere de forma segura al cristal. Se
crea así un laminado de gran transparencia, resistente a las fuerzas
de la naturaleza, al vandalismo, explosiones y otros riesgos para la
seguridad. Si se rompiera, los fragmentos de cristal se mantendrían
adheridos a la capa intermedia, en lugar de dispersarse y convertirse en proyectiles que ponen en peligro a las personas o dañan
muebles o equipos.
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En el 95 % de los casos se utilizan las capas intermedias hechas
con butiral de polivinilo (PVB, p.ej.. DuPont™ Butacite®). No obstante, las nuevas capas intermedias DuPont™ SentryGlas® van ganando cuota de mercado. Este nuevo intercalario, desarrollado
originariamente para cristales en zonas de huracanes, es considerablemente más rígido que el PVB. Como resultado, el laminado puede
soportar bien mayores cargas o – con la misma carga- reducir el grosor sin comprometer la seguridad.
Esto ha creado nuevas e interesantes perspectivas para los arquitectos, y una libertad casi total de trabas en el diseño, ya que las propiedades de fabricación de los nuevos intercalarios permite la
producción de tamaños de vidrio teóricamente ilimitados – siempre y
cuando encajen en los autoclaves disponibles. El elemento más
grande de vidrio que se puede producir hasta ahora es de 3 metros
de ancho por 13,5 m de largo. La combinación de durabilidad y transparencia cristalina, protección casi ilimitada frente al amarilleamiento
y la excelente estabilidad de sus bordes en condiciones atmosféricas
extremas, hacen a SentryGlas® aún más atractivo en instalaciones arquitectónicas, tanto en interiores como en el exterior.
Cien veces más rígido
Si dos láminas de vidrio superpuestas se sitúan bajo carga, empezarán a combarse cada una por su lado. El desplazamiento ocurre entre
dos superficies internas que están en contacto directo, ya que una
de las dos superficies cede, mientras que la otra se comprime. Si
ambas hojas van laminadas con una capa intermedia de polímero
adhesivo, esto será capaz de compensar internamente las diferencias de distorsión; en otras palabras, será capaz de absorber las
fuerzas de cizallamiento (fig. 1).
Fig. 1: Efecto combado bajo carga
Las capas intermedias de PVB tales como DuPont Butacite®
hacen esta función de manera eficaz cuando se ven expuestas a cargas súbitas y temporales. De ahí que el vidrio de seguridad laminado
producido con este tipo de capa intermedia proporcione una protección excelente frente a los efectos de vandalismo, huracanes o explosiones, por ejemplo. No obstante, el PVB es un polímero suave,
que comienza a deformarse con cargas a largo plazo. La consecuencia: dos láminas de vidrio laminadas juntas, que utilizan PVB y expuestas a una carga de flexión a largo plazo, se comportan
exactamente de la misma forma que dos láminas que no se hayan
unido. Por ello, los cálculos estáticos hechos hasta la fecha sólo consideran las propiedades de los componentes del vidrio, y no del
efecto conjunto del total del vidrio laminado de seguridad.
Fig. 3: Rigidez (módulo de cizallamiento) de capas intermedias
de PVB y SentryGlas® a temperatura ambiente y alta temperatura.
Fig. 2: Comparación de rigidez y resistencia a corto plazo de
capas intermedias de PVB y SentryGlas®
Las capas intermedias SentryGlas® reaccionan de manera bastante
diferente. Su resistencia en los ensayos de tensión es considerablemente mayor que la del PVB, y su rigidez a temperatura ambiente es
de hecho cien veces mayor (fig. 2). El comportamiento a temperaturas superiores también es mejor (fig. 3).
Balaustradas en un estadio
de béisbol estadounidense
Una balaustrada hecha con
vidrio laminado de seguridad con intercalarios
DuPont™ SentryGlas® en el
estadio de béisbol Petco
Park de San Diego (EE.UU.),
permite a los espectadores
ver el juego sin obstáculos.
