El vidrio en la construcción

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El vidrio en la construcción

Autor: Javier Calderón Cabrera

Tutor: Juan José Martínez Boquera

T

ipologías y

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Índice

I. Introducción………

9

II. Definición de vidrio………

10

1. Vidrio y Cristal 10

2. La hipótesis del líquido subenfriado 10

3. El sólido amorfo 12

4. El estado vítreo 13

5. Diversas definiciones 13

III. Estructuras del vidrio……….

14

1. El retículo al azar (Teoría de Zachariasen) 14

2. Hipótesis de los cristalinos 15

3. Teoría de los estructones 15

4. Teoría de los vitrones 16

5. Teoría polimerocristalina 16

6. El colapso icosaédrico 17

7. Nuevas teorías 17

IV. Características mecánicas………..

18

1. Resistencia a la compresión 18

2. Resistencia a la tracción 18

3. Resistencia a la flexión 18

4. Tensiones de trabajo admisibles 18

5. Otras características mecánicas y físicas 19

V. Características térmicas………..

20

1. Dilatación lineal 20

2. Emisividad 20

3. Coeficientes de intercambio superficial 21

4. Coeficiente U 21

VI. Durabilidad………..

22

1. Resistencia al agua 22

2. Resistencia a los agentes atmosféricos 22 3. Ataque provocado por la ejecución en obra 23 4. Durabilidad en el aspecto mecánico 23 5. Factores que afectan a la durabilidad 24

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VII. Características acústicas……….

25 VIII. Características ópticas………....

26

1. La transmisión 26

2. La absorción 27

3. La reflexión 27 4. El factor solar 27

Bibliografía. Bloque 1………

28

I. Historia del vidrio………...

30

1. El origen del vidrio 30 2. El vidrio en el antiguo Egipto 31

3. Industria vidriera en Mesopotamia 35 4. Alejandría y el vidrio 35 5. El vidrio en el Imperio Romano 36 6. Desarrollo en la edad media 37 7. El Renacimiento 38 8. Siglos IX y XX 40

II. Historia del vidrio en la construcción………

41

1. Consideraciones básicas 41 2. Origen 41

3. El soplado 42 4. Las vidrieras 43 5. Desarrollo de la vidriería 45 6. Arquitectura del vidrio (s.XIX, XX y XXI) 46

Cronología………...

47 Bibliografía. Bloque 2………..

48

I. Introducción……….

50

II. Materias primas……….

51

1. Introducción 51

2. Clasificación 52

3. Vitrificantes 53

4. Fundentes 54

(4)

6. Afinantes 58

7. Opacificantes 59

8. Colorantes y decolorantes 60 9. El casco de vidrio (vidrio reciclado) 62

III. Composición………..……..…..

63

IV. Mezcla de componentes………..……..

64

1. Preparación de los componentes 64 2. Los cascos de vidrio 65 3. Dosificación y pesaje 65 4. Proceso de mezclado 66

V. Fusión……….…..

67

1. El horno 67 2. El proceso 68 3. Reacciones químicas 69

VI. El baño……….……….

70

1. Moldeo por flotación 70

2. Obtención de diferentes espesores 70 3. Abandono de la cámara 70

VII. El enfriamiento……….………..

71

1. Recocido 71 2. Tensiones diferenciales 71 3. Otros procesos de enfriamiento 71

VIII. El corte………..………

72

1. El proceso 72

IX. Recepción y almacenaje………..……….

73

1. Recepción 73 2. Almacenaje 73

X. Control………..……….

74

1. Control de ejecución 74

2. Control de calidad 74

Resumen del proceso de fabricación……….………

75 Bibliografía. Bloque 3……….………

76

I. Introducción………

78

II. Vidrios por su composición……….

80

1. Sódico-cálcicos 80

(5)

3. De borosilicato 81

4. De sílice 82

III. Vidrios por su fabricación……….

83

1. Vidrios tratados térmicamente 83

2. Vidrio laminado 85 3. Vidrio armado 86 4. Serigrafiados 87 5. Vidrio mateado 88 6. Vidrios curvos 89 7. Vidrio impreso 90 8. Vidrio plateado/espejado 91 9. Vidrio moldeado 92 10. Vidrio coloreado 94 11. Vidrio esmaltado 95 12. Vidrio lacado 96

13. Vidrio con capa 97

IV. El vidrio común………..…….

100

1. Descripción 100

2. Características 100

V. El vidrio aislante……….

101

1. Aislantes térmicos 101

2. Aislantes acústicos 102

VI. El vidrio decorativo………..

103 VII. Vidrio de seguridad………..

106

1. Protección frente a impactos 106

2. Protección antirrobo/vandalismo 106

3. Protección contra ataques de arma de fuego 107

4. Protección frente a explosiones 107

5. Protección contra incendios 108

6. Protección contra caídas 109

7. Protección contra rayos-X 109

VIII. Vidrios con otras funciones o usos……….. 110

1. Vidrio celular 110

2. Fibra de vidrio 111

3. Lana de vidrio 112

4. Vidrio pisable 113

Anexo B4-1. Tablas resumen………

114

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I. Introducción………

119

II. Sistemas……….

120

1. Sistema de doble vidriado hermético (DVH) 120 2. Estructura de perfiles autoportantes en forma de U 125 3. Revestimiento de muros exteriores ventilados 130

4. Muros cortina tradicionales 131

5. Sistema de silicona estructural 134 6. Sistema de vidrio exterior anclado (VEA) 136

7. Tejados de vidrio 141

8. Sistemas de tratamiento de luz diurna 142

III. Innovación……….

148

1. Sistema de vidrio doble calefactado 148

2. Vidrio laminado calefactado 150

3. Vidrio plano fluorescente 151

4. Sistema de vidrio electrocrómico 152

5. Vidrio con tecnología LED 153

6. Vidrio de transparencia regulable 154

7. Retroproyección y multimedia 155

8. Láminas adhesivas 157

9. Separador termoplástico de doble vidriado (TPS) 159

10. Vidrio estructural 160

11. Ventanas de agua 163

Anexo B5-1. Tabla resumen………..

166

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Introducción

El vidrio, junto con el acero y el hormigón, es uno de los materiales más empleados en la construcción, siendo ya utilizado en época de los romanos como elemento de lujo en el cubrimiento de huecos de fachada.

Sus propiedades únicas le han convertido en un material prácticamente imprescindible en la iluminación de interiores y su enorme versatilidad le ha permitido adaptarse a innumerables aplicaciones.

Los sistemas que emplean el vidrio como soporte principal son incontables y disponen de las más diversas tipologías. Estas poseen un abanico de posibilidades y usos que van desde la iluminación, ocultación o aislamiento a otros más sofisticadas como la retroproyección, el electrocromatismo o la fluorescencia.

El presente escrito nos acercará a esas variantes y ofrecerá al lector una amplia gama de soluciones prácticas y sistemas que emplean este material, así como los diversos tipos de vidrio, por su fabricación, composición o uso, que podremos encontrar en el mercado de la construcción.

La información quedará dividida en cinco bloques, de los cuales tres nos servirán para identificar el material y realizar una aproximación a sus cualidades principales, historia y modo de fabricación. Los dos últimos se centrarán en las tipologías del vidrio, sus diferentes sistemas e innovaciones, muchas de ellas todavía en fase de experimentación.

Este texto no pretende ser un catálogo de productos sino un acercamiento, más o menos amplio, al material y una recopilación de posibilidades y variantes que podemos encontrar en el mercado, a la vez que una mirada al futuro que nos permita observar la dirección que está tomando la investigación en torno al material. Por lo tanto no se encontrarán listados numéricos de propiedades específicas de productos comerciales en concreto y todos los valores que queden reflejados serán aproximaciones o referentes que nos permitan hacernos una idea de las características de cierta tipología.

