Pág. 1 Sesión 1/4 Asignatura Clave Máster y Curso

CRISTAL MATERIALES Construcción I. Materiales y técnicas. 1r curso

Área de Construcción Curso 2015-2016 Revisión 14/03/2016 Autores: Neus Mateu

Índice 1. Origen del material 1.1. Definición 1.2. Origen 1.3. Transparencia 1.4. Breve historia 2. Propiedades del cristal 2.1. Propiedades físicas 2.1.1. Propiedades mecánicas 2.1.1.a. fragilidad 2.1.1.b. dureza 2.1.1.c. elasticidad 2.1.1.d. resistencia 2.1.2. Propiedades térmicas 2.1.2.a. transparencia i opacidad a diferentes longitudes de onda 2.1.2.b. efecto invernadero 2.1.2.c. aislamiento térmico 2.1.2.d. calor específico 2.1.2.e. coeficiente de dilatación 2.1.2.f. estrés térmico 2.1.3. Propiedades acústicas 2.1.3.a. aislamiento acústico 2.1.3.b. absorción acústica 2.2. Propiedades ambientales 2.2.1. Cristal industrial / cristal doméstico 2.2.2. Reciclaje del cristal 3. Fuentes de información

1.

01 ORIGEN DEL MATERIAL

De qué son las copas de vuestra casa? I los cerramientos transparentes de las ventanas? Cual es la diferencia entre un vidrio y un cristal?

1. ORÍGEN DEL MATERIAL 1.1 Definición. El vidrio es una materia amorfa: esto quiere decir que no tiene una estructura cristalina, sino que las partículas que lo forman están ordenadas al azar (desordenadas), muy similar a las de un líquido. Su estado concreto es líquido muy viscoso, llamado VÍTREO, a + temperatura + viscoso, hasta llegar a sólido en frío.  Por tanto, a pesar de que tradicionalmente se ha considerado que la materia podía presentarse bajo tres formas (sólida, líquida y gaseosa), nuevos medios de investigación han puesto al descubierto durante el siglo XX otras formas o estados en que se puede presentar la materia, y una de ellas es el estado en que se encuentra el vidrio; el estado vítreo (o líquido con una viscosidad tan alta que le confiere aspecto de sólido, sin serlo), que no presenta una ordenación interna determinada (como ocurre con los sólidos cristalinos) pero en muchos casos se observa un desorden ordenado, es decir, la presencia de grupos ordenados que se distribuyen en el espacio de manera aleatoria.

Estructura cristalina

Estado VITREO

Más allá de sus propiedades de sustancia relativamente dura, químicamente inerte y biológicamente inactiva , el vidrio es inodoro, no altera el sabor, es reutilizable y fácilmente reciclable.

De qué está hecho el cristal? I porqué es transparente?

1.2 Origen Para la fabricación del cristal a partir de elementos naturales no reciclados, se mezclan y se funden los siguientes componentes : - Sílice : es el principal componente del vidrio (más de un 60%), y se obtiene a partir de la arena. - Carbonato o sulfato de sodio o de potasio : sirve para que el sílice derrita a menor temperatura. - Piedra caliza : su función es estabilizar la mezcla y darle durabilidad. Añadiendo otros ingredientes se puede dar al vidrio determinadas propiedades físicas y características según las aplicaciones técnicas en el que se quiera aplicar.

1.3 ¿Por qué es transparente el cristal ? El grado de transparencia de un material viene determinado por la cantidad de luz que éste deja pasar en comparación con el total que llega a la superficie, la parte restante de luz que no atraviesa el objeto puede ser reflejada o absorbida

Calcio

El vidrio es un producto de la combustión y fusión de la arena. El resultado que se obtiene a partir de este proceso es una estructura molecular muy poco compacta y organizada por tanto deja muchos espacios a través de los cuales pasan los rayos Oxígeno de luz.

