Vidrio arquitectónico
 | Este artículo necesita citas adicionales para su verificación . ( enero de 2008 ) |
El vidrio arquitectónico es vidrio que se utiliza como material de construcción . Por lo general, se usa como material de acristalamiento transparente en la envolvente del edificio , incluidas las ventanas en las paredes externas. El vidrio también se utiliza para particiones internas y como elemento arquitectónico. Cuando se usa en edificios, el vidrio es a menudo de un tipo de seguridad , que incluye vidrios reforzados, templados y laminados.
Historia
Cronología del desarrollo del vidrio arquitectónico moderno
- 1226: " Broad Sheet " producido por primera vez en Sussex . [1]
- 1330: " Vidrio de corona " para obras de arte y vasijas producidas por primera vez en Rouen , Francia . [2] También se produjo "Hoja ancha". Ambos también se suministraron para la exportación.
- Década de 1500: los vidrieros venecianos de la isla de Murano desarrollaron un método para hacer espejos con placas de vidrio , quienes cubrieron la parte posterior del vidrio con una amalgama de mercurio y estaño , obteniendo un reflejo casi perfecto y sin distorsiones.
- Década de 1620: " Plato soplado " producido por primera vez en Londres. [1] Se utiliza para espejos y placas de carrocería. [3]
- 1678: " Crown glass " se produce por primera vez en Londres. [4] Este proceso dominó hasta el siglo XIX.
- 1843: Una forma temprana de " vidrio flotado " inventado por Henry Bessemer , vertiendo vidrio sobre estaño líquido. Caro y no un éxito comercial.
- 1874: El vidrio templado es desarrollado por Francois Barthelemy Alfred Royer de la Bastie (1830-1901) de París , Francia, enfriando vidrio casi fundido en un baño caliente de aceite o grasa.
- 1888: Se introduce el vidrio laminado a máquina, lo que permite patrones. [5]
- 1898: Pilkington [6] produce por primera vez vidrio fundido con alambre para su uso donde la seguridad es un problema. [7]
- 1959: Lanzamiento del vidrio flotado en el Reino Unido. Inventado por Sir Alastair Pilkington . [8] [9]
Vidrio fundido
La fundición de vidrio es el proceso en el que los objetos de vidrio se funden dirigiendo el vidrio fundido a un molde donde se solidifica. La técnica se ha utilizado desde la época egipcia . El vidrio fundido moderno se forma mediante una variedad de procesos, como la fundición en horno o la fundición en arena, grafito o moldes de metal. Las ventanas de vidrio fundido , aunque con malas cualidades ópticas, comenzaron a aparecer en los edificios más importantes de Roma y en las villas más lujosas de Herculano y Pompeya. [10]
Copa de corona
Uno de los primeros métodos de fabricación de ventanas de vidrio fue el método de vidrio corona . Se cortó vidrio soplado en caliente frente a la tubería y luego se hizo girar rápidamente sobre una mesa antes de que pudiera enfriarse. La fuerza centrífuga dio forma al globo de vidrio caliente en una hoja redonda y plana. Luego, la hoja se rompería de la tubería y se recortaría para formar una ventana rectangular que encajara en un marco.
En el centro de una pieza de vidrio corona, quedaría un grueso remanente del cuello original de la botella soplada, de ahí el nombre "diana". Las distorsiones ópticas producidas por la diana podrían reducirse triturando el vidrio. El desarrollo de las ventanas con celosías de pañales se debió en parte a que se podían cortar convenientemente tres paneles regulares en forma de diamante de una pieza de vidrio Crown, con un desperdicio mínimo y una distorsión mínima.
Este método para fabricar paneles de vidrio plano era muy caro y no se podía utilizar para fabricar paneles grandes. Fue reemplazado en el siglo XIX por los procesos de cilindro, chapa y placa laminada, pero todavía se utiliza en la construcción y restauración tradicionales.
Vidrio cilíndrico
En este proceso de fabricación, el vidrio se sopla en un molde de hierro cilíndrico. Se cortan los extremos y se hace un corte en el costado del cilindro. Luego, el cilindro cortado se coloca en un horno donde el cilindro se desenrolla en láminas de vidrio planas.
