El vidrio aislante: producto simple o solución compleja

El Vidrio Aislante (VA) como concepto no ha cambiado, sigue siendo una solución constructiva que se utiliza básicamente para cerrar los huecos en fachada. Permitir la total visión a través del hueco, y a su vez protegerse de las inclemencias meteorológicas, se consiguió con la colocación del vidrio, así como dotar al hueco de un mínimo de aislamiento se consiguió al incorporar una cámara de aire estanca entre dos vidrios.

Este sería el principio, es decir, cuando se consideraba genéricamente a este producto como 'vidrio aislante térmico-acústico', estaríamos hablando del V.A. Inicial.

A partir de aquí la incorporación de vidrios con capa bajo emisiva, que permitieron mejorar sólo el nivel de aislamiento térmico, nos conduce al que consideramos V.A. Antiguo.

La evolución de las capas ha permitido dar respuesta a diferentes prestaciones a la vez, consiguiendo con ello obtener el que denominamos V.A. Actual.

Con esta clasificación no pretendemos decir que exista un V.A. bueno y otro malo, ya que un V.A. será bueno o malo, en función de que sea el adecuado o no para unas condiciones específicas.

Es por ello que no es suficiente hablar de un Vidrio Aislante sin más, su definición deberá ir siempre acompañada de una serie de valores que reflejarán las prestaciones que se le exigen. La composición final podrá ser más o menos compleja, pero lo que es seguro es que la mejor solución será siempre la que responda más correctamente a las solicitaciones exigidas.

Pretendemos aportar información para ayudar a definir fácilmente el que será un Vidrio Aislante ‘personalizado’, es decir, aquél que no es sólo un concepto, sino aquél que a partir de una composición formada por dos o más vidrios y una o más cámaras, aportará las características específicas para conseguir el resultado deseado.

En definitiva, éste sí será verdaderamente el Actual Vidrio Aislante.

Aparte de las prestaciones térmicas y acústicas que siempre deberán estar presentes en una composición de V.A., la solución constructiva como tal nos permite responder a otro tipo de exigencias más especiales. De entre ellas comentaremos las tres siguientes:

• Piezas de grandes dimensiones.

• Vidrio aislante con gas.

• Vidrio aislante en altura.

Es una realidad que cada vez más, las aberturas en fachada son más grandes, pues se busca una mayor transparencia e iluminación. Ello representa que los vidrios que deben cerrar estos huecos tienen cada vez mayores dimensiones.

Hasta hace poco la máxima dimensión de un vidrio aislante era la de la hoja de vidrio, es decir, 6000 x 3210 mm. Vidresif fue la primera empresa transformadora española que, ya en 2003, instaló una línea automática de vidrio aislante para estas dimensiones.

Actualmente existen líneas especiales para ‘otras grandes dimensiones’ de hasta 12000, 14000 mm.

Las aberturas en fachadas cada vez son más grandes, por lo que son necesarios vidrios de grandes dimensiones para cerrar estos huecos. Bodegas Paniza, en la provincia de Zaragoza.

En este artículo cuando hablemos de grandes dimensiones nos limitaremos a 6000 x 3210 mm.

Para fabricar un vidrio ‘grande’, si es monolítico, sólo deberemos considerar:

• Dimensiones

• Situación geográfica

• Sistema de sujeción

• Espesor y peso

• Sistema de elevación y transporte

En cambio, para fabricar el mismo vidrio, pero en vidrio aislante, aparte de las consideraciones anteriores, dependemos de muchos más condicionantes:

• Dimensiones de la línea de fabricación: el condicionante principal es la altura de la lavadora que debe ser de 3,21 m, cuando normalmente es 2,50 m o 2,70 m.

• Movimientos en el proceso de fabricación: debido a sus dimensiones y, por tanto, a su peso, es imprescindible disponer en fábrica de los elementos adecuados para mover tanto los dos vidrios para ensamblarlos, como la unidad de vidrio aislante una vez ensamblada.