Cada marca comercial dispone de diversos modelos de vidrio con infinitas variantes de composición. Por lo tanto se recomienda acudir al fabricante escogido en caso de que se deseen conocer las propiedades numéricas exactas.

Valencia, 2010 Javier Calderón Cabrera

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Bloque 1: Aspectos generales I. Introducción P ág in a

9

Es importante obtener una visión general del material antes de centrarnos en aspectos más concretos del mismo. Se ha de conocer una definición exacta, su estructura atómica, sus características principales, resistencia a flexión, compresión, etc.

Para ello se elabora este capítulo en donde se desarrollará un esbozo sobre el material, procurando atender únicamente a aquellos puntos destacados principalmente entre sus características intrínsecas, dejando a un lado el proceso de elaboración, la historia del material, así como su clasificación o diferentes aplicaciones.

Conocer dichas características nos permitirá realizar un mejor uso del vidrio en la construcción y explotar al máximo sus infinitas posibilidades, tanto en el habitual uso como elemento de cerramiento, como en sus nuevas facetas estructurales, decorativas y funcionales.

El vidrio es un material versátil que puede ser elaborado por infinidad de formulaciones distintas, aun así, la base de las mismas no se aleja demasiado de las primeras formulas empleadas en el antiguo Egipto. Es por ello que la mayoría de los vidrios presentará propiedades semejantes, sin embargo, en las últimas décadas se vienen elaborando productos a los que se añaden diferentes compuestos o se emplean diferentes tratamientos para obtener las características deseadas: resistencia a determinados esfuerzos, al fuego, a la rotura, etc. En este apartado se intentará manifestar esas diferencias sin llegar a desarrollar en exceso sus particularidades, que se resaltarán en posteriores capítulos, limitándose a comparar numéricamente las resistencias o propiedades generales de dichos casos particulares.

La ciencia aun no ha dado respuestas a las preguntas que despierta el vidrio. En la actualidad todavía se pregunta qué es exactamente este material y cuál es su estructura atómica ¿Se puede considerar al vidrio como un sólido, atendiendo a su aspecto y a sus cualidades físicas, o por el contrario debemos tratarlo como líquido, por su capacidad para fluir y su estructura amorfa? Se intentará arrojar cierta luz en estos temas y aportar los nuevos puntos de vista, así como las últimas investigaciones, dando una ligera explicación de las posiciones encontradas al respecto.

Al finalizar el capítulo el lector habrá obtenido una visión de pájaro sobre la realidad del vidrio, la problemática de su definición, el descubrimiento de su estructura atómica, así como sus características principales que hacen de este material algo único.

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Bloque 1: Aspectos generales II. Definición de vidrio P ág in a

10

Según la Real Academia Española:

“m. Sólido duro, frágil y transparente o translúcido, sin estructura cristalina, obtenido

por la fusión de arena silícea con potasa, que es moldeable a altas temperaturas.”

II.1 – Vidrio y Cristal

Suele ser habitual la confusión entre vidrio y cristal. Ambos materiales pueden tener la misma composición, sin embargo poseen una ordenación diferente de su estructura atómica. Mientras que en el cristal los átomos permanecen ordenados, en el vidrio estos se presentan de forma desordenada, dando lugar a lo que llamaríamos un material amorfo.

Esta es la representación esquematizada de la diferencia estructural entre vidrio y cristal:

El vidrio podría ser considerado como un cristal falto de terminación. Se ha comprobado como las mismas materias primas, tratadas con diferentes procesos de enfriamiento y calor, pueden dar lugar a cristal o a vidrio, en función del tiempo de enfriado. En la naturaleza es más corriente encontrar cristales, producidos por procesos lentos de enfriamiento del magma. Si, en mitad del proceso de cristalización, enfriamos la materia fundida a alta velocidad, los átomos quedarían como congelados, otorgando a la estructura el desorden característico del vidrio.

II.2 - La hipótesis del líquido subenfriado

Son numerosas las definiciones que se han dado del vidrio a lo largo del tiempo, sin embargo, la más polémica es la que cataloga al material como un líquido subenfriado.

Los líquidos subenfriados son aquellos que permanecen estables por debajo del punto de fusión. En el caso del vidrio, aunque no presentaría un punto definido de fusión, este quedaría como “congelado” antes de convertirse en un auténtico sólido cristalino.

El comportamiento se asemeja mucho al de cualquier líquido. Presenta cierta transparencia, su estructura es amorfa, reduce su viscosidad en función de la temperatura, etc. Sin embargo, no

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11

puede ser considerado un líquido al uso. El vidrio podría ser definido más claramente como un líquido con una viscosidad tan alta que le proporcionaría un aspecto de sólido, sin serlo. La hipótesis se sostiene gracias al hecho experimental de obtener un cuerpo cristalino, claramente sólido, a través de un vidrio; calentándolo hasta llegar a estado líquido y posteriormente enfriándolo. Siendo, este último proceso, mucho más lento y cuidadoso que en la fabricación del vidrio. En consecuencia la diferencia entre el vidrio y los materiales cristalizados sería el proceso de enfriamiento del mismo. Sin embargo, tan sólo unos pocos óxidos son capaces de realizar el fenómeno de la vitrificación.

En este gráfico, del Centro de Investigación Plástica David Zimbrón Ortiz, podemos observar la diferencia fundamental entre cristal y vidrio, y respaldar la hipótesis del subenfriamiento:

Cualquier materia, que en estado natural permanezca sólida, seguirá el recorrido 1-2-3-4 que le llevará al estado sólido de cristalización, pasando por la Tc o temperatura de congelamiento. Sin embargo, en un líquido de alta viscosidad, como es el caso del vidrio, el proceso de enfriamiento se producirá de forma mucho más rápida, siguiendo el orden 1-2-5-6 y pasando por la Tv o temperatura de conformación del vidrio.

Por debajo del punto de conformación, la gráfica nos muestra un cambio en el proceso de transformación. La recta que se nos presenta se asemeja mucho a la obtenida en la cristalización del sólido y la pendiente de la misma indica que el volumen se reduce de manera menos pronunciada que en la situación anterior.

Este fenómeno ocurre en líquidos cuya viscosidad es muy elevada. El material ya no respondería a las propiedades anteriores, sino que adquiriría las de sólido. De aquí se extrae la definición de vidrio en la cual se afirma que es un estado especial de la materia que conserva la energía, el volumen y la distribución atómica de un líquido, pero cuyos cambios energéticos y volumétricos provocados por la temperatura son similares a los de un sólido cristalino. En consecuencia, debido a las características especiales del vidrio, la hipótesis del subenfriado se decanta por una clasificación del material como líquido, dando más relevancia a su estructura atómica.

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12 II.3 – El sólido amorfo

Algunas voces críticas con la hipótesis del líquido

subenfriado, se aferran a sus propiedades sólidas para

enclavan en ese estado a la materia vítrea.

La dureza y el comportamiento frente a los esfuerzos abalan esta teoría. En principio, y sin atender a su estructura o propiedades isotrópicas, el sentido común nos lleva a pensar en lo correcto de la misma.

No negando definitivamente la hipótesis del líquido

subenfriado, los partidarios de definir al vidrio como

sólido amorfo, basan su teoría en tachar de falsa la creencia de que el vidrio pueda fluir. Ambas teorías

suelen admitir sin reservas el desorden de los átomos, sin embargo, discrepan en la rigidez de la unión de los mismos. Mientras que la primera afirma que los átomos permanecerían unidos con una rigidez relativa, que les permitiría fluir al paso de larguísimos periodos de tiempo, la segunda considera suficientemente rígida la unión para no catalogarlo como fluido. Incluso admitiendo que en un tiempo sumamente prolongado el vidrio pudiese cambiar de forma, consideran ese tiempo demasiado largo como para admitir su fluidez.

