El vidrio aislante de calidad del futuro será multifuncional
¿Existe alguna manera de mejorar las propiedades técnicas del actual vidrio aislante de calidad, como su valor Ug, transmisión de luz y absorción de sonido? Diversos foros discuten en la actualidad sobre los límites de viabilidad y su realismo. La buena noticia es que no hay límite de ideas. Pero, ¿qué será posible hacer en el futuro?
Audi Academy, en Ingolstadt, Alemania. La fachada del edificio cuenta con dos tipos de vidrio de protección solar, Infrastop Brillant 70/35, en la planta baja, e Infrastop Brillant 50/25 en las superiores. Foto: Flachglass Markenkreis. © 2015 Norman Radon, Radon Photography.
Hace algunos años la pregunta era si el triple acristalamiento podría ser también una opción válida y sin rivales para grandes superficies. Desde entonces, esta ha sido la opción más común en vidrio aislante de calidad. Pero, ¿realmente, no existe otra alternativa?
Las exigencias en vidrio aislante de calidad crecen continuamente, particularmente en cuanto a normativa. Además, los fabricantes se enfrentan de manera creciente a la multifuncionalidad, por ejemplo la necesidad de crear ventanas inteligentes y fachadas de vidrio que pueden conservar el calor, utilizar la radiación solar, el aislamiento acústico y garantizar la seguridad. Albert Schweitzer, jefe de ventas en arcon Flachglass-Veredlug GmbH en Feuchtwangen, afirma que “en el vidrio aislante estándar con triple acristalamiento y capas bajo emisivas, un valor Ug de 05. W/m2K debe verse, al fin y al cabo, como el final de la historia, por el momento” (Entrevista en la revista Glaswelt. Octubre de 2015).
Edificio de la Sociedad Alemana para la Cooperación Nacional, en Eschborn, Alemania. Las fachadas cuentan con acristalamiento a prueba de impacto de Flachglas. Es un vidrio acústico llamado Phonstop 35/44L. Foto, Flachglas Merkenkreis, ©Ansgar M. van Treeck, Dusseldorf.
La situación actual
El estándar actual es un diseño 4/c/4/c/4, relleno con gas argón y valores Ug de 0,5 a 0,6 W/m2K. Algunos fabricantes utilizan krypton para el espacio entre las capas del acristalamiento, un gas inerte que, según sus especificaciones técnicas, tiene un valor g de 0,4 W/m2K. Estos son, ciertamente, los mejores valores que se pueden conseguir hasta el momento.
Otro punto crucial en el triple acristalamiento ha sido siempre su peso sustancial de 30 kg/m2 y los problemas resultantes en cuanto a su transporte e instalación. Este problema ha sido especialmente resaltado desde hace tiempo por los fabricantes de ventanas. ¿Qué posibles soluciones podrían encontrarse?
Ventanas con vacío
El vidrio aislante con vacío (VIG) con su recubrimiento bajo emisivo y valores Ug de 0,3 W/m2K ha estado bajo discusión durante muchos años hasta ahora como una alternativa inteligente y ligera, aunque todavía no está disponible como un producto comercializable. Al pesar casi la mitad que un triple acristalamiento, este tipo de vidrio aislante era claramente el más avanzado. Diversos equipos de investigación recibieron el encargo de eliminar la evidente debilidad del vidrio, como en el borde de sellado del VIG, y de buscar el camino para su producción masiva. El proyecto VIG se desarrolló entre 2004 y 2006.
Otro proyecto, titulado ‘Ingeniería de producción para Vidrio de vacío aislante’ (ProVIG) discurrió entre 2007 y 2011, patrocinado por el Ministerio Alemán de Asuntos Económicos y Energía. El informe final está disponible desde enero de 2012. A continuación, en agosto de 2012 se lanzó un proyecto llamado Winsmart, patrocinado por la UE con 3,8 millones de euros. El proyecto se diseñó con el objeto de observar los diversos aspectos multifuncionales del VIG. Los resultados han sido impresionantes y el proyecto está previsto que se complete en septiembre de 2016.
