El vidrio se obtiene por fusión a unos 1.500 °C de arena de sílice (SiO2), carbonato de sodio (Na2CO3) y caliza (CaCO3). El sustantivo "cristal" es utilizado muy frecuentemente como sinónimo de vidrio, aunque es incorrecto debido a que el vidrio es un sólido amorfo y no un cristal propiamente dicho. Es un material inorgánico y tiene varios tipos de vidrio. La historia del vidrio tiene comienzos inciertos, aunque el vidrio producido naturalmente en el medio ambiente ha sido usado desde la edad de piedra. Se sabe que en Mesopotamia se uso con fines decorativos desde el 2.500 A.C. Algunos afirman que los Fenicios fueron quienes inventaron el vidrio, pero en realidad no está claro. Debido a las impurezas naturales de la arena para hacer el vidrio, el color de este tiende a ser verdoso y azul. Con el tiempo aquellos que se dedicaron a confeccionar este material le agregaron componentes metálicos y minerales para obtener tonalidades similares a las encontradas en piedras preciosas. Las joyas más antiguas a partir de este material las encontramos en el antiguo Egipto, por el 1.500 A.C. Incluso a algunas de estas confecciones les atribuían poderes mágicos. Esta tecnología se fue extendiendo por el mundo y en el Imperio Romano se llegó a la técnica del soplado, lo que permite la elaboración del envase de vidrio, aunque de manera bastante rudimentaria. En Europa, para el siglo XI en Alemania esta técnica se perfeccionó, y en este mismo siglo surgieron los primeros espejos de vidrio en España. Durante el siglo XIV, el gran elaborador de vidrio fue la ciudad de Venecia, que desarrolló aún más todas estas técnicas y formó un lucrativo negocio en torno a artículos confeccionados con este material. Con el tiempo y los mejoramientos en los procesos los productos se fueron abaratando y haciendo del vidrio un material comercialmente accesible para toda la población, y para 1820 en los Estados Unidos ya se comercializaban ventanas producidas utilizando estas nuevas técnicas. Una de las grandes ventajas del vidrio frente a otros materiales es su compatibilidad con el medio ambiente. El reciclaje de vidrio consume menos energía que su producción; es un material ideal para reciclar; se muele y se funde para darle forma nuevamente. Además, lo que lo hace aún más atractivo es el fácil lavado lo que permite reutilizarlo; por ejemplo las botellas de este material se pueden fácilmente reutilizar, y en algunas naciones desarrolladas alrededor del 98% de las botellas son reutilizables.
Un vidrio puede ser clasificado de seguridad cuando, en caso de rotura por impacto humano, no presenta potencial para causar heridas de consideración a las personas. Un concepto adicional y complementario al de la seguridad es el concepto de protección que, en general, está ligado con las propiedades de aquellos vidrios difíciles de ser traspasados por el impacto de personas u objetos.
Los dos tipos de vidrios de seguridad más empleados en la construcción son el vidrio templado y el vidrio laminado.
A simple vista los vidrios son todos iguales. Una de las principales diferencias se presenta cuando un vidrio se rompe. Un vidrio crudo se rompe en trozos con puntas altamente filosas y peligrosas, por ello no puede colocarse en cualquier lado. El vidrio templado, en cambio, debido a un tratamiento térmico al que es sometido, se rompe en pequeñas partes sin filo. El laminado, que consiste en dos vidrios comunes unidos por una lámina plástica, al romperse sus partes permanece adherido a la mencionada lámina, sin desprenderse y evitando así el riesgo de generar accidentes. “Es importante que las personas revisen los vidrios de su hogar, consulten, prevengan, elijan y exijan en su hogar vidrios seguros, así como en la escuela de sus hijos o en todos aquellos lugares donde las personas podemos llegar a golpearnos con un vidrio”.
Las personas conviven a diario con vidrio. Este, que muchas veces pasa inadvertido, puede ser causal de graves accidentes que incluso pueden llegar a ser fatales. Para evitar situaciones de este tipo, en países avanzados se han elaborado y promulgado normas que exigen la colocación de estos vidrios tanto en las áreas susceptibles de impacto humano como en aquellas superficies sometidas a la acción del viento.
