Vidrio arquitectónico

El vidrio arquitectónico es vidrio que se usa como material de construcción. Se usa más típicamente como material de acristalamiento transparente en la envoltura del edificio, incluidas las ventanas de las paredes externas. El vidrio también se usa para particiones internas y como una característica arquitectónica. Cuando se usa en edificios, el vidrio a menudo es de tipo de seguridad, que incluye vidrios reforzados, endurecidos y laminados.

Vidrio fundido
Las ventanas de vidrio fundido, aunque con pobres cualidades ópticas, comenzaron a aparecer en los edificios más importantes de Roma y en las villas más lujosas de Herculano y Pompeya.

Copa de la corona
Uno de los primeros métodos de fabricación de ventanas de vidrio fue el método de copa de cristal. El vidrio caliente soplado se abrió al otro lado de la tubería, luego se hizo girar rápidamente sobre una mesa antes de que se enfriara. La fuerza centrífuga formó el globo caliente de vidrio en una hoja redonda y plana. La hoja se rompería de la tubería y se recortaría para formar una ventana rectangular para que quepa en un marco.

En el centro de un pedazo de copa de la corona, quedaría un remanente grueso del cuello original de la botella soplada, de ahí el nombre «ojo de buey». Las distorsiones ópticas producidas por el ojo de buey podrían reducirse al moler el vidrio. El desarrollo de las ventanas con celosía en forma de pañal se debió en parte a que tres paneles regulares en forma de diamante podían cortarse convenientemente de una pieza de vidrio Crown, con un mínimo desperdicio y con la mínima distorsión.

Este método para fabricar paneles de vidrio plano era muy costoso y no se podía usar para hacer paneles grandes. Fue reemplazado en el siglo XIX por los procesos de cilindro, chapa y laminado, pero todavía se usa en la construcción y restauración tradicional.

Vidrio cilíndrico
En este proceso de fabricación, el vidrio se sopla en un molde de hierro cilíndrico. Los extremos se cortan y se realiza un corte en el lateral del cilindro. El cilindro cortado se coloca luego en un horno donde el cilindro se desenrolla en hojas de vidrio planas.

Vidrio laminado dibujado (proceso Fourcault)
El vidrio de hoja dibujada se hizo sumergiendo un líder en una cuba de vidrio fundido y tirando de ese líder hacia arriba mientras una película de vidrio se endurecía justo al salir de la tina; esto se conoce como el proceso Fourcault. Esta película o cinta se detuvo continuamente sostenida por tractores en ambos bordes mientras se enfriaba. Después de 12 metros más o menos, se cortó la cinta vertical y se inclinó para cortarla más. Este vidrio es transparente pero tiene variaciones de espesor debido a los pequeños cambios de temperatura que salen de la cuba cuando se endurece. Estas variaciones causan líneas de distorsiones leves. Este vidrio aún se puede ver en casas antiguas. El vidrio flotado reemplazó este proceso.

Vidrio 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 el lecho de hierro fundido de una mesa rodante; y se lamina en una lámina mediante un rodillo de hierro, el proceso es similar al empleado en la fabricación de vidrio plano, pero a una escala menor. La lámina así laminada se recorta aproximadamente en caliente y suave, para eliminar aquellas partes de vidrio que se han estropeado por contacto inmediato con el cucharón, y la lámina, 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 pulido
El proceso de vidrio pulido de la placa comienza con una hoja o vidrio laminado. Este vidrio es dimensionalmente inexacto y a menudo crea distorsiones visuales. Estos paneles rugosos se molieron planos y luego se abrieron. Este fue un proceso bastante caro.

Antes del proceso de flotación, los espejos eran de vidrio plano, ya que el vidrio laminado tenía distorsiones visuales similares a las que se ven en el parque de diversiones o en los espejos de los recintos feriales.

Vidrio laminado (figurado)
Los patrones elaborados que se encuentran en el vidrio con placa laminada (o «catedral») se producen de forma similar al proceso de laminado de vidrio en placa, excepto que la placa se cuela entre dos rodillos, uno de los cuales tiene un diseño. En ocasiones, ambos rodillos pueden llevar un patrón. El patrón se imprime sobre la hoja mediante un rodillo de impresión que se baja sobre el vidrio cuando deja los rollos principales mientras aún está blando. Este vaso muestra un patrón en alto relieve. El vidrio es recocido en un lehr.

El vidrio utilizado para este propósito es típicamente de un color más blanco que los vidrios transparentes utilizados para otras aplicaciones.

Este vidrio puede ser laminado o endurecido dependiendo de la profundidad del patrón para producir un vidrio de seguridad.

Vidrio flotado
El noventa por ciento del vidrio plano del mundo se produce mediante el proceso de vidrio flotado 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 sobre la lata y se nivela a medida que se extiende a lo largo de la bañera, dando una cara lisa a ambos lados. El vidrio se enfría y se solidifica lentamente a medida que viaja sobre el estaño fundido y deja el baño de estaño en una cinta continua. El vidrio es recocido por enfriamiento en un horno llamado «lehr». El producto terminado tiene superficies paralelas casi perfectas.

