CUBIERTAS TRANSLUCIDAS

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INSTITUTO TECNOLOGICO DE

ZACATECAS NOMBRE DEL ALUMNO:

IVAN ALEJANDRO ZORRILLA HERNANDEZ

NOMBRE DEL DOCENTE:

ARQ. RAUL LARA QUINTANAR

NOMBRE DE LA MATERIA:

TALLER DE CONSTRUCCIÓN II

TEMA:

CUBIERTAS TRANSLUCIDAS

GRADO Y GRUPO:

5° SEMESTRE “R”

ZACATECAS, ZACATECAS A 28 DE ABRIL DEL 2014

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Contenido

PRESENTACIÓN .................................................................................................................................... 3

INTRODUCCION ................................................................................................................................... 4

INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO. ..................................................................................................... 4

SISTEMA DANPALON ........................................................................................................................... 5

DISTANCIA ENTRE APOYO ................................................................................................................. 10

CUBIERTA DE VIDRIO ......................................................................................................................... 11

VIDRIOS PARA ACRISTALAMIENTOS .................................................................................................. 12

TIPOS DE VIDRIOS .............................................................................................................................. 13

CONCLUSION ..................................................................................................................................... 29

GLOSARIO .......................................................................................................................................... 30

BIBLIOGRAFIA .................................................................................................................................... 30

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PRESENTACIÓN

En este trabajo comprenderemos las ventajas y desventajas de las cubiertas translucidas

tanto de vidrio, policarbonato, así como el concreto translucido en la obra arquitectónica.

También se verán algunos materiales y características de estas cubiertas, para así

comprender su funcionamiento, y la mejor manera de utilizarlos, de acuerdo a los

requerimientos del proyecto o climáticos.

Esperando que este trabajo sea de ayuda y agrado tanto para alumnos, arquitectos

docentes así como profesionistas de esta carrera, de antemano muchas gracias.

IVÁN ALEJANDRO ZORRILLA HERNÁNDEZ

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INTRODUCCION

Las cubiertas traslucidas se usan en todo tipo de proyectos arquitectónicos para incrementar

el paso de luz natural, de esta manera se logra reducir costos de mantenimiento eléctrico,

buscando una arquitectura más sustentable, las aplicaciones más comunes son:

• Planas a un agua

• Planas a dos aguas

• Pirámides

• Cúpulas

• Arcos Autoportantes

• Arcos de cañón corrido

Dentro de los principales materiales utilizados para estos proyectos, esta el policarbonato.

Este debe ser resistente a todos los agentes atmosféricos durante gran cantidad de tiempo.

El policarbonato tiene virtudes de las que el vidrio carece, como ligereza, resistencia, bajo

mantenimiento, es más térmico, y se puede curvar en frío.

Las laminas de policarbonato del Sistema Danpalon son las mas resistentes a los rayos UV

(99.9%de protección) esto y la fabricación de la estructura multicelular con resinas vírgenes

le dan mayor durabilidad y resistencia al impacto y la intemperie que ninguna otra, además

de su sistema de instalación que garantiza 0% filtraciones debido a ensamblaje mecánico,

de rápida colocación y de bajo mantenimiento que minimizan el uso de silicones.

Dada la cualidad de que los techos de policarbonato permiten la transmisión de luz que se

requiere dentro de un espacio determinado, su uso se expande hacia el área comercial y

también en pérgolas de terrazas, jardines interiores y lavanderías de residencias.

Este tipo de producto cuenta con múltiples ventajas en comparación con otro tipo de

cubiertas transparentes como la fibra de vidrio, las de acrílico y las de vidrio. La diferencia

radica en que las de policarbonato son 200 veces más resistentes que un vidrio y 8 veces

más fuerte que un acrílico (en relación a dureza). De igual forma tienen una protección

contra los rayos ultravioletas que evita que se cristalice o pierda su color original, es decir

que se amarillente, como sucede con las de vidrio.

INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO.

Se utiliza un sistema de instalación mecánico, junto con una serie de conectores y de

molduras que se emplean para que la cubierta se mantenga lo más rígida posible. Para

sujetarlas se utilizan tornillos de acero inoxidable, los cuales pueden ser cambiados en caso

de corrosión por el exceso de humedad. el mantenimiento de las láminas de policarbonato

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es sencillo, de hecho están diseñadas con un grado independiente para que la misma

cantidad de agua que cae producto de la lluvia, limpie la cubierta. Además, se puede

realizar una limpieza con agua y esponja, una vez al año.

Si el uso final es como cubierta, ésta debe tener una pendiente superior al 10% y con la

nervadura en la misma dirección.

Si el proyecto considera el curvado de la plancha, se recomienda que sea en un radio

mínimo de 180 veces su espesor.

El sellado debe contemplar ambos extremos de la plancha, considerando que en su extremo

superior quedan cubiertas totalmente las cámaras con cinta de aluminio – por ejemplo -, en

tanto, el interior debe ser con cinta porosa.

Los perfiles a utilizar pueden ser de varios materiales, pero en todos los caos debe dejarse

una holgura de, al menos, 3 mm; debiéndose comprobar este valor cuando la plancha

supere el metro.

Los pernos de fijación deben contemplar gomillas de materiales como EPDM, Butil o

Neopreno, preferentemente de color claro.

VALORES MÍNIMOS DE AGARRE POR LOS PERFILES

Es muy importante respetar los agarres mínimos de las planchas por los perfiles así como

las holguras.

Mínimo largo de agarre por el costado 20 mm.

Mínima holgura por dilatación por costado 3 mm.

Se debe cuidar no aplastar la parte de la plancha agarrada por el perfil por un exceso de

apriete de los tornillos.

IMPORTANTE: Siempre tener presente que al cortar a lo largo de la nervadura, evitar

dejar bordes irregulares con paredes sueltas, disminuyendo resistencia y dejando irregulares

distancias para dilatación.

Lo anterior se puede evitar si el proyecto considera ancho entregado por el fabricante,

dejando así ambos bordes de plancha cerrados, reduciendo costos de sobras de material y

trabajo adicional de cortes.