-El mito de las vidrieras medievales

Suele ser un recurso muy habitual, dentro de los que defienden el estado líquido, apelar a las vidrieras de las catedrales medievales. Según cuentan, estas presentarían un ancho mayor en la parte inferior de las mismas, constituyendo, de esta manera, la hipótesis de que el vidrio fluye desde la parte superior a la inferior. La condición de fluido le acercaría irremediablemente al estado líquido, sin embargo, aquellos que defienden la solidez del vidrio, achacan esta variación de espesores al propio proceso de fabricación de las vidrieras. Calculan que para que un vidrio aumente un 5% su espesor en la parte inferior de una vidriera, debían pasar alrededor de 10 millones de años. Los tiempos en los cuales se mueve la realidad del vidrio escapan a la escala humana, por lo tanto la diferencia de grosor en las vidrieras medievales no se debe a la fluidez del material.

El error en la fabricación se daría al estar hechas con la técnica del soplado. Se empleaban masas de unos cuatro kilos que tras el proceso de fabricación daban lugar a un disco de vidrio de más de un metro de diámetro. El disco presentaba un espesor igual en toda su superficie salvo en los extremos, donde era más delgado. Tras el posterior corte en piezas rectangulares era lógico colocar la parte de mayor espesor, y por lo tanto la más pesada, en la parte inferior del hueco a cubrir, dando lugar a la aparición del mito.

Atendiendo a estas últimas revelaciones el dilema del vidrio quedaría reducido a la definición que se tenga del propio estado líquido ¿Puede ser considerado como líquido un elemento cuyos fenómenos de fluidez tan sólo se den millones de años después de su fabricación?

El ópalo (como el que vemos en la fotografía) es considerado un sólido amorfo

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13 II.4 – El estado vítreo

Evitando polémicas, en cuanto a la clasificación del material, el estado vítreo se presenta como una forma de contentar a ambas partes, reuniendo las cualidades del vidrio y otorgándole un estado intermedio de la materia que se encontraría a camino entre el sólido y el líquido. La implantación del estado vítreo, como estado intermedio de la materia, puede ocasionar algún recelo para aquellos que consideran el trinomio sólido, líquido y gaseoso, como los únicos estados posibles de la materia. Sin embargo, es muy útil para evitar polémicas innecesarias y centrarse más objetivamente en el estudio del material, sus propiedades y características y no tanto en su clasificación.

Aquellos cuerpos que se encontrasen en dicho estado se caracterizarían por poseer un aspecto sólido con cierta dureza y rigidez, deformándose plásticamente ante esfuerzos externos. Compaginando con estas propiedades también deberían ser poseedores de características propias de los líquidos como ser ópticamente isotrópicos, transparentes en la mayor parte del espectro electromagnético de radiación visible, y al calentarse su viscosidad iría disminuyendo, pero, como ya hemos comentado, no presentarían un punto de fusión definido.

Aceptando la hipótesis del líquido subenfriado, el estado vítreo sería considerado un estado metastable al que si aplicamos una energía de activación suficiente debería conducir a un estado estable, en este caso el de un sólido cristalino.

En general se suele aceptar que, aquellos cuerpos que presenten este estado, deben tener una estructura atómica desordenada. Sin embargo, en muchos casos se observa un orden

desordenado, es decir, grupos ordenados que se encuentran distribuidos en el espacio de

forma aleatoria. (Ver B1 - III.2 – El colapso icosaédrico).

II.5 - Diversas definiciones

A continuación se presenta un resumen de las definiciones de vidrio elaboradas en el paso del tiempo, ya mencionadas arriba o no:

- La definición de Tammann: “El vidrio es un líquido subenfriado.”

- Atendiendo a las propiedades técnicas: “Producto inorgánico y amorfo, constituido por sílice,

duro frágil y transparente, de elevada resistencia química y deformable a altas temperaturas.”

- Según la American Society for Testing Materials (ASTM): “Producto inorgánico de fusión, el

cual se ha enfriado hasta un estado rígido pero sin sufrir cristalización.”

- El término vitroide (Dietzel): “Sustancia compacta (excepto polvos amorfos y geles)

físicamente uniforme que se encuentra en un estado amorfo (no cristalino y estructuralmente desordenado) que a temperaturas bajas se hace rígida y frágil, y a temperaturas elevadas reblandece.”

- “Materiales líquidos que cuando se enfrían rápidamente forman estructuras desordenadas en

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Bloque 1: Aspectos generales III. Estructura del vidrio P ág in a

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Pese a todo, todavía no está clara la ordenación de los átomos del vidrio, lo que da a lugar a múltiples teorías. Las más importantes intentaremos desarrollarlas en el siguiente apartado.

III.1 – El retículo al azar (Teoría de Zachariasen)

Es la hipótesis comúnmente aceptada sobre la ordenación atómica del vidrio. Si tomamos como muestra un sólido cristalino formado por SiO2, hallamos en su estructura átomos de

silicio rodeados de cuatro átomos de oxígeno, que, al unirlos tomando como vértices cada uno de ellos obtendríamos una figura tetraédrica.

En esta hipótesis dicha estructura tetraédrica se mantendría en los vidrios de SiO2, sin embargo, la unión de estas figuras se

produciría de forma irregular, dando lugar a una estructura total sin orden aparente.

En la figura de la izquierda podemos observar la ordenación de los átomos, representando los de silicio mediante puntos negros y los de oxigeno mediante círculos blancos. El tercer átomo de oxigeno que posee el silicio se encontraría situado por encima del plano de la página.

Existen elementos que pueden deformar esta estructura irregular, llegando a modificar las propiedades de la misma. Los más representativos pueden ser: Sodio, Potasio, Litio o Bario. Por el agregado de dichos elementos, la estructura se rompe en varias uniones de silicio-oxigeno-silicio, modificando así las propiedades del vidrio resultante. La estructura se vuelve más discontinua, el vidrio funde a menos temperatura y resulta fácil de manejar. El vidrio resultante es más económico a la hora de la fabricación, sin embargo, estos elementos tienden a emerger hacia la superficie.

A estos elementos se les denomina, en el proceso de elaboración del vidrio, fundentes, por su capacidad para reducir la temperatura de fusión. Posteriormente, dentro del apartado de fabricación, trataremos con más detenimiento este tipo de elementos. (Ver B3 – II.4 – Fundentes).

En la figura nos encontramos con una estructura sódico-cálcica donde los círculos rallados de menor tamaño representarían átomos de sodio y los de mayor, átomos de calcio.

Estructura del vidrio SiO2

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15

El óxido de sílice no es la única sustancia capaz de formar una estructura vítrea. En la imagen podemos apreciar una estructura característica en un vidrio de composición bórica. La red generada por el boro presenta una estabilidad menor que la del silicio. Si añadimos óxidos alcalinos se produce una consolidación de la estructura, al contrario de lo que ocurre con los vidrios de silicio.

Para apoyar esta hipótesis Zachariasen, físico estadounidense (1906- 1980) observo que la rigidez de un cuerpo en estado vítreo y otro, de su misma composición, en estado cristalino era muy similar dentro un margen amplio de temperaturas. Por lo tanto ambos debían de poseer energías equivalentes, es decir, unidades estructurales idénticas y uniones igual de rígidas.

Las pruebas con rayos X le llevaron a deducir el desorden aparente de la estructura del vidrio. Si observamos un diagrama de difracción del vidrio, veremos bandas difusas y máximos de difracción bien definidos.

A favor de este modelo hay que destacar que consigue explicar la isotropía de muchas de las propiedades vítreas, así como la ausencia de punto de fusión definido.