El lado del vidrio que ha estado en contacto con el estaño tiene una cantidad muy pequeña de estaño incrustado en su superficie. Esta calidad hace que ese lado del vidrio sea más fácil de revestir 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 22 mm. El vidrio fundido que flota en 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 a medida que se enfría en la lata.

Vidrio Prisma
El prisma de vidrio es un vidrio arquitectónico que dobla la luz. Se usó con frecuencia a fines del siglo XX para proporcionar luz natural a espacios subterráneos y áreas alejadas de las ventanas. El prisma de vidrio se puede encontrar en las aceras, donde se conoce como iluminación de bóvedas, en ventanas, particiones y toldos, donde se lo conoce como azulejos de prisma y como prismas de cubierta, que se utilizaban para iluminar espacios debajo de la cubierta en barcos de vela. Podría ser altamente ornamentado; Frank Lloyd Wright creó más de cuarenta diseños diferentes para azulejos de prisma. La iluminación de prisma arquitectónico moderno generalmente se realiza con una película de plástico aplicada al vidrio de ventana común.

Bloque de vidrio
El bloque de vidrio, también conocido como ladrillo de vidrio, es un elemento arquitectónico hecho de vidrio utilizado en áreas donde se desea privacidad o oscurecimiento visual al tiempo que se admite la luz, como estacionamientos subterráneos, baños y baños de natación 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 el tratamiento térmico, es decir, enfriamiento rápido, endurecimiento o calentamiento. El vidrio se templa si se calienta por encima de un punto de transición y luego se deja enfriar lentamente, sin que se lo apague. El vidrio flotado se recocida durante el proceso de fabricación. Sin embargo, la mayoría del vidrio templado está hecho de vidrio flotado que ha sido especialmente tratado térmicamente.

El vidrio recocido se rompe en fragmentos grandes y dentados 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 roturas y lesiones, por ejemplo en baños, paneles de puertas, salidas de incendios y en alturas bajas en escuelas o casas domesticas.

Vidrio laminado
El vidrio laminado se fabrica uniendo dos o más capas de vidrio junto con una capa intermedia, como PVB, bajo calor y presión, para crear una sola lámina de vidrio. Cuando se rompe, la capa intermedia mantiene las capas de vidrio unidas y evita que se rompa. La capa intermedia también puede otorgar al vidrio una clasificación de aislamiento acústico más alta.

Existen varios tipos de vidrios laminados fabricados con diferentes tipos de vidrio y capas intermedias que producen resultados diferentes cuando se rompen.

El vidrio laminado que se compone de vidrio recocido se usa normalmente cuando la seguridad es una preocupación, pero el temple no es una opción. Los parabrisas son típicamente vidrios laminados. Cuando se rompe, la capa de PVB evita que el vidrio se rompa, creando un patrón de cracking de «tela de araña».

El vidrio laminado templado está diseñado para romperse en pedazos pequeños, evitando posibles lesiones. Cuando ambos pedazos de vidrio se rompen produce un efecto de «manta húmeda» y se caerá de su abertura.

El vidrio laminado reforzado con calor es más resistente que el recocido, pero no tan fuerte como templado. A menudo se usa cuando la seguridad es una preocupación. Tiene un patrón de ruptura mayor 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.

Vidrio reforzado con calor
El vidrio reforzado con calor es vidrio que ha sido tratado térmicamente para inducir la compresión de la superficie, pero no hasta el punto de hacer que se «rompa» al romperse en forma de vidrio templado. Al romperse, el vidrio reforzado con calor se rompe en piezas afiladas que son típicamente algo más pequeñas que las encontradas en el vidrio recocido recocido, y tiene una resistencia intermedia entre los vidrios recocidos y templados.

Vidrio químicamente reforzado
El vidrio químicamente reforzado es un tipo de vidrio que tiene una mayor resistencia. Cuando se rompe, se rompe en astillas puntiagudas similares al vidrio flotado (recocido). Por esta razón, no se considera un vidrio de seguridad y debe ser laminado si se requiere un vidrio de seguridad. El vidrio químicamente reforzado es típicamente de seis a ocho veces la resistencia del vidrio recocido.

El vidrio se refuerza químicamente sumergiendo el vidrio 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 endurecido, el vidrio reforzado químicamente puede cortarse después del fortalecimiento, pero pierde su resistencia agregada dentro de la región de aproximadamente 20 mm del corte. De manera similar, cuando la superficie del vidrio químicamente reforzado está profundamente rayada, esta área pierde su resistencia adicional.

Se usó vidrio químicamente reforzado en algunas marquesinas de aviones de combate.

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 del que se originó, dejando pasar la luz visible. Esto a menudo resulta en 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, manteniéndola más fresca por dentro.