• Cámara de aire: las grandes dimensiones de las hojas de vidrio, la posible falta de planimetría y las propias tensiones que se producen en su manipulación, exige que para este tipo de vidrios aislantes la cámara debe ser como mínimo de 12 mm.

• Sistema de elevación y transporte, doble peso: es muy importante prever de antemano, una vez conocido el peso y las medidas, todos los movimientos de carga y descarga a realizar con una pieza de grandes dimensiones, hasta llevarla a su colocación final. Es aconsejable limitar al máximo su manipulación, tanto por el riesgo del personal como por el de rotura, por tanto, se debería intentar reducir el número de movimientos que hay que realizar con dicha pieza hasta su asentamiento final en el hueco.

Es básico que las piezas de grandes dimensiones estén correctamente calculadas, los espesores deben ser los adecuados y los tipos de vidrio que las forman también. Para este tipo de piezas y según su emplazamiento en mayor o menor medida, hay que considerar de manera inevitable su seguridad en caso de rotura, por ello es aconsejable usar siempre vidrios laminados sean o no templados.

Resumen final

• Consideraremos vidrio aislante ‘grande’ al que tiene una superficie mayor de 10 m2 y/o uno de sus lados mayor de 3 m.

• Cualquier unidad de estas características debe tener una cámara de un espesor mínimo de 12 mm.

En definitiva, para la fabricación de unidades de vidrio aislante de grandes dimensiones, si bien seguiremos el mismo procedimiento de las unidades normales, deberemos tener en cuenta de manera especial:

• Composición de vidrio correcta
• Pre-organización y medios para evitar riesgos
• Previsión de toda la manipulación hasta su colocación
• Planimetría final

La tendencia actual en la técnica del acristalamiento aislante apunta a una esperanza de vida del producto de 25 años aproximadamente. Durante este periodo de tiempo se espera que no aparezca formación de condensación en el interior de la cámara y que las propiedades aislantes, básicamente térmicas, permanezcan inalterables.

Por tanto, todos los materiales que componen el vidrio aislante deben responder a estas expectativas.

En el caso de la cámara de aire, por experiencia sabemos que el comportamiento del resto de materiales, si han sido correctamente aplicados, hacen que la unidad de vidrio aislante no pierda sus prestaciones.

Pero, cuando rellenamos la cámara con otros gases, ¿cómo podemos saber que también se cumplirán las mismas expectativas? La respuesta a esta pregunta está en los dos condicionantes siguientes:

• Debe elegirse el tipo de gas o mezcla de gases correcta, de acuerdo con las prestaciones a conseguir y compatible con los demás componentes del vidrio aislante.
• De la correcta manipulación y aplicación de todos los componentes y sobre todo del sistema de relleno de la cámara con gas, o sea, del proceso de fabricación, depende directamente el resultado final, en cuanto a calidad y esperanza de vida.

2.1. Funciones del vidrio aislante con cámara de gas

Mediante el rellenado de la cámara con gas en el acristalamiento aislante se pretende optimizar las funciones del producto frente al sistema standard con cámara de aire:

a) El aislamiento térmico

Mediante el rellenado de la cámara con gases de menor conductividad térmica que el aire, es posible reducir el valor K, dependiendo del sistema, en más de 0,3 w/m²k.

b) La función protectora para capas de óxidos metálicos

Gracias a que el relleno, a diferencia del aire, se efectúa con gases químicamente puros, se cumple además una función protectora para los vidrios recubiertos con capas metálicas.

A fin de maximizar el rendimiento de las 3 funciones principales del rellenado de gas, es necesario tener en cuenta ciertos criterios en la elección del gas y del conjunto del sellante.

