Aletas de vidrio

Jun 15, 2024

Fecha: 27 de marzo de 2023

Autor: Marcin Brzezicki

Fuente:Serie de conferencias IOP: Ciencia e ingeniería de materiales, volumen 603, número 2

DOI:10.1088/1757-899X/603/2/022040

El uso de aletas de vidrio constituye una tendencia emergente recientemente en la industria de las fachadas. Las aletas (costillas) podrían definirse como largas tiras de vidrio montadas perpendicularmente a la superficie de la fachada. Las aletas se utilizan como elementos (i) decorativos (enriquecimiento estético de la fachada), (ii) funcionales (parasol) y (iii) estructurales (rigidez y soporte de carga) de la fachada. La tendencia general de utilizar aletas de vidrio es el resultado de la abundancia de vidrio de calidad adecuada, que permite el uso seguro de elementos relativamente pequeños que se montan puntualmente o se fijan de forma diferente a la superficie de la fachada. Esta tendencia de las aletas de vidrio merece una revisión, ilustrada con fotografías realizadas in situ que muestran diferentes áreas de aplicación. La revisión dada de la aplicación de aletas de vidrio se basa en un estudio de morfología general de fachadas transparentes que el autor realizó durante el año 2017-2019, e incluye la posición de la aleta, la orientación de la aleta y las cualidades transmisivas del aleta: transparente, translúcida y serigrafiada. Las aletas también podrían abordarse como un elemento de articulación formal estratégico desde el punto de vista de la forma arquitectónica del edificio.

La transparencia arquitectónica contemporánea (entendida como la propiedad óptica de transmitir la luz a través del material) está en constante redefinición y, a lo largo de la última década, se han desarrollado nuevas tendencias de diseño relacionadas con las fachadas transparentes en arquitectura. Esas tendencias son el resultado del dinámico progreso tecnológico y del avance en el campo de la ciencia de los materiales. La transparencia ya no se limita a funciones específicas (por ejemplo, la iluminación del interior), sino que se ha convertido en una herramienta de expresión formal en sí misma. Además de la comprensión habitual de la transparencia como el uso de materiales permeables a la luz en el diseño de fachadas, se pueden encontrar otras interpretaciones innovadoras y creativas. Las aletas de vidrio se convirtieron en uno de los elementos de esta abundante tendencia de transparencia alrededor de la década de 1950 y ahora se están desarrollando rápidamente.

Esta breve descripción general de la aplicación de aletas de vidrio se basa en estudios de morfología general de fachadas transparentes que el autor realizó durante el año 2015-2017 y publicó en 2018 [1]. Esto permitió aislar una de las tendencias principales: la tendencia de las aletas de vidrio que, según cree el autor, merece un análisis más profundo. La descripción de tendencias proporcionada en este documento va seguida de fotografías realizadas in situ que muestran diferentes áreas de aplicación en los edificios terminados.

Las aletas de vidrio (también llamadas nervaduras y laminillas) podrían definirse como largas tiras de vidrio montadas en la superficie de la fachada. Las aletas se montan tanto en posición horizontal como vertical y en diferentes ángulos con respecto a la superficie de la fachada (normalmente de forma perpendicular). Las aletas se utilizan como elemento estructural, funcional y decorativo de la fachada. La aparición de la tendencia de las aletas de vidrio está obviamente relacionada con el desarrollo en el área de herrajes, montaje y laminación de vidrio. Esto permitió fabricar tiras estrechas y montarlas de forma segura en puntos o bordes en la fachada en altura.

Este breve avance no ofrece espacio para la presentación detallada de las características estructurales de las aletas de vidrio, pero al menos se podrían discutir algunos temas. Las aletas de vidrio estructural son principalmente el resultado del esfuerzo de los arquitectos y sus clientes por crear las llamadas fachadas totalmente de vidrio. El uso de este sistema se remonta a la década de 1950, cuando se utilizaron aletas para estabilizar los escaparates de las tiendas, siendo una de las primeras aplicaciones en la Maison de la Radio de París (arq. Henry Bernard, 1952-1963) [2]. Desde el punto de vista estructural, las aletas de vidrio sustituyen a los parteluces verticales opacos en los clásicos sistemas de fachada de muro cortina.

