aletas de vidrio

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 de reciente aparición en la industria de las fachadas. Las aletas (nervaduras) 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 (rigidización y 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 aletas de vidrio merece una revisión, ilustrada con las 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 de la aleta: transparente, translúcido y serigrafiado. 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, en la última década, se han desarrollado nuevas tendencias de diseño relacionadas con las fachadas transparentes en arquitectura. Esas tendencias son el resultado del progreso tecnológico dinámico 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. Aparte de la comprensión estándar 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 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 principales tendencias: una tendencia de aletas de vidrio que, como cree el autor, merece un análisis más profundo. A la descripción de Trend que se proporciona en este documento le siguen 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 los diferentes ángulos en relación con la superficie de la fachada (generalmente perpendicularmente). 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 accesorios, montaje y laminación de vidrio. Esto permitió fabricar tiras estrechas y montarlas de forma segura en un punto o en un borde a la fachada en una altura.

Esta breve vista previa no ofrece espacio para la presentación detallada de las características estructurales de las aletas de vidrio, pero al menos se pueden discutir algunos temas. Las aletas de vidrio estructural son principalmente el resultado del esfuerzo de los arquitectos y sus clientes por crear las denominadas fachadas totalmente de vidrio. El uso de este sistema se remonta a la década de 1950 cuando se utilizaron aletas para estabilizar escaparates con una de las primeras aplicaciones en la Maison de la Radio de París (arq. Henry Bernard, 1952-1963) [2]. Las aletas de vidrio desde el punto de vista estructural sustituyen a los montantes verticales opacos en los sistemas clásicos 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 desarrollos Las aletas de vidrio se conectan al acristalamiento de la fachada por medio de 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, alcanzando los 18 m son algunas propuestas conceptuales [3]. Los accesorios de parche y los sistemas de montaje puntual se introdujeron posteriormente. Las placas de acero también se laminan entre las capas de vidrio formando aletas de vidrio. Las placas se utilizan posteriormente para conectar elementos de la fachada y proporcionar la transferencia de carga adecuada.

El aspecto más desafiante de una pared con aletas de vidrio "ocurre cuando el tramo es demasiado grande para ser acomodado por una aleta de una sola pieza, y se debe desarrollar un detalle de empalme para crear una aleta compuesta de múltiples piezas de vidrio" [4]. Inicialmente, las aletas más largas debían conectarse mediante placas de parche para unir las aletas más pequeñas, pero la tecnología más nueva 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 vidriadas sean más rígidas, para reducir las deflexiones y para mejorar la capacidad de carga de las cargas horizontales; por lo general, "soportan 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 acomoda en el soporte inferior de la aleta" [5].

Las aletas suelen estar hechas de vidrio laminado, pero 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 ultratransparente con bajo contenido de 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 apreciar en la Apple Store de 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 entre capas, afectando visiblemente la transparencia de este elemento (ver Figura 1) . En este caso particular, las aletas están rígidamente conectadas con las vigas formando un elemento continuo (un pórtico). Aunque una viga se parece a la aleta, está sujeta a una fuerza de flexión y al pandeo resultante, por lo que debe diseñarse de manera diferente. Los elementos están conectados por medio de accesorios de acero inoxidable pulido.

Las aletas de vidrio funcionales se utilizan como elementos de sombreado, por lo que las aletas se convierten en persianas. Por lo general, orientados horizontalmente, bloquean el sol y permiten a los usuarios del edificio tener vistas exteriores ininterrumpidas. Las persianas utilizadas como sombreado requieren más mantenimiento, ya que la posición horizontal facilita la acumulación de suciedad. En algunos casos, las persianas de vidrio horizontales están motorizadas y se ajustan al ángulo de la luz solar. Uno de los sistemas mecánicos de retracción de persianas de vidrio más complicados se desarrolló a fines de la década de 1990 en Zúrich, en la sede central de Tamedia Ernst-Nobs Platz (arch. Atelier WW, 2001). Las lamas de vidrio opaco se motorizan mediante los sistemas de pantógrafo que las baja a la posición correcta mediante la regulación de la longitud de los cables de acero. Las aletas transparentes de vidrio de buena fe 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 sombra también se utilizan en posición vertical, lo que las hace menos propensas a la suciedad y la suciedad. Las aletas de vidrio verticales externas también se utilizan como elemento difusor de luz y, por lo tanto, se denominan deflectores (realizando la función del llamado estante de luz vertical). Para un vidrio vertical que disperse la luz de manera aún más efectiva, las aletas se fabrican como elementos translúcidos, por ejemplo, se pulen con chorro de arena o se fritan como "cuando se infunden, pueden ayudar a distribuir la luz de manera uniforme 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, (arch. Zeidler Partnership Architects, 2003), véase la Figura 3.

Las aletas pulidas con chorro de arena ubicadas en la fachada norte del Edificio de Oficinas Federales en San Francisco (arch. Morphosis, 2007) se utilizan como dispositivos de redirección de luz (ver Figura 4a) mientras que las aletas serigrafiadas en la fachada oeste de INES – Instituto Nacional de Energía Solar de Francia ( arq. Atelier Michel Rémon + Agence Frédéric Nicolas, 2013) se utilizan como redirección de la luz (durante las horas pico del día) y dispositivo de sombreado (por la tarde, véase la Figura 4b). Las aletas de vidrio en INES podrían girar alrededor del eje vertical por medio de actuadores eléctricos (un actuador controla cuatro aletas a la altura de un piso). 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 que producen el llamado elemento de sombravoltaica. Las celdas fotovoltaicas generalmente están laminadas entre dos paneles de vidrio, lo que facilita el proceso de producción y protege las celdas de la influencia del clima. La orientación de la instalación puede variar según el resultado esperado. En el Centro de Convenciones Swiss Tech (arch. Richter Dahl Rocha & Associés, 2014) se instalan celdas transparentes teñidas en forma de láminas de vidrio en una orientación vertical e inclinadas en un ángulo ligeramente oblicuo, lo que permite un flujo de aire fácil pero sigue siendo visible desde el dentro del edificio (ver Figura 5).