Un gas de relleno apropiado para el vidrio aislante, además del punto de vista científico debe cumplir otros criterios:

a) Propiedades físicas y fisiológicas

El gas debe ser incoloro y no tóxico, y en el margen de temperaturas al que se haya sometido un acristalamiento, manifestar un comportamiento próximo al de gas ideal. A fin de poder evitar que, debido a fuertes bajadas de temperatura, por ejemplo en una habitación no climatizada, o debido al transporte, no se creen fuertes depresiones en la cámara que lleven a someter al vidrio a tensiones, rompiéndolo, el punto de ebullición del gas debe ser inferior a 20°C.

El Argón en este aspecto es bueno.

b) Estabilidad y compatibilidad química con los distintos componentes del vidrio aislante

Debido a los distintos campos de aplicación del vidrio aislante, deberá estudiarse la estabilidad química bajo la acción de radiaciones UV y cambios térmicos al elegir el gas de relleno.

A fin de evitar un ataque a las capas reactivas de metal u óxido de metal, el gas de relleno debe estar exento de cloruros y ser químicamente neutro.

El Argón cumple a este efecto con una función protectora

c) Velocidad de difusión

La permeabilidad depende principalmente de dos factores:

• La velocidad de difusión en el sellante, en relación con el tamaño molecular del gas, con la regla de que a mayor tamaño atómico o molecular menor velocidad de difusión.
• La solubilidad del gas en compuestos orgánicos, de forma que a mayor peso molecular y afinidad química con los componentes del sellante la permeabilidad disminuye.

El gas Argón es un gas noble, extremadamente inerte y un 30% más pesado que el aire.

Estas características hacen que tenga una conductividad térmica (λ) inferior a la del aire.

Al substituir en un vidrio aislante el aire de la cámara por Argón conseguimos aumentar el nivel de aislamiento térmico de la unidad, que será más alto, como más alto sea el porcentaje de gas inyectado.

El producto vidrio aislante con gas Argón está garantizado por una certificación distinta a la del vidrio aislante con aire, ya que está regulado por su propia norma EN1279-3. De la que destacamos los siguientes puntos:

• Definición: Vidrio aislante que contiene Argón y mezcla de este gas con el aire en la cámara aislante y a condición que su durabilidad sea demostrada y que respeten las prescripciones propias de esta Norma.
• Conceptos específicos para este tipo de acristalamiento que deberán valorarse para determinar la calidad del producto final:

- Concentración de Gas – determinación de los valores límites

- Fuga de Gas – cálculo del % que se escapa en un tiempo determinado

• Para el resto de ensayos:

- punto de rocío

- índice de penetración de humedad

- envejecimiento

la propia Norma nos remite al capítulo anterior EN 1279-2 donde se desarrolla el sistema de ensayos del vidrio aislante con cámara de aire

En Vidresif disponemos de los certificados de producto Applus y Cekal (Francia) para el vidrio aislante con 90% de gas argón que, hasta hace muy poco, era el porcentaje máximo contemplado en la norma. Como es lógico, disponemos del aparato para poder medir y hacer la comprobación de la cantidad de gas Argón que hay en el interior de la cámara de un vidrio aislante.

En Vidresif aplicamos el gas de forma automática en la línea de ensamblaje del vidrio aislante, con control de calidad para cada una de les unidades producidas. Podemos ensamblar con gas argón, tanto doble acristalamiento (1 cámara), como triple acristalamiento (2 cámaras).

Vista interior de los acristalamientos instalados por Vidresif en Bodegas Paniza.

Condicionantes particulares para la producción de vidrio aislante con gas argón:

- Se pueden hacer todo tipo de formas siempre y cuando tenga, como mínimo, dos lados en ángulo recto con una longitud mínima de 180 mm cada uno.

- En el caso de triple acristalamiento, una de les cámaras no puede tener más de 16mm de ancho.

El gas argón ofrece su máxima efectividad ‘prestaciones/coste’ en les composiciones con vidrio de capa.

