DuPont™ SentryGlas® – prestaciones superiores y económicas en vidrio laminado de seguridad Por Ingo Stelzer, DuPont Alemania (Neu-Isenburg)

El vidrio laminado de seguridad con intercalarios DuPont™ SentryGlas® de altas prestaciones crea nuevas perspectivas. Imagina...

En los últimos años, los arquitectos no sólo han descubierto el vidrio laminado como material de construcción, también han aprendido a explotar mejor sus excepcionales prestaciones estructurales y de diseño. Ahora, los intercalarios DuPont™ SentryGlas® de mayor rigidez combinan la eficiencia en costes con las elevadas prestaciones, ampliando así significativamente el campo de aplicación de este material de construcción, desde la vivienda a las villas de lujo, pasando por los rascacielos, las fábricas y las instalaciones culturales. Durante siglos, la utilización del vidrio en construcción tenía que cumplir tres requisitos: permitir el paso de la luz, asegurar la visión directa del entorno y, al mismo tiempo, proporcionar protección frente a los elementos. Los fabricantes de vidrio han ido perfeccionando estas prestaciones a lo largo del tiempo. La introducción del vidrio laminado de seguridad representó una mejora significativa en relación a estos tres aspectos y el alcance de estas mejoras es aún difícil de determinar en la actualidad, algunas décadas más tarde, porque los arquitectos y los que planifican las estructuras utilizan sólo una parte de sus prestaciones potenciales. Esto es debido, fundamentalmente, a la falta de información relevante, a ideas preconcebidas o a que las condiciones legales que se precisan todavía están por definir. Como consecuencia, es común ir a tamaños excesivamente grandes, con estructuras mayores, más pesadas y más caras de lo necesario para los objetivos que se plantean. SentryGlas® amplía el horizonte A pesar de los muchos años de utilización, el vidrio de seguridad tradicional de una sola lámina todavía conlleva un riesgo de rotura espontánea, ocasionado por las inclusiones de sulfuro de níquel, y con él la capacidad de generar una lluvia muy peligrosa de fragmentos de vidrio. El vidrio laminado de seguridad (LSG en sus siglas en inglés) se comporta de manera diferente, ya que dos o más paneles planos de vidrio son laminados juntos, utilizando una lámina intermedia de polímero, que se adhiere de forma segura al cristal. Se crea así un laminado de gran transparencia, resistente a las fuerzas de la naturaleza, al vandalismo, explosiones y otros riesgos para la seguridad. Si se rompiera, los fragmentos de cristal se mantendrían adheridos a la capa intermedia, en lugar de dispersarse y convertirse en proyectiles que ponen en peligro a las personas o dañan muebles o equipos.

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En el 95 % de los casos se utilizan las capas intermedias hechas con butiral de polivinilo (PVB, p.ej.. DuPont™ Butacite®). No obstante, las nuevas capas intermedias DuPont™ SentryGlas® van ganando cuota de mercado. Este nuevo intercalario, desarrollado originariamente para cristales en zonas de huracanes, es considerablemente más rígido que el PVB. Como resultado, el laminado puede soportar bien mayores cargas o – con la misma carga- reducir el grosor sin comprometer la seguridad. Esto ha creado nuevas e interesantes perspectivas para los arquitectos, y una libertad casi total de trabas en el diseño, ya que las propiedades de fabricación de los nuevos intercalarios permite la producción de tamaños de vidrio teóricamente ilimitados – siempre y cuando encajen en los autoclaves disponibles. El elemento más grande de vidrio que se puede producir hasta ahora es de 3 metros de ancho por 13,5 m de largo. La combinación de durabilidad y transparencia cristalina, protección casi ilimitada frente al amarilleamiento y la excelente estabilidad de sus bordes en condiciones atmosféricas extremas, hacen a SentryGlas® aún más atractivo en instalaciones arquitectónicas, tanto en interiores como en el exterior. Cien veces más rígido Si dos láminas de vidrio superpuestas se sitúan bajo carga, empezarán a combarse cada una por su lado. El desplazamiento ocurre entre dos superficies internas que están en contacto directo, ya que una de las dos superficies cede, mientras que la otra se comprime. Si ambas hojas van laminadas con una capa intermedia de polímero adhesivo, esto será capaz de compensar internamente las diferencias de distorsión; en otras palabras, será capaz de absorber las fuerzas de cizallamiento (fig. 1).