Sodio

Sílice

1.4 BREVE HISTORIA Cristal bufado / Cristal corona

Cristal cilindrado

Vitral por adición

1.4 BREVE HISTORIA Cristal flotado / cristal plano El cristal flotado, tradicionalmente llamado cristal plano es el único que se utiliza actualmente por los arquitectos y diseñadores en sus construcciones. Su proceso de fabricación consiste en hacer pasar el vidrio fundido por encima de una piscina de estaño a 1000 ºC de forma que la masa de vidrio flote y se extienda horizontalmente sobre él. Al estar a altas temperaturas, este vidrio que se va fundiendo va eliminando sus irregularidades hasta volver plano, paralelo a la capa de estaño. Posteriormente, esta lámina se enfría lentamente y va avanzando sobre unos rodillos (sin que estos afecten su cara inferior ) hasta pasar por una cámara de recocido y entonces sólo falta cortarlo. Este es insustituible cuando se quiere obtener una visión clara, sin distorsión óptica, y es la materia prima por excelencia para ser transformado en vidrio templado, laminado, fabricar espejos y unidades de doble cristal hermético.

Patente :  La primera descripción de la técnica del cristal flotado apareció en Estados Unidos, en 1902, en una patente de WE Heal . Posteriormente hubo algunas variedades más , pero fue entre 1953 y 1957 que Sir Alastair Pilkington y Kenneth Bickerstaff , de la empresa manufacturera británica Pilkington Brothers , desarrollaron la primera aplicación comercial con éxito de estas patentes , consiguiendo formar una lámina continúa de vidrio al descubrir la técnica del vidrio flotado con el estaño fundido.

1.4 BREVE HISTORIA Cristal flotado / cristal plano

•El cristal flotado es el tipo de vidrio plano más utilizado hoy en día. Las dimensiones máximas que pueden alcanzar son de 321 x 600 cm con un espesor de entre 2 y 19 mm. •Sin embargo es posible fabricar cristales de tamaños más grandes , pero resulta bastante más caro. Por ejemplo el cristal para las ventanas con un espesor de entre 1,8 a 3,8 mm se suelen fabricar mediante el proceso de estirado. •De cristal flotado se puede encontrar hasta 19 mm , sin embargo los más habituales son los de 3 mm, que son bastante reflectantes. ¿Por qué no lo sea tanto , hay un tipo de cristal flotado que se trata con ácidos (véase CRISTALES antirreflejantes) Propiedades -Material compacto y homogéneo , impermeable e incoloro -Dureza entre 5 y 7 en la escala de Mohs. -Coeficiente de dilatación térmica = 0,008 mm/m.ºC -Aislante de la electricidad -Permeabilidad a la radiación solar infrarroja; -Escasa permeabilidad a la radiación ultravioleta.

1.4 BREVE HISTORIA

Otros materiales derivados del cristal •A parte del cristal en sí, durante el siglo XX han aparecido otros productos de la construcción que están hechos a partir del cristal. Los más destacados son los aislamientos térmicos :

LANA DE VIDRIO Fabricación: sistema de fusión del sílice (arena) y posterior fibraje (formación de hilos de vidrio) Energía de fabricación: 30,3-18 MJ/ Kg Formato: Mantas ligeras Mantas semirrígidos Paneles ligeros Paneles rígidos

VIDRIO CELULAR Fabricación: fusión, expansión y moldeado de vidrio sílice aluminoso Energía de fabricación: 11 (30) MJ/ Kg Formato: Paneles rígidos (pero frágiles)

2.

02 PROPIEDADES DEL CRISTAL

2.1

PROPIEDADES FÍSICAS

Es frágil? Porqué ? Es duro? Porqué ? Es resistente? Porqué

2.1.1

PROPIEDADES MECÁNICAS

2.1.1.a Fragilidad •

•

El problema físico de la fragilidad del cristal radica en una red de fisuras a nivel imperceptible que afectan a la superficie del cristal y provocan unas tensiones localizadas que aminoran la resistencia mecánica del vidrio. Son las fisuras de Griffith y cada una de ellas puede ser el origen de una ruptura general. Así pues, la probabilidad de ruptura aumenta con mayor frecuencia de grietas de Griffith. También aumentará el riesgo de ruptura como mayores sean las grietas o debido a sustancias como el agua que ataca las tensionadas uniones atómicas Encontramos una diferencia de fragilidad entre el vidrio y el cristal considerable. Un vidrio es un silicato que en estado líquido tiene las moléculas formando anillos desordenados e incompletos con átomos de sodio incluidos. Enfriando este líquido a gran velocidad, porque al pasar de líquido a sólido no cristalice, obtendremos un sólido no cristalizado al que llamaremos cristal. Si el vidrio cristaliza, es decir que se enfría lentamente, las moléculas se ordenan geométricamente obteniendo un cuerpo más opaco y mucho más frágil

Irregularitats a la superfícies del vidre

cristall

vidre

2.1.1.b Dureza •

El cristal , como muchos otros materiales de una dureza media , es decir, su resistencia a ser rayado es de grado 6 sobre 10. (Escala de Mohs ) .