SISTEMA DANPALON

Danpalon® es un sistema constructivo de ALTA CALIDAD, el primero en su clase, que

nos ofrece la solución de iluminación natural a sus proyectos de fachadas, cubiertas,

interiorismo y franjas de iluminación.

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Danpalon® es vendido en todo el mundo en donde día con día demuestra su alto

desempeño y preferencia por diversos arquitectos para completar grandes proyectos.

TODAS NUESTRAS LÁMINAS TIENEN UN ANCHO DE *0.60M Y 11.98M DE

LONGITUD, CON PESTAÑAS DENTADAS A LOS LADOS A TODO LO LARGO,

QUE PERMITEN LA UNION DE LOS PANELES.

El sistema consiste en láminas traslúcidas fabricadas a base de resinas vírgenes de

policarbonato que al momento de su extrusión forman un panel con pestañas dentadas que

sirven para dar unión mecánica, las cuales se fijan a la estructura mediante accesorios que

permiten su libre expansión térmica consiguiendo una barrera impermeable, confiable y de

gran aporte estético para el proyecto arquitectónico.

El Sistema Danpalon® es consecuencia de la innovación, con la más alta calidad,

versatilidad y estética, traídas para su aplicación en: Domos, Cubiertas y Fachadas; que

ofrece seguridad y facilidad en su colocación.

Es vendido en todo el mundo para proyectos del más alto nivel, donde las certificaciones

internacionales y los cumplimientos de los más estrictos códigos de construcción son

indispensables.

El sistema Danpalon es la solución que mejor se adapta a las necesidades de durabilidad y

resistencia más exigentes.

Algunas Ventajas

Altamente resistente al impacto (prácticamente irrompible)

Gran durabilidad (expectativa de vida mayor a 20 años)

Altísima protección contra rayos UV (99,9%)

Garantizado 100% contra filtraciones

Mínimo mantenimiento

Libre expansión térmica

Gran ligereza

No se amarillenta ni se decolora

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Configuración de estructura interna multicelular

Ahorro en estructura de soporte

Sistemas de fijación que evitan perforar la lámina

Se adapta a casi cualquier diseño de cubierta, fachada ó recubrimiento interior.

7 colores de línea, con la posibilidad de realizar colores especiales

VENTAJAS DANPALON

SISTEMA TRASLÚCIDO 100% SELLADO A BASE DE TECNOLOGÍA DE PUNTA.

Es el único Sistema de policarbonato que garantiza una impermeabilidad total según la

norma ASTM E-331: penetración de agua en uniones de lámina igual a CERO.

RESISTENCIA A LA INTEMPERIE

Debido a su alta y uniforme protección contra Rayos UV (99.9%), evita el amarillamiento,

la decoloración y la cristalización (intemperización de los paneles); su estabilidad de color

y vida útil, es muy superior a cualquier policarbonato.

EXPANSIÓN TÉRMICA

Nuestro sistema permite el libre movimiento por temperatura de la lámina, sin perder sus

cualidades de cero filtración y siempre manteniendo una perfecta sujeción a la estructura.

RESISTENCIA AL IMPACTO

El utilizar resinas de policarbonato virgen proporciona una altísima resistencia al impacto,

aunado a su configuración estructural "MULTICELL y HONEY COMB" Danpalon es

prácticamente irrompible.

RETARDANTE A LA FLAMA

Las láminas contienen elementos retardantes al fuego, es auto extinguible y generan poco

humo: clasificación B,s2,d0 de acuerdo a la norma europea de inflamabilidad.

LIGERO

Danpalon es 11 veces más ligero que el vidrio, su peso es de 1.80 kg. /m2 en 8 mm de

espesor y de 3.35 kg. /m2 en 16mm.

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GARANTÍA Y CALIDAD

Cumple con normas SI-ISO-9001 y cuenta con las certificaciones de calidad

internacionales más estrictas que avalan su desempeño, dando como resultado una

expectativa de vida mayor a 25 años.

TEMPERATURA DE SERVICIO

Resiste desde -40ºC hasta 120ºC, sin afectar sus propiedades.

AISLAMIENTO TÉRMICO.

Debido a su estructura multicelular permite reducir notablemente la transmisión de calor y

aunado a la tecnología en la aplicación de colores se puede regular la transmisión de luz y

por ende de temperatura. (Estructura nanocell + color = Mejor temperatura)

BENEFICIOS

LIBERTAD DE DISEÑO

Por su resistencia al impacto, transparencia, ligereza, colores y dimensiones le permiten una

gran versatilidad en el diseño de cubiertas y fachadas traslucidas, franjas de iluminación, e

interiorismo.

ILUMINACIÓN NATURAL = AHORRO DE ENERGIA.

Nuestro sistema proporciona el mejor nivel de difusión de luz, mediante la eliminación de

resplandor de la luz solar y la creación de un entorno libre de radiación ultravioleta.

AMIGABLE CON EL AMBIENTE

El Sistema Danpalon es un material que se puede reciclar en su totalidad, goza del

certificado HQE que lo avala como una lámina de Alta Calidad Ambiental · El uso de

energía eléctrica se reduce

INVERSIÓN CON GRANDES BENEFICIOS

Inversión muy rentable por su alta durabilidad, por el ahorro de energía eléctrica, por el

ahorro en estructuras ligeras debido a su bajo peso y por su mínimo mantenimiento.

CALIDAD Y EXPERIENCIA PROBADA

El uso del Sistema Danpalon en importantes obras arquitectónicas alrededor del mundo

durante más de 30 años y la confianza de los arquitectos más prestigiados nos respaldan

ampliamente desde hace más de 14 años, en México se han instalado más de 450,000

metros cuadrados del Sistema Danpalon® siempre con excelentes resultados.

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COLORES

Cuando el color tiene su mayor riqueza, la forma tiene su plenitud

Los colores Danpalon intensifican los efectos de la luz al mismo tiempo que generan una

estética única, reforzando diseños asombrosos.