Gracias a la adopción de
SentryGlas™, se pudo evitar el uso tanto de marco
como de pasamanos de
metal.
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1.200 mm por 1.200 mm, fueron fijados por un extremo. En un primer ensayo, se les aplicó una carga lineal (1,5 kN/m) en el límite superior de los paneles de vidrio (en el lado opuesto a la fijación). En
otros dos ensayos, se ejerció una carga sobre un punto (1,5 kN) en el
centro y en una de las esquinas exteriores. Su comportamiento de
distorsión, o la deflexión del extremo superior, se midió a temperatura ambiente.
Los resultados de los tres conjuntos de ensayos mostraron consistentemente que el índice de deflexión del vidrio laminado de seguridad con SentryGlas® era menos de la mitad del de la capa
intermedia de PVB, y que este índice de deflexión es similar, o
incluso inferior, al registrado con la hoja monolítica (fig. 4).
Techo en la sede de Endesa
Los arquitectos Kohn Pedersen Fox utilizaron vidrio laminado
de seguridad con intercalarios de gran resistencia a la carga
DuPont™ SentryGlas® en el techo del tamaño de un campo de
futbol de la sede de Endesa en Madrid.
Foto: H.G. Esch
Laminados más finos, mayor seguridad
La diferencia de restricciones, cuando se compara con el PVB, aconseja reconsiderar la aproximación al diseño de paneles de vidrio
laminado con cargas estáticas, y también cuentan para las propiedades mecánicas de las capas intermedias. DuPont tiene estudios
disponibles al respecto.
El potencial de posibilidades se ilustra con los ensayos independientes llevados a cabo sobre acristalamientos para balaustradas [1], en los que una hoja monolítica (19 mm de vidrio de
seguridad templado de una sola capa) se comparó con dos laminados de vidrio de seguridad (10 mm templado / 1.52 mm PVB / 10 mm
templado y 10 mm templado / 1.52 mm SentryGlas® / 10 mm templado). Los paneles de vidrio, con unas medidas aproximadas de
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Fig. 4: Comparación de índices de deflexión en paneles de
muestra hechos con vidrio de seguridad templado de una sola
hoja y laminados con PVB o SentryGlas®, expuestos a cargas
lineales y sobre un punto.
Podemos concluir de lo expuesto y de los ensayos realizados,
que la rigidez de SentryGlas® es tan elevada que hay una transferencia casi perfecta de carga entre las dos láminas de vidrio. Esto es
también válido para una gama de temperaturas superior y también
durante un plazo largo de tiempo. Es por eso que SentryGlas® permite producir laminados que soportan cargas elevadas, con una relación excepcional prestaciones/peso. Con respecto a los laminados
con PVB, ofrece oportunidades importantes para:
• reducción del grosor del vidrio, a menudo del área de uno o dos
grosores de vidrio estándar.
• instalación de paneles mayores para cargas determinadas, o
• reducción del número de puntos de fijación en acristalamientos
sin estructuras.
De cara al usuario, esto permite por un lado una cierta reducción
de costes, y por otro, una reducción en el peso total del vidrio, que
es especialmente apreciada en objetos móviles, como en el caso de
yates o material rodante.
Las ventajas de las capas intermedias SentryGlas® en la resistencia a impactos se muestran en la figura 5. Los laminados, cada uno
de ellos formado por dos láminas de vidrio con intercalarios hechos
de PVB y SentryGlas® respectivamente, fueron expuestos a una
tanda de impactos a –12 °C. Los ensayos comenzaron con 25 impactos de 4.300 N, seguidos por otros 10 de 8.600 N. Los dos laminados
soportaron la prueba inicial sin romperse. El laminado de PVB
continuó, para fallar en el segundo impacto de 12.900 N. El de
SentryGlas® soportó otros 10 impactos en este nivel y sólo falló
en el tercer impacto de 17.200 N.