2.1.1.c Elasticidad • •

Que el cristal sea frágil significa que en el diagrama de tensiones - deformaciones , la línea que surge de la proporcionalidad entre las dos variables es interrumpida bruscamente , es decir que no aparece un periodo plástico donde las deformaciones sigan aumentando más allá de lo que lo hacen las tensiones. Sólo se comportará plásticamente a altas temperaturas. A partir de 600ºC es deforma plásticamente y 1000ºC se funde .

2.1.1.d Resistencia •

Todo y que los cristales se pueden formar con materiales diferentes, la mayoría de propiedades son consecuencia directa del estado físico en que se encuentra el cristal.

•

La composición básica del cristal es Silicio - Oxigeno - uniones muy fuerte  material muy fuerte.

A TRACCIÓN: Teóricamente:

soporta 70 000Kg/cm2 ;

Prácticamente:

soporta 400/1000Kg/cm2  Valor muy inferior debido a las fisuras de Griffith. Varia en función del tipos de cristal y tratamientos los cuales han sido sometidos.

A COMPRESSIÓN:

soporta 10.000Kg/cm2

5 veces más que el acero.

2.1.1.d Resistencia •

Cualquier fuerza aplicada sobre el cristal se concentrará sobre cualquier irregularidad en su superficie y debido a que es un material homogéneo porque viene del líquido , las grietas se propagan muy rápidamente.

•

Muy débil a la tracción pero muy resistente a la compresión.

•

Las grietas se originan a partir de los defectos superficiales, para evitarlo: Pulir superficie o mediante tratamientos térmicos como el templado que incrementen su resistencia

EL PROBLEMA DE LA SUJECIÓN Se trata de evitar que nunca se apliquen cargas concentradas en el cristal, y en especial a sus cantos , que son los puntos más frágiles, porque es donde se concentran más micro fisuras. Se utilizan siempre materiales elásticos o plásticos para ponerlos en contacto con el vidrio (madera, plomo , plásticos, cauchos , siliconas , etc.)

EL PROBLEMA DE LA SUJECIÓN

EL PROBLEMA DE LA SUJECIÓN

EL PROBLEMA DE LA SUJECIÓN Los tacos plásticos sujetan el vidrio evitando que se concentren cargas. El cristal bien sujeto ayuda a estabilizar y dar consistencia a la hoja practicable de la carpintería.

Como puedo mejorar las propiedades mecánicas? Qué cristales encontramos en el mercado con cerramientos de mejora?

CRISTALES CON PROPIEDADES MECÁNICAS MEJORADAS Cristal resistente a altas temperaturas •

Sus objetivos son aislar del calor, tener suficiente resistencia para aguantar sin ningún tipo de modificación (rompiéndose o fundiéndose) y eliminar o limitar la probabilidad de que se transmita un incendio. • Se obtiene añadiendo una sal (borosilicato de sodio) a la masa del vidrio en fabricación ya que este componente reduce notablemente el coeficiente de dilatación del vidrio (1/3 del vidrio común). • Hay una serie de características básicas que deben tener los vidrio usados ​con el objetivo de tener seguridad ante incendios: 1.ESTABILIDAD O RESISTENCIA MECÁNICA A LOS CAMBIOS TÉRMICOS (dilatación controlada). Se consigue añadiendo aditivos a la mezcla del vidrio (borosilicato de sodio) 2.ESTANCAMIENTO DE LAS LLAMAS, HUMOS Y GASES CALIENTES Y / O INFLAMABLES. 3.AISLAMIENTO TERMICO PARA REDUCCIÓN DE LA RADIACIÓN (manteniendo durante un cierto tiempo el vidrio con una temperatura no elevada.) • Vidrios en el mercado: - Vidrios parallamas (vidrio con borosilicato de sodio que incorpora además una lámina armada. Siempre transparente. No evita la transmisión de temperatura) - Vidrios cortafuegos (vidrio multiláminas con láminas intumescentes que reaccionan a temperaturas superiores a 120 grados volviéndose rígidas y opacas. Hasta RF120. Evita transmisión de temperatura)