Dentro de nuestro arcoíris de colores contamos con siete colores de línea y cinco colores

especiales.

Una abundante paleta de colores permite dar mayor vida a todos sus proyectos.

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DISTANCIA ENTRE APOYO

Las características de las planchas de policarbonato hacen que éstas difícilmente colapsen

por carga. Pudiendo, teóricamente, colocarse espesores reducidos soportando cargas

altas con distancias entre apoyos tentadores a realizar. El punto es, si los apoyos a los

cuales al final se traspasan esos esfuerzos tienen las propiedades para soportar estas

cargas, a su vez de evitar que las planchas se desprendan de los perfiles que las sujetan.

Las principales variables a considerar son:

• cargas de trabajo (viento-nieve-otros)

• temperatura (diferencias)

• humedad (diferencias)

• del proyecto – pendientes – curvado de plancha – aislamiento térmica y

transparencia buscada

– compatibilidad de estructura principal con estructura secundaria que recibe

la perfilería de planchas.

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A continuación, se demuestra una tabla de doble entrada para cubiertas planas, donde se

puede obtener las distancias de apoyo perpendiculares a al nervadura (costaleras). Se

considera un ancho de plancha de 98 cm, lo que genera una distancia entre ejes de

estructura de soporte de 10cm.

CUBIERTA DE VIDRIO

En los últimos años, a nivel mundial, se sufren los efectos del incremento energético. Ante

esta situación, la industria de la construcción ha creado alternativas eficientes que buscan

un mayor aprovechamiento de los recursos naturales y por ende, bajar considerablemente

el consumo de luz eléctrica. Los techos de vidrio forman parte de esa extensa lista de

materiales que ofrecen un sinnúmero de ventajas enmarcadas dentro del concepto

funcional y estético de la arquitectura moderna

Vidrio

Es una sustancia sólida, sobrefundida, amorfa, dura, frágil, que es complejo químico de

silicatos sólidos y de cal que corresponde a la fórmula: SiO2 (Na2O) m (CaO ) n.

Vidrio de seguridad

Por su posición relativa a los lugares de circulación o permanencia de personas y por las

consecuencias derivadas de su rotura accidental o intencional, todo vidrio colocado en

techos o fachadas inclinadas más de 15º respecto de la vertical, debe ser siempre

laminado con PVB. Los Cristales Laminados de seguridad, otorgan total protección, pues

en caso de que un vidrio se rompa, los trozos no caen, permanecen adheridos a la lámina

de PVB, manteniendo la integridad física del paño.

Clasificación de vidrio

Por su proceso de fabricación

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• Vidrio estirado

• Vidrio pulido

• Vidrio grabado

Por su visibilidad

• Vidrio transparente

• Vidrio translúcido

• Vidrio con coloración

Vidrio reflejante (por su reacción química)

• Vidrio insulado

• Vidrio acústico

• Vidrio térmico

• Vidrio opaco

• Espejos de vidrios

VIDRIOS PARA ACRISTALAMIENTOS

La función principal del vidrio, tradicionalmente y a lo largo de la historia, ha sido

protegerse del exterior y al mismo tiempo permitir que penetre la luz natural al interior.

Los avances de la tecnología en materia de vidrios permite que a través de ellos se consiga

protección ante el calor, frío, ruidos, fuego, agresiones y accidentes.

Es el elemento principal para aportar transparencia a la ventana, por lo tanto, debe

cumplir con estas funciones:

1. Control en la trasmisión de luz.

2. Protección del local y las personas.

3. Control de trasmisión de ruidos, radiación solar.

4. Comunicación entre exterior y el interior.

5. Función estética.

Veamos los Procedimientos de Fabricación del Vidrio :

Vidrio Recocido

Cuando ya se ha obtenido el vidrio por fusión de sus componentes, se extrae del horno y

se lo somete a un tratamiento de recocido a fin de eliminar y repartir las tensiones.

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Vidrio Templado

Obtenido el recocido, se lo trata mediante un proceso térmico calentando hasta 700ºC y

luego se produce un enfriado brusco; ésto le otorga al vidrio ciertas propiedades térmicas

y mecánicas notables. Si sufriera rotura, se fragmenta en pequeños trozos sin astillarse, lo

cual disminuye riesgos en accidentes.

TIPOS DE VIDRIOS

Los distintos tipos de vidrios empleados en la construcción tienen muchas aplicaciones y

características diferentes de acuerdo al destino que tenga; junto con el hormigón y el

acero componen los materiales protagonistas de las construcciones actuales.

Vidrios usados en la construcción

Vidrio Recocido

Vidrio Templado

Vidrio Impreso Templado

Vidrio Armado

Vidrio Serigrafiado

Vidrio Grabado al Chorro de Arena

Vidrio Laminar

Vidrio Cortafuego

Vidrio Curvado

Vidrio Termoendurecido

Vidrio Tensionado

Vidrio Antirreflejo

Vidrio Moldeado

Vitral

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Vidrio Templado

El templado térmico del vidrio le permite obtener gran resistencia mecánica. La mayoría

de los vidrios que se fabrican para seguridad pasan el proceso de temple térmico. En este

proceso, las piezas de vidrio ya poseen su forma definitiva antes de ingresar al horno de

temple, puesto que después de haber sido templadas, no es posible realizar ningún tipo

de corte.

El proceso de templado se realiza calentando los vidrios a una temperatura un poco más

baja que la de ablandamiento y luego se enfrían bruscamente mediante chorros de aire

frío por su superficie.

Ésto hace que la placa de vidrio quede sometida a fuerzas externas de compresión

mientras que internamente aparecen fuerzas de tracción. El templado otorga al vidrio

mayor resistencia mecánica y de seguridad pues si llega a la rotura, se parte

fragmentándose en pequeños trozos sin astillarse.

Vidrio Impreso Templado

La aplicación más frecuente es en puertas, cerramientos de duchas y bañeras. También

puede destinarse para cerramiento de huecos fijos o practicables donde no se requiere

transparencia pero si el paso de la luz, ofreciendo un aspecto decorativo a la estancia.