Las normativas elaboradas, apuntan a la prevención de accidentes indicando los lugares específicos en los cuales deben colocarse vidrios seguros. Puertas vidriadas y vidrios adyacentes a puertas, puertas de duchas, vidrios de baja altura, puertas balcón o puertas vidriadas de patios de juegos, fachadas comerciales, edificios de gran altura, zonas de vientos fuertes o huracanes, cerramientos internos de oficinas, son espacios muy peligrosos como para colocar allí vidrios crudos o comunes. Los niños sobre todo son los más propensos a tener accidentes con vidrio, que incluso pueden llegar a ser fatales, por ello la importancia de respetar y difundir estas normas.
El templado térmico es el tratamiento más convencional y consiste en calentar el Vidrio hasta una temperatura próxima a la de su reblandecimiento para, a continuación, enfriarlo bruscamente, haciendo incidir sobre su superficie aire más frío y a una presión controlada. De este modo la superficie del Vidrio se contrae rápidamente y queda sometida permanentemente a tensiones de compresión, mientras que el interior del vidrio queda sometido permanentemente a tensiones de tracción. Las intensidades de estas tensiones varían de acuerdo con la intensidad del gradiente térmico que se estableció en el momento de su enfriamiento, con lo que se pueden obtener vidrios templados o bien simplemente termoendurecidos.
Los Vidrios Templados presentan un notable aumento de la resistencia mecánica, una mayor resistencia al choque térmico y, por tanto, en general una mayor seguridad al uso. Se pueden realizar posteriormente manipulaciones de manufactura y serigrafiado.
Los Vidrios Termoendurecidos consiguen un incremento, también evidente, de la resistencia mecánica, pero no se consideran un producto de seguridad ya que en caso de rotura, los trozos resultantes son aún de una dimensión apreciable y pueden ocasionar daños a las personas próximas. En el proceso de su transformación el enfriamiento es mucho más lento, por lo que las tensiones superficiales inducidas son inferiores y, por tanto, tienen una resistencia mecánica más baja que los templados.
Se obtiene al unir varias láminas simples mediante láminas interpuestas de butiral de polivinilo (PVB), que es un material plástico con muy buenas cualidades de adherencia, elasticidad, transparencia y resistencia. La característica más sobresaliente del Vidrio Laminado es la resistencia a la penetración, por lo que resulta especialmente indicado para usos con especiales exigencias de seguridad y protección de personas y bienes. Ofrece también buenas cualidades ópticas, mejora la atenuación acústica y protege contra la radiación ultravioleta.
Es primero templar el Vidrio para poder proceder a su manufacturación y luego laminarlo. Lo que se pretende conseguir con esta combinación es reunir todas las cualidades que aportan ambos sistemas de tratamiento (mejor resistencia mecánica, mayor seguridad, realización de manufacturas, etc.). Este tipo de tratamiento combinado ofrece más resistencia mecánica y, por lo tanto, resulta más seguro.
Vidrio que está reforzado por una serie de materiales que lo protegen exteriormente del impacto de balas. Los más recomendados son los fabricados con películas internas de Butiral de polivinilo (PVB).
Formado por dos o más laminas, separadas entre sí por una cámara de aire o algún otro gas deshidratado. La separación entre las láminas la proporciona un perfil de aluminio hueco en cuyo interior se introduce el producto deshidratante. El conjunto permanece totalmente estanco gracias a un sellado que actúa de barrera contra la humedad. El segundo sellante asegura la adherencia entre las dos láminas y la integridad del conjunto. El conjunto presenta un bajo coeficiente de transmisión, lo cual disminuye mucho las pérdidas de calor con respecto los Vidrios monolíticos. Por otra parte, la superficie interior del acristalamiento doble permanece siempre a una temperatura próxima a la de la habitación, aumentando así la sensación de confort para las personas que permanezcan junto a la ventana y disminuyendo también el riesgo de condensaciones superficiales en régimen de invierno.