Cristal armado • El cristal armado es aquel vidrio que se obtiene por el proceso de colado . • El cristal armado se le deja en su interior una malla metálica en forma de retícula , por lo que en su rotura los trozos quedan unidos al metal evitando su caída y posibles lesiones. • Sin embargo, no es muy adecuado si se expone a temperaturas extremas. Estos cambios de temperatura dan lugar a la dilatación de ambos materiales, que pueden provocar la rotura del cristal.

Cristal armado

CRISTAL CON PROPIEDADES MECÁNICAS MEJORADAS

Cristal laminado •

•

•

Es un conjunto formado por dos o más planchas de vidrio, unidas entre sí , entre las que hay una película intermedia de láminas de PVB ( butiral de polivinilo ) elástico. Se unen en un proceso de autoclave con calor y presión. El cristal laminado se caracteriza por su SEGURIDAD, presenta una buena resistencia al impacto. Cuando recibe un golpe, la rotura se localiza en el punto de impacto y mantiene la transparencia. La lámina de PVB asegura que las piezas de cristal se mantengan adheridas. Reduce el riesgo de cortes por fragmentos de cristal o caídas a través del cristal laminado . El PBV es elástico, con fuerte adherencia y puede ser transparente, opaco o de cualquier color. La ACÚSTICA es otra propiedad importante ; Estos cristales ofrecen una atenuación acústica muy superior a la del cristal monolítico del mismo espesor . Los valores de aislamiento acústico de un PVB acústico son , en promedio, superiores en 3 dB a los cristales laminados con un PVB clásico

Rotura del cristal laminado

Cristal templado • Es un vidrio que ha sido sometido a un tratamiento térmico de cambio de temperatura repentina que modifica sus propiedades físicas. • La cara superficial se enfría rápidamente y el cuerpo central tarda más , lográndose esfuerzos de compresión en las caras externas ( 100 N / mm2 ) y de tracción en el interior . • Este tratamiento hace aumentar su resistencia al choque mecánico ( x4 ) y térmico ( x6 ), así como a flexión , sin afectar mucho sus cualidades ópticas. • Se caracteriza por su SEGURIDAD ya que , en caso de golpe, se fragmentará en trozos pequeños evitando heridas y otros daños perjudiciales. Otra característica es la RESISTENCIA A LA FLEXIÓN de 120 a 200 MPa. La RESISTENCIA AL CHOQUE TÉRMICO es otro aspecto importante de este producto ( rotura por diferencia de temperatura en un mismo cristal )

Rotura del cristal templado

CRISTALES CON PROPIEDADES MECÁNICAS MEJORADAS Cristal templado El templado es un tratamiento térmico del cristal : 1- Se calienta el cristal hasta que sea algo plástico, a unos 600ºC . 2- Se enfrían rápidamente las caras exteriores , por lo que se solidifican nuevamente. 3- La banda central todavía es plástica y se va enfriando , por tanto, contrayente . Se contrae pero está unida a las caras exteriores ya sólidas , que se ven comprimidas por el arrastre que la banda central les provoca . El resultado es un cristal " pretensado " , con las caras exteriores sometidas a una compresión interna remanente y la banda interior traccionada .

CRISTAL CON PROPIEDADES MECÁNICAS MEJORADAS Cristal templado La compresión de las caras exteriores garantiza que no habrá tracciones a los fondos de las fisuras de Griffith que puedan desencadenar una rotura , al menos hasta anular la compresión de partida.

CRISTAL CON PROPIEDADES MECÁNICAS MEJORADAS Cristal templado En la cara exterior de un vidrio normal sometido a flexión habría tracciones que pueden desencadenar la rotura en el fondo de una micro fisura. En cambio, en un vidrio templado las caras exteriores se mantendrán comprimidas dentro de un cierto margen , y sólo se romperá cuando se rebase dicho margen, pero no por tracciones e las caras del vidrio.