La aplicación exitosa de este sistema en los primeros edificios (por ejemplo, la sede de Willis Faber & Dumas de Foster and Partners, donde la fachada está parcialmente suspendida desde arriba) utilizando aletas de vidrio, facilitó la difusión del sistema e impulsó la tecnología para la creación de nuevos edificios. desarrollos. Las aletas de vidrio se conectan al acristalamiento de la fachada mediante accesorios de parche, conexiones de esquina o accesorios de montaje puntual; los sistemas disponibles son numerosos y ofrecen una altura de aleta de hasta 12-15 metros, llegando a 18 m en algunas propuestas conceptuales [3]. Posteriormente se introdujeron los herrajes tipo parche y los sistemas de montaje puntual. También se laminan placas de acero entre las capas de vidrio formando aletas de vidrio. Posteriormente se utilizan placas para conectar elementos de la fachada y proporcionar la adecuada transferencia de carga.

El aspecto más desafiante de una pared con aletas de vidrio “ocurre cuando la luz es demasiado grande para ser acomodada por una aleta de una sola pieza, y se debe desarrollar un detalle de empalme para crear una aleta compuesta por múltiples piezas de vidrio” [4]. Inicialmente, las aletas más largas debían conectarse mediante placas de parche para unir las aletas más pequeñas, pero la última tecnología de aletas de vidrio templado laminado incluso permite producir aletas laminadas de más de 40 pies de altura en una sola pieza (por ejemplo, por Sedak).

Los ingenieros estructurales utilizan aletas de vidrio como medio para reforzar la estructura. Su orientación suele ser perpendicular a la superficie de la fachada acristalada. Las aletas se utilizan para hacer que las paredes acristaladas sean más rígidas, reducir las deflexiones y mejorar la capacidad de carga de cargas horizontales; por lo general, "llevan la presión positiva del viento y las fuerzas de succión" [5]. Jan Wurm escribe que, desde el punto de vista estructural, las aletas "normalmente están suspendidas y cualquier movimiento en la estructura primaria se aloja en el soporte inferior de la aleta" [5].

Las aletas suelen estar hechas de vidrio laminado, aunque también pueden ser monolíticas. Además de las diferencias estructurales, existen algunas limitaciones visuales relacionadas con el uso de aletas laminadas, ya que “estos sistemas pueden parecer más gruesos que las aletas monolíticas cuando se ven desde el interior en ángulo o directamente desde atrás, incluso con vidrio ultra claro y bajo en hierro” [ 2]. Incluso si la capa intermedia utilizada para laminar el vidrio es transparente, seguirá siendo algo visible desde el interior. Este efecto se pudo observar en el Apple Store Boylston Street en Boston (arq. Bohlin Cywinski Jackson, 2008), donde se fabrican aletas de vidrio a partir de 5 paneles de vidrio con material estructural intercalado, afectando visiblemente la transparencia de este elemento (ver Figura 1). . En este caso particular, las aletas están conectadas rígidamente con las vigas formando un elemento continuo (un marco de pórtico). Aunque una viga tiene un aspecto similar a la aleta, está sujeta a una fuerza de flexión y al pandeo resultante, por lo que debe diseñarse de forma diferente. Los elementos se conectan mediante herrajes de acero inoxidable pulido.

Las aletas de vidrio funcionales se utilizan como elementos de sombreado, por lo que las aletas se convierten en lamas. Generalmente orientados horizontalmente, bloquean el sol y permiten a los usuarios del edificio disfrutar de vistas exteriores ininterrumpidas. Las lamas utilizadas como sombreado requieren de mayor mantenimiento, ya que la posición horizontal facilita la acumulación de suciedad. En algunos casos, las lamas de vidrio horizontales están motorizadas y se ajustan al ángulo de luz solar. Uno de los sistemas mecánicos de retroceso de lamas de vidrio más complicados se desarrolló a finales de los años 1990 en Zurich, en la sede central de Tamedia Ernst-Nobs Platz (arquitecto Atelier WW, 2001). Las lamas de vidrio opaco se motorizan mediante sistemas de pantógrafo que las bajan a la posición correcta regulando la longitud de los cables de acero. Las aletas transparentes de vidrio auténticas se utilizan como soporte para un riel guía para este mecanismo, no como parte del sistema de dispersión de luz (consulte la Figura 2).

Las aletas para dar sombra también se utilizan en posición vertical, lo que las hace menos propensas a ensuciarse y ensuciarse. Las aletas exteriores verticales de vidrio también se utilizan como elemento difusor de luz y por eso se denominan deflectores (realizan la función del llamado estante de luz vertical). Para lograr una dispersión de la luz aún más efectiva en el vidrio vertical, las aletas se fabrican como elementos translúcidos, por ejemplo, arenados o impresos con frita, ya que “cuando se infunden, pueden ayudar a distribuir uniformemente la luz sin reducir significativamente la cantidad total de luz” [4] y podrían contribuir a la reducción general del deslumbramiento en las salas de oficinas, por ejemplo en Canada Place en Canary Wharf, (arq. Zeidler Partnership Architects, 2003), ver Figura 3.