Vidrio plano estirado (proceso Fourcault)
El vidrio plano dibujado se hizo sumergiendo un líder en una tina de vidrio fundido y luego tirando de ese líder hacia arriba mientras una película de vidrio se endurecía justo fuera de la tina, esto se conoce como el proceso Fourcault . Esta película o cinta fue levantada continuamente por tractores en ambos bordes mientras se enfriaba. Después de 12 metros aproximadamente, se cortó la cinta vertical y se inclinó hacia abajo para cortarla más. Este vidrio es transparente pero tiene variaciones de espesor debido a pequeños cambios de temperatura recién salidos de la tina mientras se estaba endureciendo. Estas variaciones provocan líneas de ligeras distorsiones. Este vidrio todavía se puede ver en casas antiguas. El vidrio flotado reemplazó este proceso.
Irving Wightman Colburn desarrolló un método similar de forma independiente. Comenzó a experimentar con el método en 1899 y comenzó la producción en 1906. Quebró, pero Michael Joseph Owens lo compró . Debido a que el método era imperfecto, siguieron refinándolo hasta 1916 cuando sintieron que era perfecto y abrieron una fábrica de vidrio basada en la tecnología al año siguiente. [11]
Vidrio de placa fundido
Desarrollado por James Hartledsay en 1848. El vidrio se saca del horno en grandes cucharones de hierro, que se transportan sobre eslingas que corren sobre rieles elevados; del cucharón se arroja el vaso sobre la cama de hierro fundido de una mesa rodante; y se enrolla en hoja mediante un rodillo de hierro, siendo el proceso similar al empleado en la fabricación de placas de vidrio, pero a menor escala. La hoja así enrollada se recorta toscamente mientras está caliente y blanda, para eliminar las porciones de vidrio que se hayan estropeado por el contacto inmediato con la cuchara, y la hoja, aún blanda, se empuja hacia la boca abierta de un túnel de recocido o temperatura. -horno controlado llamado lehr , por el cual es transportado por un sistema de rodillos.
Vidrio plano pulido
El proceso de vidrio plano pulido comienza con vidrio laminado o laminado. Este vidrio es dimensionalmente inexacto y a menudo crea distorsiones visuales. Estos cristales rugosos se rectificaron y luego se pulieron para limpiarlos. Este fue un proceso bastante caro.
Antes del proceso de flotación, los espejos eran placas de vidrio, ya que las láminas de vidrio tenían distorsiones visuales similares a las que se ven en los espejos de los parques de diversiones o las ferias de atracciones.
En 1918, el ingeniero belga Emil Bicheroux mejoró la fabricación de placas de vidrio vertiendo vidrio fundido entre dos rodillos, lo que resultó en un espesor más uniforme y menos ondulaciones, y redujo la necesidad de esmerilado y pulido. Este proceso se mejoró aún más en los EE. UU. [12]
Vidrio laminado (figurado)
Los elaborados patrones que se encuentran en el vidrio laminado con figuras (o 'Catedral') se producen de manera similar al proceso del vidrio laminado, excepto que la placa se cuela entre dos rodillos, uno de los cuales lleva un patrón. En ocasiones, ambos rodillos pueden llevar un patrón. El patrón se imprime en la hoja mediante un rodillo de impresión que desciende sobre el vidrio cuando sale de los rollos principales mientras aún está blando. Este vaso presenta un dibujo en alto relieve. A continuación, el vidrio se templa en un horno .
El vidrio usado para este propósito es típicamente de color más blanco que los vidrios transparentes usados para otras aplicaciones.
Solo algunos de los vidrios con figuras pueden endurecerse, dependiendo de la profundidad del patrón en relieve. El vidrio con figuras laminado simple, donde el patrón solo está impreso en una superficie, se puede laminar para producir un vidrio de seguridad. El mucho menos común "vidrio con figuras de doble laminado", donde el patrón está grabado en ambas superficies, no se puede convertir en un vidrio de seguridad, pero ya será más grueso que la placa con figuras promedio para acomodar ambas caras con dibujos. El espesor final depende del diseño impreso.