Por lo general se provee con los herrajes adecuados.

Los espesores de estos vidrios se encuentran entre 9 y 11 mm.

Vidrio Antirreflectante

El vidrio antirreflectante o antirreflejo posee un tratamiento en ambas caras que le

permite lograr una textura superficial tal que disminuye la reflexión de la luz sin

distorsionar los colores.

Al tener sus dos caras tratadas, puede usarse la placa de igual modo en una u otra

posición.

Por lo general, se usa en el acristalamiento y protección de cuadros.

Doble Acristalamiento

Está formado por dos o más lunas separadas entre sí por cámaras de aire deshidratado

resultando un eficaz aislante, proporcionando confort térmico pues elimina el efecto

pared fría en zonas cercanas al cristal.

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Tiene la gran ventaja de no condensar, lo que ofrece mejor estética y fácil mantenimiento.

La separación entre lunas se define por un perfil metálico entre ellas, en cuyo interior se

introduce un producto desecante y se asegura la estanqueidad con doble sellado

perimetral; el primero a base de butilo y el segundo con un polisulfuro.

Para claraboyas se utiliza el sellado con siliconas.

Se fabrica con doble y triple acristalamiento. Puede fabricarse con mayor número de

cámaras, según el grado de aislamiento y el destino.

El sistema de doble acristalamiento es una solución eficaz porque reduce el flujo de

energía lumínica, térmica y sonora al atravesar el acristalamiento, así disminuye los

coeficientes de trasmisión energética y de ruidos.

El doble acristalamiento tiene las siguientes aplicaciones:

Ofrece iluminación y visibilidad con confort. Permite resolver acristalamientos con

mejores condiciones térmicas, acústicas y ahorro energético.

Posee control solar, regulando los aportes energéticos excesivos sin renunciar al

aislamiento térmico en épocas invernales o de menor asoleamiento, siendo posible

el uso de vidrios de baja emisividad.

Disminuye las consecuencias en accidentes domésticos por el empleo de vidrios de

seguridad.

Vidrio Laminado

El vidrio laminado se compone de dos o más vidrios simples unidos entre sí mediante

láminas plásticas (butiral de polivinilo) que poseen muy buena adherencia, transparencia,

resistencia y elasticidad.

La lámina de butiral absorbe las radiaciones ultravioletas y ofrece ventajas acústicas pues

atenúa el fenómeno de resonancia.

Una de las características más relevantes de este tipo de vidrio es su alta resistencia al

impacto y la penetración, motivo por el cual se lo utiliza para protección de personas y

bienes.

En caso de rotura, la lámina plástica retiene por adherencia los fragmentos de vidrio,

reduciendo así los riesgos de daños en caso de accidente.

Vidrios Serigrafiados

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Los vidrios serigrafiados se fabrican mediante un proceso por el cual se deposita en una

de las caras de la plancha esmaltes vitrificables en una o varias capas por el método de

serigrafía. Luego se somete al templado quedando la serigrafía formando masa con el

vidrio, ya imposible de separar del vidrio e inalterable a los elementos.

Adquiere las mismas propiedades del vidrio templado normal aunque puede disminuir su

resistencia al choque mecánico en función de la superficie esmaltada, el espesor de las

capas de esmalte u otras causas ligadas al proceso.

Los vidrios serigrafiados pueden combinarse en composiciones de doble acristalamiento y

laminados, pudiéndose conseguir acabados traslúcidos y opacos.

Los vidrios, cualquiera sea su tipo, deben almacenarse en locales aireados, protegidos de

las inclemencias del tiempo y de los rayos solares. En casos en que no queda otra

alternativa de almacenarlos al exterior, se recomienda cubrirlos con un entoldado con

ventilación.

Todos los vidrios, después de cierto tiempo, sufren la degradación del material producto

de las diferencias de temperatura y la acción de las lluvias o por los movimientos propios

de la estructura del edificio; por ello se recomienda efectuar inspecciones periódicas de

mantenimiento para verificar su estado.

Verificar periódicamente el estado de las juntas y del sellado del vidrio, ranuras o agujeros

de drenes de agua.

Como acabamos de leer en el capítulo anterior, la materia prima básica para hacer un

vidrio son las arcillas. Cuando a esta materia se le agregan distintos compuestos químicos

se obtienen diferentes tipos de vidrio. Con base en su composición química se puede

hacer una clasificación como la que aparece en la tabla II.1, donde se resumen los

compuestos y elementos que poseen los vidrios comerciales más comunes.

TABLA II.1. Composición de los vidrios comerciales

(los números indican el porcentaje)

Elementos Sódico—

cálcico Plomo Borosilicato Sílice

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Sílice 70-75 53-68 73-82 96

Sodio 12-18 5-10 3-10

Potasio 0-1 1-10 0.4-1

Calcio 5-14 0-6 0-1

Plomo 15-40 0-10

Boro

5-20 3-4

Aluminio 0.5-3 0-2 2-3

Magnesio 0-4

Para hablar detalladamente de cada uno de ellos sigamos el mismo orden de la tabla.

EL VIDRIO SÓDICO-CÁLCICO

Está formado por sílice, sodio y calcio principalmente. La sílice es parte de la materia

prima básica, el sodio le da cierta facilidad de fusión y el calcio la provee de estabilidad

química. Sin el calcio el vidrio sería soluble hasta en agua y prácticamente no serviría para

nada. ¿Te imaginas un vaso que se deshiciera con el agua?

Este tipo de vidrio es el que se funde con mayor facilidad y el más barato. Por eso la mayor

parte del vidrio incoloro y transparente tiene esta composición. Las ventanas de los

edificios, desde la más grande hasta la más pequeña están hechas con este vidrio. Lo

único que cambia de una diminuta ventana a un ventanal de enormes dimensiones es el

espesor. Está tan estudiado el grosor en relación con el tamaño, que hay una clasificación

y una reglamentación para el tipo de vidrio que se debe usar en cada construcción. En la

figura 19 se ilustra el espesor necesario del vidrio, según el tamaño de la ventana. Por

ejemplo, un ventanal de 200 cm de altura tiene que tener entre 75 y 100 mm de espesor.