Fig. 1: Efecto combado bajo carga

Las capas intermedias de PVB tales como DuPont Butacite® hacen esta función de manera eficaz cuando se ven expuestas a cargas súbitas y temporales. De ahí que el vidrio de seguridad laminado producido con este tipo de capa intermedia proporcione una protección excelente frente a los efectos de vandalismo, huracanes o explosiones, por ejemplo. No obstante, el PVB es un polímero suave, que comienza a deformarse con cargas a largo plazo. La consecuencia: dos láminas de vidrio laminadas juntas, que utilizan PVB y expuestas a una carga de flexión a largo plazo, se comportan exactamente de la misma forma que dos láminas que no se hayan unido. Por ello, los cálculos estáticos hechos hasta la fecha sólo consideran las propiedades de los componentes del vidrio, y no del efecto conjunto del total del vidrio laminado de seguridad.

Fig. 3: Rigidez (módulo de cizallamiento) de capas intermedias de PVB y SentryGlas® a temperatura ambiente y alta temperatura.

Fig. 2: Comparación de rigidez y resistencia a corto plazo de capas intermedias de PVB y SentryGlas®

Las capas intermedias SentryGlas® reaccionan de manera bastante diferente. Su resistencia en los ensayos de tensión es considerablemente mayor que la del PVB, y su rigidez a temperatura ambiente es de hecho cien veces mayor (fig. 2). El comportamiento a temperaturas superiores también es mejor (fig. 3). Balaustradas en un estadio de béisbol estadounidense Una balaustrada hecha con vidrio laminado de seguridad con intercalarios DuPont™ SentryGlas® en el estadio de béisbol Petco Park de San Diego (EE.UU.), permite a los espectadores ver el juego sin obstáculos. Gracias a la adopción de SentryGlas™, se pudo evitar el uso tanto de marco como de pasamanos de metal.

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1.200 mm por 1.200 mm, fueron fijados por un extremo. En un primer ensayo, se les aplicó una carga lineal (1,5 kN/m) en el límite superior de los paneles de vidrio (en el lado opuesto a la fijación). En otros dos ensayos, se ejerció una carga sobre un punto (1,5 kN) en el centro y en una de las esquinas exteriores. Su comportamiento de distorsión, o la deflexión del extremo superior, se midió a temperatura ambiente. Los resultados de los tres conjuntos de ensayos mostraron consistentemente que el índice de deflexión del vidrio laminado de seguridad con SentryGlas® era menos de la mitad del de la capa intermedia de PVB, y que este índice de deflexión es similar, o incluso inferior, al registrado con la hoja monolítica (fig. 4).

Techo en la sede de Endesa Los arquitectos Kohn Pedersen Fox utilizaron vidrio laminado de seguridad con intercalarios de gran resistencia a la carga DuPont™ SentryGlas® en el techo del tamaño de un campo de futbol de la sede de Endesa en Madrid. Foto: H.G. Esch Laminados más finos, mayor seguridad La diferencia de restricciones, cuando se compara con el PVB, aconseja reconsiderar la aproximación al diseño de paneles de vidrio laminado con cargas estáticas, y también cuentan para las propiedades mecánicas de las capas intermedias. DuPont tiene estudios disponibles al respecto. El potencial de posibilidades se ilustra con los ensayos independientes llevados a cabo sobre acristalamientos para balaustradas [1], en los que una hoja monolítica (19 mm de vidrio de seguridad templado de una sola capa) se comparó con dos laminados de vidrio de seguridad (10 mm templado / 1.52 mm PVB / 10 mm templado y 10 mm templado / 1.52 mm SentryGlas® / 10 mm templado). Los paneles de vidrio, con unas medidas aproximadas de

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Fig. 4: Comparación de índices de deflexión en paneles de muestra hechos con vidrio de seguridad templado de una sola hoja y laminados con PVB o SentryGlas®, expuestos a cargas lineales y sobre un punto. Podemos concluir de lo expuesto y de los ensayos realizados, que la rigidez de SentryGlas® es tan elevada que hay una transferencia casi perfecta de carga entre las dos láminas de vidrio. Esto es también válido para una gama de temperaturas superior y también durante un plazo largo de tiempo. Es por eso que SentryGlas® permite producir laminados que soportan cargas elevadas, con una relación excepcional prestaciones/peso. Con respecto a los laminados con PVB, ofrece oportunidades importantes para: • reducción del grosor del vidrio, a menudo del área de uno o dos grosores de vidrio estándar. • instalación de paneles mayores para cargas determinadas, o • reducción del número de puntos de fijación en acristalamientos sin estructuras. De cara al usuario, esto permite por un lado una cierta reducción de costes, y por otro, una reducción en el peso total del vidrio, que es especialmente apreciada en objetos móviles, como en el caso de yates o material rodante.