III.2 – Hipótesis de los cristalinos

Lebedev propuso este modelo en 1921, once años antes de que lo hiciera Zachariasen. En él se sostiene la idea de que el vidrio poseería una estructura compuesta por un grupo de cristales unidos entre sí por una masa amorfa. Los cristales serían de composición semejante, en el caso de la sílice: cuarzo, tridimita y cristoblaita.

A favor del modelo de Lebedev podemos destacar que puede explicar las discontinuidades que sufren los vidrios en alguna de sus propiedades, como en el índice de refracción en ciclos de calentamiento-enfriamiento y el coeficiente de dilatación

térmica. Sin embargo, parece que no son argumentos de peso como para confirmar la hipótesis, dada la escasa aceptación de la misma.

III.3 – Teoría de los estructones

Teoría elaborada por Huggins que pretendía dar explicación a cierta discontinuidad en las curvas de propiedades, como la densidad o volumen, en función de la composición del vidrio. Para ellos supuso la existencia de ciertas partículas a las que llamó estructones.

El estructón vendría a ser un agrupamiento de átomos, en el cual estos se rodearían de otros átomos lo más estrechamente posible. Estos átomos ya estarían determinados en cuanto a tipo y número. Posibles estructones: Si (4O), O (2Si), Na (6O).

Estructura del vidrio Sódico-Cálcico

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16

La variación del número de estructones en función de añadir o no otros componentes a la composición del vidrio, sería la explicación a este cambio de propiedades que sufre el material cuando varía la composición del mismo.

III.4 – Teoría de los vitrones

Partiendo de los tetraedros que forma el silicio con el oxígeno, esta teoría afirma que estos se ordenarían en anillos pentagonales con cinco átomos de silicio en el mismo plano y enlaces de Si-O-Si formando 180º. Los pentágonos se unirían, compartiendo con los tetraedros dos vértices, con otros anillos pentagonales situados en otros planos, tal y como se refleja en la figura.

Esta figura se repetiría continuamente dando lugar a un dodecaedro

con caras poligonales, formado por 20 tetraedros. A esta figura se le denominaba vitrón. Al poseer esta estructura una simetría pentagonal no es posible que se propague tridimensionalmente de forma indefinida, no sin que se produzca cierto grado de deformidad. De esta manera se producen ciertas tensiones entre las zonas deformadas que envuelven al vitrón con el mismo, fuerzas que intentan mantener la simetría de los tetraedros y fuerzas que se producen por la deformación de los enlaces Si-O-Si.

Esta teoría ayudaría a comprender aspectos como la viscosidad, la resistencia mecánica, así como el coeficiente de dilatación.

III.5 – Teoría polimerocristalina

En esta hipótesis la estructura del vidrio no poseería un completo desorden, sino que habría cierto grado de ordenación en distintas partes del material. La ordenación podría alterarse desde poder encontrarnos zonas completamente ordenadas hasta zonas de caos más absoluto.

En vidrios con variedad de componentes, las propias fluctuaciones en la composición podrían propiciar la aparición de zonas con diferente grado de ordenación.

En la figura se puede observar marcada en verde las partes ordenadas de la estructura y, en rosa, las partes más desordenadas de la misma.

Vitrón

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17 III.6 – El colapso icosaédrico

En los años 50 del siglo XX, el físico Sir Charles Frank, de la Universidad de Bristol, formuló una teoría en la cual los átomos que componen el vidrio se ordenarían formando icosaedros. En dicha teoría se sostenía que estos icosaedros se atascarían formando un patrón casi aleatorio.

Los átomos del vidrio se moverían aleatoriamente con el fin de llegar a formar una estructura cristalina, sin embargo, esta estructura no llegaría a realizarse debido a que los átomos se ordenarían en figuras icosaédricas que se estorbarían unas a otras provocando el atasco.

Esta hipótesis no pudo ser demostrada en su época debido a la dificultad de observar el comportamiento de los átomos en

el momento de enfriamiento o conformación del vidrio. Los átomos eran demasiado pequeños como para ser observados directamente.

El científico Paddy Royall, también de la universidad de Bristol, en colaboración con investigadores de Canberra y Tokio, ha demostrado experimentalmente esta teoría utilizando partículas especiales como son los coloides. Estos, pese a que sus moléculas no son apreciables a simple vista, sí poseen un tamaño mayor que en el caso de los vidrios y por lo tanto pueden ser observadas con más facilidad.

Los coloides imitan a los átomos del vidrio. Paddy Royall los enfrió y observó el gel que formaron estas partículas. Este tendía a convertirse en cristal y formar estructuras parecidas al icosaedro, hecho que demostraría la teoría de Sir Charles Frank, ya que la creación de estas estructuras icosaédricas sería lo que subyace en todo material cuyos átomos se atascan como en el caso del vidrio.

III.7 – Nuevas Teorías

El conocimiento de la estructura del vidrio puede proporcionar grandes avances en la elaboración de nuevos materiales, como los metales vidriados o Metal Glass. Con ellos, en un futuro, se podría mejorar el comportamiento de las estructuras de los edificios debido a su ligereza y su alta resistencia.

En la actualidad todavía se siguen elaborando teorías que intentan resolver el enigma de la estructura del vidrio. La última, Twinkling Fractal Theory (TFT), elaborada por el porfesor Richard Wool, propone la aparición de agrupaciones, en forma de fractales, que con el tiempo estabilizan y se cuelan entre la estructura atómica en el momento que esta alcanza la temperatura de transición vítrea.

Sin embargo, ninguna de estas novedosas teorías ha alcanzado un nivel de aceptación superior a la Teoría de Zachariasen. Es por ello que en posteriores bloques aceptaremos esta como válida.

El físico Sir Charles Frank (1911-1998)

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Bloque 1: Aspectos generales IV. Características mecánicas P ág in a

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El comportamiento mecánico del vidrio va a depender de factores como la rigidez de las uniones moleculares y fundamentalmente del estado de su superficie. En la superficie de los vidrios se albergar microfisuras que soportan esfuerzos mecánicos. Estos puntos son claves para el comienzo de una rotura del material. Como es imposible eliminar estas fisuras microscópicas, la resistencia real del vidrio quedará por debajo de la que tendría teóricamente. Otra consecuencia de la aparición de este tipo de fisuras es que la rotura de un vidrio siempre se produzca a tracción. Debido a que la resistencia a compresión es muy elevada.

IV.1 – Resistencia a la compresión

El vidrio posee una alta resistencia a compresión, tanta que podría considerarse imposible su rotura a este tipo de esfuerzo.

Los números se aproximarían a una resistencia de 10.000 Kg/cm2.

IV.2 – Resistencia a la tracción

No es posible dar un valor exacto a la resistencia a tracción de un vidrio, ya que esta dependerá en parte de las microfisuras que tenga en su superficie. (Ver B1 - VI.4 - Durabilidad

en el aspecto mecánico). No obstante aquí pondremos valores aproximados.

Resistencia para el vidrio templado 1.000 Kg/cm2 Resistencia para el vidrio recocido 400 Kg/cm2

IV.3 – Resistencia a la flexión

La carga a flexión se descompone en una carga a tracción y otra a compresión. Debido a que la resistencia del vidrio a tracción siempre será menor que la resistencia a compresión y en consecuencia el vidrio romperá por este esfuerzo, la resistencia a flexión será semejante a la de tracción.

