Edificio en construcción 3

FABRICACIÓN DEL VIDRIO

Volviendo Resplandeciente Glass
El vidrio como material de construcción
Desarrollo histórico

El vidrio es uno de los materiales artificiales más antiguos. Sin embargo, el misterio sobre los orígenes de la fabricación de vidrio sigue sin resolverse hasta el día de hoy.

 

Los hallazgos de vidrio más antiguos, en forma de vidriados de cerámica, se remontan al séptimo milenio a. C. Podemos hablar de los inicios de la producción actual de vidrio desde alrededor del 3500 a. C en adelante, en forma de perlas de vidrio y más tarde también como anillos y pequeñas figuras fabricadas en moldes.

 

La técnica del núcleo de arena se desarrolló alrededor del 1500 a. C. Aquí, un núcleo de cerámica unido a una varilla y que sirve como molde negativo se sumergió en la masa fundida y se giró sobre su propio eje hasta que la masa de vidrio viscoso se pegó a él. A continuación, la masa se extendió sobre una placa hasta que se obtuvo la forma deseada. Luego se enfrió la pieza de trabajo, se retiró el núcleo auxiliar y se terminaron los elementos de vidrio en bruto mediante pulido y esmerilado.

 

Esta técnica produjo pequeños jarrones, vasos y cuencos que en ese momento eran todavía opacos pero coloreados, obteniéndose los colores añadiendo compuestos de cobre y cobalto a la masa fundida. Alrededor del año 1000 a. C., el arte del vidriero se había extendido en el valle del Nilo desde Alejandría hasta Luxor, entre el Éufrates y el Tigris, en Irak y en Siria, hasta Chipre y Rodas, y como resultado se estableció una especie de industria del vidrio prehistórica.

 
Del vidrio estirado al vidrio flotado

Después de 1900, el belga Emile Fourcault logró desarrollar un proceso de fabricación de vidrio en el que el vidrio se extrae directamente de la masa fundida. El proceso del vidrio estirado se patentó en 1902, pero sólo pudo utilizarse a escala industrial diez años después. Este proceso hizo posible la fabricación de lunas de vidrio liso, claramente transparentes, sin necesidad de esmerilar y pulir. Además del proceso de Fourcault, otro proceso, el de Libbey-Owens, desarrollado por el estadounidense Irving Colburn, fue significativo: aquí el vidrio no se dibujó en la vertical, como en el proceso de Fourcault, sino a través de un rodillo de doblado en la horizontal.

 
Vidrio flotado
Fabricación y usos

El material de base más importante en la fabricación de vidrio flotado es la arena de cuarzo, un material que se encuentra en abundancia en la naturaleza y que también estará disponible para las generaciones futuras en cantidad suficiente. También necesita soda, dolomita, cal y otras materias primas en menor cantidad. Se agrega aproximadamente un 20% de vidrio limpio a la mezcla para mejorar el proceso de fusión.

 

Estas materias primas ingresan al horno de fusión como un lote, donde se funden a una temperatura de aprox. 1550 ° C y refinado con mínimas burbujas. Luego, el vidrio líquido se alimenta al baño flotante, que contiene una masa fundida de estaño en una atmósfera protectora de gas inerte. La masa de vidrio "flota" sobre el estaño fundido en forma de una cinta sin fin.

 

La tensión superficial del vidrio y la superficie plana del baño de estaño hacen que se forme una cinta de vidrio plano-paralela y sin distorsiones de alta calidad óptica. En el túnel de enfriamiento y en el subsiguiente transportador de rodillos abierto, la cinta de vidrio se enfría continuamente de 600 a 60 ° C, se controla mediante tecnología de cámara para detectar defectos y luego se corta en láminas de vidrio de un tamaño predominante de 3210 x 6000 mm.

El vidrio para ventanas y el vidrio flotado tienen la misma composición química y exhiben las mismas propiedades físicas. 

Ventana de vidrio

El vidrio flotado se procesa aún más para fabricar:

 

  • Vidrio aislante

  • Vidrio de seguridad laminado

  • Vidrio de seguridad templado

  • Vidrio de aislamiento térmico

  • Vidrio de control solar

  • Vidrio impreso

  • Vidrio de protección contra incendios

  • Espejos,

  • etc.

¿Cuál es su rendimiento?

Las prestaciones térmicas de un vidrio monolítico pueden considerarse estables para los vidrios incoloros habituales en tanto que transmitancia térmica y factor solar viéndose mínimamente reducidos al aumentar el espesor.

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¿Cómo mejorar estas prestaciones?

 

Unidad de Vidrio Aislante (UVA)

Conocido  anteriormente  como  doble  acristalamiento  o vidrio de cámara hace referencia al conjunto formado por dos o más láminas de vidrios monolíticos separados entre sí por uno o más espaciadores, herméticamente cerrados a lo largo de todo el perímetro.

