1.4.1 PROCESO DE PRODUCCIÓN
Fig. 7.- Esquema de la Elaboración del Vidrio
Fig. 1.4.- Esquema producción Vidrio Peldar.
PELDAR inició la producción de vidrio10 plano estirado en 1961, utilizando el proceso Fourcault (Fig. 1.4). En este proceso el vidrio es estirado verticalmente y en forma continua, desde el Debiteusse (bloque refractario que flota sobre el vidrio fundido), hasta las máquinas donde es cortado en diferentes medidas. La temperatura del vidrio y la velocidad de las máquinas definen el espesor de la lámina.
Durante el recorrido del Debiteusse hasta la máquina cortadora, el vidrio es sometido a un proceso de recocido que le permite ser cortado fácilmente en las medidas
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deseadas. Aunque los vidrios producidos por este proceso son de gran calidad, existen algunas limitaciones en medidas y espesores y pueden presentar cierto grado de ondulación.
El vidrio, en general, tiene una alta resistencia a la acción de los agentes atmosféricos, instalado en las ventanas soporta la acción de la intemperie por muchos años. Sin embargo, el ácido fluorhídrico, algunas soluciones alcalinas, la cal y el cemento, pueden atacarlo fuertemente produciendo manchas capaces de deteriorarlo. La propiedad del ácido fluorhídrico de atacar el vidrio ha sido aprovechada para producir vidrios estampados y grabados, convirtiéndolos en excelente material de decoración.
1.4.2 PROPIEDADES MECÁNICAS
La resistencia mecánica de cualquier producto de vidrio depende en gran parte de las condiciones de su superficie (Fig.1.5). Daños físicos, rayones y ataques químicos reducen considerablemente su resistencia, haciendo muy difícil dar un valor exacto de ella.
Teóricamente la resistencia del vidrio plano a la tensión es de 10.000 Lbs./pulg2 (703.08 Kg/cm2), pero para efectos prácticos y debido a las consideraciones anteriores debe tomarse en cuenta sólo como valor teórico.
Esta recomendación obedece a las deficiencias que se puedan presentar en el manejo, corte e instalación del vidrio, las cuales pueden en un momento dado producir el debilitamiento de su resistencia.
La resistencia a la compresión es aproximadamente igual a 10 veces la resistencia a la tensión, sin embargo y debido a la característica quebradiza del vidrio, la rotura se produce casi siempre por tensión.
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Fig. 1.5.- Bóveda de Vidrio
1.4.3 ESFUERZO DE CARGA
ESFUERZO DE CARGA*
Clases de vidrio Carga Permanente Carga Momentánea
Vidrio plano estirado 2200 lb/in2 4500 lb/in2 Vidrio plano flotado 1500 lb/in2 3000 lb/in2 Vidrio plano grabado 1100 lb/in2 2100 lb/in2
*Máximo esfuerzo a que puede ser sometido cada tipo de vidrio para una rotura no superior a 1% en vidrio de 4mm.
Tabla 1.4: Esfuerzo de Carga
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1.4.4 DUREZA
El vidrio, si se compara con otros materiales transparentes, es muy duro, es más duro que los plásticos y que muchos metales si se les somete a las pruebas de rayado en la escala de Mohs. Algunos valores típicos de esta escala son: Diamante 10, Zafiro 9, Topacio 8, Cuarzo 7 y Vidrio 6.
1.4.5 PROPIEDADES FÍSICAS
Las principales propiedades físicas del vidrio se enumeran en la Tabla 1.5.
PROPIEDADES FISICAS
Resistencia (promedio) Tensión 300 a 700 Kg/cm2
Resistencia (promedio) Compresión 9.153 Kg/cm2
Módulo de elasticidad Módulo de Young 703.08 Kg/cm2
Dureza Escala de Mohs 6
Peso específico A 24 °C 2.49 g/cc.
Transmisión de luz Rango visible 88% en 7mm
91% en 2mm
Transmitancia térmica Valor U (A una diferencia de 1°F) 1.2 BTU/ft
2
hr n°F 5Kcal/m2 hr °C
Conductividad térmica Valor K (A una diferencia de 1°F) 5.5 BTU/ft
2
hr °F 5Kcal/m2 hr °C
Indicé de refracción Aproximadamente 1.5
Reflectancia Total energía solar 8%
Choque térmico Cambio de temperatura que puede
soportar 60 °C
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1.4.6 ESPECIFICACIONES Y MEDIDAS NORMALIZADAS
En la tabla 1.6 se dan las dimensiones normalizadas para los espesores de vidrio más comunes.
ESPECIFICACIONES Y MEDIDAS NORMALIZADAS Espesor nominal mm. Altura fija cm. Ancho variable en cm. Peso Kg/m. Tolerancia espesor en mm. Aislamiento acústico 100 - 3150 Hz db/A 2 240 120 5.2 1.9 a 2.1 26 3 240 160 7.21 2.8 a 3.1 27 4 240 200 9.52 3.8 a 4.0 28 5 240 200 12.07 4.7 a 5.0 29 6 240 240 14.6 5.7 a 6.0 30
Tabla 1.6: Especificaciones y medidas del Vidrio
1.4.7 INSTALACIÓN
Con el fin de obtener la mejor calidad es necesario que el vidrio se instale correctamente, o sea, con las líneas de ondulación paralelas a la línea de piso (Fig. 1.7). Con esta recomendación no se pretende incrementar áreas de vidrio utilizado, sino obtener el mejor rendimiento y utilización para atender las necesidades de visión e iluminación de cada ambiente. En una palabra, utilizar racionalmente el vidrio.