Resistencia para el vidrio templado 1.000 Kg/cm2

Resistencia para el vidrio recocido sin defectos visibles 400 Kg/cm2

IV.4 – Tensiones de trabajo admisibles

A continuación se expone una tabla con las tensiones de trabajo admisibles en función de la posición del vidrio, la tipología del mismo, así como el tipo de tensión o ambiente (Fuente: AriñoDuGlass):

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Bloque 1: Aspectos generales IV. Características mecánicas P ág in a

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Posición Vertical Posición Inclinada Posición Horizontal Posición Horizontal

Vidrio no sometido a tensiones permanentes Vidrio sometido parcialmente a tensiones permanentes Vidrio sometido a tensiones permanentes. Ambiente húmedo Vidrio sometido a tensiones permanentes. Ambiente húmedo. Piscinas

Recocido 200 daN/cm2 150 daN/cm2 100 daN/cm2 60 daN/cm2

Templado 500 daN/cm2 375 daN/cm2 250 daN/cm2 250 daN/cm2

Semi-templado 350 daN/cm2 260 daN/cm2 175 daN/cm2 175 daN/cm2

Templado Serigraf. 350 daN/cm2 260 daN/cm2 175 daN/cm2 -

Laminado 200 daN/cm2 150 daN/cm2 100 daN/cm2 100 daN/cm2

Colado recocido 180 daN/cm2 135 daN/cm2 90 daN/cm2 90 daN/cm2

Colado templado 400 daN/cm2 300 daN/cm2 200 daN/cm2 200 daN/cm2

Armado 160 daN/cm2 120 daN/cm2 80 daN/cm2 -

IV.5 – Otras características mecánicas y físicas

En esta tabla podemos apreciar distintas características físicas, mecánicas o de transmisión del calor que pueden sernos útiles:

Características Símbolo Valor numérico

Densidad (a 18ºC) ρ 2.500 Kg/m3

Dureza - 6 (escala Mohs)

Modulo de Young E 7x1010 Pa

Índice de Poisson µ 0,22

Calor específico c 0,72 x 103 x J / (kg·K)

Coeficiente medio de dilatación lineal entre

20 y 300 ºC α 9 x 10

-6

K-1

Conductividad térmica λ 1 W/(m·K)

Índice de refracción medio en el espectro

visible (380 nm y 780 nm) n 1,5

(1 daN/cm2 = 105 Pa = 14.5PSI)

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Bloque 1: Aspectos generales V. Características térmicas P ág in a

20 V.1 – Dilatación Lineal

Para averiguar la dilatación lineal de un material, es decir, el alargamiento que tendrá lugar en función de la temperatura aplicada, es necesario tener en cuenta el coeficiente de dilatación. En el caso del vidrio, este estaría en 9x10-6. Este coeficiente sería aplicable en el intervalo de temperaturas comprendido entre los 20 y los 300 ºC.

Para el cálculo consideraríamos la temperatura en grados centígrados y los metros de longitud expresado en milímetros.

Ejemplo:

Para un vidrio cuya longitud principal fuese de 1,5 metros y fuese calentado a una temperatura de 40 ºC, este calentamiento provocaría un alargamiento de:

1500 x 9x10-6 x 40 = 0,54

A continuación expondremos una comparativa, de coeficientes de dilatación, entre los distintos materiales:

Coeficiente de dilatación lineal Valor aprox. para un metro de longitud y dif. de 100 ºC

Madera de pino 4 x 10-6 0,5 mm Ladrillo 5 x 10-6 0,5 mm Piedra cálcica 5 x 10-6 0,5 mm Vidrio 9 x 10-6 1 mm Acero 12 x 10-6 1,4 mm Cemento 14 x 10-6 1,5 mm Aluminio 23 x 10-6 2,5 mm

V.2 – Emisividad

Es una característica perteneciente a la superficie de los cuerpos. Cuanto más baja, menor es la transferencia de calor por radiación.

La emisividad normal (εn) del vidrio ronda los 0,89. Sin embargo, ciertos vidrios están

recubiertos de una capa de baja emisividad dando lugar a una (εn) inferior a los 0,10. La

emisividad corregida (ε) se obtiene multiplicando la (εn) por la relación que figura en la tabla

a.2 de la norma UNE-EN 673: Vidrio en la construcción. Determinación del coeficiente de

transmisión térmica, U. Método de cálculo.

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Bloque 1: Aspectos generales V. Características térmicas P ág in a

21 V.3 – Coeficientes de intercambio superficial

Para averiguar la cantidad de calor transmitida a través de un metro cuadrado en una hora, es necesario aplicar ciertos coeficientes. Estos coeficientes variarán en función del mecanismo de transmisión:

Coeficiente de conducción (λ/e) Coeficiente de convección (hc) Coeficiente de radiación (hr)

Para obtener el flujo de calor aplicamos estas fórmulas: Por conducción q = (λ/e) · (t1 - t2)

Por convección q = hc · (t1 - t2)

Por radiación q = hr · (t1 - t2)

En las que: q = flujo de calor entre la superficie de dos cuerpos por m2 y hora (λ/e), hc, hr = coeficiente en función del mecanismo de transmisión (t1 - t2) = diferencia de temperaturas entre los dos puntos tomados

V.4 – Coeficiente U

Según CTE la transferencia térmica a través de un cerramiento ya sea por conducción, convección o radiación se expresa con el coeficiente U. Este coeficiente representa el flujo de calor que atraviesa 1 m2 de cerramiento para una diferencia de temperatura de 1 ºC entre el interior y el exterior.

Un número bajo de coeficiente U indica un buen comportamiento térmico. A continuación se puede observar ejemplos sobre la diferencia de coeficientes en función del tipo de vidrio y sus características de aplicación:

Tipo de vidrio Coeficiente U (W/m2 K)

Vidrio monolítico 6mm 5,7

Doble acristalamiento 6//C.A 6//6 mm 3,2

Doble acristalamiento 6//C.A 12//6 mm 2,8

Doble acristalamiento bajo Emisivo 6//C.A 12//6 mm 1,6

Un coeficiente U pequeño en doble acristalamiento permite que, en invierno, la cámara interior se mantenga más cálida y en consecuencia se produzcan menos condensaciones.

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Bloque 1: Aspectos generales VI. Durabilidad P ág in a

22 VI.1 – Resistencia al agua

El agua puede atacar al vidrio disolviendo ciertos componentes y reduciendo así su masa. La intensidad del ataque dependerá de: la temperatura, el tiempo de contacto, la composición del vidrio, la agitación y el estado de la superficie. Cuando el vidrio se encuentra a temperatura ambiente la erosión es insignificante, la pérdida de masa es prácticamente nula aun sumergiéndolo en agua durante días. Sin embargo al aumentar la temperatura la intensidad del ataque aumenta tal y como figura en el siguiente gráfico de la izquierda.

VI.2 – Resistencia a los agentes atmosféricos

El vidrio es un material que tiene una gran durabilidad respecto a la acción de agentes atmosféricos. La abrasión puede provocar que el vidrio se manche o se elimine el revestimiento. No es común, pero si posible, que la arena que transporta el viento ocasione daños mayores.

El agua dulce y limpia no es un elemento relevante a la hora de dañar al vidrio, no al menos en temperatura ambiente, pero la exposición a lluvia ácida puede causar algún efecto negativo a largo plazo. El agua que se genera por condensación puede afectar a la superficie del vidrio. Este tipo de gotas de agua da a lugar a una disolución concentrada de NaOH que ataca al vidrio. Es importante, por ello, evitar en lo posible la condensación.

-Carga de viento y nieve

Es necesaria cierta información básica para poder calcular el espesor mínimo para que soporte este tipo de cargas. Es importante conocer la magnitud de la carga de viento y de nieve (Código Técnico de la Edificación DB-SE-Acciones en

la Edificación), las dimensiones del paño a cubrir, el tipo de

vidriado (simple o de doble acristalamiento), el ángulo de inclinación del paño, la cantidad de bordes que están apoyados.