2.1.2 PROPIEDADES TÉRMICAS En construcción su uso principal es el de cierre de fachada. Cómo se comporta frente a la radiación ? Podemos considerarlo un material aislante ? Y con inercia ?

2.1.2.a Transparencia y opacidad a diferentes longitudes de onda Cuando la radiación solar incide sobre un cristal , una parte es reflejada hacia el exterior , otra parte es absorbida por la masa del vidrio y la calienta , y el resto es enviada hacia el interior . La parte que es absorbida calienta el cristal y este reemite esta energía hacia las dos bandas por igual. En un cristal plano transparente (normal ) la distribución normal es aproximadamente del 4% reflejada, 6% absorbida y 90% envío hacia el interior . Con la reemisión del cristal por el calentamiento que sufre se puede considerar que el 7% de la energía incidente termina en el espacio exterior y el 93% en el espacio interior. El cristal es transparente para las radiación solar entre las longitudes de onda de 315 y 2.500 nm , incluyendo los rayos ultravioleta de 315A 389 nm, toda la luz visible ( 380 a 780 nm ) y casi todo el infrarrojo ( 780-2500 nm ) . El cristal es opaco para la radiación ultravioleta por debajo de 315 nm y por la infrarroja de onda larga por encima de 2.500 nm. Esto explica el efecto invernadero y diversos usos concretos del cristal.

2.1.2.b Efecto invernadero

El cristal flotado normal , lo habitual en construcción, ( transparente e incoloro ) deja pasar más de un 90% de la radiación solar incidente.

La radiación solar que atraviesa el cristal calienta los cuerpos que se encuentran dentro , los cuales emiten calor ( radian ) con IR de onda larga en la que el cristal es menos permeable , y la mayoría no consiguen salir. En resumen , el interior va recibiendo muchas aportaciones y no tiene el mismo nivel de fugas. Así pues, el balance energético es positivo y el interior se va calentando . Este fenómeno produce un ascenso de la temperatura en el espacio interior. El efecto invernadero será favorable o desfavorable según el emplazamiento y la época del año en que nos encontramos. Puede ser favorecido como medio pasivo del calentamiento de un espacio interior o , por el contrario limitado a base de protecciones solares, con un diseño ajustado a la orientación.

Esta radiación que llega al interior incide en los objetos y en la propia construcción ( a las superficies interiores) y hace que todo esto se caliente.

Los objetos y la parte de construcción que se calientan re- emiten la energía que han recibido, y lo hacen en forma de IR ( infrarrojos ) de onda larga. El cristal refleja la mayoría de nuevo hacia el interior , quedando así atrapados .

2.1.2.c Aislamiento térmico Maneras que tiene el cristal de transmitir el calor : Por conducción : A través del cristal mismo , por ser sólido. A los cristales con cámara la única parte sólida continua es el borde que sella la cámara de aire en todo el perímetro. Por radiación : Por su característica transparente a las ondas IR transmite el calor por radiación. Por convección : A los cristales monolíticos no pasa . Sólo podría darse a los vidrios con cámara , pero esta no es lo suficientemente ancho como para permitirla. La conductividad térmica : varía mucho entre los cristales macizos ( sencillos ) y los que tienen cámara de aire ( dual ) y , entre éstos, si en la cámara hay aire seco o un gas muy poco conductor como el gas argón . También varía si hay capas de baja emisividad ( Low -E ) o no, en una de las caras interiores de la cámara de aire del doble vidrio , como se puede ver en la imagen de abajo

T. Interior: 21'1 ºC T. Superficial interior del vidrio:

7'2ºC -8'3ºC

T. Exterior: -17'8 ºC

Tipos de cristal:

8'3ºC

12'2ºC

13'9ºC

Interior Cara 4

Cara 3

Cara 2

• El cristal con cámara de aire es un cristal formado por lo menos dos piezas de vidrio separadas por una cámara de aire deshidratado , dispuestas paralelamente. • Mejora mucho de aislamiento térmico • Para formar la cámara de aire cada unidad de cristal contiene un marco perimetral de aluminio llenado de un material deshidratante ( gel de sílice ) que garantizará la inexistencia de humedad en el aire interior y , por tanto, la imposibilidad de condensación en la cara interior del cristal. • La cámara de aire también puede está llena de algún gas noble ( argón o kriptón ) los cuales mejoran las propiedades de aislamiento térmico. • La cámara entre cristales es estanca y los cambios de presión exterior producirán bombeos de las caras de los cristales. Esto limita el tamaño de las piezas de cristal y deforma los reflejos.