Vidrio flotado
El noventa por ciento del vidrio plano del mundo se produce mediante el proceso de vidrio flotado [ cita requerida ] inventado en la década de 1950 por Sir Alastair Pilkington de Pilkington Glass , en el que se vierte vidrio fundido en un extremo de un baño de estaño fundido . El vidrio flota en la lata y se nivela a medida que se extiende a lo largo del baño, dando una cara suave a ambos lados. El vidrio se enfría y solidifica lentamente a medida que viaja sobre el estaño fundido y sale del baño de estaño en una cinta continua. Luego, el vidrio se templa enfriándolo en un horno llamado lehr . El producto terminado tiene superficies paralelas casi perfectas.
El lado del vidrio que ha estado en contacto con la lata tiene una cantidad muy pequeña de lata incrustada en su superficie. Esta cualidad hace que ese lado del vidrio sea más fácil de recubrir para convertirlo en un espejo, sin embargo, ese lado también es más suave y más fácil de rayar.
El vidrio se produce en espesores métricos estándar de 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 15, 19 y 25 mm, siendo 10 mm el tamaño más popular en la industria de la arquitectura. El vidrio fundido que flota sobre estaño en una atmósfera de nitrógeno / hidrógeno se extenderá hasta un espesor de aproximadamente 6 mm y se detendrá debido a la tensión superficial . El vidrio más delgado se hace estirando el vidrio mientras flota en la lata y se enfría. De manera similar, el vidrio más grueso se empuja hacia atrás y no se permite que se expanda mientras se enfría en la lata.
Prisma de vidrio
El vidrio prismático es un vidrio arquitectónico que dobla la luz. Se usaba con frecuencia a principios del siglo XX para proporcionar luz natural a espacios subterráneos y áreas alejadas de las ventanas. [13] El vidrio de prisma se puede encontrar en las aceras, donde se conoce como iluminación de bóveda , [14] en ventanas, particiones y marquesinas, donde se conoce como baldosas de prisma , y como prismas de cubierta , que se usaban para iluminar los espacios debajo. cubierta en veleros. Podría estar muy ornamentado; Frank Lloyd Wright creó más de cuarenta diseños diferentes para baldosas de prisma. [15] Iluminación de prisma arquitectónica modernageneralmente se hace con una película plástica aplicada al vidrio de una ventana común.[dieciséis]
Bloque de vidrio
El bloque de vidrio, también conocido como ladrillo de vidrio, es un elemento arquitectónico hecho de vidrio que se usa en áreas donde se desea privacidad u oscurecimiento visual mientras se admite la luz, como estacionamientos subterráneos, baños y baños municipales. El bloque de vidrio se desarrolló originalmente a principios del siglo XX para proporcionar luz natural en las fábricas industriales .
Vidrio recocido
El vidrio recocido es vidrio sin tensiones internas causadas por tratamiento térmico, es decir, enfriamiento rápido o endurecimiento o refuerzo térmico. El vidrio se templa si se calienta por encima de un punto de transición y luego se deja enfriar lentamente, sin templarlo. El vidrio flotado se templa durante el proceso de fabricación. Sin embargo, la mayoría del vidrio templado está hecho de vidrio flotado que ha sido tratado térmicamente de manera especial.
El vidrio recocido se rompe en fragmentos grandes e irregulares que pueden causar lesiones graves y se considera un peligro en aplicaciones arquitectónicas . Los códigos de construcción en muchas partes del mundo restringen el uso de vidrio recocido en áreas donde existe un alto riesgo de rotura y lesiones , por ejemplo, en baños , paneles de puertas , salidas de emergencia y a baja altura en escuelas o casas domésticas. Se debe usar vidrio de seguridad , como laminado o templado, en estos entornos para reducir el riesgo de lesiones.
Vidrio laminado
El vidrio laminado se fabrica uniendo dos o más capas de vidrio con una capa intermedia, como PVB , bajo calor y presión, para crear una sola hoja de vidrio. Cuando se rompe, la capa intermedia mantiene las capas de vidrio unidas y evita que se rompa. La capa intermedia también puede dar al vidrio una clasificación de aislamiento acústico más alta.
Hay varios tipos de vidrios laminados fabricados con diferentes tipos de vidrio y capas intermedias que producen diferentes resultados cuando se rompen.
El vidrio laminado que está hecho de vidrio recocido se usa normalmente cuando la seguridad es una preocupación, pero el templado no es una opción. Los parabrisas suelen ser vidrios laminados. Cuando se rompe, la capa de PVB evita que el vidrio se rompa, creando un patrón de grietas en "tela de araña".