Las cargas que ha de soportar el vidrio a causa del viento derivan de la velocidad básica (valor característico de velocidad media del viento en un periodo de 10 minutos en una zona con unas características determinadas), así como de los factores que afectan a la manera en la que

(23)

23

el viento aplica la carga sobre el edificio. La carga puede ser de presión o de succión. La altura y la forma del edificio también afectan a la hora de calcular el efecto del viento sobre el mismo. Hay que tener en cuenta factores como la cercanía a la costa, ya que estas zonas soportan más carga que las situadas al interior. Para realizar dichos cálculos acudir al CTE al documento DB-SE-AE Anejo D. Acción del viento.

En cuanto a la nieve es más importante el asentamiento en la cubierta que la propia caída. Una vez asentada esta aplicará sobre el vidrio una carga constante. La capacidad del vidrio para soportar dicha carga dependerá de la duración de la misma. En algunos casos el empleo de un vidrio de mayor grosor puede ser contraproducente a la hora de soportar cargas de nieve, ya que aumenta la tensión y empeora la predicción de la durabilidad portable. Suele ser muy habitual que el vidriado inclinado sea, a su vez, vidriado de altura y eso requiere medidas de seguridad

complementarias. En estos casos se suele emplear un vidrio templado más grueso en la parte exterior y un vidrio laminado interno más delgado en la parte interior, siendo esta una buena combinación en el doble acristalamiento inclinado.

VI.3 - Ataque provocado por la ejecución en obra

La mayoría de los casos de vidrio dañado se debe a este apartado. Una mala ejecución, manipulación o colocación del mismo en obra e incluso posteriores reparaciones. Al finalizar la ejecución se pueden encontrar partículas de cemento o yeso pegadas sobre la superficie del vidrio. Su limpieza con espátulas o con paños que tengan alguna arenisca, puede provocar cierta abrasión.

Los productos alcalinos pueden atacar a la composición química del vidrio. Los alcalinos pueden encontrarse en cementos y por lo tanto la contaminación durante la construcción puede ocasionar daños si no se retira de inmediato. El agua que escurre de los ladrillos también podría tener ciertos componentes alcalinos que afectarían al vidrio provocando estrías sobre la superficie.

Las herramientas de soldar pueden provocar la aparición de ciertas cavidades, por salpicadura, en la superficie del vidrio. En vidrios antiguos se puede observar estas cavidades o poceados que, en este caso, son debidos a la larga exposición al agua.

VI.4 – Durabilidad en el aspecto mecánico

La resistencia mecánica del vidrio en teoría es extremadamente alta, sin embargo, en el momento de su fabricación el vidrio es manipulado por todo tipo de maquinarias, etc. Lo que produce que aparezcan ciertas imperfecciones superficiales, o microfisuras, que hacen que se

Copo de nieve

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24

concentren tensiones en estos puntos débiles. En el momento que el vidrio se somete a cierta carga rompe debido a estas imperfecciones. La rajadura crecería hasta que pueda ser observada a simple vista, el siguiente paso será el quiebro del material.

VI.5 – Factores que afectan a la durabilidad

-Tamaño

Cuanto más grande sea la superficie del vidrio, más posibilidades de encontrar una microfisura y, por lo tanto, más posibilidades de quiebro.

-Velocidad de carga mecánica

El vidrio soporta con mucha más facilidad una carga aplicada a alta velocidad que la misma carga aplicada durante un periodo prolongado de tiempo. El vidrio sufre de corrosión por tensión. En la punta de la microfisura puede haber una reacción con el medio ambiente. La humedad del aire reaccionaría con el sodio y marcaría más la hendidura, provocando una mayor concentración de tensiones y, en definitiva, aumentando el riesgo de producirse una rotura.

-Estado de tensión

Cuando el vidrio posee agujeros y marcas, se crean aéreas en donde la tensión es mayor bajo carga y en las cuales se puede producir la rotura del material.

-Cambios de temperatura

Al vidrio le afecta desfavorablemente el cambio brusco de temperatura. Sin embargo, no le afectan tanto las altas como bajas temperaturas, siempre que el cambio entre ambas se produzca de forma escalonada y en la totalidad de la superficie vidriada.

Un amanecer con ángulo bajo puede calentar antes el centro que los bordes del vidrio, así como la sombra proyectada por saliente puede mantener fría una zona y caliente otra. Esta diferencia de temperatura supone un factor crítico. El vidrio caliente intenta expandirse mientras que el frío mantiene su posición. Debido a ello se pueden generar tensiones en los bordes que producirían rajaduras. Estas rajaduras tienden a expandirse por toda la superficie del vidrio. Un vidrio con templado térmico evita problemas de cambios en las temperaturas.

-Terminaciones de superficies y bordes

Las terminaciones superficiales pueden producir variaciones en la frecuencia de la producción de microfisuras.

Los bordes del vidrio suelen dañarse de forma más habitual y pueden llevar a concentraciones de tensión.

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Bloque 1: Aspectos generales VIII. Características acústicas P ág in a

25

El aislamiento acústico total de un cerramiento es prácticamente equivalente a la parte peor aislada del mismo. Las ventanas suelen ser un punto conflictivo dentro de este apartado, ya que generalmente suelen otorgar aislamientos menores que otro tipo de elementos constructivos. Es importante saber que el ruido puede entrar por cualquier parte de la carpintería, tan solo una parte débil de la misma puede arruinar el aislamiento del conjunto. Un vidrio de mayor grosor proporcionará mayor aislamiento acústico, sin embargo, este aumento del aislamiento no se produce de forma importante, ya que duplicando el grosor no alcanzaríamos una atenuación de ruido mayor de 4 dB.

Otro inconveniente, en el aspecto del aislamiento acústico, es que normalmente se utilizan espesores que poseen una frecuencia de resonancia recayente en la banda audible, lo que reduce su eficacia como aislante.

-Factores que afectan al aislamiento acústico del vidrio

Espesor de los vidrios usados: Como ya hemos indicado anteriormente, este sería un aspecto a considerar para aumentar el aislamiento. Esta tabla nos indica el aumento del aislamiento en función del espesor en un vidrio común:

Espesor (mm) 4 5 6 8 10 12 15 19

Peso (Kg/m2) 10 12,5 15 20 25 30 37,5 47,5

Aislamiento al ruido de tráfico (dBA) 27 28 29 30 31 32 33 34 Espesor de la cámara: El aislamiento aumenta a medida que aumenta la separación existente entre las dos lunas (siempre que la separación sea mayor de 200mm).

Diferencia de espesores de los vidrios que componen el acristalamiento: En ventanales de doble acristalamiento, la diferencia de espesores entre el primero y el segundo ayuda a mejorar la acústica del conjunto. Cuanto mayor es esa diferencia, mejor es el aislamiento. Vidrios laminados acústicos: El uso de vidrios laminados, aquellos que se componen de dos lunas de vidrio adheridas con una lámina plástica de butiral, puede incrementar el aislamiento acústico con espesores similares al vidrio simple:

Espesor (mm) 3+3 4+4 5+5 6+6

Peso (Kg/m2) 15 20 25 30

Aislamiento al ruido de tráfico (dBA) 33 35 36 37

Pero todo esto no servirá de nada, si la carpintería que soporta el vidrio es de mala calidad. Todos los elementos de la carpintería deben soportar el impacto del ruido en la misma medida.

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Bloque 1: Aspectos generales VIII. Características ópticas P ág in a

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La radiación solar que llega a la superficie del planeta se constituye por un 3% de rayos ultravioleta (UV), un 55% de infrarrojos (RI) y un 42% de la luz visible. Cada tipo de rayos se corresponde en una horquilla de longitudes de onda. UV (entre 0,28 y 0,38), RI (entre 0,78 a 2,5) y luz visible (entre 0,38 y 0,78).

La distribución energética de la radiación solar global, en función de la longitud de onda entre 0,3 y 2,5 µm, para una superficie perpendicular a dicha radiación, se representa en la curva siguiente:

Al llegar estas radiaciones al vidrio se producen tres fenómenos que describiremos a continuación. Estos son la reflexión, la absorción y la transmisión.

VIII.1 - La transmisión

La transmisión es aquella radiación que el vidrio no refleja ni absorbe y pasa de largo sin ser afectada.

Es recomendable la obtención de vidrios con un alto grado de transmisión. Esto permitiría la mejor iluminación de la estancia con una menor superficie de acristalamiento, ya que la zona acristalada generalmente es la peor aislada del edificio. Por ello se escogen vidrios que transmitan alrededor de un 89% de la radiación solar incidente.

El vidrio deja pasar la mayoría de los rayos infrarrojos de onda corta, sin embargo, es más opaco para aquellos de onda larga. Es por ello que se produce el llamado efecto invernadero. La radiación de onda larga es vuelta a irradiar por los objetos del interior del acristalamiento en forma de onda larga que queda atrapada generando el calor.

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Bloque 1: Aspectos generales VIII. Características ópticas P ág in a

27 VIII.2 – La absorción

Parte de la energía transmitida por el sol al vidrio, es absorbida por éste. Esta absorción provoca el respectivo aumento de temperatura del material y la reemisión de esa energía tanto al exterior como al interior de la estancia. Este reemisión, dependerá de las condiciones ambientales y del tratamiento del vidrio.

VIII.3 – La reflexión

Es aquella parte de radiación que es reflejada por el vidrio. A menudo puede ser deseable aumentar esta propiedad por diversos motivos estéticos o por el ya mencionado efecto invernadero. Para ello emplearíamos un revestimiento metálico en una de sus caras. A estos vidrios se les denomina vidrios reflectivos o con “coarting”.

VIII.4 – El factor solar

El factor solar es la cantidad de energía que traspasa del exterior hasta el interior de la estancia a través del vidrio. Es decir, la energía que llega por transmisión directa sumada a la reemisión interior producida tras la absorción de la radiación por parte del vidrio.

Para garantizar una buena protección solar se deben tener en cuenta tres factores: · Se ha de disminuir el aporte energético del Sol (Factor solar mínimo)

· Utilizar vidrios que transmitan la menor cantidad de calor del exterior al interior (Bajo coeficiente U)

· Garantizar la transmisión lumínica adecuada.

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Bloque 1: Aspectos generales Bibliografía. Bloque 1 P ág in a

28

- REYES MELO, MARTÍN E HINOJOSA RIVERA, MOISES. Ingenierías Vol. III. No. 9.

Octubre/Diciembre 2000, pp. 7-14.

- D. ZANOTTO, EDGAR. American Association of Physics Teachers. Vol. 66. No 5. Mayo 1998,

pp. 392-395.

- PAUCAR, CARLOS y CASTRILLÓN, MARIANA. Boletín de ciencias de la tierra. No 18. Julio de

2006, pp. 45-54.

- PEARSON, CARLOS. Manual del vidrio plano, CAVIPLAN.

- ARIÑODUGLASS. Manual del vidrio.

- FERNANDEZ NAVARRO, JOSÉ MARÍA. El vidrio. Colección textos universitarios nº 6. CSIC.

Sociedad Española de Cerámica y Vidrio. Madrid. 2003.

- SAINT-GOBAIN GLASS. Manual del vidrio.

- UNIVERSITY OF DELAWARE. Prof's new theory explains the mysterious nature of glass. [En

línea]. [Consulta: 13 Noviembre del 2009]. Disponible en:

http://www.udel.edu/udaily/2009/sep/glass091008.html

- PILKINGTON. Funciones mecánicas del vidrio. [En línea]. [Consulta: 15 Julio del 2009].

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Bloque 2: Historia del vidrio I. Historia del vidrio P ág in a

30 I.1 – El origen del vidrio:

Según escribe Plinio el Viejo (23-79 d.C) en su Historia Natural, este se produciría en Siria, cuando unos mercaderes que se dirigían a Egipto preparaban comida en la orilla del rio Belus, en Fenicia. Al carecer de utensilios necesarios para colocar sus ollas sobre el fuego, estos emplearon la mercancía que transportaban, el natrón, como sustento de sus recipientes. El natrón era muy apreciado en la época como limpiador de loza, en el baño y para la higiene bucal. En Egipto estaba muy extendido su uso, ya que se utilizaba en el proceso de momificación.

Al parecer estos comerciantes pudieron comprobar cómo, al calor de la hoguera, esta “sal divina”, como la llamaban los egipcios, se fundía y, al reaccionar con la arena, daba lugar a un nuevo material brillante similar a una piedra artificial.

El relato pierde fuerza al conocer que la temperatura de fusión del natrón es de unos 1300 a 1500 grados centígrados cuando una hoguera al aire libre alcanza un máximo de unos 600 ºC. Aunque no podamos admitir la historia de Plinio sobre el origen accidental del vidrio, si podemos otorgarle la razón en cuanto al lugar de procedencia del mismo. Es muy probable que el descubrimiento del material se situase en Oriente Medio, concretamente entre Egipto y Mesopotamia.

El descubrimiento del metal, así como de las técnicas de elaboración del mismo, habría sido el impulsor del nacimiento del vidrio en el cuarto o quinto milenio antes de Cristo. El uso de las técnicas ya mentadas, en elementos cerámicos, propició la aparición de barnices alcalinos que aportaban impermeabilidad a los recipientes de arcilla.

Debido a la mejora en la industria alfarera se otorgó más importancia al aspecto estético de sus producciones, naciendo así una floreciente industria vítrea que en un principio se dedicó a la realización de elementos decorativos como pequeñas estatuas o amuletos. Es lo que hoy se conoce como faiensa o fayenza egipcia, una pasta de arena o cuarzo granuloso mezclado con natrón y calentado al horno.

El vidrio surgió posteriormente tras las experiencias con el metal, ya que para ambos es necesaria la construcción de hornos capaces de incrementar la temperatura así como la experimentación con fórmulas minerales que permitieran conseguir nuevos colores o propiedades.

Natrón

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31 I.2 – El vidrio en el antiguo Egipto

La vida en Egipto estaba enormemente volcada en la muerte y la preparación del viaje a la eternidad. Es por esto que hoy en día solo se conservan restos funerarios, pirámides y sarcófagos, así como toda la pompa que rodeaba al finado.

Los materiales perennes iban a parar a este tipo de fines, dejando otros de menor entidad para la vida terrenal. El vidrio, por su aspecto estético y su durabilidad, fue usado, principalmente, en esos rituales, alejado de la vida cotidiana, por lo que era difícil encontrar una industria que produjese vidrio en grandes cantidades, ya que se trataban de elementos singulares que requerían una producción más artesanal.

-La fayenza: Principal antecesor del vidrio en Egipto.

(Civilizaciones Nagada y Baradian 5500 a 3500 a.C)

La fayenza egipcia o composición vítrea es una pieza realizada con una pasta de vidrio principalmente compuesta por cuarzo molido, sosa y cal. Se le añadía posteriormente agua para dar forma y consistencia al elemento, otorgándole al finalizar este proceso, una capa de vidriado azul o verde, de igual composición.

Para la obtención de la sosa utilizaban natrón o restos de vegetales incinerados, principalmente una planta denominada Al Kali.

Una vez realizada la pieza, esta se introducía en el horno a una temperatura aproximada de unos 900 ºC, temperatura inferior a la necesaria para fundir la pasta en su totalidad. No obstante era suficiente como para crear una capa vidriada en la superficie de la pieza.