Cara 1

Cristales con cámara

Exterior

CRISTALES CON PROPIEDADES TÉRMICAS MEJORADAS

Cara 4 Interior

Cara 3

Cara 1 Exterior

Cara 2

Cara 4

Interior

Cara 3

Cara 2

• El Cristal de Baja Emisividad, Vidrio de Baja Irradiación o Low Y es un cristal desarrollado para reducir las pérdidas de calor desde el interior o las ganancias desde el exterior. A través de un proceso pirolítico se aplica una lámina metálica sobre la superficie del cristal flotado. • La lámina Low-E se aplica exclusivamente sobre la cara interior de las unidades de vidrio de cámara (cara 2 o cara 3), aumentando en un 35% su capacidad de aislamiento térmico ya que consigue una mayor reflexión de la radiación de onda larga de los cuerpos radiantes CLIMAS FRÍOS: recomendable aplicar en la cara 3. Podríamos decir que INCREMENTA LA CAPACIDAD DE EFECTO INVERNADERO DEL VIDRIO ya que refleja la radiación de los cuerpos interiores. CLIMAS CÁLIDOS: recomendable aplicar en la cara 2 para limitar las ganancias térmicos prominentes de la radiación de la superficie terrestre, atmósfera y demás cuerpos radiantes (edificios, etc.). En invierno también reducirá las pérdidas interiores. • Su aspecto es casi el mismo que el de un cristal incoloro. Puede ser posteriormente templado, endurecido, curvado y laminado. • El valor K de transmisión térmica para unidades con cámara de aire de 12 mm con cristal normal es de 2.8 W / m2K y con cristal de Baja Emisividad K = 1.8 W / m2K. • La cara revestida con la capa de baja emisividad de un cristal de estas características siempre debe quedar expuesta mirando hacia la cámara de aire.

Exterior

Cristales con laminas de control térmico

Cara 1

CRISTALES CON PROPIEDADES TÉRMICAS MEJORADAS

CRISTALES CON PROPIEDADES TÉRMICAS MEJORADAS Combinaciones disponibles (monolíticos, con cámara, absorbentes, de baja emisividad, etc)

A

B

C

D

Ventajas adicionales de un DVH: cuanto más pequeño es el valor del coeficiente de conductividad térmica U mayor es la capacidad para retrasar el flujo de calor entre las temperaturas del aire a ambos lados del cristal.

A- Cristal sencillo: Teniendo en cuenta los coeficientes de resistencia superficial del aire en las dos caras de un cristal, se obtiene el valor de U cristal sencillo de 4 mm U = 5,70 W / m2 ºK. B- Doble Acristalado hermético: El mejor recurso para mejorar el aislamiento térmico de una superficie variada se utilizaron unidades de doble acristalado compuestas por dos cristales separados entre sí por una cámara de aire seco y estanco, que es la que aporta la mejora de aislamiento térmico. 4/12/4 U = 2,80 W / m2 ºK.

C-Doble Acristalado hermético con cristal tintado en masa: Doble acristalado compuesto por dos cristales (verde o gris) de 6 mm separados entre sí por una cámara de aire seco y estanco. A pesar del aumento de espesor, la absorción del conjunto no mejora las prestaciones del anterior. 6/12/6 U = 2,80 W / m2 ºK. D- Doble Acristalado hermético con vidrio LOW-E de baja emisividad: La utilización de un cristal de baja emisión en un DVH permite reducir el valor del coeficiente térmico. 6/12/6 U = 1,80 W / m2 ºK.

Cuál sería el vidrio adecuado para instalar en un escaparate de moda ? Y en un sala de reuniones donde queremos más privacidad ?