Es un Doble Acristalamiento de nueva tecnología que mejora las prestaciones del doble acristalamiento convencional, reemplazando el perfil de aluminio separador por un perfil de material termoplástico (TPS). el único que permite actualmente realizar el relleno de la cámara deshidratada con gases de alto peso molecular en combinación con sellados mediante silicona estructural. La formulación del TPS está basada en la combinación de poli-isobutileno, desecantes e inhibidores de ultravioleta. Como gran ventaja añadida se puede destacar que elimina el puente térmico al sustituir el separador metálico. El plástico TPS permite una mayor retención de los gases pesados y el sistema se caracteriza por una distribución más uniforme de la temperatura en toda la superficie de la ventana. Asimismo, mejora el aislamiento acústico y el material es completamente reciclable.
El proyectista debe considerar los siguientes aspectos:
Dimensiones
- Máxima y mínima posible.
- Cálculo de espesores del acristalado según teoría de placas de Timoshenko.
Aspecto
- Reflexión luminosa. Color e intensidad en reflexión: vidrios Parsoles, vidrios de capa superficial y vidrios serigrafiados.
Iluminación
- Transmisión luminosa. Color e intensidad en transmisión: Parsoles, Vidrios de capa superficial y Vidrios Serigrafiados.
Seguridad
- Protección de personas y bienes: Vidrios Laminados y Vidrios Templados.
Confort
- Temperatura de la cara interior (control de condensaciones): Vidrio con Cámara y Vidrios de Baja Emisividad.
- Atenuación acústica y protección ultravioleta: Vidrios Laminados.
Ahorro Energético
- Factor solar: Vidrios Reflectivos, Parsoles, Vidrios de Capa Superficial y Vidrios Serigrafiados.
- Coeficiente de transmisión térmica: Vidrios con Cámara y Vidrios de Baja Emisividad.
Consideraciones para el Cálculo del Espesor del Vidrio
El Espesor del Vidrio tiene que ser suficiente para soportar adecuadamente la carga prevista y controlar la flecha de la lámina durante la aplicación de dicha carga. Generalmente el cálculo de espesor del vidrio se realiza mediante la formulación de la teoría de flexión pura de placas de Timoshenko.
Los datos previos necesarios para poder determinar el espesor del Vidrio son los siguientes:
- Tipo de vidrio que se desea emplear
- Emplazamiento, es decir, situación geográfica del edificio:altura, situación climática, exposición al viento, etc.
- Prestaciones técnicas
- Tipo de enlace: • Placa apoyada en los 4 lados • Placa apoyada en dos lados opuestos • Placa encastrada en un lado • Placa anclada puntualmente
- Ángulo de la fachada
- Necesidad de mecanizados posteriores
- Tipología de la fachada y la ventana
El cálculo analítico del espesor del Vidrio es un procedimiento que debe ser determinado por el fabricante.
Propiedades Ópticas y Energéticas del Vidrio
Un Vidrio se aprecia por su máxima transparencia, aunque en ningún caso ésta llega a ser total. Parte de la energía es reflejada y parte absorbida por el propio acristalamiento. Es necesario por tanto a la hora de cualificar un Vidrio conocer los siguientes parámetros:
Factor de transmisión luminosa: cociente entre el flujo de radiación visible transmitida al atravesar el Vidrio y la radiación visible incidente.
Factor de reflexión luminosa: cociente entre el flujo luminoso reflejado y el flujo luminoso incidente sobre el vidrio
medido para una incidencia luminosa casi normal al plano del Vidrio.
Transmisión de energía directa: porcentaje de la energía solar que atraviesa el Vidrio en relación con la energía solar incidente.
Absorción energética: parte del flujo de la energía solar incidente que resulta absorbida por el Vidrio.
Factor de transmisión total de la energía solar o Factor Solar: cociente entre la energía total que pasa a través de un acristalamiento y la energía solar incidente.
Coeficiente de transmisión térmica: parámetro que determina si es o no un buen aislante (un valor pequeño indica que es buen aislante térmico). Dicho coeficiente depende de las características intrínsecas del material, de su espesor, de la existencia de cámara de aire, así como del tratamiento superficial del vidrio. La simbología que utiliza el Código Técnico de la Edificación es UH,V y en el Sistema Internacional de Unidades (S.I.) se expresa en W/m2K.