El vidrio laminado templado está diseñado para romperse en pedazos pequeños, evitando posibles lesiones. Cuando ambos trozos de vidrio se rompen produce un efecto de "manta húmeda" y se cae por su abertura.
El vidrio laminado reforzado con calor es más resistente que el recocido, pero no tan fuerte como el templado. Se utiliza a menudo cuando la seguridad es una preocupación. Tiene un patrón de rotura más grande que el templado, pero debido a que mantiene su forma (a diferencia del efecto de "manta húmeda" del vidrio laminado templado) permanece en la abertura y puede soportar más fuerza durante un período de tiempo más largo, lo que lo hace mucho más difícil. conseguir a través de.
El vidrio laminado tiene propiedades similares al vidrio balístico , pero no se deben confundir los dos. Ambos están hechos con una capa intermedia de PVB, pero tienen una resistencia a la tracción drásticamente diferente. El vidrio balístico y el vidrio laminado están clasificados según diferentes estándares y tienen un patrón de rotura diferente. [17]
Vidrio termoendurecido
El vidrio termoendurecido, o vidrio templado, es vidrio que ha sido tratado térmicamente para inducir la compresión de la superficie, pero no hasta el punto de hacer que se "dañe" al romperse a la manera del vidrio templado. Al romperse, el vidrio termoendurecido se rompe en pedazos afilados que suelen ser algo más pequeños que los que se encuentran al romper el vidrio recocido y tienen una resistencia intermedia entre los vidrios recocidos y templados.
El vidrio termoendurecido puede recibir un fuerte golpe directo sin romperse, pero tiene un borde débil. Simplemente golpeando el borde del vidrio termoendurecido con un objeto sólido, es posible romper toda la hoja.
Vidrio reforzado químicamente
El vidrio reforzado químicamente es un tipo de vidrio que tiene una mayor resistencia. Cuando se rompe, todavía se rompe en astillas largas y puntiagudas similares al vidrio flotado (recocido). Por esta razón, no se considera un vidrio de seguridad y debe laminarse si se requiere un vidrio de seguridad. El vidrio reforzado químicamente tiene típicamente de seis a ocho veces la resistencia del vidrio recocido.
El vidrio se fortalece químicamente sumergiéndolo en un baño que contiene una sal de potasio (típicamente nitrato de potasio) a 450 ° C (842 ° F). Esto hace que los iones de sodio en la superficie del vidrio sean reemplazados por iones de potasio de la solución del baño.
A diferencia del vidrio templado, el vidrio reforzado químicamente puede cortarse después del endurecimiento, pero pierde su resistencia adicional dentro de la región de aproximadamente 20 mm del corte. De manera similar, cuando la superficie del vidrio reforzado químicamente se raya profundamente, esta área pierde su resistencia adicional.
En algunos toldos de aviones de combate se utilizó vidrio reforzado químicamente .
Vidrio de baja emisividad
El vidrio recubierto con una sustancia de baja emisividad puede reflejar la energía infrarroja radiante, lo que fomenta que el calor radiante permanezca en el mismo lado del vidrio en el que se originó, mientras deja pasar la luz visible. Esto a menudo da como resultado ventanas más eficientes porque el calor radiante que se origina en el interior en invierno se refleja en el interior, mientras que la radiación de calor infrarrojo del sol durante el verano se refleja y mantiene más fresco el interior.
Vidrio calefactable
El vidrio calentable eléctricamente es un producto relativamente nuevo, que ayuda a encontrar soluciones al diseñar edificios y vehículos. La idea de calentar vidrio se basa en el uso de vidrio de baja emisión y bajo consumo de energía, que generalmente es vidrio de silicato simple con un recubrimiento especial de óxidos metálicos . El vidrio calefactable se puede utilizar en todo tipo de sistemas de acristalamiento estándar , de madera, plástico, aluminio o acero.
Vidrio autolimpiante
Una innovación reciente (2001 Pilkington Glass) es el llamado vidrio autolimpiante , destinado a la construcción, la automoción y otras aplicaciones técnicas. Un recubrimiento a escala nanométrica de dióxido de titanio en la superficie exterior del vidrio introduce dos mecanismos que conducen a la propiedad de autolimpieza. El primero es un efecto fotocatalítico, en el que los rayos ultravioleta catalizan la descomposición de compuestos orgánicos en la superficie de la ventana; el segundo es un efecto hidrófilo en el que el agua es atraída hacia la superficie del vidrio, formando una fina lámina que lava los compuestos orgánicos degradados.