Debemos tener en cuenta que el VIG se ha fabricado y utilizado en Japón (Pilkington) y China (Synergy) durante bastante tiempo. Sin embargo, y desafortunadamente, este tipo de vidrio ha tenido una vida relativamente corta, actualmente el mínimo de duración debería ser 25. Una de las razones de esta corta durabilidad ha sido que el inflexible borde de sellado no ha sido capaz de compensar la tensión térmica. Desde entonces, tanto chinos como japoneses han conseguido mejoras y han creado un borde de sellado en paralelo con la superficie del vidrio, consistente en una delgada y externa hoja de metal. Este sellado está estrechamente ligado al vidrio. La válvula se sitúa en un agujero en la unidad de vidrio de vacío. El gas de relleno puede ser argón o krypton y la hoja externa de la ventana es un vidrio bajo emisivo. El empresa china Synergy está anunciando actualmente sus productos con un espesor total de 6,2 mm y un valor Ug de 0,3 W/m2K. Los fabricantes del Este de Asia incluso hablan de dimensiones de hasta 2,8 x 1,8 metros.
Ahora, también hay unos pocos fabricantes que incluyen en su gama de productos paneles de fachada al vacío, un signo claro de que la construcción ligera es especialmente valorada por la industria. El usuario final y los constructores basados en el DIY tienen, por otra parte, muchas menos opciones en términos de proveedores. En Europa los paneles de VIG –fabricados, por ejemplo, por Pilkington- son ampliamente usados para la rehabilitación de edificios catalogados. De esta manera, el aspecto histórico del edificio puede preservarse empleando los perfiles originales.
Así, ¿por qué este tipo de vidrio todavía no ha tenido una amplia aceptación? Este tema ha estado bajo discusión en la industria desde 2001 y todavía se está investigando sobre ello, lo que demuestra la complejidad de las tecnologías subyacentes y los obstáculos que necesitan superar. El proyecto de investigación Winsmart, que todavía está en desarrollo, está buscando como solucionar el problema del borde de sellado mediante el uso de estaño. Una aleación líquida de estaño se inyecta en el área del borde entre las hojas. Para crear un sellado hermético entre vidrio y estaño, el marco se expone brevemente a una corriente eléctrica apropiada. Además, el proyecto Winsmart también persigue asegurar la multifuncionalidad.
A pesar de todo, todavía existen dudas sobre la comerciabilidad de VIG. La válvula puede gotear, y tanto la válvula como los espaciadores metálicos entre vidrios son vistos por muchos como vulnerables y visualmente poco atractivos. Si se hicieran todos los esfuerzos por eliminar todos estos inconvenientes, todavía habría que establecer si puede haber un equilibrio entre un producto de masas y que además sea financieramente viable. Incluso el proyecto Winsmart asume que el desarrollo llevará de cinco a diez años (desde 2012), antes de que el proyecto tenga los suficientes requisitos de alta calidad en todos los aspectos para que pueda llegar a estandarizarse.
Cuádruple acristalamiento: ¿un paso en la dirección correcta?
El Profesor Franz Feldmeier, de la Universidad de Rosenheim, ha manifestado: “Esta es, de hecho, la pregunta que nos hicimos con el triple acristalamiento, que ahora ya es un producto normalizado. El vidrio cuádruple también tiene sus ventajas y desventajas, como bordes de sellado más finos, más peso y, en particular, menos aporte de luz y energía solar. Son necesarias soluciones diferentes para cada caso, valorando los pros y los contras. Por un lado, el cuádruple acristalamiento tiene un aislamiento térmico algo mejor, mientras que por otro lado tiene valores cercanos a 0,4 W/m2K, lo que está claramente por debajo de los obtenidos en el triple acristalamiento. Así, no hay una respuesta clara” (Presentación “No es suficiente – Tendremos cuádruple acristalamiento”. Convención Glasbau en Dresde, 2015).
Para obtener beneficios genuinos, el nuevo acristalamiento cuádruple requiere, aparentemente, nuevas técnicas y productos, como vidrios delgados pre-tensados, revestimientos anti-reflexivos o compensación de presión. “Obviamente, la solución no es ni el cuádruple acristalamiento ni el triple acristalamiento con un vidrio extra”, continúa Feldmeier.
El hecho es que el cuádruple acristalamiento ya está disponible en el mercado. SGT GmbH, en Tauberbischosfheim, ha desarrollado un acristalamiento cuádruple basado en vidrio simple y las especificaciones técnicas son impresionantes: con una estructura de 2/c/2/c/2/c/2, espacios de cámara de 12 mm y un valor Ug de 0,3 W/m2K, con un peso total no mayor de 20 kg/m3.