Una buena ventilación da como resultado 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 están pivotadas 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.

Las eficiencias superiores al 12 por ciento se pueden reproducir en el laboratorio, mientras que el rango del 2 al 3 por ciento se puede lograr en aplicaciones a gran escala. Se pudo observar una aplicación similar de aletas de vidrio en la sede de la empresa de capital privado Istituto Atesino di Sviluppo (arch. 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 persianas horizontales que protegen el edificio del sol y generan electricidad (consulte la Figura 6).

Las aletas de vidrio se utilizan también como elemento llamativo. Unas aletas (normalmente en este caso denominadas laminillas) que se sitúan perpendicularmente a la fachada permiten cambiar el aspecto de la fachada en función de la posición del espectador. Los edificios parecen masivos, desde la perspectiva oblicua y luminosos y aireados si se ven de frente. Esto también se relaciona frecuentemente con los experimentos con el material mismo; las aletas decorativas se pulen con chorro de arena, se decoran con patrones, se pintan y se revisten con recubrimientos especiales (p. ej., los recubrimientos selectivos espectrales) como en una instalación de arte llamada Dichroic Light Field en Nueva York (arch. 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 aplicación de las aletas decorativas es el edificio W16 en Bruselas (arch. Conix RDBM Architects, 2009), donde las aletas de vidrio se tuercen alrededor del eje vertical y se montan en los bordes de las placas de piso que sobresalen del edificio. El vidrio de las aletas se dobla en frío, lo que ofrece una cantidad sin precedentes de reflejos distorsionados cuando se ve desde un ángulo oblicuo (consulte la Figura 7b).

El patrón de ubicación más común se define por la función de la aleta: las aletas estructurales se ubican más comúnmente en el interior, mientras que las aletas de sombra se colocan en el exterior, para evitar que la luz del sol penetre en el interior del edificio. Esta ubicación exterior suele provocar un mayor ensuciamiento, acumulación de suciedad y un mayor esfuerzo de mantenimiento pero, al mismo tiempo, algunas de esas aletas se utilizan con frecuencia 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 quedan sombreadas de manera más eficaz con 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 se pueden motorizar para seguir la trayectoria del sol o proporcionar sombra o dispersión de la luz del día a pedido del usuario. De esta forma, una fachada adaptativa es capaz de "cambiar sus funciones, características o comportamiento a lo largo del tiempo, en respuesta a requisitos transitorios de desempeño y condiciones de contorno" [8] mediante el ajuste de un solo elemento. De esta forma, las aletas ayudan a evitar el sobrecalentamiento del interior y protegen a los usuarios del deslumbramiento, como en el caso de las Oficinas Oval de Colonia (arq. Sauerbruch y Hutton, 2010) – ver Figura 8 – donde se motorizan aletas de vidrio lacado para proporcionar regulación de la luz del día a los usuarios del edificio.

Las aletas sin duda se han convertido en parte de las fachadas acristaladas contemporáneas, cumpliendo múltiples funciones y ofreciendo múltiples efectos visuales. Estos podrían ser utilizados 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, lo que permite la sustitución de los parteluces no transparentes. Al mismo tiempo, las aletas son elementos de sombreado y recolección de energía, al mismo tiempo que producen un resultado óptico interesante. El papel estético de las aletas de vidrio no puede subestimarse, ya que las aletas se utilizan con frecuencia como elemento escultórico de la fachada, enfatizando su ritmo y definiendo proporciones.

Este documento fue financiado por las subvenciones del Centro Nacional de Ciencias de Polonia titulado: "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 de vidrio (nervaduras) como elemento decorativo y estructural de fachadas acristaladas. Análisis de casos de estudio", ref. nº: S80401-0067-10-K0106.

[1] M. Brzezicki, Estudios sobre morfologías de fachadas de vidrio, Ingeniería de transparencia 2018: vidrio en arquitectura e ingeniería estructural, eds.: Jens Schneider, Bernhard Weller. Berlín WileyBlackwell/Ernst & Sohn, cop. 2018. págs. 153-160. [2] C. Hein, The Capital of Europe: Architecture and Urban Planning for the European Union, Greenwood Publishing Group, 2004. [3] J. Kooymans, J. Schneider and H. Techen, Long span glass fin fin design, Challenging Glass : Conferencia sobre Aplicaciones Arquitectónicas y Estructurales del Vidrio; edición F. Bos, cap. louter; F. Veer, Facultad de Arquitectura, Universidad Tecnológica de Delft, IOS Press, 2008. [4] Enclos Corp, Glass Fin [en línea] Servicio y tecnología, 2019 [consultado el 1.03.2019], 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 frente a 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/laminated-glass-fins-vs-tempered-monolithic-glassfins/. [7] M. Muszynska-Lanowy, "Sistemas fotovoltaicos solares", Swiat Szkla, 3, pp. 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.