Las aletas arenadas ubicadas en la fachada norte del edificio de oficinas federales en San Francisco (arch. Morphosis, 2007) se utilizan como dispositivos de redireccionamiento de la luz (ver Figura 4a), mientras que las aletas serigrafiadas en la fachada occidental del INES – Instituto Nacional Francés de Energía Solar ( arch. Atelier Michel Rémon + Agence Frédéric Nicolas, 2013) se utilizan como: redirección de luz (durante las horas pico del día) y dispositivo de sombreado (por la tarde; consulte la Figura 4b). Las aletas de vidrio del INES se pueden girar alrededor del eje vertical mediante actuadores eléctricos (un actuador controla cuatro aletas a la misma altura del suelo). Un sistema similar se aplicó en el edificio Galizia Fashion Plaza, en la ciudad alemana de Metzingen.

Las aletas de vidrio también se utilizan como soporte de células fotovoltaicas para producir el llamado elemento shadovoltaico. Las células fotovoltaicas suelen estar laminadas entre dos paneles de vidrio, lo que facilita el proceso de producción y protege las células de la influencia del clima. La orientación de la instalación puede variar según el resultado esperado. En el Centro de Convenciones Swiss Tech (arquitecto Richter Dahl Rocha & Associés, 2014) se instalan células transparentes teñidas en forma de láminas de vidrio en orientación vertical e inclinadas en un ángulo ligeramente oblicuo, lo que permite un fácil flujo de aire pero sigue siendo visible desde el dentro del edificio (ver Figura 5).

Una buena ventilación provoca una caída de la temperatura de la superficie de las células fotovoltaicas, lo que las hace más efectivas en términos de producción de energía [6]. En el Centro de Innovación de Merck en Darmstadt (arq. Henn Architekten, 2015), la empresa Colt instaló un total de 74 aletas fotovoltaicas para generar energía eléctrica. Algunas de ellas son estáticas y están ubicadas perpendicularmente a la superficie de la fachada, pero 17 aletas giran verticalmente para seguir al sol y aumentar la ganancia de energía [7]. Las células solares giratorias generan electricidad y al mismo tiempo proporcionan sombra y reflexión del calor.

En el laboratorio se pueden reproducir eficiencias superiores al 12 por ciento, mientras que en aplicaciones a gran escala se puede lograr un rango del 2 al 3 por ciento. Una aplicación similar de aletas de vidrio se pudo observar en la sede de la empresa de capital privado Istituto Atesino di Sviluppo (arquitecto Renzo Piano Building Workshop, 2013) ubicada en el distrito de Le Albere en Trento. En este caso, los elementos fotovoltaicos laminados entre paneles de vidrio forman rejillas horizontales que protegen el edificio del sol y generan electricidad (ver Figura 6).

Las aletas de cristal se utilizan también como elemento llamativo. Unas aletas (normalmente en este caso llamadas laminillas) que se sitúan perpendicularmente a la fachada permiten cambiar el aspecto de la misma dependiendo de la posición del espectador. Los edificios parecen macizos, forman una perspectiva oblicua y son luminosos y aireados si se ven de frente. Esto también está frecuentemente relacionado con los experimentos con el propio material; las aletas decorativas están pulidas con chorro de arena, decoradas con patrones, pintadas y recubiertas con recubrimientos especiales (por ejemplo, recubrimientos selectivos espectrales) como en una instalación de arte llamada Dichroic Light Field en Nueva York (arquitecto James Carpenter, 1995); ver Figura 7a. Las aletas G también se utilizan con frecuencia como sustitución de la decoración escultórica de la que carecen las fachadas planas acristaladas.

Muchos esfuerzos en este campo conducen a la creación de casos muy impresionantes de aplicación de aletas de vidrio como elementos estrictamente decorativos. Uno de los casos más impresionantes de la aplicación de aletas decorativas es el edificio W16 en Bruselas (arq. Conix RDBM Architects, 2009), donde las aletas de vidrio se giran alrededor del eje vertical y se montan en los bordes de las placas del piso que sobresalen del edificio. El vidrio de las aletas está curvado en frío, lo que ofrece una cantidad sin precedentes de reflejos distorsionados cuando se ve desde el ángulo oblicuo (consulte la Figura 7b).