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Figura 19. Espesores de vidrios de ventanas.

La resistencia química del vidrio sódico-cálcico se ha mejorado en años recientes al

aumentar la proporción del sílice, porque ésta es poco reactiva. También se aumenta la

fortaleza a lo que se conoce como choque térmico. ¿Sabes lo que es el choque térmico?

Quizá alguna vez hayas visto cómo se rompe un refractario (no de los especiales) que,

después de sacarlo del horno y estando aún caliente, se pone debajo del agua fría. Esto es

lo que se conoce como un choque térmico. La explicación de por qué se produce es muy

sencilla. Imaginémonos que las moléculas están formadas por pelotas unidas con resortes

que se estiran y contraen (las pelotas son los átomos y los resortes los enlaces). Al

aumentar la temperatura, lo que estamos haciendo es aumentar la energía térmica que se

traduce en que los resortes de las moléculas se contraigan y se estiren más y a mayor

velocidad. Al hacerlo necesitan un lugar más amplio, como se puede ver en la figura 20(a),

y el material se expande. Si ahora lo ponemos en agua fría, la energía térmica disminuye y

los resortes vuelven a tener su movimiento original, por lo que ya no necesitan más

espacio para moverse. Si el vidrio se enfría poco a poco, paulatinamente llega a sus

dimensiones originales y no se produce ningún rompimiento. Cuando el material regresa

rápidamente al tamaño inicial se rompe. Se llama choque térmico porque se están

enfrentando dos temperaturas diferentes, lo cual provoca que el material se destruya.

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Figura 20. Vibraciones en la molécula de SiO2.

Los átomos también se mueven de arriba hacia abajo, como se muestra en la figura 20(b),

y en este caso los resortes casi no se estiran ni contraen. Cuando se aumenta la

temperatura este movimiento se hace más pronunciado, pero como los resortes se estiran

menos, no se necesita un espacio mucho mayor y el material no se expande tanto. Así,

aun cuando rápidamente regrese a su tamaño inicial al enfriarse, no se produce ninguna

rotura porque no hay gran diferencia entre la dimensión original y la expandida.

A estos movimientos entre los átomos se les conoce como vibraciones, y en general se

producen los dos tipos en la mayoría de los materiales. Cuando las vibraciones son de

arriba hacia abajo, como las de la figura 20(b), la expansión será más reducida que cuando

son de la otra forma y el material tendrá más resistencia al choque térmico. Esta

característica es medible y se conoce como coeficiente de dilatación calorífico. Ahora ya

podemos dar una explicación al hecho de que el vidrio con mayor proporción de sílice sea

más resistente al choque térmico. La sílice tiende a mantener sus dimensiones cuando se

calienta. Está formada por un átomo de oxígeno entre dos átomos de silicio, y la mayor

parte de sus vibraciones son como las de la figura 20(b), moviendo al átomo de oxígeno de

lado a lado. La distancia entre las moléculas de sílice es suficiente para acomodar este

movimiento y por esta razón la distancia entre los átomos de silicio crece muy poco

cuando se aumenta la temperatura, la expansión es pequeña y, por lo tanto, la resistencia

al choque térmico es grande. Cuando se añaden otros elementos, como en la figura 20(c),

se rompe el puente Si-O-Si, y entonces pueden predominar vibraciones como la de la

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figura 20(a). Si esto pasa, el material tiene que expandirse para poder moverse

longitudinalmente, aumentando con esto la probabilidad de un choque térmico. Sin

importar cuál sea la composición del vidrio de que se trate, su resistencia al choque

térmico siempre será mayor mientras más cantidad de sílice tenga.

EL VIDRIO DE PLOMO

El siguiente tipo de vidrio que aparece en la tabla es el de plomo, en el cual se sustituye el

óxido de calcio por óxido de plomo. Es igual de transparente que el vidrio sódico-cálcico,

pero mucho más denso, con lo cual tiene mayor poder de refracción y de dispersión. Se

puede trabajar mejor que aquél porque funde a temperaturas más bajas. Su coeficiente

de dilatación calorífica es muy elevado, lo cual quiere decir que se expande mucho cuando

se aumenta la temperatura y por lo tanto no tiene gran resistencia al choque térmico.

Posee excelentes propiedades aislantes, que se aprovechan cuando se emplea en la

construcción de los radares y en el radio. Absorbe considerablemente los rayos

ultravioletas y los rayos X, y por eso se utiliza en forma de láminas para ventanas o

escudos protectores.

Es un vidrio blando a baja temperatura que permanece con cierta plasticidad en un rango

de temperatura, lo cual permite trabajarlo y grabarlo con facilidad. Las piezas del material

conocido como cristal cortado están hechas con este vidrio. Asimismo, se utiliza en la

elaboración de vidrios ópticos, para lo cual se añade óxido de lantano y tono. Estos vidrios

dispersan la luz de todos los colores. Son excelentes lentes para cámaras fotográficas

porque con una corrección mínima dan luz de todos los colores y la enfocan de manera

uniforme en el plano de la película. Si no fuera así, unos colores serían más intensos que

otros en una fotografía, y no se lograrían imágenes tan reales.

Si nos fijamos en la tabla II.1, vemos que el vidrio de plomo también tiene una proporción

de potasio. El potasio hace que el material sea más quebradizo, pero el plomo resuelve el

problema. Este tipo de vidrio, con estas propiedades tan peculiares, fue inventado cuando

se trataba de resolver el problema de la fragilidad del vidrio con potasio. Como te podrás

imaginar, es más caro que el anterior.