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1.4.8 CONTROL DE RADIACIÓN SOLAR
En la tabla 1.7 se indica el porcentaje de control de radiación solar que tiene el vidrio en tres de sus espesores más utilizados.
CONTROL DE RADIACION SOLAR
Espesor Luz solar % Energía Solar % Valor U (BTU/hr-SQ.ft-F)
Coeficiente de sombra Transmitida Reflejada Transmitida Reflejada
4 63 6 68 6 1.08 0.8
5 58 6 64 6 1.09 0.76
6 50 5 60 5 1.09 0.69
Tabla 1.7: Control de Radiación del Vidrio
1.4.9 PROCESO PARA DETERMINAR EL ESPESOR DEL VIDRIO
El espesor de un vidrio debe determinarse teniendo en cuenta sus dimensiones, el número de lados soportados y las presiones inducidas por el viento u otra causa, que actúan normalmente sobre el mismo. Aunque el procedimiento se aplica a los vidrios comunes, colocados verticalmente y soportados en los cuatro lados, se incluyen en la Tabla 1.8 los factores para definir las áreas máximas para vidrios templados y laminados. Se entiende por vidrios verticales aquellos instalados completamente verticales o con una inclinación máxima de 15° hacia cualquier lado.
Valores de q en kN/m2 Altura m Velocidad (kph) 60 70 80 90 100 110 120 0 – 10 0.2 0.27 0.35 0.45 0.55 0.67 0.79 10 – 20 0.22 0.3 0.4 0.5 0.62 0.75 0.89 20 – 40 0.27 0.37 0.48 0.61 0.75 0.91 1.08 40 – 80 0.33 0.45 0.59 0.74 0.92 1.11 1.32 80 – 150 0.4 0.54 0.71 0.9 1.11 1.34 1.59 › 150 0.5 0.68 0.88 1.12 1.38 1.67 1.99
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1.4.9.1 Velocidad del viento básico
La velocidad del viento básico V es la velocidad de ráfaga de 3 segundos que se estima será excedida en promedio una vez cada 50 años, medida a 10 m de altura del terreno y en campo abierto. Los valores de esta velocidad deben obtenerse en función de la ubicación de la construcción (Ver Tabla 1.9).
1.4.9.2 Análisis simple
Si al evaluar los efectos producidos por las fuerzas del viento con el análisis simple descrito a continuación, se encuentra que éstos no son fundamentales en el diseño, se puede adoptar el análisis simple como válido, con la presión del viento calculada mediante la ecuación:
p = Cp.q.S4 (Ec. 1.1)
y las Tablas 1.9, 1.10 y 1.11.
1.4.9.3 Presión producida por el viento
El viento produce una presión
p = Cp.q.S4
Los valores de q para diferentes intervalos de altura se obtienen de la Tabla 1.9, con base en la velocidad del viento básico para el sitio, definido en el mapa de amenaza eólica.
El coeficiente S4 considera la variación de la densidad del aire con la altura sobre el
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Tabla 1.9: Valores de Cp para superficies Verticales
Coeficientes S4
Estructuras Prismáticas con h<2b 1.2 Estructuras Prismáticas alargadas 1.6
Superficies Cilíndricas 0.7
Superficies Planas (Vallas) 1.4
Tabla 1.10: Coeficiente S4
1.4.9.4 Cómo hallar el espesor del vidrio
Existen reglas de cálculo sencillas que nos permiten conocer de una manera aproximada el espesor necesario.
En la práctica, teniendo en cuenta los coeficientes de seguridad, normalmente admitidos para un vidrio monolítico, recocido y plano, el espesor mínimo teórico es determinado por las fórmulas siguientes:
Relación entre las dimensiones Espesor del vidrio e
𝑎
𝑏 < 3 𝑒 = 0.12√𝑎𝑏𝑤 (Ec. 1.2) 𝑎
𝑏 ≥ 3 𝑒 = 0.12√𝑎𝑏𝑤
Donde e = espesor
w = Presión del Cálculo del viento en Pa. a = lado mayor del vidrio en mts.
b = lado menor del vidrio en mts.
ALTITUD VALORES Cp 0 1 500 0.94 1000 0.88 1500 0.83 2000 0.78 2500 0.73 3000 0.69
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En la Tabla 1.12 se dan los espesores mínimos recomendables de los vidrios en función de la presión de cálculo de viento w a la que se encuentra sometida la ventanería.
Tabla 1.11: Coeficiente Ce
Notas:
1. Los coeficientes C, de los vidrios laminados y los vidrios dobles con cámara de aire son aplicables, tanto si sus componentes son templados como si no lo son.
2. En el caso de vidrios laminados el espesor que se obtiene es la suma de los espesores de los vidrios que los componen (cuando la diferencia de espesor de sus componentes es el máximo 2 mm).
Coeficiente Ce
Tipo de Vidrio Coeficiente C
Templado 0.8
Armado 1.2
Laminado Doble 1.3
Laminado Triple 1.6
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Vidrio liso normal monolítico recocido
Presión viento w en Pa
0.6 0.7 0.8 1 1.2 1.4 1.7 Caso1. Vidrio apoyado en 2 lados.
Luz en m.
1 1.5 2 3 4 6 9 Caso 2. Vidrio enmarcado en 4
lados. Área en m. 500 4 4 4 5 6 8 8 Espesor vidrio e en mm 760 4 4 5 6 8 8 10 1000 4 5 6 8 8 10 1500 5 6 8 8 10 2000 6 8 8 10 10
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CAPITULO II.- ANALISIS DE CARGAS