Estos objetos de pasta vítrea o fayenza tenían múltiples aplicaciones en el mundo egipcio, principalmente en el campo de la joyería. Se destinaban a realizar ornamentos funerarios como amuletos, collares, anillos o mascaras como la de Tutankamon, realizada en oro con incrustaciones de vidrio y piedras preciosas.

Durante mucho tiempo la fayenza fue considerada “loza egipcia” ya que se desconocían sus componentes. Recientes estudios han demostrado su composición vítrea y no solo vidriada como hasta ahora se afirmaba.

Las capas de vidrio que envuelven a joyas y amuletos de composición vítrea, podrían ser consideradas como las primeras manifestaciones del vidrio fabricado por el hombre. Sin embargo para los egipcios no existía distinción aparente entre ambos productos, teniendo el mismo ideograma para definir a la fayenza y al vidrio. Es más, recibían el mismo nombre: “iner en wedeh”; piedra que fluye o piedra que se vierte.

Mascara de Tutankamon Dinastía XVIII 1327 a.C Museo Egipcio (El Cairo)

Hipopótamo Amuleto 1800a.C Museo del Louvre (París)

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32 - Origen del vidrio egipcio

El perfeccionamiento de las técnicas de elaboración de la fayenza, propició la aparición del vidrio, obteniendo como resultado de este proceso, piezas elaboradas en base a arena de sílice. Entre 1570 y 1085 a.C se comenzaron a producir en grandes cantidades.

Un dato muy interesante es el que se desprende del estudio de los barnices vítreos realizados por el Museo del Cairo. Barnices que como volvemos a recordar, fueron las primeras manifestaciones de vidrio en la antigüedad. En ellos se muestra un porcentaje de oxido plomo del 0,5. El plomo es, aun en la actualidad, un material empleado para conseguir la transparencia en los vidrios. De esta forma se deduce que

los egipcios no fabricaron vidrio transparente en grandes cantidades, no por desconocer su técnica, sino por apreciar más su importancia de su color en fines rituales.

-Técnicas empleadas para su elaboración

En aquel momento realizaban una fundición del vidrio en estado muy primitivo. Usaban cacerolas de barro, fabricadas con arcillas resistentes a altas temperaturas, como crisoles donde fundían los elementos necesarios para la elaboración del vidrio.

La técnica más extendida era la llamada “núcleo de arena”. En ella se fabricaba un objeto de arcilla con la forma del elemento deseado y posteriormente se envolvía en vidrio fundido. Al finalizar este proceso, la pieza era calentada y pulida para su puesta a punto. Se extraía el núcleo de arcilla y comenzaban con la decoración mediante la técnica de envolvimiento. El envolvimiento consistía en superponer finas tiras de vidrio de diversos colores sobre el elemento fabricado. Con ellos conseguían realizar unos diseños en espiral que remataban con figuras en zigzag hechas con un punzón. Las inscripciones encontradas se realizaban introduciendo un alambre de metal en el crisol y extrayéndolo así, envuelto en pasta vítrea fusionada. También se trabajada por corte en frío con técnicas semejantes a las empleadas en la piedra. Posteriormente se pulía con arena y agua para realizar un mejor acabado.

El retrato de Amenhotep II (a la izquierda) es el más antiguo realizado con esta técnica. Se fabricó con molde de cera perdida y posteriormente se realizaron los detalles mediante pulimento.

Otra técnica extendida era la de la prensa en moldes, muy semejante a la realizada con elementos de metal. Los materiales se introducían en el recipiente y este se colocaba en un horno hasta que se fundiesen, adoptando la forma de dicho recipiente. Cuando la pasta se enfriaba se abría el molde, extraían la figura y procedían al pulido y remate de la misma.

Retrato de Amenhotep II 1450-1400 a.C (Corning Museum of Glass)

Vasija Vidriada 1479 a 1425 a. C Museo de Munich

(33)

33

TÉCNICAS DE ELABORACIÓN DEL VIDRIO EN EL ANTIGUO EGIPTO

PRODUCTO TÉCNICA FASE DEL PROCESO DESCRIPCIÓN

Fayenza (Joyas, talismanes, amuletos…) Moldeo 1º - Obtención de los materiales

Machaqueo del cuarzo y adquisición de la sosa a través del Natrón o vegetales incinerados.

2º - Realización de la

pasta Mezcla de todos los productos. 3º - Moldeo de la figura Añadido de agua y posterior moldeo. 4º - Capa vidriada Recubrir mediante una capa de la misma

composición.

5º - Horneado En horno a una temperatura de 900 ºC.

Elementos huecos (Vasos, jarras…) Núcleo de arena 1º - Realización del núcleo

Moldeado en arcilla del núcleo con la figura deseada.

2º - Cubrición con vidrio La figura de arcilla se cubre con una capa de vidrio

3º - Calentar la pieza Puesta en el horno de la pieza 4º - Retirada del núcleo Extracción del núcleo de arcilla 5º - Enfriamiento y

pulido Puesta a punto de la pieza mediante pulido.

Acabado exterior Envolvimiento

1º - Fabricación de tiras

de vidrio Realización de tiras de diversos colores. 2º - Colocación Colocación de las tiras realizando el diseño

de la pieza, principalmente en espiral.

3º - Remate

Remate de la pieza mediante el empleo de un punzón, realizando generalmente figuras en zigzag. Todo tipo de productos Corte en frío 1º - Elaboración de piedra vidriada

Se creaba un elemento base sobre el que tallar mediante el empleo de alguna de las técnicas descritas.

2º - Corte en frío La pieza es moldeada con las técnicas empleadas en la cantería.

3º - Acabado Se pulía con arena y agua para suavizar imperfecciones.

Prensa en molde

1º - Realización del molde

Se crea un molde de dos hojas con la figura a realizar

2º - Introducción del vidrio

El vidrio, una vez fundido, se introducía en el molde, tomando su forma.

3º - Extracción Cuando la pasta se enfriaba se procedía a su retirada

4º - Remate La pieza se pulía y se procedía a darle su aspecto final

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34 -Evolución vidriera

El faraón Tutmosis III (1504-1450 a.C), fue una figura relevante en la evolución del vidrio en Egipto, ya que creó el primer gran centro vidriero e importó artesanos de esta materia de las zonas que dominaba (Siria y Palestina).

Fue por aquella época cuando el vidrio se comenzó a trabajar de forma independiente del metal, creándose talleres especializados como el de Amenhotep III, en Tebas, y de Amenhotep IV, en Tell Amarna. Los reinados de estos tres faraones ya mentados, todos ellos de la XVIII dinastía, fueron los que marcarían la etapa de mayor esplendor del arte del vidrio en Egipto. En aquella época se realizaban figuras que imitaban a las realizadas con el metal, piedras y cerámica. En una posterior expansión, la fabricación del vidrio se extendió al Mar Egeo, donde se comenzaron a adoptar formas semejantes al arte cerámico griego.

Los objetos más elaborados datan del reinado de Amenhotep IV (1377-1258 a.C) y su esplendor llega hasta la fecha aproximada de 1200 a.C. Posteriormente se produjo un importante declive en la industria vidriera en el cual dejaron de fabricarse vasos y la producción se centró en la falsificación de joyas, amuletos y sellos.

Este decadencia vidriera duró varios siglos y solo volvió a resurgir tras la conquista de Carlo Magno que dio paso a la época alejandrina y helenística.

-Principales centros vidrieros:

Tebas: Desde la dinastía XVIII a la XX - Murales con escenas en los que aparecen artesanos elaborando vidrio. Beni Hassan: Dinastías XI y XII

-39 tumbas excavadas en la roca donde se aprecian murales de ese tipo.

Sakkara: Grabados que muestran esas mismas escenas artesanales. Tell Amara: Piezas encontradas en el

taller del palacio de Amenhotep IV.