EL VIDRIO DE BOROSILICATO

Nació en 1912. Después de la sílice, su principal componente es el óxido de boro. Es

prácticamente inerte, más difícil de fundir y de trabajar. Los átomos de boro se incorporan

a la estructura como Si-O-B, y su forma de vibrar es como la que se presenta en la figura

20 (b). Tiene alta resistencia a cambios bruscos de temperatura, pero no tan alta como la

del vidrio de sílice puro, pues aun cuando presenta el mismo tipo de vibración, la longitud

de los enlaces varía más cuando está presente el boro y el material tiene un coeficiente de

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dilatación mayor. El valor de este coeficiente es 0.000005 centímetros por grado

centígrado. Esto quiere decir que por cada grado centígrado que aumenta la temperatura,

el vidrio se agranda 0.000005 centímetros. Muy poco, ¿verdad? Por eso se utiliza en la

elaboración de utensilios de cocina para el horno y de material de laboratorio, pues es

muy resistente al calor y a los cambios bruscos de temperatura. Estos objetos no se hacen

de vidrio de sílice puro porque su manufactura es complicada, ya que tienen que alcanzar

temperaturas de 1650ºC para hacerlo.

EL VIDRIO DE SÍLICE

Formado con 96% de sílice es el más duro y el más dificil de trabajar, pues es necesario

emplear una costosa técnica al vacío para obtener un producto para usos especiales, que

transmite energía radiante del ultravioleta y del infrarrojo con la menor pérdida de

energía. También existe otra novedosa técnica en cuya primera etapa se utiliza vidrio de

borosilicato que se funde y se forma, pero con dimensiones mayores a las que se desea

que tenga el producto final. Este artículo se somete después a un tratamiento térmico,

con lo cual se transforma en dos fases vítreas entremezcladas, es decir, en dos tipos de

vidrios diferentes entremetidos uno en el otro. Uno de ellos es rico en álcali y óxido de

boro, además de ser soluble en ácidos fuertes (clorhídrico y fluorhídrico) calientes. El otro

contiene 96% de sílice, 3% de óxido de boro y no es soluble. Esta última es la composición

final del vidrio de sílice.

En la segunda etapa de fabricación el artículo se sumerge en un ácido caliente, para diluir

y quitar la fase soluble. El vidrio que tiene grandes cantidades de sílice, y que no se

disuelve, forma una estructura con pequeños agujeros, llamados poros. Posteriormente se

lava el vidrio para eliminar el ácido bórico y las sales que se forman, concluyendo con un

secado.

En la tercera y última etapa el artículo se calienta a 1 200º C, y se observa una contracción

de aproximadamente 14%. Esto quiere decir que su tamaño disminuye en ese porcentaje.

Los poros desaparecen. Su estructura se consolida sin que se produzca ninguna

deformación. Los gases contenidos en el interior son desorbidos y el vidrio adquiere una

apariencia perfectamente transparente y hermética.

Los vidrios que contienen 96% de sílice tienen una estabilidad tan grande y una

temperatura de reblandecimiento tan elevada (1 500ºC) que soportan temperaturas hasta

de 900ºC durante largo tiempo. A temperaturas más altas que éstas puede producirse una

desvitrificación y la superficie se ve turbia. Por todas estas propiedades se utilizan en la

fabricación de material de laboratorio, que requiere una resistencia excepcional al calor,

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como sucede con los crisoles, los tubos de protección para termopares, los revestimientos

de hornos, las lámparas germicidas y los filtros ultravioletas (figura 21).

Figura 21. Representación esquemática de un monocromador de un espectrofotómetro

infrarrojo.

La sílice es un material elástico casi perfecto. Cuando se deforma debido a una fuerza

externa, rápidamente regresa a su forma original. No pierde su estructura química ni

siquiera con el calor, razón por la cual este tipo de vidrio es el más cotizado.

CÓMO DARLE COLOR AL VIDRIO

Los cuatro tipos de vidrio químicamente diferentes que hemos descrito pueden adquirir

color fácilmente si se les añaden impurezas de metales de transición a las mezclas

utilizadas. Esto no afecta ninguna de las demás propiedades. En la antigüedad, el vidrio

estaba inevitablemente coloreado por las impurezas que de manera natural contienen las

arcillas y por la contaminación en los crisoles de fusión. El primer vidrio relativamente

incoloro se obtuvo a principios de la era cristiana, en Roma, pero el primero que

realmente no tuvo color no se logró sino hasta el sigloX en Venecia.

Las investigaciones en los últimos 50 años acerca de cómo colorear el vidrio han sido muy

importantes, ya que no se han perseguido sólo fines artísticos y ornamentales, sino

también científicos, como por ejemplo, la elaboración de filtros y lentes de color para los

sistemas de señales de transportes, que exigen un control muy riguroso de la transmisión

de la luz a través del vidrio en todo el espectro.

Existen principalmente tres formas de darle color al vidrio. Una es por medio de los

colores de solución, donde el color se produce porque el óxido metálico presente absorbe

la luz de la región visible del espectro, y deja pasar la que corresponde a algunos colores,

que son los que se ven. De esta forma el cobre absorbe la luz con longitudes de onda que

pertenecen a todos los colores, menos la vinculada al color rojo rubí, cuando está en

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estado de oxidación +1, o al verde, cuando su estado de oxidación es +2. Por eso un vidrio

que contenga Cu+1 se verá rojo rubí, y con Cu+2 será verde. El cobalto siempre absorbe la

luz con todas las longitudes de onda menos la que produce el color azul, y así, de la misma

manera, el vanadio, el manganeso, el titanio, el cromo, el hierro y el níquel producen sus

propios colores. En la figura 22 a) y b), se localizan en un mapa de la República mexicana

los diferentes yacimientos de estos metales.

Figura 22. a) Ubicación de metales en la República Mexicana.

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Figura 22. b) Ubicación en la República Mexicana de metales que dan coloración al

vidrio.