 

Las unidades de vidrio aislante, o doble acristalamiento, al encerrar entre dos paneles de vidrio una cámara de aire, inmóvil y seco, aprovechando la baja conductividad térmica del aire, limitan el intercambio de calor por convección y conducción.

 

La principal consecuencia es un fuerte aumento de su capacidad aislante reflejado en la drástica reducción de su transmitancia térmica.

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Niño por la ventana
1. Doble acristalamiento
Primer gran paso hacia un mayor aislamiento

En las últimas dos décadas las aplicaciones del cristal plano en obras de arquitectura han sido constantemente influenciadas por crecientes requerimientos funcionales tendientes a optimizar su desempeño para reducir las pérdidas y ganancias no deseadas de calor a través de aberturas y minimizar el impacto de la polución sonora que afecta a las construcciones urbanas.

 

Ambos aspectos vinculados con el confort termo-acústico y el uso racional de la energía dentro de los edificios, pueden ser satisfechos con eficiencia empleando componentes de doble acristalamiento.

¿Qué es?

Unidad prefabricada de doble acristalamiento compuesta por dos hojas de cristal separadas por una cámara de aire o gas (habitualmente 90% de argón) seco cuyo espesor estándar es de 6 – 9 o 12 mm. Se define por un espaciador metálico (aluminio) hueco relleno de sales deshumectantes y se puede fabricar con Float incoloro o de color, reflectivo recocido, templado o laminado.

Aplicaciones

Recomendado para aquellos casos donde se desea aumentar la capacidad de aislación térmica y acústica de una superficie vidriada vertical o inclinada.

Fabricación

Los principios generales de la norma UNE 85-222 se refieren a:

  • Independencia: los vidrios no deben tener contactos entre sí, evitándose igualmente el contacto vidrio-metal. Se recomienda la utilización de calzos.

  • Estanquidad: al agua y permeabilidad al aire según las normas UNE 85-206 y 85-208.

  • Compatibilidad: entre todos los materiales que se utilicen (carpintería, vidrio, calzos y producto de sellado).

  • Fijación: de forma que asegure el emplazamiento del acristalamiento aislante bajo la acción de cualquier tipo de esfuerzo. La flecha admisible en el bastidor no debe sobrepasar de 1/300, según la norma UNE 85-213.

  • Drenaje: para evitar el estancamiento de agua en el fondo de la carpintería que pudiera afectar la junta de ensamblado de la U.V.A.

Tabla de prestaciones

El  aumento  progresivo  del  espesor  de  la  cámara  proporciona  una  reducción  paulatina  de  la transmitancia  térmica.  Esta  reducción  deja  de  ser  efectiva  cuando  se  producen  fenómenos  de convección dentro de la misma (en torno a los 17 mm).

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Solárium con alfombra azul
2. Triple acristalamiento
Más espacio, mayor aislamiento.

Las ventanas con triple acristalamiento añaden una hoja de vidrio adicional y su correspondiente cámara intermedia, mejorando aún más sus niveles de aislamiento frente a las ventanas con doble acristalamiento.

Por lo tanto, los triples acristalamientos están compuestos por 3 hojas de vidrio y 2 cámaras de aire. Son cada vez más demandados en obras de construcción y renovación por su combinación de propiedades de aislamiento térmico y acústico. La composición más habitual de los triples acristalamientos es: una lámina de 4 mm, una cámara de aire de 16 mm , otra lámina de 4 mm, una cámara de aire de 16 mm y otra lámina de vidrio de 4 mm.

¿Por qué dos cámaras de aire?

Las cámaras de aire potencian las propiedades aislantes y reducen el valor U del acristalamiento, que mide el intercambio de temperatura que se produce entre el exterior y el interior de la ventana.

Las ventanas de triple acristalamiento se han popularizado en los últimos años debido al doble ahorro que ofrecen:

Ahorro energético

Se logra un ahorro energético en invierno. Las pérdidas de energía de la vivienda se reducen y se requerirá un menor consumo energético para calentar la casa

Lograremos reducir nuestras facturas de luz y/o gas, y pueden contribuir a una futura revalorización de la vivienda.

Ahorro económico

La solución perfecta para el aislamiento y confort que deseas

Los triples acristalamientos deben llevar asociadas al menos dos vidrios de capa de baja  emisividad  en  cada  una  de las cámaras para alcanzar el óptimo de aislamiento. Las dos cámaras pueden ser de aire o gas (Argón o Kriptón) que mejora las prestaciones térmicas. 

El aumento progresivo del espesor de la cámara  proporciona  una reducción  paulatina  de  la  transmitancia  térmica. Esta  reducción  deja  de  ser  efectiva  cuando  se producen fenómenos de convección dentro de la misma (en torno a los 20 mm).

  • Las prestaciones de transmitancia térmica de los triples acristalamientos con dos vidrios bajo emisivos oscilan  entre  U=  1,1  W/m2K,  para  la  composición  4-10-4-10-4  y  U=0,6  W/m2K,  para  la composición  4-20-4-20-4.