6 /16 ARGÓN/ 4: U = 2,6 w/m² °C

Bajo Emisivo 6 /16 ARGÓN/4: U = 1,1 w/m² °C

Capa Selectiva 6 /16

ARGÓN/4: U = 1,0 w/m² °C

La relación de superficie vidrio/hueco cada vez es más grande, por tanto, mejorando la U del vidrio se puede conseguir un ahorro energético importante (según los casos puede llegar hasta un 20%).

Resumen final

• En la fabricación de unidades con relleno de gases pesados la elección y manipulación de todos los componentes (sellante, gas, desecante, intercalario..) es mucho más crítica que en los acristalamientos estándar.

• Gracias a los resultados de las nuevas técnicas para determinar las fugas y junto a la mejora de funciones, es posible que utilizando gases pesados de relleno como el ARGON también se pueda asegurar una vida útil del acristalamiento aislante de 25 años aproximadamente.

La unidad de vidrio aislante la producimos en un emplazamiento concreto. El aire que quedará herméticamente cerrado en la cámara entre los dos o más vidrios es el mismo que el del interior de la fábrica, y tendrá la presión atmosférica del día, que depende de:

• Emplazamiento de la fábrica (altitud sobre el nivel del mar).
• Ambiente climatológico (sol, lluvia, viento...).
• Temperatura ambiental (frío, calor...).

Por tanto, las condiciones y la presión atmosférica del aire de la cámara son las mismas que las del aire exterior del lugar de fabricación.

Descripción

Es imprescindible la colocación de la válvula de equilibraje para vidrio aislante cuando se deba transportar y/o colocar a más de 900 metros por encima del nivel del lugar de fabricación.

La presión del aire interior de la cámara aumenta, siendo más alta que la del aire exterior, lo que dará lugar a una gran deformación e incluso a la rotura de las hojas de vidrio.

Con la válvula, el aire interior empuja sobre la ‘bola’ de la válvula saliendo al exterior hasta equilibrarse.

Posición

Normalmente las válvulas altimétricas se aplican sobre uno de los lados verticales o superiores del vidrio aislante. La posición queda marcada con un adhesivo de color.

Durante el almacenamiento y la posterior colocación del vidrio, la válvula nunca debe quedar en el lado inferior del vidrio.

Colocación

Una vez que llegue a su destino, antes de poner en su lugar el vidrio aislante, se debe cerrar el agujero de la válvula. Se debe cubrir completamente el área con el mismo sellante ya utilizado en la producción u otro compatible.

Mantener más tiempo del necesario un vidrio sin sellar, con las malas condiciones habituales de una obra, puede provocar que el agujero se llene de polvo o suciedad y la posibilidad de que llegue a penetrar el interior de la cámara.

Consideraciones

Si el vidrio aislante con válvula no se sella exteriormente,Como la válvula no está garantizada a prueba de agua al 100%, podría permitir una lenta infiltración de humedad en la cavidad, que debería ser absorbida por la sal desecante y al cabo del tiempo podría causar empañamiento en el interior de la cámara.

Si el vidrio aislante con válvula está ya montado dentro de un marco:

• Como la válvula ya no es accesible, será necesario que el instalador haga un agujero en el marco, haciéndolo coincidir con la válvula, a fin de introducir a través de él el sellante para cubrir la válvula y asegurar el correcto sellado.

En el caso de unidades llenas de gas,

• El uso de la válvula altimétrica es más crítico por lo cual se necesita hacer un sellado final mucho más preciso.

Resumen final

• En caso de duda debe consultarse la altitud del lugar de colocación de un Vidrio Aislante antes de su fabricación.
• Deberá colocarse siempre “válvula de compensación” en aquellas unidades de Vidrio Aislante que deban ser instaladas a más de 900 metros de altitud por encima del lugar de fabricación.

Ejemplo:

• Una fábrica a 240 m de altitud
• Unidad colocada a 1000 m NO debe llevar válvula
• Unidad colocada a 1300 m SÍ debe llevar válvula