La segunda forma de darle color es por medio de una dispersión coloidal. Ésta consiste en

partículas submicroscópicas suspendidas en el vidrio, que reflectan o dispersan

selectivamente los rayos de luz de un color. Por ejemplo, el selenio combinado con sulfuro

de cadmio produce partículas en el vidrio que dispersan toda la luz, menos la de color

rojo. Aquí el color depende de la concentración y el tamaño de las partículas, no tanto del

elemento por el que están formadas. El color rubí se puede producir con oro y cobre en su

estado elemental, o por seleniuros y sulfuros en solución.

Cuando el cobre se calienta con la sílice a temperaturas muy altas se deposita en forma de

escamas y produce también el color rubí, pero ahora por medio de partículas

macroscópicas, que es la tercera forma de darle color al vidrio. Con esta misma técnica se

puede producir el vidrio opaco, porque las escamas que se forman dentro provocan que la

luz se difracte en el interior del vidrio, quitándole transparencia. También se forma un tipo

de vidrio alabastro, que es como un mármol translúcido, generalmente con visos de

colores. Las estructuras internas que se forman para producir estos efectos son poco

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conocidas, pero esto no impide que se utilicen en aparatos de alumbrado de luz difusa y

en artículos de ornato.

Según reza el proverbio: "En este mundo traidor nada es verdad, nada es mentira, todo es

según el color del cristal con que se mira", pero, ¿qué le pasa a la luz cuando atraviesa un

vidrio rojo? La luz que vemos salir es del mismo color que el vidrio, pero ¿por qué? Todos

sabemos que la luz blanca está formada por todos los colores del arcoiris. ¿Dónde

quedaron los otros colores en la luz que atravesó el vidrio? Aunque no lo creas, se

quedaron en él. El vidrio rojo absorbe todos los colores y sólo deja pasar al rojo. En

cambio si mandas un rayo de luz blanca a través de un vidrio transparente de suficiente

espesor, lo que observarás es la separación de todos los colores del arcoiris. Como puedes

ver, el vidrio tiene propiedades de dispersión óptica muy especiales, ¿no crees?

Cada tipo de vidrio que encontramos a nuestro paso es el producto de una composición

determinada y de la forma en que ésta fue trabajada. A pesar de que los reactivos

principales de los diversos vidrios están, como ya vimos, en la tabla II.1, se pueden

obtener vidrios de diferentes características manejando la temperatura, el tiempo de

enfriado y todas las variantes que existen alrededor de la manufactura del vidrio. Una

segunda clasificación se basa en su función más que en su composición. De esta forma

podemos tener los siguientes ejemplares.

EL VIDRIO DE SEGURIDAD

¿Por qué es diferente cuando se rompe el vidrio de la ventana de una casa que cuando se

rompe el de un coche? ¿Por qué el de la casa se rompe como un vaso y el otro no? ¿Qué

es lo que hace que el del coche quede hecho pedacitos? Indudablemente, la respuesta

está en la forma en que se fabricó cada uno de ellos. El vidrio que se utiliza en los coches

es de seguridad, y evita que en un accidente se corran mayores riesgos cuando llega a

romperse.

Para elaborar un vidrio de seguridad es necesario elegir placas que no tengan distorsiones,

pegarlas, cortarlas y agujerarlas hasta que tengan la forma deseada. Para elaborar el vidrio

de seguridad simple, conocido con el nombre de Security, estas placas se tienen que

meter al horno para calentarlas a cierta temperatura y después enfriarlas con aire,

proceso que se conoce como templado. Esto provoca una serie de tensiones, ya que la

superficie queda sometida a fuerzas de compresión, mientras que en el centro existen

fuerzas de tensión. En el interior del vidrio, donde las fuerzas de tensión se incrementan

por el templado, la fuerza del material es casi ilimitada porque está prácticamente libre de

imperfecciones. Esto se debe a que los enlaces entre los átomos tienen la misma fuerza y

por lo tanto disminuyen hasta un mínimo las tensiones internas. Ningún átomo jala más

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que el otro, y esto le da una fortaleza adicional. También se suele poner una placa de

plástico transparente entre dos láminas de vidrio, lo cual, además de hacerlo más

resistente, lo hace más seguro, porque al romperse se fraccionará en numerosos trozos

pequeños, sin producir astillas, evitando con esto que queden pedazos de vidrio cortantes.

Los conocidos vidrios antibalas, ofrecen seguridad contra asaltos o ataques terroristas.

Antes de la aparición de las armas de fuego, el blindaje habitual de los combatientes eran

el casco, la armadura y el escudo, pero se volvieron inútiles ante las balas. Fue entonces

que apareció un blindaje más complicado que tenía al vidrio como la base de su

protección. Quizá te resulte difícil imaginar que en verdad existe un vidrio tan resistente

que soporte el impacto de las balas, pero sí existe. Se conoce con el nombre de vidrio de

seguridad combinado, y está formado por dos o más placas entre las que se colocan

láminas de plástico, que actúan como planchas de unión. Todas las capas prensadas se

pasan a un autoclave, sometiéndolas a altas presiones y temperaturas. Así se forma una

unidad de elevada resistencia que no pierde su transparencia, y que en efecto es a prueba

de balas. En general son vidrios muy gruesos. Cada capa intermedia tiene alrededor de

0.40 mm de espesor, y puede tener muchas. A veces se le pone una trama de alambre,

que además de darle fortaleza adicional le da un efecto decorativo muy fino, que resulta

útil e interesante en el acristalado de puertas, como se ve en la figura 23.

Figura 23. Vidrio Security para puertas y ventanas.

En 1914 apareció el primer vidrio blindado para algunos automóviles. Estaba fabricado

con planchas de acero y vidrios, que formaban dos capas con una red de acero en el

centro. En 1920 se fabricaron con materiales cada vez más resistentes y con diseños y

espesores adecuados, y empezaron a usarse también en los bancos. Las condiciones que

deben reunir los vidrios blindados son: estabilidad y duración, resistencia mecánica y

química a la acción del calor y de las radiaciones, facilidad de aplicación y eficacia de

protección para un peso y un volumen aceptable. Este tipo de vidrio debe reunir muchas

características, pues aunque su principal función es proteger, también es deseable que sea

estético, que nos permita ver hacia afuera igual que un vidrio común, que no se deshaga

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después de estar tres años al Sol y que sea lo suficientemente ligero para ponerlo en una

puerta.