Cristal aislante
El vidrio aislante, o doble acristalamiento, consiste en una ventana o elemento de acristalamiento de dos o más capas de acristalamiento separadas por un espaciador a lo largo del borde y sellado para crear un espacio de aire muerto entre las capas. Este tipo de acristalamiento tiene funciones de aislamiento térmico y reducción de ruido . Cuando el espacio se llena con un gas inerte, es parte del diseño de arquitectura sostenible de conservación de energía para edificios de bajo consumo energético .
Acristalamiento evacuado
Una innovación de 1994 para el acristalamiento aislante es el vidrio al vacío, que hasta ahora se produce comercialmente solo en Japón y China. [18] La extrema delgadez del acristalamiento evacuado ofrece muchas posibilidades arquitectónicas nuevas, particularmente en la conservación de edificios y la arquitectura historicista, donde el acristalamiento evacuado puede reemplazar el acristalamiento simple tradicional, que es mucho menos eficiente en energía.
Una unidad de acristalamiento al vacío se fabrica sellando los bordes de dos láminas de vidrio, generalmente utilizando un vidrio de soldadura, y evacuando el espacio interior con una bomba de vacío. El espacio evacuado entre las dos láminas puede ser muy poco profundo y, sin embargo, ser un buen aislante, produciendo vidrios aislantes para ventanas con espesores nominales tan bajos como 6 mm en total. Las razones de este bajo espesor son engañosamente complejas, pero el aislamiento potencial es bueno esencialmente porque no puede haber convección o conducción gaseosa en el vacío.
Desafortunadamente, el acristalamiento evacuado tiene algunas desventajas; su fabricación es complicada y difícil. Por ejemplo, una etapa necesaria en la fabricación de acristalamientos al vacío es la desgasificación ; es decir, calentarlo para liberar los gases adsorbidos en las superficies internas, que de otro modo podrían escapar más tarde y destruir el vacío. Actualmente, este proceso de calentamiento significa que el acristalamiento al vacío no se puede endurecer ni termoendurecer. Si se requiere un vidrio de seguridad al vacío, el vidrio debe estar laminado. Las altas temperaturas necesarias para la desgasificación también tienden a destruir la altamente eficaz "suave" de baja emisividad.Recubrimientos que a menudo se aplican a una o ambas superficies internas (es decir, las que dan al entrehierro) de otras formas de acristalamiento aislante moderno, con el fin de evitar la pérdida de calor por radiación infrarroja . Sin embargo, los revestimientos "duros" ligeramente menos eficaces siguen siendo adecuados para el acristalamiento al vacío.
Además, debido a la presión atmosférica presente en el exterior de una unidad de acristalamiento al vacío, sus dos hojas de vidrio deben mantenerse separadas de alguna manera para evitar que se doblen y se toquen entre sí, lo que anularía el objetivo de evacuar la unidad. La tarea de mantener los cristales separados se realiza mediante una rejilla de espaciadores, que normalmente consisten en pequeños discos de acero inoxidable que se colocan a unos 20 mm de distancia. Los espaciadores son lo suficientemente pequeños como para que sean visibles solo a distancias muy cercanas, típicamente hasta 1 m. Sin embargo, el hecho de que los espaciadores conduzcan algo de calor a menudo conduce en climas fríos a la formación de patrones temporales en forma de rejilla en la superficie de una ventana evacuada, que consisten en pequeños círculos de condensación interior centrados alrededor de los espaciadores, donde el vidrio es un poco más frío que el promedio, ocuando hay rocío afuera, pequeños círculos en la cara exterior del vidrio, en los que no hay rocío porque los espaciadores hacen que el vidrio cercano a ellos sea ligeramente más cálido.
La conducción de calor entre los cristales, provocada por los espaciadores, tiende a limitar la eficacia aislante global del acristalamiento evacuado. No obstante, el acristalamiento al vacío sigue siendo tan aislante como el doble acristalamiento convencional mucho más grueso y tiende a ser más resistente, ya que las dos hojas de vidrio constituyentes están comprimidas por la atmósfera y, por tanto, reaccionan prácticamente como una hoja gruesa a las fuerzas de flexión. El acristalamiento evacuado también ofrece un muy buen aislamiento acústico en comparación con otros tipos populares de acristalamiento de ventanas.