Mayor seguridad en caso de rotura
El vidrio de seguridad laminado en aplicaciones arquitectónicas es el
único vidrio de seguridad con calidad óptica que permanece íntegro
después de la rotura. Si hay un impacto suficientemente fuerte, el
vidrio se romperá, pero aún así, los peligrosos fragmentos de vidrio
permanecerán adheridos a la capa intermedia. Como resultado, el
riesgo de lesiones a los viandantes se reduce significativamente y al
mismo tiempo se mantienen algunas de las ventajas del vidrio en la
protección frente al viento y la lluvia.
Algunas mediciones comparativas muestran que este aspecto
positivo es considerablemente más acusado en laminados con
SentryGlas® que en los de PVB (fig. 6). Durante los ensayos, ambos
laminados fueron sometidos a una carga con 3.300 N y luego el
vidrio se rompió con la carga restante. La deformación (desplazamiento del centro) se registró tiempo después. La deformación del
Fig. 5: Comparación de resistencia a impactos de laminados hechos con SentryGlas® y PVB.
Fig. 6: Comparación del comportamiento de deformación para
laminados con PVB y SentryGlas® , como consecuencia de la
rotura del vidrio.
Fachada sur del ‘Triángulo de Colonia’
2.500 m² de vidrio de seguridad laminado con DuPont™
SentryGlas® hacen que la cara sur del “Triángulo de Colonia”
parezca desafiar las leyes de la aerodinámica y la transparencia.
Josef Failer, del laminador Flachglas-Wernberg GmbH dice:
“Utilizando nuestro vidrio laminado SiglaPlus®, hemos cubierto
los requisitos de resistencia estructural de arquitectos, ingenieros y administración local- incluidas las severas exigencias de
prestaciones de resistencia al viento, con una solución con un
grosor aproximadamente un 20 por ciento menor que el del
vidrio laminado tradicional.”
Foto: DuPont, © Jens Willebrand
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laminado de PVB fue mucho mayor que la del laminado con
SentryGlas®. Además, el laminado con PVB se rasgó después de
unos 7 minutos, mientras que el laminado con SentryGlas® permaneció intacto.
Balaustrada de curva cerrada en las escaleras de
unas salas de cine
La balaustrada de acentuada curva hecha con vidrio de seguridad SentryGlas® consigue que la escalera en espiral de
unos multicines en Genova (Italia) sea a la vez transparente y
tan atractiva que se utiliza de buen grado por los asistentes
al cine, a pesar de que desciende dos plantas en un espacio
muy reducido. Fue esencial para el éxito de este proyecto que
las fijaciones por puntos se pudieran anclar directamente en
el intercalario SentryGlas® , en lugar de en el propio vidrio.
Con ello, se alivió la tensión sobre el vidrio y resultó clave
para la consecución de los cerrados radios del vidrio laminado curvo. Además, la integridad post-rotura de
SentryGlas® es una ventaja clave en esta aplicación.
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Excelente resistencia antienvejecimiento
Comparado con las capas intermedias estándar, SentryGlas® también es más resistente a la humedad y a los efectos del tiempo y las
temperaturas entre –30 °C y +70 °C. Se trata de resultados consistentes en ensayos de laboratorio y en investigación empírica. Los
bordes de los paneles de vidrio laminado se solían tapar para ocultar el daño potencial causado por las condiciones atmosféricas.
Gracias a la excepcional estabilidad de los bordes del intercalario
SentryGlas®, no han tenido lugar cambios no deseables como la
deslaminación en ninguna de sus aplicaciones, incluso en paneles
con bordes abiertos expuestos al calor y al clima húmedo de Florida
durante siete años.