  • En caso de triples acristalamientos con cámaras rellenas de Argón al 90% y espesor de las cámaras de 18 mm, si lleva un único vidrio bajo emisivo, el valor de U= 0,8 W/m2·0K, pero si lleva dos vidrios bajo emisivos en cada una de las cámaras se alcanza un valor de U= 0,5  W/m2·0K. 

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Aplicaciones recomendadas

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La característica principal de este acristalamiento es su gran capacidad aislante, con un valor mínimo de Ug (transmitancia térmica)

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Este tipo de triple acristalamiento, además de ofrecer el óptimo aislamiento térmico, con el valor más bajo posible de Ug, aporta el control solar necesario mejorando el factor solar g según los requisitos del proyecto.

Se debe optar por triple acristalamiento cuando se pretenda tener una transmitancia térmica (valor U) por debajo de 1,0 W/m2K, porque en el caso de ser suficiente este valor o uno superior se puede cumplir con doble acristalamiento. 

 
3. Vidrios de capa

Los valores U y g correctos para cada requisito

Las ventanas en invierno se consideraron durante mucho tiempo como "puentes de calor", mientras que en verano la vida detrás de un vidrio podía ser una miseria por el efecto invernadero.

La razón del sobrecalentamiento en el verano es la diferente capacidad del vidrio para transmitir radiación de onda corta y de onda larga. La energía solar irradiada se convierte en la habitación por absorción y emisión en radiación de calor de onda larga, que no puede escapar a través del vidrio (efecto invernadero). En invierno, las pérdidas de calor por transmisión en el caso de un vidrio con un aislamiento deficiente conducen al enfriamiento de las superficies laterales de la habitación, con el resultado de que los ocupantes de la habitación cerca de estas superficies se sienten incómodos.

Los vidrios de capa ofrecen excelentes soluciones a ambos problemas. 

Los vidrios de capas son vidrios con propiedades únicas especialmente enfocados hacia la eficiencia energética del edificio, es decir, ahorros económicos en aire acondicionado y calefacción. Hoy en día cualquier tipo de acristalamiento debe contener al menos un vidrio de este tipo para poder ajustarse a las exigencias de las normativas.

Casa moderna
rascacielos
Definición y fabricación

Los vidrios de capa se definen como un sustrato vítreo sobre el que se deposita una capa, normalmente de naturaleza metálica, con objeto de modificar una o varias de sus propiedades luminosas, solares o térmicas.

Los procedimientos por los que se pueden depositar capas sobre los sustratos vítreos son varios. En función del material depositado y del sistema de deposición, las prestaciones y características del vidrio obtenido pueden ser muy diferentes. Los más habituales para la deposición de capa son los que dan lugar a los vidrios denominados pirolíticos (con deposición de capa en caliente) y magnetrónicos (obtenidos por bombardeo iónico).

 

Este tipo de vidrio brinda la posibilidad de tener un gran control sobre la transmisión de luz y energía, resultando en valores de factor solar reducidos y/o un incremento del aislamiento térmico.

Áreas de aplicación

  • Para edificios nuevos y renovaciones.

  • Para edificios residenciales.

  • Para edificios Minergie y casas pasivas.

  • En complejos de oficinas y edificios públicos.

  • Para edificios comerciales e industriales.

Procesos de fabricación

VIDRIOS DE CAPA

Edificio comercial moderno

Capas de fabricación pirolítica

—  En línea, capa dura.

El principio de fabricación consiste en proyectar el agente reactivo sobre el vidrio, que puede ser incoloro o coloreado en masa, a 600ºC, con lo que se produce una reacción del agente portador con la temperatura del vidrio quedando sobre el mismo la capa del elemento a depositar firmemente adherida por ser un proceso térmico.

 

El revestimiento se une químicamente al vidrio a nivel molecular mientras todavía está en la etapa semifundida por un proceso que llamamos "deposición de vapor químico".

 

Esto da como resultado un recubrimiento extremadamente duradero y estable que se impregna directamente en la superficie del vidrio, por lo cual se les denomina como "revestimientos duros o capas duras".

Los valores espectrofotométricos más importantes para este tipo de vidrio son:

  • Transmisión luminosa (Tl%) – A mayor valor, mayor será la transparencia del vidrio.

  • Factor Solar (FS o g%) – Relacionado con la cantidad de calor que deja entrar en el edificio.

  • Reflexión (Re, Ri%) – Relacionado con la luz solar, a mayor valor, más reflectante sería el vidrio. 

  • Transmitancia térmica (Ug = W/m²K) – Indica cuanto calor está pasando por la superficie, cuanto mayor sea este valor peor es el comportamiento térmico del acristalamiento. Esta relacionado con Uf, al sumarlo obtendríamos el Uw que sería el rendimiento térmico de la ventana. Los valores óptimos para el valor Ug serían 1.0 y 1.1 (doble acristalamiento) dependiendo de la finalidad del acristalamiento.

Básicamente, existen tres tipos de recubrimiento (capas) diferentes: