Por qué el vidrio es el nuevo estándar en la arquitectura moderna

En el mundo de la arquitectura moderna, factores subyacentes como nuevas tecnologías, mejoras en materiales, requisitos ambientales y complejidad estética allanan el camino para innovaciones ilimitadas. Un ejemplo es el vidrio, un material de construcción que ha sido dramáticamente refinado a lo largo del tiempo y ha experimentado una serie de avances. Pasó de ser un material más decorativo a ser un componente estructural integral. El vidrio ha cambiado de sus raíces artesanales hacia el mundo de la producción en masa [1].

El vidrio se ha utilizado en la construcción durante mucho tiempo —desde el Palacio de Cristal de Londres, un edificio que data de 1851 y constituye 300.000 láminas de vidrio, hasta el nuevo Planetario Hayden en Nueva York. El planetario se completó en 2000 en el Museo Americano de Historia Natural en Manhattan, con una enorme esfera de 87 pies de diámetro que parece flotar en el centro de un impresionante cubo de vidrio. Estos son solo dos de los muchos proyectos arquitectónicos en el mundo que muestran las asombrosas posibilidades de utilizar el vidrio [2].

Aparte de sus elegantes características estéticas, la versatilidad del vidrio como material de construcción es aún más fascinante. Sus diferentes propiedades, tipos y aplicaciones convirtieron al vidrio en una industria global en el siglo XXI. Con su amplia gama de funcionalidad, el vidrio es cada vez más amado por arquitectos de todo el mundo.

Propiedades del vidrio

El vidrio posee las siguientes propiedades que lo convierten en una opción ventajosa de material en la industria de la construcción:

1. Transparencia y translucidez

La transparencia proporciona un punto de conexión con el mundo exterior, como se observa generalmente en la fachada de los edificios. La transparencia del vidrio se debe a su naturaleza no cristalina y a la peculiaridad de los enlaces dentro del propio vidrio. Además, con el advenimiento de la tecnología, el vidrio puede hacerse más opaco para exhibir translucidez. Tales propiedades permiten al vidrio manipular la luz para ciertos propósitos [3].

2. Aislamiento

El vidrio tiene una buena respuesta aislante contra la transmisión de luz visible, calor, electricidad y radiación electromagnética. También resiste bien la transmisión del sonido, siempre que se use un espesor apropiado. Por ejemplo, la única forma efectiva de aumentar el aislamiento acústico de un solo panel de vidrio es aumentando su espesor, ya que su amortiguamiento y rigidez no pueden cambiarse. El vidrio más grueso tiende a proporcionar una reducción de sonido más significativa [4].

3. Resistencia

En general, el vidrio regular tiene baja resistencia al impacto, agrietándose o rompiéndose fácilmente bajo impacto. Aun así, ciertos tipos de vidrio, como el vidrio templado o el vidrio reforzado térmicamente, exhiben altos valores de resistencia al impacto. Técnicas de fortalecimiento del vidrio como grabado, fortalecimiento térmico, intercambio iónico, esmaltado vítreo, fortalecimiento químico y refuerzo con fibras permiten que los vidrios tengan una mayor resistencia a la deformación bajo carga [5].

4. Resistencia química y al fuego

El vidrio es altamente resistente a reacciones químicas impulsadas por diferentes condiciones ambientales o ácidas. Puede soportar los efectos de la mayoría de los químicos, como amoníaco y ácido sulfúrico. En caso de incendio, los vidrios tratados térmicamente son capaces de detener la propagación de llamas hacia espacios adyacentes, bloqueando significativamente el humo y los gases tóxicos que emanan de la quema de muebles y materiales. Puede crear aislamiento térmico adicional o paso reducido de radiación térmica [7].

5. Reciclabilidad

El vidrio como material es 100 % reciclable. Puede reciclarse sin comprometer la calidad o pureza. El vidrio reciclado ayuda a conservar energía al reducir emisiones y consumo de materias primas [3].

Tipos de vidrio utilizados en la industria de la construcción

El vidrio arquitectónico viene en diferentes categorías de resistencia, a saber: vidrio flotado (recocido), vidrio totalmente templado y vidrio templado térmicamente. Por otro lado, existen tipos especializados de vidrio fabricados con diferentes cualidades para mejorar el rendimiento, a saber: vidrio laminado, vidrio aislante, vidrio recubierto, vidrio tintado y vidrio con alambre.

1. Vidrio Flotado (Recocido)

El vidrio flotado, también llamado vidrio recocido, es el más común entre los tipos de vidrio arquitectónico. Se fabrica a partir de materias primas como sílice, carbonato, sulfato y piedra caliza. El vidrio flotado tiene una calidad de superficie excepcional ya que no se somete a tratamiento térmico y, por lo tanto, no está sujeto a la distorsión que usualmente produce el templado del vidrio. A menudo se usa en estructuras residenciales. Sin embargo, en caso de rotura, el vidrio recocido se rompe peligrosamente en fragmentos afilados [8,9].

2. Vidrio Totalmente Templado (Endurecido)

El vidrio totalmente templado se somete a endurecimiento térmico, es decir, calentamiento a una temperatura específica de aproximadamente 650 °C seguida de enfriamiento rápido bajo un flujo de aire fuerte. Esto resulta en una resistencia, ductilidad y resistencia mecánica mejoradas. Al enfriarse, la estructura interna del vidrio templado sufre tensión de tracción, mientras que la superficie exterior experimenta tensión de compresión, resultando en una mayor resistencia a la flexión por tracción y resistencia al impacto superiores a las del vidrio flotado.

El vidrio totalmente templado posee una resistencia más de cuatro veces superior a la del vidrio recocido, lo que brinda alta resistencia contra la rotura y, por lo tanto, minimiza los riesgos de lesiones personales y daños a la propiedad. El vidrio endurecido se usa usualmente en paneles laterales de escaleras mecánicas, parabrisas de autos deportivos, pisos de vidrio y muros cortina de edificios de gran altura, entre otros [8,9].

3. Vidrio Reforzado Térmicamente

El vidrio reforzado térmicamente es un vidrio semiduro, parcialmente endurecido, que es fuerte y resistente a la rotura por tensiones térmicas o cargas de viento. Su resistencia y resistencia a la rotura son al menos dos veces las del vidrio recocido. El tratamiento térmico resulta en algunos niveles de distorsión y los casos de rotura producirían fragmentos grandes [8,9].

4. Vidrio Laminado

El vidrio laminado está hecho de dos o más láminas de vidrio reforzado térmicamente o templado con una lámina intermedia (p. ej., acetato de etileno vinilo o butiral de polivinilo). Es un tipo de vidrio de seguridad que previene la caída de fragmentos de vidrio peligrosos cuando se rompe. Su capa intermedia de plástico también proporciona protección contra rayos ultravioleta y buenas características acústicas.

5. Vidrio Aislante

El vidrio aislante está compuesto de dos o más láminas de vidrio, separadas por un material espaciador y selladas herméticamente. Se usan comúnmente para control de condensación y aislamiento térmico. La cámara de aire aislante puede llenarse durante el proceso de producción con aire seco o gas de baja conductividad como argón o hexafluoruro de azufre. El vidrio aislante está diseñado para prevenir significativamente la transferencia de calor hacia y desde el edificio, reduciendo la ganancia y pérdida de calor para dar un rendimiento térmico superior.

6. Vidrio Recubierto

El vidrio recubierto es vidrio cubierto con compuestos metálicos como óxidos de hierro y compuestos de estaño que no solo proporcionan atractivo estético sino que también regulan su rendimiento térmico al reflejar luz visible y radiación infrarroja. Por ejemplo, películas delgadas y duraderas de metal u óxidos metálicos pueden colocarse en la superficie de láminas de vidrio transparente o tintado para fabricar vidrio recubierto reflectante. El vidrio recubierto reduce el deslumbramiento visual y la luz solar no deseada que entra en un edificio [9].

7. Vidrio con Alambre

El vidrio con alambre presenta una malla de alambre de acero incrustada en el vidrio plano, lo que ayuda a que se mantenga unido en caso de agrietamiento. También se usa como retardante de llama [6]. Sin embargo, la malla de alambre genera puntos débiles en toda la estructura del vidrio, debilitando su resistencia y resistencia al impacto.

Las constantes innovaciones y avances tecnológicos continúan aumentando las posibilidades para el uso del vidrio en el mundo de la arquitectura e ingeniería. Con su atractivo estético, versatilidad y capacidad para aprovechar la luz natural mejor que cualquier otro material, el vidrio se eleva como un componente indispensable en la construcción de la era moderna [2].

Numerosos edificios espectaculares son testimonio de su valor sobresaliente. La Sala Filarmónica de Szczecin en Polonia presenta vidrio acanalado que culmina en su techo a dos aguas. La sede del Grupo Gores en Beverly Hills muestra paneles de vidrio formando una matriz de círculos y diamantes. La Catedral de Cristo en Garden Grove, California refleja la belleza de su entorno a través de sus paneles de vidrio espejado. Estas maravillas de la arquitectura son posibles gracias al milagro del vidrio [10].

En respuesta al inmenso valor del vidrio hoy en día, las empresas fabricantes de vidrio colaboran incansablemente con arquitectos y diseñadores por igual para ampliar las oportunidades en el uso del vidrio en la arquitectura. Por ejemplo, SCHOTT, un fabricante de vidrio arquitectónico con más de 130 años de experiencia, se especializa en áreas de materiales de vidrio, formulaciones y tecnologías avanzadas que buscan llevar a cabo tales esfuerzos. El productor de vidrio también ha ofrecido servicios en la preservación y protección de objetos culturales sensibles y fachadas históricas con sus vidrios protectores antirreflectantes [11].