EL VIDRIO AISLANTE

En México el clima es sumamente bondadoso, por lo que difícilmente pensaríamos en un

tipo de vidrio para las ventanas que ayudara a mantener elevada la temperatura de una

habitación. Pero en los países en los que la nieve cae durante seis meses este tipo de

vidrio sí es muy importante porque ayuda a disminuir la energía necesaria para calentar el

lugar.

Los acristalados aislantes se fabrican montando dos o más placas separadas entre sí, de

forma que los espacios intermedios permanezcan herméticamente cerrados y

deshumidificados para que conduzcan lo menos posible el calor. En los bordes del vidrio

se colocan nervios distanciadores soldados con estaño, como se muestra en la figura 24.

De esta forma tenemos dos placas de vidrio que no se tocan, separadas por aire que no

puede transmitir el calor con facilidad, y así se evita que se escape la energía. Al mismo

tiempo, una ventana de este tipo amortigua considerablemente los ruidos, lo cual siempre

es una ventaja adicional.

Figura 24. Vidrio aislante.

También podemos obtener vidrio que sea un aislante eléctrico, sobre todo si lo

fabricamos con vidrio sódico-cálcico. Son necesarios para fabricar focos, tubos de radio,

aislantes de líneas telefónicas y de transmisión de energía. Para que te des una idea de lo

especial de este vidrio, piensa en que cuando enciendes un foco lo que quieres es que la

corriente eléctrica se dirija hacia el filamento y no se conduzca por el vidrio hacia afuera.

Para equipo más especializado, como los tubos de alto voltaje para rayos X o aceleradores

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Van de Graaff de corriente continua (figura 25), el vidrio tiene que ser más resistente y

entonces se utiliza el que se elabora con 96% de sílice. El acelerador Van de Graaff de

corriente continua se utiliza para mover con gran velocidad partículas como los protones.

Para hacerlo necesita generar una gran diferencia de potencial, por lo cual precisa una alta

eficiencia y un control de la energía. Un vidrio aislante ayuda a conseguir esta eficacia.

Figura 25. Esquema del acelerador Van de Graff para electrones (Instituto de Física de la

UNAM).

EL VIDRIO DIELÉCTRICO

A los materiales que pueden polarizarse en presencia de un campo eléctrico se les conoce

como dieléctricos. Polarizar quiere decir que las moléculas o los átomos se convierten en

dipolos, acomodando todas sus cargas negativas hacia un lado y las positivas hacia otro.

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Los dipolos eléctricos se acomodan en la misma dirección que el campo eléctrico local que

los produce. Son importantes porque una vez formados son capaces de conducir la

electricidad, pero antes no. Un vidrio dieléctrico se obtiene a partir de arcillas ricas en

plomo y se utiliza para fabricar cintas para los condensadores electrónicos. Estos

materiales necesitan una gran resistencia, por lo que se suele utilizar también vidrio de

96% de sílice y cuarzo fundido.

EL VIDRIO CONDUCTOR

Para que un vidrio tenga una conductividad eléctrica apreciable, en su elaboración se

tiene que elevar la temperatura a 500ºC, o recubrirlo con una película conductora de

metales, óxidos alcalinos o aleaciones, en cuyo caso el que conduce es el metal que se le

pone y no tanto el vidrio.

EL VIDRIO PROTECTOR CONTRA EL SOL

Este vidrio refleja la luz del Sol. La capa de recubrimiento que lleva incorporada, además

de reflejar puede presentar diversas tonalidades de color, como plateado, bronce, verde o

gris. Se coloca en el espacio intermedio y en la capa interior de la placa externa. De esta

forma se hace el vidrio polarizado y el de tipo espejo. Los espejos que se instalan en las

ventanas de los edificios modernos son precisamente para proteger contra el Sol.

Éstos son algunos ejemplos de los vidrios que existen y de las aplicaciones que se les

pueden dar. Desde luego, no esperamos abarcar todos los usos porque éstos dependen de

la capacidad imaginativa del hombre, que es ilimitada. Sin embargo, creemos que es una

muestra de todo lo que se puede hacer con este caprichoso material.

CONCLUSION

CONSIDERO QUE LOS TRABAJOS QUE SE PUEDEN REALIZAR CON ESTOS MATERIALES ABARCADOS

EN ESTE CONTENIDO, NOS PUEDEN SER DE GRAN AYUDA Y UTILIDAD PARA CREAR GRANDES

FACHADAS CON VIDRIO, POLICARBONATO O ALGUN OTRO MATERIAL ENCIONADO AQUÍ.

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GLOSARIO

translúcido, -da: adj. Díc. del cuerpo que deja pasar la luz, pero que no permite ver lo que

hay detrás de él.

El policarbonato (PC) es un grupo de termoplásticos fácil de trabajar, moldear y

termoformar, y son utilizados ampliamente en la manufactura moderna. El nombre

"policarbonato" se basa en que se trata de polímeros que presentan grupos funcionales

unidos por grupos carbonato en una larga cadena molecular.

multicelular es aquel que está constituido por 2 o más células, en contraposición a los

organismos unicelulares (protistas y bacterias, entre muchos otros) que reúnen todas sus

funciones vitales en una única célula.

La corrosión se define como el deterioro de un material a consecuencia de un ataque

electroquímico por su entorno. De manera más general, puede entenderse como la

tendencia general que tienen los materiales a buscar su forma más estable o de menor

energía interna. Siempre que la corrosión esté originada por una reacción electroquímica

(oxidación), la velocidad a la que tiene lugar dependerá en alguna medida de la

temperatura, de la salinidad del fluido en contacto con el metal y de las propiedades de

los metales en cuestión. Otros materiales no metálicos también sufren corrosión

mediante otros mecanismos.

BIBLIOGRAFIA

es.thefreedictionary.com

es.wikipedia.org

http://www.danpal-ti.com.mx/