El patrón de colocación más común está definido por la función de las aletas: las aletas estructurales se ubican más comúnmente en el interior, mientras que las aletas de sombreado se colocan en el exterior, para evitar que la luz solar penetre en el interior del edificio. Esta ubicación exterior suele provocar un aumento de la suciedad, la acumulación de suciedad y un mayor esfuerzo de mantenimiento pero, al mismo tiempo, algunas de esas aletas se utilizan frecuentemente como elementos decorativos de la fachada. Las aletas estructurales suelen ser verticales, mientras que las funcionales se ajustan según la trayectoria del Sol y la geometría del edificio. Con las fachadas orientadas al sur, la ubicación de las aletas es horizontal, mientras que las fachadas este y oeste están más efectivamente sombreadas por aletas verticales, como en el caso del edificio de oficinas federales en San Francisco (arch. Morphosis, 2007).

En casos seleccionados de fachadas adaptables, las aletas de vidrio podrían motorizarse para seguir la trayectoria del sol o proporcionar sombra o dispersión de la luz del día según la demanda del usuario. De esta manera, una fachada adaptativa es capaz de “cambiar sus funciones, características o comportamiento a lo largo del tiempo, en respuesta a requisitos de rendimiento transitorios y condiciones límite” [8] mediante el ajuste de un solo elemento. De esta forma, las aletas ayudan a evitar el sobrecalentamiento interior y protegen a los usuarios del deslumbramiento, como en el caso de las Oficinas Ovales de Colonia (arq. Sauerbruch y Hutton, 2010) – ver Figura 8 – donde las aletas de vidrio lacado están motorizadas para Proporcionar regulación de la luz natural a los usuarios del edificio.

Sin duda, las aletas se han convertido en parte de las fachadas acristaladas contemporáneas, cumpliendo muchas funciones y ofreciendo múltiples efectos visuales. Podrían utilizarse como elementos estructurales, funcionales y decorativos. A medida que el acristalamiento estructural se desarrolla con el tiempo, las aletas se incluyen sistemáticamente en las fachadas como elemento portante, permitiendo la sustitución de los parteluces no transparentes. Al mismo tiempo, las aletas son elementos de sombra y recolección de energía, al mismo tiempo que producen un resultado óptico interesante. El papel estético de las aletas de vidrio no se puede subestimar, ya que las aletas se utilizan con frecuencia como elemento escultórico de la fachada, enfatizando su ritmo y definiendo proporciones.

Este artículo fue financiado por las subvenciones del Centro Nacional de Ciencias de Polonia y tiene el título: “Nuevas tendencias en la arquitectura de fachadas transparentes: experimentos formales, innovaciones tecnológicas”, ref. No. 2014/15/B/ST8/00191 y por la subvención titulada: “Aletas (costillas) de vidrio como elemento decorativo y estructural de fachadas acristaladas. Análisis de estudios de caso”, ref. nº: S80401-0067-10-K0106.

[1] M. Brzezicki, Estudios sobre morfologías de fachadas de vidrio, Transparencia de ingeniería 2018: vidrio en arquitectura e ingeniería estructural, eds.: Jens Schneider, Bernhard Weller. Berlín WileyBlackwell/Ernst & Sohn, policía. 2018. págs. 153-160. [2] C. Hein, La capital de Europa: Arquitectura y planificación urbana para la Unión Europea, Greenwood Publishing Group, 2004. [3] J. Kooymans, J. Schneider y H. Techen, Diseño de aletas de vidrio de gran luz, Challenging Glass : Conferencia sobre Aplicaciones Arquitectónicas y Estructurales del Vidrio; ed. F. Bos, cap. Louter; F. Veer, Facultad de Arquitectura, Universidad Tecnológica de Delft, IOS Press, 2008. [4] Enclos Corp, Glass Fin [en línea] Service and Technology, 2019 [consultado el 1 de marzo de 2019], disponible en: http://www. enclos.com/service-and-technology/technology/structural-glassfacades/facade-structures/glass-fin/. [5] J. Wurm, “Estructuras de vidrio: diseño y construcción de revestimientos autoportantes”, Springer Science & Business Media, 2007. [6] Aletas de vidrio laminado versus aletas monolíticas templadas: pautas para aplicaciones de vidrio con soporte puntual, 2015 [ consultado el 1.03.2019], disponible en: http://www.wwglass.com/blog/post/laminate-glass-fins-vs-tempered-monolithic-glassfins/. [7] M. Muszynska-Lanowy, “Solar photovoltaicsystems”, Swiat Szkla, 3, págs. 10-14, 2011. (en polaco) [8] RCGM Loonen, JM Rico-Martinez, F. Favoino, M. Brzezicki , cap. Menezo, G. La Ferla & LL Aelenei “Diseño para la adaptabilidad de fachadas: hacia una caracterización unificada y sistemática”. En 10th Conference on Advanced Building Skins, 3 y 4 de noviembre de 2015, Berna, Suiza, págs. 1284-1294, Múnich: Foro Económico, 2015.