Las ventajas de las capas intermedias SentryGlas® en la resistencia a impactos se muestran en la figura 5. Los laminados, cada uno de ellos formado por dos láminas de vidrio con intercalarios hechos de PVB y SentryGlas® respectivamente, fueron expuestos a una tanda de impactos a –12 °C. Los ensayos comenzaron con 25 impactos de 4.300 N, seguidos por otros 10 de 8.600 N. Los dos laminados soportaron la prueba inicial sin romperse. El laminado de PVB continuó, para fallar en el segundo impacto de 12.900 N. El de SentryGlas® soportó otros 10 impactos en este nivel y sólo falló en el tercer impacto de 17.200 N.

Mayor seguridad en caso de rotura El vidrio de seguridad laminado en aplicaciones arquitectónicas es el único vidrio de seguridad con calidad óptica que permanece íntegro después de la rotura. Si hay un impacto suficientemente fuerte, el vidrio se romperá, pero aún así, los peligrosos fragmentos de vidrio permanecerán adheridos a la capa intermedia. Como resultado, el riesgo de lesiones a los viandantes se reduce significativamente y al mismo tiempo se mantienen algunas de las ventajas del vidrio en la protección frente al viento y la lluvia. Algunas mediciones comparativas muestran que este aspecto positivo es considerablemente más acusado en laminados con SentryGlas® que en los de PVB (fig. 6). Durante los ensayos, ambos laminados fueron sometidos a una carga con 3.300 N y luego el vidrio se rompió con la carga restante. La deformación (desplazamiento del centro) se registró tiempo después. La deformación del

Fig. 5: Comparación de resistencia a impactos de laminados hechos con SentryGlas® y PVB.

Fig. 6: Comparación del comportamiento de deformación para laminados con PVB y SentryGlas® , como consecuencia de la rotura del vidrio.

Fachada sur del ‘Triángulo de Colonia’ 2.500 m² de vidrio de seguridad laminado con DuPont™ SentryGlas® hacen que la cara sur del “Triángulo de Colonia” parezca desafiar las leyes de la aerodinámica y la transparencia. Josef Failer, del laminador Flachglas-Wernberg GmbH dice: “Utilizando nuestro vidrio laminado SiglaPlus®, hemos cubierto los requisitos de resistencia estructural de arquitectos, ingenieros y administración local- incluidas las severas exigencias de prestaciones de resistencia al viento, con una solución con un grosor aproximadamente un 20 por ciento menor que el del vidrio laminado tradicional.” Foto: DuPont, © Jens Willebrand

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laminado de PVB fue mucho mayor que la del laminado con SentryGlas®. Además, el laminado con PVB se rasgó después de unos 7 minutos, mientras que el laminado con SentryGlas® permaneció intacto.

Balaustrada de curva cerrada en las escaleras de unas salas de cine La balaustrada de acentuada curva hecha con vidrio de seguridad SentryGlas® consigue que la escalera en espiral de unos multicines en Genova (Italia) sea a la vez transparente y tan atractiva que se utiliza de buen grado por los asistentes al cine, a pesar de que desciende dos plantas en un espacio muy reducido. Fue esencial para el éxito de este proyecto que las fijaciones por puntos se pudieran anclar directamente en el intercalario SentryGlas® , en lugar de en el propio vidrio. Con ello, se alivió la tensión sobre el vidrio y resultó clave para la consecución de los cerrados radios del vidrio laminado curvo. Además, la integridad post-rotura de SentryGlas® es una ventaja clave en esta aplicación.

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Excelente resistencia antienvejecimiento Comparado con las capas intermedias estándar, SentryGlas® también es más resistente a la humedad y a los efectos del tiempo y las temperaturas entre –30 °C y +70 °C. Se trata de resultados consistentes en ensayos de laboratorio y en investigación empírica. Los bordes de los paneles de vidrio laminado se solían tapar para ocultar el daño potencial causado por las condiciones atmosféricas. Gracias a la excepcional estabilidad de los bordes del intercalario SentryGlas®, no han tenido lugar cambios no deseables como la deslaminación en ninguna de sus aplicaciones, incluso en paneles con bordes abiertos expuestos al calor y al clima húmedo de Florida durante siete años.