CRISTALES CON CONTROL DE RADIACIÓN Cristales anti-reflectantes •

•

El cristal anti- reflectante posee un tratamiento en las dos caras a base de aplicación de capas metálicas consiguiendo así la disminución de la reflexión de la luz sin distorsionar los colores (pasa del 8% al 1% ) Este producto es muy útil para que se le puede aplicar el proceso del templado y laminado , consiguiendo unas características muy parecidas que éstos. Es el producto adecuado para instalarlo en escaparates, oficinas , salas de representaciones o también para cubrir cuadros . Por otro lado el cristal anti - reflectante puede añadir propiedades de aislamiento térmico y acústico si se combina con otras soluciones ( cámaras , láminas de PVB , etc.)

CRISTALES CON CONTROL DE RADIACIÓN

Cristal reflectante • El cristal reflectante se obtiene aplicando mediante pirólisis una capa metálica ( silicio ) sobre su superficie. Si no forma parte de un vidrio de cámara la capa reflectante puede degradarse rápidamente. • Consigue la máxima reflexión aunque disminuye mucho su transmisión lumínica

Cristal absorbente (tintado, ahumado) • El cristal tintado se obtiene a partir de añadir óxidos metálicos ( hierro , cobalto o selenio ) a la mezcla fundida del cristal. • Sus propiedades son :  cristales de diferentes colores según él metal empleado: El verde se obtiene a partir de óxido de hierro El gris se obtiene a partir de óxido de níquel El bronce se obtiene a partir de selenio  Disminución de la entrada de luz ya que parte de la radiación es reflejada y mucha parte absorbida.  Debido al incremento de la temperatura que alcanzan por absorción DEBEN SER templados para garantizar su estabilidad.

ALGUNOS CRISTALES AL MERCADO. Combinaciones varias

¿Qué entiendes por estrés térmico ? Depende del tipo de vidrio ?

2.1.2.d Calor específico •El calor específico es la cantidad de energía en forma de calor, que debe recibir una sustancia para elevar un º C la temperatura de un cierta masa.

ce

Q m· t 0

•Donde : Q= m=

Cantidad de calor acumulado (kJ/ºC). Masa. (kg)

Ce =

Calor específico. (kJ/kg ºC)

tº =

Variación de temperatura (ºC)

material

Ce (kJ / kg ºC)

Agua (20 ºC)

4,18

Madera

1,25 – 2,90

Yeso

1,09

Hormigón celular

1,00

Aluminio

0,90

Hormigón

0,88

Mármol

0,88

Ladrillo

0,84

Vidrio

0,84

Granito

0,79

Hierro / acero

0,46

Cobre

0,38

2.1.2.e Coeficiente de dilatación •El coeficiente de dilatación lineal de los diferentes tipos de cristal se muestra en la tabla. •El cristal , debido a que se mal conductor del calor, si se expone a gradientes importantes de temperatura puede desarrollar tensiones internas que pueden provocar la fractura. •Si una parte de un cristal se dilata y otra de adyacente no lo hace, la primera trata de arrastrar a la segunda , ensanchándose , y por tanto generándole tensiones internas de tracción. Estas son las que pueden provocar una rotura.

Tipo de cristal

coef. dilatación ( / 10-6 K-1)

cristal de silicio

0.80

silicio puro

0.55

cristal común

8,50

cristal de silicato de boro

3,20

cristal de aluminio silicato de boro

4,20

2.1.2.f Estrés térmico

•

•

El estrés térmico es un fenómeno que va ligado a la dilatación cuando el sol no incide por igual al la superficie de una lámina de cristal. Así pues todo cristal que está expuesto al sol absorbe calor elevando así su temperatura y dilatándose , mientras que las zonas en obra permanecen sin dilatar . Estas dilataciones diferenciales pueden producir la rotura del cristal. La máxima tensión térmica se produce cuando una superficie igual o menor al 25% de una superficie está a la sombra durante más de cuatro horas ( sombra estática ), o cuando el sector sombreado abarca más del 25% del perímetro .

2.1.3 PROPIEDADES ACÚSTICAS

Como podemos aislar acústicamente con un cristal ?