Los críticos, sin embargo, temen que más vidrio, más marcos y más herrajes acarrearán costes de producción más altos y un balance energético más pobre para todo el producto, por lo que sus excelentes valores Ug resultarán finalmente irrelevantes.
La industria ha sido emplazada a aceptar su posterior responsabilidad. Ayudados por fondos de patrocinio de la UE, a principios de octubre de 2015 se inició un proyecto de investigación. El ambicioso carácter del proyecto se refleja en una descripción hecha por la Universidad de Kassel, cuyos ingenieros científicos han sido preguntados acerca de cómo conducir la cuestión del balance ecológico.
Trabajando bajo un proyecto de investigación titulado Membranas para Ventanas (MEM4WIN), emprendido bajo el 7º Programa Marco de la UE, se está generando un eco-balance (LCA) que complete un innovador sistema de ventana para edificios de coste energético nulo. Su propósito es unir los desarrollos de varios ‘partners’ de proyecto, procedentes tanto de la industria como de la investigación. El proyecto implica una unidad de vidrio cuádruple basada en vidrio simple junto a un sistema de control solar y de luminosidad, realizado mediante microespejos (llamados ventanas activas, INA, Universidad de Kassel), así como segmentos que emplen sistemas fotovoltaicos orgánicos, una configuración solar térmica y luces orgánicas de diodos (Oled).
En este contexto, los vidrios ultra-finos son vidrios simples pretratados térmicamente con un espesor de 1,6 mm, el mismo tipo de vidrio que se emplea en un teléfono inteligente. Al contrario que un vidrio flotado de 4 mm, es muy ligero –pesando sólo 15 kg/m2- pero muy resistente al mismo tiempo, altamente elástico y requiere muy pocos recursos. Además, los costes de fabricación son un 15% más bajos, y las emisiones de CO2 un 45% menores que con un vidrio aislante similar. Aquí, también, el objetivo es alcanzar un valor Ug de 0,3 W/m2k. Para la apertura de la ventana ya no es preciso un marco y los herrajes van incluidos en el borde de sellado aislante.
En este proyecto de investigación cada uno de los cuatro vidrios tiene una cara con acabado anti-reflectante (#1, #3, #5, #8) y tres de ellos, uno por cámara, tienen una capa bajo emisiva (#2, #4, #6). Los espacios entre los vidrios se rellenarán con argón. Lo que hace que la ventana sea inteligente – por ejemplo, una ventana con su propio aporte de energía eléctrica- son las células fotovoltaicas impresas en ella mediante una impresora de inyección de tinta. Esto es necesario para aligerar el peso de los Oleds integrados, con el objeto de que toda la superficie – que funciona como si de una ventana se tratase durante el día- se transforme en una iluminación a gran escala durante la noche. La Universidad de Kassel contribuye con actuadores móviles de microespejo que proporcionan sombra y aseguran óptimas condiciones lumínicas. La iluminación dentro de una habitación (la fuerza y la dirección de la luz) depende entonces del posicionamiento de los espejos. Todo esto es posible por litografías de nanoimpresión. Como parte del sistema se emplean colectores solares térmicos para calentar el circuito de agua del edificio, tanto en propiedades residenciales como comerciales.
Implementada en su forma actual, una ventana MEM4WIN tendrá un espesor total de 70 mm. El borde de sellado ha sido diseñado para poder incluir los herrajes directamente.
El proyecto está previsto que finalice en marzo de 2016, cuando entre en la carrera para comprobar su capacidad de fabricación en serie y comerciabilidad. En 2021, los legisladores quieren que todas las empresas constructoras produzcan edificios de energía cero.
Glasstec 2016
La feria glasstec 2016, a celebrar en Düsseldorf (Alemania) del 20 al 23 de septiembre, mostrará una amplia gama de soluciones e innovaciones en las que la industria del vidrio busca desafíos para el futuro en el segmento de acristalamiento aislante térmico múltiple.
Además de presentar una completa selección de vidrio para la construcción, Glasstec proporcionará una completa visión de las más recientes tecnologías de fabricación y de acabado para vidrio. La feria –particularmente con su muestra Glass Technology Live- es un lugar de encuentro ideal para arquitectos, consultores y fabricantes de fachada que esperen encontrar nuevas ideas y un lugar que muestre sistemas de eficiencia energética y las fachadas multifuncionales que están por venir.