Cristales ligeros en un yate
Viraver Technology s.r.l. (Padua, Italia), proveedor de soluciones
avanzadas en cristal, utiliza las capas intermedias estructurales
DuPont™ SentryGlas® en los cristales frontales y laterales de los
nuevos yates de los astilleros Sanlorenzo S.p.a. La combinación de
resistencia, transparencia y comportamiento a la intemperie garantiza que los paneles de vidrio laminado, que tienen entre 1 y 3
metros de largo y entre 1 y 1,5 metros de alto, conserven su transparencia y resistencia a impactos a pesar de su exposición a largo
plazo a condiciones climáticas adversas. Además, el grosor total
del vidrio se redujo frente al vidrio monolítico estándar, con lo que
se disminuyó el peso total.
Foto: Sanlorenzo S.p.a.
Al utilizarse combinado con sellantes de silicona estándar, los
elementos de vidrio con capas intermedias SentryGlas® unidos entre
sí no muestran decoloración u otra forma de daño en sus cantos,
incluso después de años de soportar la intemperie. El cristal de
seguridad con intercalarios SentryGlas® se utiliza en exteriores en
todo el mundo. Años después, proporcionan el mismo nivel de
seguridad y ofrecen el mismo aspecto de bordes intactos que el día
en que fueron instalados.
Transparencia máxima durante muchos años
Además de su alta rigidez, las capas intermedias SentryGlas®
ofrecen una ventaja adicional: su elevada transparencia cristalina.
Tras años de uso, la capa intermedia mantiene su transparencia
original. El valor de amarilleamiento es de 1,5 o menor, y no se incrementa significativamente. Las capas intermedias estándar tienen
valores de amarilleamiento de entre 6 y 12. Además, los laminados
con SentryGlas® no precisan adhesivos, ni otros refuerzos de laminación o plastificantes, que pueden ser causa de decoloración.
Aplicación universal
Gracias a las excelentes propiedades ópticas de las capas intermedias SentryGlas®, arquitectos y diseñadores pueden especificar
ahora vidrio de seguridad de gran transparencia hecho con vidrio
con extra claro. Entre su amplio número de aplicaciones posibles se
encuentran:
• Oficinas y edificios públicos con más luz natural.
• Escaparates para grandes almacenes y tiendas.
• Cristal de seguridad para vitrinas de joyería.
• Ventanas panorámicas.
• Lucernarios y otras formas de vidrio en techos.
• Cristales transparentes de alta seguridad.
• Cristales de invernaderos y semilleros.
• Ventanas de color neutro en estudios de arte y fotografía.
Los arquitectos e ingenieros que quieran sacar los máximos
beneficios de SentryGlas® encontrarán laminadores especializados
en fabricación de vidrio laminado de elevadas prestaciones en todo
el mundo. El proceso de laminado es casi idéntico al utilizado en el
vidrio laminado estándar. Las diferencias pueden encontrarse en la
forma en que se suministran los intercalarios (hojas en lugar de
rollos) y en el hecho de que no precisan almacenamiento refrigerado. SentryGlas® puede procesarse en las unidades y líneas de
producción existentes.
Bibliografía
[1] John Colvin, JCGC Ltd.: Comparison of Monolithic and Laminated
Glass; Glass Performance Days 2007, Tampere/Finland, Resumen
Fachada de hipermercado en el norte de Italia
Teleya, un especialista italiano en muros cortina y revestimientos, ha desarrollado y patentado un concepto de fachada muy
transparente y minimalista, en el que las capas intermedias DuPont™ SentryGlas® proporcionan la transmisión de cargas precisa. Una de las primeras aplicaciones de este sistema de
fachada por puntos es la de un hipermercado en Cesena, en el
noreste de Italia. Además de la elevada resistencia y rigidez de
los intercalarios, su adherencia directa al metal es fundamental
para la estabilidad del conjunto de la fachada, ya que permite
una muy eficiente transferencia de cargas a los minimalistas dispositivos de acero inoxidable de fijación por puntos.
Foto: Paola di Petri
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DE DUPONT™ SENTRYGLAS®
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