Vidrio calentable
El vidrio calentable eléctricamente es un producto relativamente nuevo, que ayuda a encontrar soluciones al diseñar edificios y vehículos. La idea de calentar el vidrio se basa en el uso de vidrio de baja emisión que ahorra energía y que generalmente es vidrio de silicato simple con recubrimiento especial de óxidos metálicos. El vidrio calentable se puede usar en todo tipo de sistemas de acristalamiento estándar, hechos de madera, plástico, aluminio o acero.

Vidrio autolimpiante
Una innovación reciente (2001 Pilkington Glass) es el denominado vidrio autolimpiante, destinado a la construcción, la automoción y otras aplicaciones técnicas. Un revestimiento 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 cual los rayos ultravioleta catalizan la descomposición de compuestos orgánicos en la superficie de la ventana; el segundo es un efecto hidrofílico en el que se atrae agua a la superficie del vidrio, formando una lámina delgada que lava los compuestos orgánicos descompuestos.

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 selladas 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, forma parte del diseño de la arquitectura de conservación de energía sostenible para edificios de baja energía.

Evacuación de cristales
Una innovación de 1994 para el acristalamiento aislado es el vidrio evacuado, que aún se produce comercialmente solo en Japón y China. La extrema delgadez del acristalamiento evacuado ofrece muchas nuevas posibilidades arquitectónicas, particularmente en la conservación del edificio y la arquitectura historicista, donde el acristalamiento evacuado puede reemplazar el acristalamiento simple tradicional, que es mucho menos eficiente en términos de energía.

Una unidad de acristalamiento evacuada se hace sellando los bordes de dos láminas de vidrio, normalmente utilizando un vidrio de soldadura, y evacuando el espacio interior con una bomba de vacío. El espacio de vacío entre las dos hojas puede ser muy poco profundo y, sin embargo, ser un buen aislante, produciendo vidrio de ventana aislante con espesores nominales de tan solo 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 vidrio evacuado tiene algunas desventajas; su fabricación es complicada y difícil. Por ejemplo, una etapa necesaria en la fabricación de vidrios evacuados es la desgasificación; es decir, calentándolo para liberar cualquier gas adsorbido en las superficies internas, que de otro modo podría escapar y destruir el vacío. Este proceso de calentamiento actualmente significa que el acristalamiento evacuado no puede ser endurecido o reforzado con calor. Si se requiere un vidrio de seguridad evacuado, el vidrio debe estar laminado. Las altas temperaturas necesarias para la desgasificación también tienden a destruir los revestimientos de baja emisividad «suaves» altamente eficaces 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, en para prevenir la pérdida de calor a través de la radiación infrarroja. Sin embargo, los recubrimientos «duros» ligeramente menos efectivos siguen siendo adecuados para el glaseado en vacío.

Además, debido a la presión atmosférica presente en el exterior de una unidad de acristalamiento evacuada, sus dos láminas de vidrio deben de alguna manera mantenerse separadas para evitar que se flexionen juntas y se toquen entre sí, lo que vencería al objeto de evacuar la unidad. La tarea de mantener los paneles separados se lleva a cabo mediante una cuadrícula de espaciadores, que típicamente consisten en pequeños discos de acero inoxidable que se colocan separados unos 20 mm. Los espaciadores son lo suficientemente pequeños como para que solo sean visibles a distancias muy cortas, por lo general de hasta 1 m. Sin embargo, el hecho de que los espaciadores conduzcan algo de calor a menudo lleva en clima frío a la formación de patrones temporales en forma de rejilla en la superficie de una ventana evacuada, que consiste en pequeños círculos de condensación interior centrados alrededor de los espaciadores, donde el vidrio es ligeramente más frío que el promedio, o, cuando hay rocío afuera, pequeños círculos en la cara exterior del vidrio, en los cuales el rocío está ausente porque los espaciadores hacen que el vidrio cerca de ellos sea ligeramente más cálido.

La conducción de calor entre los paneles, causada por los espaciadores, tiende a limitar la efectividad aislante general del acristalamiento evacuado. Sin embargo, el acristalamiento evacuado sigue siendo tan aislante como el doble acristalamiento convencional más grueso y tiende a ser más resistente, ya que las dos láminas de vidrio constituyentes son prensadas juntas por la atmósfera y, por lo tanto, reaccionan prácticamente como una lámina 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 reciente aplicado en la mayoría de las jurisdicciones en los Estados Unidos es el Código Internacional de Edificación 2006 (IBC, 2006). Las referencias IBC 2006 para la edición de 2005 de las cargas mínimas de diseño para edificios y otras estructuras preparadas por la Sociedad Americana de Ingenieros Civiles (ASCE, 2005) para sus disposiciones sísmicas. La ASCE 7-05 contiene requisitos específicos para los componentes no estructurales, incluidos los requisitos para el vidrio arquitectónico.

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 puede dañar a las personas y dañar la propiedad.