Cristales ligeros en un yate Viraver Technology s.r.l. (Padua, Italia), proveedor de soluciones avanzadas en cristal, utiliza las capas intermedias estructurales DuPont™ SentryGlas® en los cristales frontales y laterales de los nuevos yates de los astilleros Sanlorenzo S.p.a. La combinación de resistencia, transparencia y comportamiento a la intemperie garantiza que los paneles de vidrio laminado, que tienen entre 1 y 3 metros de largo y entre 1 y 1,5 metros de alto, conserven su transparencia y resistencia a impactos a pesar de su exposición a largo plazo a condiciones climáticas adversas. Además, el grosor total del vidrio se redujo frente al vidrio monolítico estándar, con lo que se disminuyó el peso total. Foto: Sanlorenzo S.p.a.

Al utilizarse combinado con sellantes de silicona estándar, los elementos de vidrio con capas intermedias SentryGlas® unidos entre sí no muestran decoloración u otra forma de daño en sus cantos, incluso después de años de soportar la intemperie. El cristal de seguridad con intercalarios SentryGlas® se utiliza en exteriores en todo el mundo. Años después, proporcionan el mismo nivel de seguridad y ofrecen el mismo aspecto de bordes intactos que el día en que fueron instalados. Transparencia máxima durante muchos años Además de su alta rigidez, las capas intermedias SentryGlas® ofrecen una ventaja adicional: su elevada transparencia cristalina. Tras años de uso, la capa intermedia mantiene su transparencia original. El valor de amarilleamiento es de 1,5 o menor, y no se incrementa significativamente. Las capas intermedias estándar tienen valores de amarilleamiento de entre 6 y 12. Además, los laminados con SentryGlas® no precisan adhesivos, ni otros refuerzos de laminación o plastificantes, que pueden ser causa de decoloración. Aplicación universal Gracias a las excelentes propiedades ópticas de las capas intermedias SentryGlas®, arquitectos y diseñadores pueden especificar ahora vidrio de seguridad de gran transparencia hecho con vidrio con extra claro. Entre su amplio número de aplicaciones posibles se encuentran: • Oficinas y edificios públicos con más luz natural. • Escaparates para grandes almacenes y tiendas. • Cristal de seguridad para vitrinas de joyería. • Ventanas panorámicas. • Lucernarios y otras formas de vidrio en techos. • Cristales transparentes de alta seguridad. • Cristales de invernaderos y semilleros. • Ventanas de color neutro en estudios de arte y fotografía. Los arquitectos e ingenieros que quieran sacar los máximos beneficios de SentryGlas® encontrarán laminadores especializados en fabricación de vidrio laminado de elevadas prestaciones en todo el mundo. El proceso de laminado es casi idéntico al utilizado en el vidrio laminado estándar. Las diferencias pueden encontrarse en la forma en que se suministran los intercalarios (hojas en lugar de rollos) y en el hecho de que no precisan almacenamiento refrigerado. SentryGlas® puede procesarse en las unidades y líneas de producción existentes.

Bibliografía [1] John Colvin, JCGC Ltd.: Comparison of Monolithic and Laminated Glass; Glass Performance Days 2007, Tampere/Finland, Resumen

Fachada de hipermercado en el norte de Italia Teleya, un especialista italiano en muros cortina y revestimientos, ha desarrollado y patentado un concepto de fachada muy transparente y minimalista, en el que las capas intermedias DuPont™ SentryGlas® proporcionan la transmisión de cargas precisa. Una de las primeras aplicaciones de este sistema de fachada por puntos es la de un hipermercado en Cesena, en el noreste de Italia. Además de la elevada resistencia y rigidez de los intercalarios, su adherencia directa al metal es fundamental para la estabilidad del conjunto de la fachada, ya que permite una muy eficiente transferencia de cargas a los minimalistas dispositivos de acero inoxidable de fijación por puntos. Foto: Paola di Petri

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DISPONIBLE A TRAVÉS DE LOS LAMINADORES E INSTALADORES DE SISTEMAS DE ACRISTALAMIENTO MÁS IMPORTANTES Los laminadores de vidrio experimentados, especialistas en sistemas de fachadas y armazones y contratistas de acristalamiento están repartidos por todo el mundo para ayudar a los arquitectos y diseñadores con las especificaciones de DuPont™ SentryGlas.®

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