Requisitos sísmicos del código de construcción
El código de construcción más actual que se aplica en la mayoría de las jurisdicciones de los Estados Unidos es el Código de construcción internacional de 2006 (IBC, 2006). Las referencias de IBC de 2006 para la edición de 2005 de las cargas mínimas de diseño estándar para edificios y otras estructuras preparadas por la Sociedad Estadounidense de Ingenieros Civiles (ASCE, 2005) para sus disposiciones sísmicas. ASCE 7-05 contiene requisitos específicos para componentes no estructurales, incluidos requisitos para vidrio arquitectónico. [19]
Peligro de luz solar reflejada
Si se diseñan incorrectamente, las superficies cóncavas con grandes cantidades de vidrio pueden actuar como concentradores solares según el ángulo del sol, lo que podría dañar a las personas y dañar la propiedad. [20]
Vidrio templado
El vidrio templado (o templado) está hecho de vidrio flotado estándar para crear un vidrio de seguridad resistente a los impactos. Si el vidrio flotado se rompe, se romperá en trozos de vidrio muy afilados y peligrosos. El proceso de endurecimiento del vidrio introduce tensiones entre las superficies internas y externas de un panel de vidrio para aumentar su resistencia y también para garantizar que, en caso de rotura, el vidrio se rompa en pequeños pedazos de vidrio inofensivos. Los paneles de vidrio cortado se colocan en un horno de endurecimiento. Aquí los paneles de vidrio se calientan a más de 600 grados C y luego las superficies se enfrían rápidamente con aire frío. Esto produce tensiones de tracción en la superficie del vidrio con las partículas internas de vidrio más calientes.A medida que el espesor superior del vidrio se enfría, se contrae y fuerza a los elementos de vidrio correspondientes a contraerse para introducir tensiones en el panel de vidrio y aumentar la resistencia.[21]
Ver también
- Construcción de edificio
- Vidrio en edificios verdes
- Museos y galerías de vidrio
- Acristalamiento
- Acristalamiento cuádruple
- Vidrio calefactable
- Acristalamiento aislado
- Leadlight
- Colector solar térmico
- Vitral
- Vidrieras: vidrio británico, 1811-1918
Referencias
 | Este artículo incluye una lista de referencias generales , pero permanece en gran parte sin verificar porque carece de suficientes citas en línea correspondientes . ( Febrero de 2008 ) |
- Noel C. Stokes; El manual de vidrio y acristalamiento ; Estándares de Australia ; SAA HB125-1998
- ^ a b Ginn, Peter; Goodman, Ruth (2013). Granja del monasterio Tudor: la vida en la Inglaterra rural hace 500 años . Casa al azar. pag. 336. ISBN 978-1-4481-4172-2.
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- ^ Jarabe del rodillo: The Libbey-Owens-Ford Company
- ^ Introducción histórica al desarrollo de la ciencia y la ingeniería de materiales como disciplina de enseñanza (página 22)
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- ^ "La diferencia entre vidrio templado y vidrio balístico | Barrett Limited" . barrettlimited.com . Consultado el 17 de julio de 2018 .
- ^ Primer vidrio vidriado evacuado del mundo de Asuntos Públicos del Grupo Sumitomo Archivado el 27 de agosto de 2004 en la Wayback Machine.
- ^ Behr, RA (2009). Vidrio arquitectónico para resistir eventos sísmicos y climáticos extremos . Woodhead Publishing Limited. ISBN 978-1-84569-369-5.
- ^ La luz reflejada del rascacielos de Londres derrite el coche
- ^ "Vidrio templado" . IQ Glass Technical . Consultado el 26 de septiembre de 2019 .
enlaces externos
 | Wikimedia Commons tiene medios relacionados con la arquitectura de vidrio . |
- Glass Association of North America (GANA) - Documentos y videos educativos sobre vidrio arquitectónico
- Asociación Nacional del Vidrio (NGA) - Historia y tipos de vidrio
- Welsh School of Architectural Glass, Swansea : el centro líder en el Reino Unido para la enseñanza y la investigación en vidrio arquitectónico fundado en 1946
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