2.1.3 Propiedades acústicas 2.1.3.a Aislamiento acústico Permite proporcionar una protección al recinto contra la penetración del ruido, al tiempo que evita que el ruido salga hacia el exterior. Para tener un buen aislamiento acústico necesitamos materiales que sean duros, pesados, no porosos y flexibles. Cuanto mayor es la presión sonora mayores son las dificultades para aislar el paso del ruido. Los ruidos graves son más difíciles de aislar con cristal que los agudos. A través de un material no poroso como el cristal, la transmisión de un ruido aéreo depende de: - Su masa y rigidez. - Su modo de fijación, rígida o flotante. Cuando mayor sea el grosor peso e independencia del cristal con la carpintería más aislará El mejor comportamiento acústico lo tienen los denominados cristales laminados (una o más hojas de cristal con una capa intermedia que funciona como amortiguador acústico sin modificar su transparencia visual). Como capa intermedia se pueden utiliza resinas coladas de baja emisividad o membranas plásticas de diferentes tipos como el polivinilo de butiral.

2.1.3.b Absorción acústica El cristal, al ser totalmente impermeable (no poroso) no puede ser considerado como material de absorción acústica, ya que la totalidad de la onda acústica rebota en su superficie.

2.2 PROPIEDADES AMBIENTALES

El cristal de nuestras ventanas puede provenir de cristal reciclado ? Y después de su vida útil, se podrá reciclar ? Porque ?

2.2.1 Diferencias entre cristal industrial y cristal doméstico Cristal industrial No se utiliza como envase para productos alimenticios y otros, sino que se utiliza para las ventanas de los edificios, muros cortinas, espejos y elementos vidriados en decoración, vehículos, etc.

Cristal Doméstico Se utiliza para almacenar productos alimenticios y otros tipos de contenedores destinados a este fin.

Por cada 1.000 Kg. de vidrio reciclado, se genera un ahorro de 1.200 Kg. de materias primas

2.2.2 El reciclaje del cristal El reciclaje del cristal comporta ciertos beneficios ambientales: -Disminución del consumo de energía en un 26,6 %. -Disminución del volumen de residuos municipales. -Disminución de la contaminación atmosférica en un 20% y de las agua en un 50%. -Ahorro de recursos naturales. El cristal es 100% reciclable y mantiene el 100% de las cualidades después de un proceso de fusión- enfriamiento. A pesar de estas propiedades altamente favorables, solo se puede considerar que se recicla en gran volumen el cristal doméstico. El cristal INDUSTRIAL no siempre vuelve al ciclo del vidrio ( volver a fundirse para hacerse de nuevo) ya que a veces los tratamientos a los que ha estado sometido invalidan este proceso ( manipulación donde intervienen en otros materiales que, si se funden, pueden alterar la composición química del cristal resultante. Este proceso seria: adhesión de laminas, adhesión de metales, serigrafías, etc..) El cristal INDUSTRIAL que no ha sufrido este tipo de procesos SÍ puede reciclarse sin problemas.

3.

03 FUENTES DE INFORMACIÓN

Fuentes de información Tectónica 10 (Vidrio I) El vidrio estructural (Ignacio Paricio. Ed. Bisagra) La protección solar (Ignacio Paricio. Ed. Bisagra) Las claraboyas (Ignacio Paricio. Ed. Bisagra) Detail Sept-Oct 2005 Arquitectura Solar Prontuario CITAV. Construir la arquitectura. Del material en bruto al edificio. Un manual (A.Deplazes) Ed. GG Diccionaris on-line: Diccionario de la Real Academia de la Lengua Española: http://buscon.rae.es/diccionario/drae.htm Diccionari de l’Institut d’Estudis Catalans http://pdl.iec.es/entrada/fitxa_DIEC.asp?MOCODI=42624&Page=diec

Diccionario Visual de Arquitectura (Francis D.K. Ching). GG.

Architectural Graphics Standards. Student Edition The American Institute of Architects. Ramsey/Sleeper Basics. Materials Manfred Hegger, Hans Drexler, Martin Zeumer.(Ed.Birkhäuser) Basics. Glass construction (Ed. Birkhäuser. A.Achilles, D.Navratil)